Empat kilogram es pada tekanan 1 atm bersuhu -20° C akan dicairkan menggunakan heater berhambatan 50 Ohm yang dipasang pada tegangan 220 Volt. Ketika proses berjalan 20 menit , listrik putus. Berapa kg es telah melebur dan berapa suhu saat melebur? (Kalor lebur es = 340 kJ/kg, dan kalor jenis es 2,1 kJ/kgK, kalor jenis air 4,2 kJ/kgK)

<p>Jawaban yang benar adalah 2,9 kg dan 0°C.</p><p>&nbsp;</p><p>Diketahui:</p><p>m1 = 4 kg</p><p>T1 = - 20°C</p><p>ces = 2.100 J/Kg°C</p><p>cair =4.200 J/Kg°C,</p><p>Les = 340.000 J/Kg</p><p>R = 50 ohm</p><p>V = 220 volt</p><p>t = 20 menit = 1200 s</p><p>&nbsp;</p><p>Ditanya: m'..?</p><p>&nbsp;</p><p>Penyelesaian:</p><p>Soal ini dapat diselesaikan dengan konsep kalor, dimana persamaannya adalah:</p><p>Q = mcΔT</p><p>Q = mL</p><p>Q = mU</p><p>dengan</p><p>Q = kalor (J)</p><p>m = massa benda (kg)</p><p>c = kalor jenis zat cair (J/kg°C)</p><p>ΔT = kenaikan suhu (°C)</p><p>L = kalor lebur (J/kg)</p><p>U = kalor &nbsp;Uap (J/kg)</p><p>Serta konsep energi listrik, dimana persamaannya adalah:</p><p>P = W/t&nbsp;</p><p>P = V x I = V²/R</p><p>dengan</p><p>V = beda potensial (volt)</p><p>I = Kuat arus (A)</p><p>R = hambatan (ohm)</p><p>W = energi listrik (J)</p><p>P = daya (watt)</p><p>t = waktu (s)</p><p>&nbsp;</p><p>P = 220²/50 = 968 watt</p><p>&nbsp;</p><p>W = Pt</p><p>W = 968 x 1200 s</p><p>W =1.161.600 J</p><p>&nbsp;</p><p>Nilai energi listrik adalah jumlah kalor yang diberikan kepada es, sehingga:</p><p>Q = W = 1.161.600 J</p><p>&nbsp;</p><p>Kalor saat menaikkan suhu es dari suhu - 20°C ke suhu 0°C</p><p>Q1 = 4 x 2100 x (0 - (-20))</p><p>Q1 = 168.000 J</p><p>&nbsp;</p><p>Q' = Q - Q1</p><p>Q' = 1.161.600 - 168.000</p><p>Q' = 993.600</p><p>&nbsp;</p><p>massa yang melebur dengan kalor Q':</p><p>Q' = m' x Les</p><p>993.600 = m' x 340.000</p><p>m' = 2,9 kg</p><p>&nbsp;</p><p>Es akan melebur saat suhu 0°C</p><p>&nbsp;</p><p>Jadi jawaban yang tepat adalah 2,9 kg dan 0°C.</p>