Air panas sebanyak 1 liter bersuhu 90°C ditempatkan dalam sebuahtermos. Anggap pertukaran kalor dengan udara luar hanya terjadi pada seluruh dinding termos, sedangkan penutup dan alasnya tidak. Termos berupa silinder dengan diameter 8 cm dan tinggi 20 cm. Jika koefisien konveksi termal dari dinding termos adalah 0,08 kals -1 m -2 °C -1 dan suhu udara luar 30°C, berapa lama waktu yang dibutuhkan oleh air di dalam termos sehingga suhunya turun menjadi 80°C?

Pembahasan

Diketahui: V T 0 ​ d h k l T luar ​ T 1 ​ L c air ​ ​ = = = = = = = = = = ​ 1 liter = 1 0 − 3 m 3 9 0 ∘ C 8 cm = 0 , 08 m 20 cm = 0 , 2 m 0 , 08 kals − 1 m − 2 ∘ C − 1 0 , 01 m 3 0 ∘ C 8 0 ∘ C 1 cm = 0 , 01 m ( diasumsikan tebal termos ) 1 J / g ∘ C ​ Ditanyakan: t = ? Untuk menghitung waktu yang dibutuhkan maka perlu dicari kelajuan kalor yang keluar, dalam soal tidak diketahui tebal termos, untuk tujuan belajar saya asumsikan tebalnya 1 cm sehingga H H H H ​ = = = = ​ L k A △ T ​ L k ( π ⋅ d ⋅ h ) ( T 0 ​ − T l u a r ​ ) ​ 0 , 01 0 , 08 ( 3 , 14 ⋅ 0 , 08 ⋅ 0 , 2 ) ⋅ ( 90 − 30 ) ​ 24 , 12 kal / s ​ Massa air panasnya adalah: m = ρ ⋅ v dimana ρ air adalah 1000 kg / m 3 Sehingga m = 1000 ⋅ 1 0 − 3 m = 1 kg m = 1000 g Kalor yang hilang dari 90 C ke 80 C adalah Q Q Q Q ​ = = = = ​ m c △ T m c ( T 0 ​ − T 1 ​ ) 1000 ⋅ 1 ⋅ ( 90 − 80 ) 10000 kal ​ Dengan demikian waktu yang dibutuhkan adalah t t t ​ = = = ​ H Q ​ 24 , 12 10000 ​ 414 , 6 s ​ Sehingga waktu yang dibutuhkannya adalah 414,6detik