13. Es dengan suhu -5 °C yang dipanaskan hingga melebur menjadi air bersuhu 0 °C dengan kalor jenis es 0,5 kal/gr°C, kalor lebur es 80 kal/gr, dan kalor keseluruhan yang dibutuhkan untuk proses tersebut 20.625 kal. Massa es yang melebur dalam proses tersebut adalah .... A. 200 g C. 250 g B. 300 g D. 150 g 

Halo pahamifren, tahukah kalian? Air akan membeku menjadi es pada suhu kurang dari sama dengan \(0{\;^{\rm{o}}}{\rm{C}}\). Air dapat membeku dan suhunya akan lebih dingin jika melepas kalor. Es akan mencair dan suhunya akan bertambah jika mendapat kalor. Nah, pada soal di atas diketahui es yang bersuhu \( - 5{\;^{\rm{o}}}{\rm{C}}\) dipanaskan hingga bersuhu \(0{\;^{\rm{o}}}{\rm{C}}\) hingga akhirnya es tersebut melebur. Pada soal tersebut kita diminta untuk menghitung massa es yang melebur jika kalor yang digunakan dalam proses tersebut adalah 20.625 kal.

Identifikasi Konsep

Oke pahamifren, kalor merupakan suatu bentuk energi yang berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang beruhu rendah. Kalor yang disimbolkan dengan Q satuannya adalah kalori (kal) joule (J), dan kilokalori (kkal). 1 kalori merupakan kalor yang dibutuhkan oleh 1 gram air untuk menaikkan suhunya sebesar \(1\rm{\;^o}C\). Dimana :
	\[\begin{array}{l}1\;{\rm{kal}} = 4,18\;{\rm{joule}}\\1\;{\rm{kkal}} = 4.180\;{\rm{joule}}\\1\;{\rm{joule}} = 0,24\;{\rm{kal}}\end{array}\]
Oke pahamifren, ketika suatu benda menerima kalor, maka ada dua kemungkinan. Kemungkinan yang pertama adalah suhu benda akan naik dan kemungkinan yang kedua adalah benda akan berubah wujud. Jika benda melepas kalor, maka juga ada dua kemungkinan, yaitu suhu benda akan turun atau benda akan berubah wujud. Nah, untuk mengetahui perubahan yang terjadi pada benda yang menerima kalor, coba perhatikan gambar berikut :
 <img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-77/ChapId-645/LessonId-1548/ModuleId-1/QuestionCode-21HQJXTAMVY/kalor.jpg" />
Gambar grafik tersebut bisa kita jelaskan sebagai berikut :

•	Titik A ke B
Titik A ke B adalah proses menaikkan suhu dan benda masih berbentuk padatan. Untuk menaikkan suhu diperlukan kalor sebesar :
	\[{Q_{AB}} = m \bullet c \bullet \Delta T\]
Dengan :
\(\begin{array}{l}m = \;{\rm{massa}}\;{\rm{benda}}\;{\rm{(kg)}}\\c = \;{\rm{kalor}}\;{\rm{jenis}}\;{\rm{benda}}\;{\rm{(J/k}}{{\rm{g}}^{\rm{o}}}{\rm{C)}}\\\Delta T = {\rm{perubahan}}\;{\rm{suhu}}\;{{\rm{(}}^{\rm{o}}}{\rm{C)}}\end{array}\)

•	Titik B ke C
Titik B ke C adalah proses melebur, sehingga ketika di titik B masih dalam bentuk padatan dan ketika di C sudah dalam bentuk cairan. Untuk meleburkan benda dibutuhkan kalor :
	\[{Q_{BC}} = m \bullet L\]
Dengan \(L\) adalah kalor lebur benda \({\rm{(J/kg)}}\).

•	Titik C ke D
Titik C ke D adalah proses menaikkan suhu benda yang sudah menjadi zat cair. Untuk menaikkan suhu diperlukan kalor sebesar :
\[{Q_{CD}} = m \bullet c \bullet \Delta T\]
Dengan \(c\) adalah kalor jenis benda yang sudah menjadi zat cair \({\rm{(J/k}}{{\rm{g}}^{\rm{o}}}{\rm{C)}}\).

•	Titik D ke E
Titik D ke E adalah proses penguapan. Kalor yang dibutuhkan dalam proses penguapan adalah :
\[{Q_{DE}} = m \bullet U\]
Dengan \(U\) adalah kalor uap benda \({\rm{(J/kg)}}\).

•	Titik D ke F
Titik D ke F adalah proses untuk menaikkan suhu benda yang sudah berubah menjadi gas. Untuk menaaikkan suhu gas tersebut diperlukan kalor sebesar :
\[{Q_{DF}} = m \bullet c \bullet \Delta T\]
Dengan \(c\) adalah kalor jenis benda yang sudah menjadi gas \({\rm{(J/k}}{{\rm{g}}^{\rm{o}}}{\rm{C)}}\).

Nah, pada soal di atas diketahui:
•	Suhu awal es \({T_1} =  - 5\;^\circ {\rm{C}}\)
•	Dipanaskan hingga melebur menjadi air, jadi suhu akhir \({T_2} = 0\;^\circ {\rm{C}}\)
•	Kalor jenis es\(c = 0,5\;{\rm{kal/gr}}^\circ {\rm{C}}\)
•	Kalor lebur es \(L = 80\;{\rm{kal/gr}}\)
•	Kalor yang dibutuhkan \(Q = 20.625\;{\rm{kal}}\)
Dan yang ditanya adalah massa es yang melebur dalam proses tersebut \(m = ...?\)

Oke pahamifren, karena massa es tidak diketahui, maka kita tidak bisa menentukan berapa massa es yang melebur karena bisa saja hanya sebagian es yang melebur. Oleh karena itu, pada soal ini kita asumsikan massa es melebur semuanya. Ingat pahamifren, untuk meleburkan es tersebut, maka suhu es harus dinaikkan terlebih dahulu hingga bersuhu \({T_2} = 0\;^\circ {\rm{C}}\) seperti pada proses A ke B pada grafik di atas. Selanjutnya untuk meleburkan es pada suhu tersebut diperlukan kalor lagi seperti proses B ke C pada grafik di atas. Jadi :
	\[\begin{array}{rl}Q &= {Q_{AB}} + {Q_{BC}}\\ Q&= m \bullet c \bullet \Delta T + m \bullet L\\ Q&= m{\rm{ }}(c \bullet \Delta T + L)\\20625 &= m{\rm{ (0}}{\rm{,5}} \bullet (0 - ( - 5)) + 80)\\20625 &= m{\rm{ (0}}{\rm{,5}} \bullet 5 + 80)\\20625 &= m{\rm{ (2}}{\rm{,5 + 80)}}\\{\rm{20625}}  &=  m \bullet 82,5\\m &= \dfrac{{20625}}{{82,5}}\\m &= 250\;{\rm{ g}}\end{array}\]


Pembahasan

Jadi, massa es yang melebur dalam proses tersebut adalah 250 g. Jawaban yang benar adalah <b>C</b>.