14. Berapa jumlah kalor yang harus diberikan pada 0,2 kg es sehingga suhunya naik dari -4°C menjadi 50°C? (kalor jenis es = 2.100 J/kg, kalor lebur es = 336.000 J/kg, dan kalor jenis air 4.200 J/kg°C). 

Kalor adalah suatu bentuk energi yang dipindahkan oleh benda bersuhu lebih tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Pengaruh kalor terhadap suatu zat diantaranya kalor dapat mengubah suhu, warna, hambatan dan wujud suatu zat. Pada peristiwa pemanasan es yang berada pada suhu dibawah nol derajat celcius menjadi air bersuhu 50 °C, kita meninjau pengaruh kalor terhadap perubahan suhu dan perubahan wujud zat (dari padat mencadi cair)



Identifikasi Konsep

Kalor dan perubahan suhu zat
Kalor atau panas merupakan suatu bentuk energi, sedangkan suhu merupakan ukuran atau tingkat panas benda. Pada umumnya, suhu zat akan naik jika menyerap kalor dan turun jika melepaskan kalor. Beberapa fakta berkenaan dengan kalor sebelum sampai pada persamaan matematis adalah sebagai berikut:
1.	Semakin lama pemanasan, kalor yang diterima air semakin besar dan suhu air semakin tinggi. Sehingga besarnya kalor (Q) yang diberikan pada sebuah zat sebanding dengan kenaikan suhu zat itu (ΔT). 
2.	Untuk kenaikan suhu yang sama, memanaskan dua kilogram air lebih lama atau perlu kalor lebih banyak dari satu kilogram air. Sehingga jumlah kalor yang diserap suatu zat untuk menaikkan suhu yang sama adalah sebanding dengan massa zat.
3.	Untuk menaikkan suhu yang sama, massa zat sama, tetapi jenis zat berbeda membutuhkan kalor yang juga berbeda. Sehingga Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu bergantung pada jenis zat.
Dari fakta tersebut bisa dituliskan dalam bentuk persamaan:
\(Q=m.c.\triangle T\Rightarrow (1)\)
Dimana: 
Q = kalor (joule) 
m = massa zat (kilogram) 
c = kalor jenis (J/kg.oC) 
ΔT = perubahan suhu (K atau oC) 

Kalor dan perubahan wujud zat
Kalor yang diberikan pada zat dapat mengubah wujud zat tersebut, dan banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh suatu zat untuk berubah wujud pada suhu konstan dikenal sebagai Kalor Laten. Suatu zat dapat berubah menjadi tiga wujud zat, di antaranya cair, padat, dan gas. Zat yang berbeda memiliki titik perubahan wujud (titik didih/titik lebur) yang berbeda, pada air perubahan dari padat menjadi cair terjadi pada suhu 0 °C dan perubahan dari cair ke gas terjadi pada suhu 100 °C. secara umum selain dipengaruhi oleh jenis zat kalor yang diperlukan untuk perubahan wujud dipengaruhi massa zat dan jenis perubahan wujudnya. Berikut penjelasannya 

1.	Kalor Penguapan dan Pengembunan
Kalor penguapan adalah kalor yang dibutuhkan oleh suatu zat untuk menguapkan zat tersebut. Jadi, setiap zat yang akan menguap membutuhkan kalor. Adapun kalor pengembunan adalah kalor yang dilepaskan oleh uap air yang berubah wujud menjadi air.
Persamaan untuk menentukan besarnya kalor yang dilepas/diterima saat proses penguapan/pengembunan adalah:
 Q = m.\(L_{uap/embun}\)
Dimana: 
Q = kalor (joule) 
m = massa zat (kilogram) 
\(L_{uap/embun}\) = kalor laten pada proses penguapan/pengembunan

2.	Kalor Peleburan dan Pembekuan
Benda mengalami peleburan jika terjadi perubahan wujud dari wujud zat padat menjadi zat cair. Dalam hal ini, akan terjadi penyerapan kalor pada benda. Adapun perubahan wujud zat dari cair ke padat disebut sebagai proses pembekuan. Dalam hal ini, akan terjadi proses pelepasan kalor.
Persamaan untuk menentukan besarnya kalor yang dilepas/diterima saat proses peleburan/pembekuan adalah:
 Q = m.\(L_{lebur/beku}\)
Dimana: 
Q = kalor (joule) 
m = massa zat (kilogram) 
\(L_{lebur/beku}\) = kalor laten pada proses peleburan/pembekuan

Disoal diketahui:
\(m=0,2\ kg \\ T_{awal}=-4\ ^{o}C\\ T_{akhir}=50\ ^{o}C\\ c_{es}=2100\ J/kg. ^{o}C\\ L_{lebur}=336000\ J/kg\\ c_{air}=4200\ J/kg. ^{o}C\\\)

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-77/ChapId-645/LessonId-1548/ModuleId-2/QuestionCode-21GUEZDCB06/20a.png" />

Berdasarkan grafik di atas Untuk menghitung banyaknya kalor untuk mengubah es bersuhu -4°C menjadi air bersuhu 50°C maka kita harus menghitung \(Q_{1}\) (kalor untuk menaikkan suhu), \(Q_{2}\) (kalor untuk meleburkan es), dan \(Q_{3}\) (kalor untuk menaikkan suhu)

Kita gunakan persamaan 1 untuk menghitung (Q_{1}\)
\(Q_{1}=m.c_{es}.\triangle T\\ Q_{1}=0,2.2100.(0-(-4))\\ Q_{1}=420.4\\ Q_{1}=1680\ J\)

Kita gunakan persamaan 3 untuk menghitung Q2
\(Q_{2}=m.L_{lebur}\\ Q_{2}=0,2.336000\\ Q_{2}=67200\ J\) 

Kita gunakan persamaan 1 untuk menghitung Q3
\(Q_{1}=m.c_{es}.\triangle T\\ Q_{1}=0,2.4200.(50-0)\\ Q_{1}=840.50\\ Q_{1}=42000\ J\)

Kalor total sebesar 1680 + 67200 + 42000 = 110880 Joule

Pembahasan Identifikasi masalah dan solusi


Jadi banyaknya kalor untuk mengubah es bersuhu -4°C menjadi air bersuhu 50°C sebesar 110880 Joule.
