27. Air dengan suhu 20 °C dengan massa 200 gram dicampur dengan air bersuhu 50 °C bermassa 300 gram. Suhu akhir campurannya adalah .... A. 30 °C C. 36°C B. 32 °C D. 38 °C 

Halo pahamifren, banyak di antara kita yang suka dengan teh hangat. Seringkali kita mencampurkan air yang bersuhu tinggi dengan air yang bersuhu rendah untuk mendapatkan air hangat sesuai yang kita inginkan. Nah, tahukah kalian? dalam pencampuran tersebut ada perpindahan kalor dari air yang bersuhu tinggi ke air yang bersuhu rendah sehingga terjadi kesetimbangan suhu sebagai suhu akhir campurannya. Oke pahamifren, pada soal di atas kita diminta untuk menghitung suhu akhir campuran dari dua air yang suhunya berbeda.

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 \(1{\;^o}C\). Dimana :
	\[\begin{array}{rl}1\;{\rm{kal}} &= 4,18\;{\rm{joule}}\\1\;{\rm{kkal}} &= 4.180\;{\rm{joule}}\\1\;{\rm{joule}} &= 0,24\;{\rm{kal}}\end{array}\]
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-21HQJYOVSYG/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 :
\(\begin{array}{rl}m &= \;{\rm{massa}}\;{\rm{benda}}\;{\rm{(kg)}}\\c &= \;{\rm{kalor}}\;{\rm{jenis}}\;{\rm{benda}}\;{\rm{(J/k}}{{\rm{g}}^{\rm{o}}}{\rm{C)}}\\\Delta T &= {\rm{perubahan}}\;{\rm{suhu}}\;{{\rm{(}}^{\rm{o}}}{\rm{C)}}\end{array}\)

•	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, jika ada dua benda yang suhunya berbeda dicampurkan, maka benda yang suhunya lebih tinggi akan melepas kalor dan benda yang suhunya lebih rendah akan menerima kalor. Pada kedua bend ayang dicampur tersebut berlaku azas Black, yaitu kalor yang dilepas oleh benda yang bersuhu tinggi sama dengan kalor yang diterima oleh benda yang bersuhu rendah.
	\[{Q_{lepas}} = {Q_{terima}}\]
Oke pahamifren, pada soal di atas diketahui :
•	Suhu air yang pertama \({T_1} = 20{\;^{\rm{o}}}{\rm{C}}\)
•	Massa air yang pertama \({m_1} = 200\;{\rm{gram}}\)
•	Suhu air yang kedua \({T_2} = 50{\;^{\rm{o}}}{\rm{C}}\)
•	Massa air yang kedua \({m_2} = 300\;{\rm{gram}}\)
Kedua air tersebut dicampur dan kita diminta untuk menghitung suhu campurannya \({T_C} = ...?\)
Oke pahamifren, kita bisa menghitung suhu campuran kedua air tersebut dengan menggunakan azas Black. Jadi :
\[\begin{array}{rl}{Q_{lepas}} &= {Q_{terima}}\\{m_2} \bullet c \bullet ({T_2} - {T_c}) &= {m_1} \bullet c \bullet ({T_C} - {T_1})\end{array}\]
Karena kalor jenisnya sama, yaitu kalor jenis air, maka faktor \(c\) pada persamaan tersebut bisa dihilangkan. Jadi :
	\[\begin{array}{rl}{m_2} \bullet ({T_2} - {T_C}) &= {m_1} \bullet ({T_C} - {T_1})\\300 \bullet (50 - {T_C}) &= 200 \bullet ({T_C} - 20)\\15000 - 300{T_C} &= 200{T_C} - 4000\\15000 + 4000 &= 200{T_C} + 300TC\\19000 &= 500{T_C}\\{T_C} &= \dfrac{{19000}}{{500}}\\ &= 38{\;^{\rm{o}}}{\rm{C}}\end{array}\]

Pembahasan

Jadi suhu campuran kedua air tersebut adalah \(38{\;^{\rm{o}}}{\rm{C}}\).