Apa yang Terjadi saat Air Panas dicampurkan dengan Air Dingin?

fisika123.com_ Menentukan suhu campuran antara benda panas dengan benda yang lebih dingin suhunya dengan menggunakan azas pertukaran kalor atau azas Black.

Apa yang akan terjadi saat air panas bersuhu 90°C dicampurkan dengan air yang lebih dingin yang bersuhu 10°C ?

Selain suhu awal, ada faktor lain yang mempengaruhi suhu campuran kedua benda jika dicampurkan, yaitu massa masing-masing benda dan kalor jenis benda jika bendanya berlainan jenis.

(Soal pertukaran kalor)

Dari proses pencampuran air ini yang akan terjadi adalah air yang bersuhu lebih tinggi akan turun suhunya, sementara air yang bersuhu lebih rendah akan naik suhunya. Hal ini terjadi karena adanya pertukaran kalor antara kedua cairan ini. Proses suhu naik dan suhu turun ini akan berhenti setelah suhu keduanya menjadi sama. Peristiwa ini dikenal sebagai azas Black dalam fisika.

Sebagai contoh mari disimak kasus berikut ini:

5 kg air bersuhu 90°C dituangkan ke dalam wadah berisi 2 kg air yang bersuhu 10°C. Jika kapasitas kalor dari wadah diabaikan saja, berapakah suhu akhir dari kedua campuran tersebut?

(fisika123.com_)

Untuk soal semacam ini kita akan terapkan asas Black, dimana kalor yang dilepaskan oleh air bersuhu tinggi akan diserap oleh air yang bersuhu lebih rendah, hingga keduanya sama suhunya. Suhu ini dinamakan suhu setimbang.

Air yang bersuhu 90°C selanjutnya kita namakan m1 sedangkan air yang bersuhu 10°C kita sebut m2, selengkapnya sebagai berikut:
Data soal:

m1 = 5 kg
m2 = 2 kg
c1 = c2 = c
T1 = 90°C
T2 = 10°C
Ta =……

Penerapan azas Black
Qlepas = Qterima
m1 c1 ΔT1 = m2 c2 ΔT2

Dalam kondisi ini, karena c1 = c2 = c maka persamaan bisa lebih sederhana menjadi:
m1ΔT1 = m2 ΔT2
(5)(90 − Ta) = (2) (Ta − 10)
450 − 5Ta = 2Ta − 20
450 + 20 = 5Ta + 2Ta
470 = 7Ta
Ta = 470/7
Ta = 67,14°C

Untuk pengecekan jawaban, suhu akhirnya haruslah berada di antara suhu rendah dan suhu tinggi, yaitu antara 10°C dan 90°C

Untuk selanjutnya dalam soal-soal tentang pertukaran kalor ini suhu 67,14°C akan dinamakan sebagai suhu akhir, suhu setimbang atau pun suhu campuran.