Bank Soal Fisika SMA Daya dan Energi Listrik

Diketahui:

Spesifikasi kompor listrik

Tegangan kompor listrik $V_{\text{kompor}}$ = 210 V

Hambatan kompor listrik $R_{\text{kompor}}=15\ \Omega$

Tegangan sumber $V$ = 210 V

Massa air $m$ = 1 kg

Suhu awal air $T_1=12\ ^{\circ}\text{C}$

Waktu memanaskan air $t=2\ \text{menit}=\left(2\right)\left(60\right)=120$ s

Kalor jenis air $c_{\text{air}}=4.200$ J/kg $^{\circ}\text{C}$

Ditanya:

Suhu akhir air $T_2=$?

Dijawab:

Soal merupakan gabungan antara energi listrik dengan kalor. Berdasarkan konsep, energi listrik dirumuskan dengan persamaan berikut.

$E_{\text{listrik}}=VIt$

Dengan $P=VI$, maka:

$E_{\text{listrik}}=Pt$

Dengan $P$ adalah daya, karena berdasarkan hukum Ohm $I=\frac{V}{R}$ , maka persamaan energi listrik juga bisa diubah menjadi:

$E_{\text{listrik}}=V\left(\frac{V}{R}\right)t$

$E_{\text{listrik}}=\frac{V^2}{R}t$

Menghitung suhu akhir air yang dipanaskan selama 120 s

Karena proses mendidihkan air dengan kompor listrik melibatkan perubahan energi listrik menjadi panas, maka:

$E_{\text{listrik}}=E_{\text{kalor}}$

$P_{\text{kompor}}t=m\ c_{\text{air}}\Delta T$

$\frac{V^2}{R_{\text{kompor}}}t=m\ c_{\text{air}}\left(T_2-T_1\right)$

$T_2-T_1=\frac{V^2}{R_{\text{kompor}}}t\left(\frac{1}{m\ c_{\text{air}}}\right)$

$T_2=\frac{V^2}{R_{\text{kompor}}}t\left(\frac{1}{m\ c_{\text{air}}}\right)+T_1$

$T_2=\frac{\left(210\right)^2}{15}\left(120\right)\left(\frac{1}{\left(1\right)\left(4.200\right)}\right)+12$

$T_2=\frac{\left(44.100\right)\left(120\right)}{63.000}+12$

$T_2=\left(0,7\right)\left(120\right)+12$

$T_2=84+12$

$T_2=96\ ^{\circ}\text{C}$

Jadi, maka suhu akhir air tersebut adalah $96\ ^{\circ}\text{C}$.