Kalor jenis es 0,5 kal/g C, kalor lebur es 80 kal/g, dan

Massa air mula-mula adalah 2250 gram.

Pembahasan

Untuk menyelesaikan soal ini, kita perlu menganalisis perpindahan energi yang terjadi.

Diketahui:
Kalor jenis es (c_es) = 0,5 kal/g °C
Kalor lebur es (L) = 80 kal/g
Kalor jenis air (c_air) = 1 kal/g °C
Massa es (m_es) = 0,5 kg = 500 g
Suhu awal es (T_es_awal) = -20 °C
Suhu air (T_air) = 20 °C
Suhu akhir campuran (T_akhir) = 0 °C (seluruhnya air)

Langkah 1: Hitung kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu es dari -20 °C menjadi 0 °C.
Q1 = m_es * c_es * ΔT_es
Q1 = 500 g * 0,5 kal/g °C * (0 °C - (-20 °C))
Q1 = 500 g * 0,5 kal/g °C * 20 °C
Q1 = 5000 kalori

Langkah 2: Hitung kalor yang dibutuhkan untuk melebur es pada suhu 0 °C menjadi air pada suhu 0 °C.
Q2 = m_es * L
Q2 = 500 g * 80 kal/g
Q2 = 40000 kalori

Langkah 3: Hitung total kalor yang dibutuhkan untuk mengubah es menjadi air pada 0 °C.
Q_total_es = Q1 + Q2
Q_total_es = 5000 kalori + 40000 kalori
Q_total_es = 45000 kalori

Langkah 4: Hitung kalor yang dilepaskan oleh air saat suhunya turun dari 20 °C menjadi 0 °C.
Misalkan massa air mula-mula adalah m_air.
Q_air = m_air * c_air * ΔT_air
Q_air = m_air * 1 kal/g °C * (20 °C - 0 °C)
Q_air = m_air * 1 kal/g °C * 20 °C
Q_air = 20 * m_air kalori

Langkah 5: Terapkan prinsip keseimbangan kalor, di mana kalor yang diserap sama dengan kalor yang dilepaskan.
Q_total_es = Q_air
45000 kalori = 20 * m_air kalori
m_air = 45000 / 20
m_air = 2250 gram

Jadi, massa air mula-mula adalah 2250 gram atau 2,25 kg.