1.
Suatu gas memiliki
volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya
menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas
tersebut!
(1
atm = 1,01 x 105 Pa)
Kunci : 5,05 x 105 joule
2. 1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara
isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas
helium melakukan usaha luar sebesar….
A. 60 kJ
B. 120 kJ
C. 280 kJ
D. 480 kJ
E. 660 kJ
(Sumber Soal : UMPTN
1995)
Kunci : 60 kJ
3. 2000/693 mol gas helium pada suhu
tetap 27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R =
8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!
Kunci : 4988,4 joule
4. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk
menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah
400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah….
A. 120 J
B. 124 J
C. 135 J
D. 148 J
E. 200 J
(Sumber Soal : UN
Fisika 2009 P04 No. 18)
Kunci : 200 J
5. Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses
termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!
Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar….
A. 660 kJ
B. 400 kJ
C. 280 kJ
D. 120 kJ
E. 60 kJ
(Sumber Soal : UN Fisika 2010 P04 No. 17)
Kunci : 400kJ
6. Suatu
mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi
40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, efisiensinya…..%
A.
50,0
B.
52,5
C.
57,0
D.
62,5
E.
64,0
(Sumber Soal : SPMB 2004)
Kunci : 62,5%
7. Perhatikan gambar berikut ini!
Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi
adalah 1200 joule, tentukan :
a) Efisiensi mesin Carnot
b) Usaha mesin Carnot
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah
dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
kunci : 40%, 480 joule, 3 : 2
Soal No. 8
Suatu gas ideal
mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang
dihasilkan pada proses siklus ini adalah….kilojoule.
A. 200
B. 400
C. 600
D. 800
E. 1000
Kunci
: 400kJ
pembahasan
Pembahasan no
1
V2 = 4,5 m3 V1 = 2,0 m3
P = 2 atm =
2,02 x 105 Pa
Isobaris →
Tekanan Tetap
W = P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule
Pembahasan no 2
V1
= 1,5 m3
T1
= 27oC = 300 K
T2
= 87oC = 360 K
P = 2 x 105
N/m2
W = PΔV
Mencari V2
:
V2/T2
= V1/T1
V2
= ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3
W = PΔV = 2 x
105(1,8 − 1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 kJ
Pembahasan no
3
n = 2000/693
mol
V2
= 5 L
V1
= 2,5 L
T = 27oC
= 300 K
Usaha yang
dilakukan gas :
W = nRT ln (V2
/ V1)
W = (2000/693
mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L )
W = (2000/693)
(8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule
Pembahasan no
4
η = ( 1 − Tr /
Tt ) x 100 %
Hilangkan saja
100% untuk memudahkan perhitungan :
η = ( 1 −
400/600) = 1/3
η = ( W / Q1 )
1/3 = W/600
W = 200 J
Pembahasan no
5
WAC
= WAB + W=
WAC =
0 + (2 x 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 = 400 kJ
Pembahasan no 6
Data pertama :
η = 40% = 4 / 10
Tt = 400 K
Cari terlebih dahulu suhu rendahnya (Tr)
hilangkan 100 % untuk mempermudah perhitungan:
η = 1 − (Tr/Tt)
4 / 10 = 1 − (Tr/400)
(Tr/400) = 6 / 10
Tr = 240 K
Data kedua :
Tt = 640 K
Tr = 240 K (dari hasil perhitungan pertama)
η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%
η = ( 1 − 240/640) x 100%
η = ( 5 / 8 ) x 100% = 62,5%
Pembahasan no 7
a) Efisiensi mesin Carnot
Data :
Tt = 227oC = 500 K
Tr = 27oC = 300 K
η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%
η = ( 1 − 300/500) x 100% = 40%
b) Usaha mesin Carnot
η = W/Q1
4/10 = W/1200
W = 480 joule
c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu
rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
Q2 = Q1 − W = 1200 − 480
= 720 joule
Q2 : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah,
suhu gas tetap)
bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah,
suhu gas turun)
cd → pemampatan isotermal (volume gas
berkurang, suhu gas tetap)
da → pemampatan adiabatis (volume gas
berkurang, suhu gas naik)
Pembahasan no 8
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas
bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule
Tidak ada komentar:
Posting Komentar