Langsung ke konten utama

Soal-Soal Termodinamika

FISIKA SOAL DAN PEMBAHASAN TERMODINAMIKA


1.      Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!
usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar....
Add caption
Pembahasan
WAC = WAB + WBC
WAC = 0 + (2 x 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 = 400 Kj
2.      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
Pembahasan
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)
3.      Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule.
Pembahasan
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule
4.      Diagram PV di bawah ini menunjukkan siklus pada suatu gas. Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gas!
     
Jawaban:
     Usaha (W) = luas daerah di bawah grafik PV
     W = {(3-1) x 105 } x (5-3) = 4 x 105 J
5.      Suatu gas dalam wadah silinder tertutup mengalami proses seperti pada gambar di bawah ini.
 
Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas pada:
    a. proses AB
    b. Proses BC
    c. proses CA
    d. Keseluruhan proses ABCA
Jawaban:
a.                  Usaha dari A ke B sama dengan luas ABDE dan bertanda positif karena arah proses ke kanan
                (VB > VA ). 
                WAB = luas ABDE = AB x BD
                                    = (100-25) L x (300 kPa)
                                    = (75 x 10-3 m3) (300 x 103 Pa)
                                    = 22.500 J
b.                  Usaha dari B ke C sama dengan negatif luas BCED karena arah proses ke kiri (VC < VB ).
                WBC  = - luas BCDE = - ½ (CE + BD) ED
                                  = - ½ (100+300) kPa x (100-25) L
                                  = - ½ (400 x 103 Pa) (75 x 10-3 m3)
                                  = -15 000 J = -15 kJ
c.                   Usaha dari CA sama dengan nol karena CA dengan sumbu V tidak membentuk bidang (luasnya = 0).
d.                  Usaha keseluruhan proses (ABCA) sama dengan usaha proses AB + usaha proses BC + usaha CA
WABCA = 22 500 – 15 000 + 0 = 7500 J
6.      Sebuah sistem termodinamika mengalami siklus A-B-C-A seperti gambar diagram p – V  di bawah ini. Lengkapilah tabel dibawah ini dengan mengisi tanda + (plus) – (minus) atau nol yang sesuai dengan kuantitas termodinamika yang diasosiasikan untuk setiap proses.

Q
W
S
A→B
+
+
+
B→C
+
0
+
C→A
-
-
0
 

A→B (isobarik)
W=P∆T
Q=m.c.P ∆T
∆U=Q-W
B→C (isokhorik)
W=P∆V=0
W=0
Q=m.c.∆T
∆U=Q
C→A (Isotermal)
∆U=0
Q=W=nRT
7.      Suatu  gas ideal  mengalami proses siklus seperti gambar di bawah ini
Kerja yang dihasilkan pada siklus tersebut adalah.....
Penyelesaian
W  = P × ∆V
W = 2. 105 x 2 = 4 x 105 = 400 kJ
8.      Suatu mesin carnot bekerja di antara suhu 600 K dan 300 K dan menerima masukkan kalor 1000 joule (diperlihatkan pada gambar berikut ini).Usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah...

Penyelesaian

η = (1 – T2/T1 ) = (1 – 300/600 ) = (1 – 1/2 ) = 1/2

W = η × Q1 = 1/2 × 1000 = 500 J

9.      Perhatikan grafik P-V di sebelah, mesin memiliki efisiensi 57%, maka banyaknya panas yang dijadikan usaha adalah…

 

Penyelesaian

W = η × Q2

W = 0,57 × Q2

 

 

10.  Perhatikan grafik P – V mesin Carnot di bawah!
Jika kalor yang diserap (Q1) =10.000 joule maka besar usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah ...
Penyelesaian
Gunakan cara sama seperti no .8, kita peroleh
W = 5000 joule
11.  Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut! Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar....
Penyelesaian
Proses AB tidak memberikan usaha karena ΔV= 0,  jadi usaha hanya diberikan oleh proses BC
W  = P × ∆V
W = 4 x 105 = 400 kJ
12.  Proses pemanasan suatu gas ideal digambarkan  seperti grafik P−V berikut ini!
Besar usaha yang dilakukan gas pada siklus ABC adalah....

 

Penyelesaian

Sama dengan no.11 proses AB saja yang menimbulkan usaha , sebaliknya proses BC , W= o
∆V = 3 cm3 = 3 × 10-6 m3
W  = P × ∆V
W  = 2.106 × 3.10-6
W = 6 joule
13.  Perhatikan gambar berikut!
Suatu gas mengalami proses A-B-C. Usaha yang dilakukan gas pada proses tersebut adalah....

Penyelesaian

 W  = P × ∆V = 4 × 2 = 8 joule
14.  Perhatikan Gambar !

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
Pembahasan
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)
15.  Perhatikan Gambar !
 
Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule.
Pembahasan
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc 
W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule
16.  Perhatikan grafik P – V  untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini!
 
Jika mesin mengambil panas 1.000 J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah ....
Pembahasan :
W = Q1 ( 1 – T2/T1 ) = 1000 ( 1 – 600/1000 ) = 1000 (400/100) = 400 joule
17.  Perhatikan Gambar !
Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah .... J
Pembahasan :
W = Q1 ( 1 – T2/T1 ) = 1000 ( 1 – 450/900 ) = 1000 (450/900) = 500 joule
18.  Sebuah mesin Carnot memiliki spesifikasi seperti gambar di samping. Usaha yang dihasilkan mesin Carnot adalah .... ( satuan suhu adalah kelvin )
 
Pembahasan
Q1/W = 500/200
W= 200/500 × Q1
Jadi, nilai usahanya adalah 2/5 dari  Q1
19.  Diagram PV di bawah ini menunjukkan siklus pada suatu gas. Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gas!
    Jawaban:
     Usaha (W) = luas daerah di bawah grafik PV
     W = {(3-1) x 105 } x (5-3) = 4 x 105 J
20.  Perhatikan gambar berikut!
Suatu gas mengalami proses A-B-C. Usaha yang dilakukan gas pada proses tersebut adalah....

Penyelesaian

 W  = P × ∆V = 4 × 2 = 8 joule
21.  Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti gravik p – V berikut
 
Tentukanlah usaha gas dari A ke B!
Diketahui: pA = pB = 3 × 105 pa, pC = 1 × 105 pa, VA = 2 L, dan VB = VC = 6 L
Proses A ke B adalah proses isobaric, Usaha dari A ke B dapat dihitung dengan persamaan
WAB = p(VB – VA)
WAB = 3 × 105 (6 – 2) x 10-3 = 1.200 joule
22.  Sebuah mesin carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K memiliki efisiensi 400% agar efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, tentukan kenaikan suhu yang harus dilakuka pada reservoir suhu tinggi?
 
Dik : T1 = 800 K, η1 = 40 %, η2 = 50%
Cara Umum
Efisiensi mesin semula , η1 = 40 %
 Î·1 = 1 – T2/ T1 → 40% = 1 - T2/800 → T2/800 = 0,6 → T2 = 480 K
Agar efisiensi menjadi η2 = 50% untuk T2 = 480 K
η2 = 1 – T2/ T1 → 50% = 1 - 480/ T1 → 480/ T1 = 0,5 → T1 = 960 K
23.  Perhatikan gambar! Berapa Perbandingan usaha (W) proses I dan proses II?
 
Diketahui :
Proses I : P = 15 N/m2, V1 = 15 m3, V2 = 35 m3
Proses II : P = 10 N/m2, V1 = 5 m3, V2 = 45 m3
Ditanya :
Perbandingan usaha (W) proses I dan proses II ?
Jawab :
W1 = P (V2 – V1) = 15 (35 - 15) = 15 (20) = 300 joule
W2= P (V2 – V1) = 10 (45 - 5) = 10 (40) = 400 joule
Perbandingan W1 dan W2 = 300 : 400 = 3 :4
24.  perhatikan gambar berikut ini, dan tentukan Usaha (W) pada proses ABC !
 
Diketahui:
P1 = 2 x 105 N/m2
P2 = 1 x 105 N/m2
V1 = 5 m3
V2 = 15 m3
Ditanya:
Usaha (W) pada proses ABC ?
Jawab:

Usaha dilakukan hanya ketika volume gas bertambah. Pada proses AB, volume gas tetap sehingga tidak ada usaha yang dilakukan oleh gas helium. Pada proses BC, volume gas bertambah karenanya ada usaha yang dilakukan oleh gas helium.
W = P2 (V2 – V1) = 105 (15 - 5) = 105 (10) = 106
25.  Tunjukan proses yang menunjukan pengurangan volme gas pada gambar!
 
Pembahasan :
Jika gas melakukan usaha maka volume gas bertambah. Sebaliknya jika gas memperoleh usaha dari luar maka volume gas berkurang. Proses pada grafik di atas yang menunjukan volume gas berkurang adalah proses CD.

Komentar

Postingan populer dari blog ini

Definisi Esai dan Contoh Esai Tentang Diri Sendiri

Definisi Esai Dan Ciri-Cirinya Esai adalah suatu tulisan yang menggambarkan opini penulis tentang subyek tertentu yang coba dinilainya. Dalam penjelasan lain atau dalam arti luas, Esai adalah karangan prosa yang membahas suatu masalah secara sepintas lalu dari sudut pandang pribadi penulisnya. Pengarang esai disebut esais. Esai sebagai satu bentuk karangan dapat bersifat informal dan formal. Esai informal mempergunakan bahasa percakapan, dengan bentuk sapaan dan seolah-olah ia berbicara langsung dengan pembacanya. Adapun esai yang formal pendekatannya serius. Pengarang mempergunakan semua persyaratan penulisan. Tipe-tipe Esai Ada enam tipe esai, yaitu : Esai Deskriptif. Esai jenis ini dapat meluliskan subjek atau objek apa saja yang dapat menarik perhatian pengarang. Ia bisa mendeskripsikan sebuah rumah, sepatu, tempat rekreasi dan sebagainya. Esai Tajuk. Esai jenis ini dapat dilihat dalam  surat kabar  dan majalah. Esai in...

Pasal- Pasal Yang Mengatur Tentang HAM

PASAL-PASAL DALAM UUD 1945 YANG MENGATUR TENTANG HAM 1) Pasal 27 UUD 1945, berbunyi: (1) “Segala warga negara bersamaan kedudukan di dalam hukum dan pemerintahan dan wajib menjungjung   hukum dan pemerinatah itu dengan tidak ada kecualinya”. (2) Tiap-tiap warga negara berhak atas pekerjaan dan penghidupan yang layak bagi kemanusiaan. (3) “Setiap warga negara berhak dan wajib ikut serta dalam upaya pembelaan negara.” 2) Pasal 28 UUD 1945 ”Kemerdekaan berserikat dan berkumpul, mengeluarkan pikiran dengan lisan dan tulisan dan sebagainya ditetapkan dengan undang-undang” 3) Pasal 28 A          Setiap orang berhak untuk hidup serta berhak mempertahankan hidup dan kehidupannya 4) Pasal 28 B (1) Setiap orang berhak membentuk keluarga dan melanjutkan keturunan melalui perkawinan yang sah (2) Setiap orang berhak atas kelangsungan hidup, tumbuh dan berkembang serta berhak atas perlindungan dari kekerasan dan...

Akreditasi Prodi di Undip

Monitoring Akreditasi Prodi di Undip Dihitung per waktu saat ini: 27-01-2015 10:04:26 No FAKULTAS JURUSAN SK NILAI TANGGAL AKREDITASI COUNT DOWN AKREDITASI STATUS File Copy Akreditasi 1 EKONOMIKA & BISNIS D3 AKUNTANSI 027/BAN-PT/Ak-X/Dpl-III/XII/20 A 30-12-2015 336 hari - File 2 EKONOMIKA & BISNIS D3 MANAJEMEN PERUSAHAAN 036/BAN-PT/Ak-X/Dpl-III/2011 A (363) 4-2-2016 372 hari - File 3 EKONOMIKA & BISNIS D3 PERPAJAKAN 026/BAN-PT/Ak-X/Dpl-III/XII/20 A 6-6-2015 129 hari PRODI HARAP SEGERA MENGAJUKAN PERPANJANGAN File 4 EKONOMIKA & BISNIS S1 AKUNTANSI 293/SKBAN-PT/Akred/S/VIII/2014 A 22-8-2019 ...