Ketikagas menyerap kalor dari lingkungan secara isobarik suhunya berubah menjadi 127º C. Hitunglah volume gas akhir dan besar usaha luar yang dilakukan oleh gas. Diketahui: P 1 = 2 × 10 5 N/m 2. T 1 = 27 + 273 = 300 K. V 1 = 15 liter = 1,5× 10-2 m 3. T 2 = 127 + 273 = 400 K. Kondisi isobaric yaitu keadaan dengan tekanan tetap. P 2 = P 1 = P Usahayang dilakukanoleh gas terhadap udara luar : W = p.V. Usaha dalam ( U ) adalah : Usaha yang dilakukan oleh bagian dari suatu system pada bagian lain dari system itu pula. Pada pemanasan gas seperti di atas, usaha dalam adalah berupa gerakan-gerakan antara molekul-molekul gas yang dipanaskan menjadi lebih cepat. Usahayang dilakukan oleh gas terhadap udara luar : W = p. V. 2. Usaha dalam ( U ) adalah : Usaha yang dilakukan oleh bagian dari suatu sistem pada bagian lain dari sitem itu pula. Pada pemanasan gas seperti di atas, usaha dalam adalah berupa gerakan-gerakan antara molekul-molekul gas yang dipanaskan menjadi lebih cepat. Vay Tiền Nhanh. Gas dalam silinder dengan piston yang dapat bergerak adalah suatu contoh sederhana dari system termodinamik. Mesin pembakaran dalam, mesin uap, dan kompresor dalam lemari pendingin dan pendingin udara seluruhnya menggunakan beberapa versi dari system tersebut. Pada beberapa subbab berikutnya kita akan menggunakan system gas dalam silinder untuk mempelajari beberapa jenis proses yang melibatkan perubahan bentuk energi. Gambar 1 Popcorn di dalam panci adalah suatu sistem termodinamik Kita akan menggunakan sudut pandang mikroskopik yang berdasarkan pada energy kinetic dan potensial dari masing-masing molekul dalam suatu bahan, untuk membangun intuisi menganai kuantitas termodinamik, tetapi adalah penting untuk memahami bahwa prinsip utama dari termodinamika dapat dilihat seutuhnya secara makroskopik, tanpa merujuk ke model mikroskopik. Jadi, bagian yang merupakan kelebihan dan hal-hal yang berlaku secara umum termodinamika adalah ketidaktergantungannya terhadap detail dari struktur bahan. Pertama kita tinjau usaha yang dilakukan oleh system selama perubahan volume. Ketika gas berekspansi, sambil bergerak keluar gas akan menekan ke arah luar pada permukaannya. Maka suatu gas yang berekspansi selalu memiliki kerja positif. Hal yang sama terjadi pada bahan padat ataupun cair yang berekspansi di bawah tekanan, seperti popcorn pada gambar 1. Gambar 2 Sebuah Sistem termodinamika dapat bertukar energi dengan lingkungannya dalam bentuk kalor. Kita dapat memahami usaha yang dilakukan oleh gas pada perubahan volume dengan meninjau molekul yang menyusun gas tersebut. Ketika suatu molekul menumbuk suatu permukaan yang diam, molekul mengeluarkan gaya sesaat ke dinding tetapi tidak menghasilkan usaha karena dinding tidak bergerak. Tetapi jika permukaannya bergerak, seperti piston pada gambar 3a bergerak ke kanan, sehingga volume gas meningkat, molekul yang menumbuk piston. Jika piston bergerak ke kiri seperti gambar 3b, sehingga volume gas berkurang, maka usaha positif dilakukan terhadap molekul selama tumbukan. maka molekul gas melakukan kerja negative terhadap piston. Gambar 3 Kerja yang dilakukan sistem selama ekspansi dan kompresi Gambar 3c menunjukkan sebuah padatan atau cairan dalam silinder dengan piston yang dapat bergerak. Anggap bahwa silinder memiliki luas penampang A dan tekanan yang dikeluarkan system pada permukaan piston adalah p. Total gaya F yang dihasilkan system terhadap piston adalah F = pA. Ketika piston bergerak keluar sejauh dx yang sangat pendek, maka usaha dW yang dilakukan oleh gaya tersebut adalah dW = F dx = pA dx tetapi Adx = dV di mana dV adalah perubahan volume yang sangat kecil dalam system. Maka kita dapat menyatakan kerja yang dilakukan oleh system pada perubahan volume yang sangat kecil ini dW = pdV pada perubahan volume yang cukup besar dari V1 ke V2 Secara umum tekanan sistem dapat berubah-ubah selama perubahan volume. Untuk mengevaluasi integral dalam persamaan 2, kita harus mengetahui beberapa besar perubahan tekanan sebagai fungsi dari volume. Kita dapat menyatakan hubungan ini dalam grafik p sebagai fungsi V. Gambar 4a menunjukkan contoh yang sederhana. Pada gambar itu, persamaan 2 dinyatakan secara grafik sebagai luas di bawah grafik p terhadap V di antara batas V1 dan V2. Usaha positif ketika system berekspansi. Pada ekspansi dari keadaan 1 ke keadaan 2 dalam gambar 3a, luas di bawah kurva dan sekaligus usaha adalah positif. Sebuah kompresi dari 1 ke 2 pada gambar 4b memberikan luas yang negative, ketika sistem ditekan, volumenya berkurang dan sistem melakukan kerja negatif terhadap lingkungannya lihat gambar 4b. Gambar 3 Usaha yang dilakukan setara dengan luas di bawah grafik p vs V Jika tekanan p tetap konstan konstan sementara volume berubah dari V1 ke V2 gambar 4c, kerja yang dilakukan sistem adalah W = pV2 – V1 Kerja yang dilakukan selama perubahan volume pada tekanan konstan 2 Dalam setiap proses di mana volume konstan, sistem tidak melakukan kerja karena tidak terjadi perpindahan. Rumus usaha dalam termodinamikan dipengaruhi oleh besar kalor pada sistem dan jenis proses termodinamika apa yang terjadi. Sebuah sistem gas yang menyerap/melepaskan kalor sebesar Q maka oleh sistem akan mengubahnya menjadi usaha W dan energi dalam ΔU. Perubahan yang terjadi dapat menjadi usaha luar dan energi dalam, energi dalam saja, atau usaha luar saja. Kondisi tersebut menekankan bahwa kalor yang dibutuhkan gas dalam sistem tidak hilang, tetapi mengalami perubahan bentuk. Bahasan mengenai perubahan kalor Q menjadi usaha luar W, energi dalam ΔU, atau keduanya dijelaskan melalui Hukum I Termodinamika. Hukum pertama termodinamika menyatakan hubungan kekekalan tenaga antara usaha yang dilakukan pada sistem, panas yang ditambahkan/dikurangkan, dan tenaga dalam sistem. Jika usaha dilakukan oleh sistem pada lingkungan membuat volume membesar karena gas mengembang maka usaha W bertanda positif +. Jika usaha dilakukan pada sistem membuat volume mengecil karena berkurangnya volume gas maka usaha W pada sistem bertanda negatif ‒. Baca Juga Energi Kinetik Gas Ideal Apa rumus kalor yang dibutuhkan gas? Bagaimana cara menghitung kalor yang dibutuhkan gas pada suatu sistem? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah. Table of Contents Rumus Usaha untuk 4 Proses Termodinamika Rumus usaha isobarik Rumus usaha isokhorik Rumus usaha isotermik Rumus usaha adiabatik Ringkasan Rumus Usaha Isobarik, Isokhorik, Isotermik, dan Adiabatik Hubungan Rumus Usaha dalam Termodinamika dengan Kalor dan Energi Dalam Sesuai Hukum I Termodinamika Contoh Soal dan Pembahasan Contoh 1 – Rumus Usaha Dalam Termodinamika Contoh 2 – Penggunaan Rumus Usaham dalam Termodinamika Contoh 3 – Rumus Usaha dalam Termodinamika Rumus Usaha untuk 4 Proses Termodinamika Gas dalam ruang tertutup dapat mengalami beberapa proses antara lain meliputi proses isobarik, isotermal, isokhorik, dan adiabatik. Besar usaha W untuk keempat proses termodinamika tersebut dapat dihitung dengan rumus usaha dalam termodinamika yang berbeda. Bahasan rumus usaha dalam termodinamika untuk empat macam proses diberikan seperti pada persamaan di bawah. Rumus usaha isobarik Isobarik adalah proses termodinamika yang berlangsung pada tekanan tetap sehingga perubahan tekanan sama dengan nol ΔP = 0. Bentuk grafik proses isobarik pada grafik diagram P‒V berupa garis horizontal mendatar. Besar usaha pada proses isobarik sama dengan luas daerah di bawah diagram P ‒ V yang secara umum dapat dinyatakan dengan W = p × ΔV. Di mana, W adalah besar usaha yang dilakukan, p adalah tekanan, dan ΔV adalah besar perubahan volume. Rumus usaha isokhorik Isokhorik dalah proses termodinamika yang terjadi pada kondisi gas tidak mengalami perubahan volume ΔV = 0. Sehingga, besar usaha yang dilakukan pada proses isokhorik adalah W = P × ΔV = P × 0 = 0. Bentuk grafik diagram P V untuk proses isokhorik berupa garis vertikal. Gambar grafik tidak memiliki, hal ini sesuai dengan persamaan di mana nilai W = 0. Rumus usaha isotermik Isotermik adalah proses dalam termodinamika di mana gas tidak mengalami perubahan suhu suhu tetap/konstan. Bentuk grafik diagram P V pada proses isotermik berupa kurva lengkung yang luas di bawahnya dapat dicari dengan integral. Dengan membawa persamaan umum, rumus usaha dalam termodinamika untuk proses isotermik dapat dihitung melalui persamaan berikut. Rumus usaha adiabatik Adiabatik adalah proses termodinamika yang terjadi pada lingkungan tertutup sehingga tidak terjadi pertukaran kalor dari/ke sistem. Tidak adanya pertukaran kalor membuat nilai perubahan kalor sama dengan nol atau Q = 0. Bentuk grafil diagram P V pada proses adiabatik terlihat seperti grafik pada proses isotermik. Perbedaan antara adiabatik dan isotermik terdapat pada ada tidaknya pengaruh lingkungan kepada sistem. Sistem pada proses adiabatik tidak mendapat pengaruh dari lingkungan, sedangkan sistem pada proses isotermik mendapat pengaruhi dari lingkungan. Cara mendapatkan rumus usaha adiabatik hampir sama dengan proses isotermik. Perbedaannya terletak pada penggunaan rumus umum tekanan. Di mana, rumus usaha adiabatik dapat dihtiung melalui persamaan berikut. Ringkasan Rumus Usaha Isobarik, Isokhorik, Isotermik, dan Adiabatik Tabel rumus usaha dalam termodinamika dan besar perubahan energi dalam untuk setiap proses termodinamikan sesuai dengan persamaan berikut. Baca Juga Besar Usaha dan Efisiensi Mesin Carnot Hubungan Rumus Usaha dalam Termodinamika dengan Kalor dan Energi Dalam Sesuai Hukum I Termodinamika Salah satu contoh hukum kekekalan energi di mana energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan terdapat pada Hukum I Termodinamika. Meskipun tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan namun energi dapat berubah dari satu bentuk energi ke bentuk energi lain. Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa untuk setiap kalor Q yang diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W maka akan terjadi perubahan energi dalam ΔU. Satuan kalor, energi dalam, dan usaha dapat dinyakatakan dalam Pa∙m3 = Joule J atau kalori kal. Antara satuan joule dan kalori memiliki persamaan untuk 1 kalori = 4,2 joule. Baca Juga Persamaan Umum Gas Ideal Contoh Soal dan Pembahasan Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan rumus usaha dalam termodinamika yang meliputi proses isobarik, isokhorik, isotermik, dan adiabatik. Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasan bagaimana penggunaan rumus usaha dalam termodinamika. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih! Contoh 1 – Rumus Usaha Dalam Termodinamika Suatu sistem melepaskan panas 200 kalori tanpa melakukan usaha luar, maka perubahan energi dalam sistem tersebut sebesar ….A. –840 JB. –480 JC. –48 JD. 47,6 JE. 470 J PembahasanDari keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi seperti berikut. Kalor yang dilepaskan Q = ‒200 kaloritanda negatif menunjukkan sistem melepaskan kalorUsaha luas yang dilakukan W = 0 Menghitung perubahan energiQ = ΔU + W‒200 = ΔU + 0ΔU = ‒200 kalori Mengubah satuan kalori ke jouleΔU = ‒200 kaloriΔU = ‒200 × 4,2 jouleΔU = ‒840 joule Jadi, perubahan energi dalam sistem tersebut sebesar –840 A Contoh 2 – Penggunaan Rumus Usaham dalam Termodinamika Perhatikan diagram P‒V berikut! Usaha yang dilakukan sistem selama 1 siklus ABCDA adalah …A. 200 kJB. 300 kJC. 400 kJD. 500 kJE. 600 kJ PembahasanBesar usaha pada suatu diagram P‒V dapat dihitung melalui luas bangun yang dibentuk oleh diagram. Diketahui bahwa 1 siklus ABCDA pada sistem tersebut membentuk bangun persegi panjang dengan panjang p = AD = BC = 6 ‒ 3 = 3 × 105 Pa dan lebar ℓ = AB = DC = 3 ‒ 1 = 2 m3. Sehingga, usaha yang dilakukan selama 1 siklus ABCDA dapat dihitung seperti cara berikut. Menghitung usahaW = Luas persegi panjang ABCDW = panjang p × lebar ℓW = AD × ABW = 3 × 105 × 2W = 6 × 105 Pa∙m3 = Joule = 600 kJ Jawaban D Contoh 3 – Rumus Usaha dalam Termodinamika Untuk gas ideal yang menjalani proses isotermal, jika Q = kalor, ΔU = perubahan energi dalam dan W = usaha makaA. Q = WB. Q > wC. C < WD. Q = ΔUE. W = ΔU PembahasanPada proses isotermal terjadi pada kondisi suhu konstan sehingga maka ΔU = 0. Berdasarkan Hukum I Termodinamika memenuhi persamaan Q = ΔU + W, sehingga Q = 0 + W = untuk gas ideal yang menjalani proses isotermal, jika Q = kalor, ΔU = perubahan energi dalam dan W = usaha maka Q = A Demikianlah tadi ulasan rumus usaha dalam termodinamika. Terima kasih sudah mengunjungi idschooldotnet, semoga bermanfaat! Baca Juga Cara Menghitung Perubahan Entalpi pada Suatu Reaksi Kimia Merupakan cabang ilmu fisika yang membahas hubungan panas/kalor dan usaha yang dilakukan oleh panas/kalor tersebutUsaha sistem terhadap lingkunganPersamaan usaha yang dilakukan gas dapat ditulis sebagai berikutW = p V = p V2 – V1Keterangan p = tekanan gas N/m2V = perubahan volume m3W = usaha yang dilakukan gas joulePerubahan energi dalamPerubahan energi dalam U tidak bergantung pada proses bagaimana keadaan sistem berubah, tetapi hanya bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir sistem I termodinamika menyatakan bahwa jumlah kalor pada suatu sistem sama dengan perubahan energi dalam sistem ditambah usaha yang dilakukan oleh sistemQ = U + WPerjanjian tanda untuk Q dan W sebagai berikut Jika sistem melakukan usaha terhadap lingkungan maka W bertanda sistem menerima usaha dari lingkungan maka W bertanda bertanda positif jika sistem menerima kalor dari lingkunganQ bertanda negatif jika sistem memberikan kalor kepada lingkunganProses TermodinamikaProses Isokhorikyaitu proses termodinamika yang terjadi pada gas dalam keadaan volum W= 0 maka Q = ΔU sehingga Q = 3/2 nRT T2-T1Proses Isobarikyaitu proses termodinamika yang terjadi pada gas keadaan tekanan WW=PV2 – V1Perubahan energi dalam ΔUΔU= 3/2 PV2 -V1SehinggaQ= 5/2 PV2-V1Proses Isotermikmerupakan proses termodinamika yang terjadi pada gas keadaan suhu WPerubahan energi dalam ΔU = 0 maka kalor Q = WProses Adiabatikmerupakan proses termodinamika yang berlangsung tanpa adanya pertukaran kalor antara sistem dan WKarena Q = 0 sehinggaΔU = -Wy = konstanta LaplaceKapasitas KalorMerupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu gas sebesar 1oC, dinyatakan dengan persamaanKapasitas kalor gas dapat dibedakan menjadi dua yaitu kapasitas kalor pada tekanan tetap Cp dan pada volume tetap CvPada proses isokhorikQv = UPada proses isobarikQp = U + pVDiperolehMesin Carnot dan Mesin PendinginMesin CarnotSebuah mesin Carnot memiliki empat langkah dalam pengoprasiannya. Berikut urutan keempat langkah proses yang terjadi dalam siklus langkah pertama, gas mengalami ekspansi isotermal. Reservoir suhu tinggi menyentuh dasar silinder dan jumlah beban di atas piston dikurangi. Selama proses ini berlangsung, temperatur sistem tidak berubah, namun volume sistem bertambah. Dari keadaan 1 ke keadaan 2, sejumlah kalor Q1 dipindahkan dari reservoir suhu tinggi ke dalam langkah kedua, gas berubah dari keadaan 2 ke keadaan 3 dan mengalami proses ekspansi adiabatik. Selama proses ini berlangsung, tidak ada kalor yang keluar atau masuk ke dalam sistem. Tekanan gas diturunkan dengan cara mengurangi beban yang ada di atas piston. Akibatnya, temperatur sistem akan turun dan volumenya langkah ketiga, keadaan gas berubah dari keadaan 3 ke keadaan 4 melalui proses kompresi isotermal. Pada langkah ini, reservoir suhu rendah 200 K menyentuh dasar silinder dan jumlah beban di atas piston bertambah. Akibatnya tekanan sistem meningkat, temperaturnya konstan, dan volume sistem menurun. Dari keadaan 3 ke keadaan 4, sejumlah kalor Q2 dipindahkan dari gas ke reservoir suhu rendah untuk menjaga temperatur sistem agar tidak langkah keempat, gas mengalami proses kompresi adiabatik dan keadaannya berubah dari keadaan 4 ke keadaan1. Jumlah beban di atas piston bertambah. Selama proses ini berlangsung, tidak ada kalor yang keluar atau masuk ke dalam sistem, tekanan sistem meningkat, dan volumenya Carnot adalah mesin efisien yang bekerja dalam suhu reservoir tinggi dan suhu reservoir rendah. Oleh karena itu, suatu mesin Carnot memiliki efisiensi. Rumus efisiensi mesin Carnot sebagai = efisiensi mesin kalorT2 = suhu pada reservoir rendah KT1 = suhu pada reservior tinggi KW = usaha JouleQ1= kalor yang diserap JouleQ2 = kalor yang dilepas JouleMesin PendinginPrinsip kerja mesin pendingin contohnya lemari es dan penyejuk ruangan yaitu mengalirkan kalor keluar dari lingkungan sejuk ke lingkungan hangat. Sistem menerima kerja sebesar W dan menyerap kalor dengan suhu reservoir rendah T2 sebesar Q2 serta membuang sejumlah kalor yang lebih besar ke reservoir suhu tinggi T1 sebesar Q1. Untuk kerja dari mesin pendingin dapat ditentukan melalui koefisiensi performansi Kp = koefisiensi performansiT2 = suhu pada reservoir rendah KT1 = suhu pada reservior tinggi KW = usaha JouleQ1= kalor yang diserap JouleQ2 = kalor yang dilepas JouleSoal SBMPTN 2017Suatu mesin dalam satu siklus menyerap kalor sebesar 2 x 103 Joule dari reservoir panas dan melepaskan kalor 1,5 103 Joule ke reservoir yang temperaturnya lebih rendah. Jika waktu yang diperlukan untuk melakukan 4 siklus adalah 2 detik. Maka daya tersebut sebesar101 watt102 watt103 watt104 watt105 wattPEMBAHASAN Diketahui 4 siklus = 2 detik, maka 1 siklus = 0,5 detik Q1 = 2000 J Q2 = 1500 J W = 2000 – 1500 W = 500 J P = W/t P = 500/0,5 P = 1000 watt = 103 watt Jawaban CSoal UN 2014Sebuah mesin Carnot menggunakan reservoir suhu tinggi 327 oC, mempunyai efisiensi 60%. Agar efisiensi mesin Carnot naik menjadi 80% dengan suhu rendahnya tetap maka suhu tinggi mesin Carnot harus diubah menjadi…300 K450 K480 KPEMBAHASAN Jawaban DSoal SBMPTN 2014Sebuah mesin kalor memerlukan kerja 400 joule dalam siklusnya memiliki efisiensi 25% . Energi yang di ambil oleh reservoir panas adalah … JoulePEMBAHASAN Jawaban ESoal SNMPTN 2012Sebuah sistem 1 mol gas ideal monoatomik Cp = 5/2 R mengalami ekspansi isobarik pada tekanan 105 pa sehingga volumenya menjadi 2 kali volume awal. Bila volume awal 25 liter maka kalor yang diserap gas pada proses ini adalah …2550 J3760 J4750 J5730 J6250 JPEMBAHASAN Jawaban ESoal UN 2013Grafik P –V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar kalor yang dilepas ke lingkungan Joule maka kalor yang diserap sistem adalah… JPEMBAHASAN Jawaban CSoal SNMPTN 2009Satu mol gas ideal mengalami proses isotermal pada suhu T sehingga volumenya menjadi dua kali, jika R adalah konstanta gas molar, usaha yang dikerjakan oleh gas selama proses tersebut adalah ….RTVRT lnV2RTRT ln 2RT ln 2VPEMBAHASAN Jawaban DSoal SNMPTN 2010Sebuah mesin carnot menyerap panas dari tandon panas bertemperatur 127°C dan membuang sebagian panasnya ke tandon dingin bertemperatur 27°C efisiensi terbesar yang dapat dicapai oleh mesin carnot tersebut adalah …..20,5 %25 %70,25 %90,7 %100 %PEMBAHASAN Jawaban BSoal SNMPTN 2010Jika sebuah mesin yang memiliki efisiensi terbesar 25% dalam operasinya membuang sebagian kalor ke tandon dingin yang bertemperatur 00C maka tandon panasnya bertemperatur …..76 0C91 0C170 0C100 0C364 0CPEMBAHASAN Jawaban BSoal UN 2013Gambar di bawah menunjukan grafik p – V pada mesin Q2 = 2/3 W maka efisiensi mesin carnot tersebut adalah…PEMBAHASAN Jawaban CSoal SPMB 20062m3 gas helium bersuhu 270C di panaskan secra isobarik sampai 770C jika tekanannya 3x 105 N /M2 maka usaha yang di lakukan gas adalah ……100 kJ140 kJ200 kJ260 kJ320 kJPEMBAHASAN Jawaban ASoal UN 2013Pada grafik p-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 usaha yang di lakukan mesin adalah W maka kalor yang di keluarkan pada suhu rendah adalah…PEMBAHASAN Jawaban BSoal SPMB 2003Gas ideal yang melakukan pengembangan volume secara isobaris tidak melakukan yang dilakukan oleh gas idel ketika mengembang sebanding dengan perubahan tekanan Pernyataan I Gas idel yang volumenya mengembang akan melakukan usaha dengan persamaan W = PV Pernyataan II Usaha yang di lakukan gas tidak sebanding dengan perubahan tekanan tetapi hanya sebanding dengan tekanan. Jawaban ESoal UN 2012Perhatikan gambar!Gas ideal melakukan proses perubahan tekanan P terhadap volume V, usaha yang dilakukan oleh gas pada proses tersebut adalah…20 Joule15 Joule10 Joule5 Joule4 JoulePEMBAHASAN Jawaban CSoal UMPTN 2010mesin carnot dioperasikan antara 2 reservoir kalor masing masing suhunya T1 dan T2 dengan T2 > T1. Efesiensi mesin tersebut 40% dan besarnya T1 =27 0C. Supaya efisiennya naik 60% maka besarnya perubahan T1 adalah …250 K300 K350 K400 K500 KPEMBAHASAN Jawaban ESoal UMPTN 2001sebuah mesin carnot bekerja diantara dua reservoir bersuhu 5270C dan 1270C apabila reservoir suhu tinggi diturunkan menjadi 2270C maka efesiensi mula mula dan terakhir masing masing adalah…30% dan 20%40% dan 20%50% dan 20%50% dan 30%60% dan 40%PEMBAHASAN Jawaban CSoal keadaan isobarik suatu gas yang bervolume 2 m3 dipanaskan secara perlahan-lahan dan volumenya berubah menjadi 4 m3 . Dengan bertambahnya volume maka timbul usaha luar gas sebesar 6 x 105 J. Besar tekanan gas adalah …3 x 105 N/m24 x 105 N/m25 x 105 N/m2 6 x 105 N/m27 x 105 N/m2PEMBAHASAN Diketahui V1 = 2 m3 V2 = 4 m3 W = 6 x 105 JMaka untuk menghitung besar tekanan pada keadaan isobaric sebagai berikut Jawaban ASoal gambar grafik di bawah ini!Dari grafik di atas, dapat kita hitung besar perbandingan usaha luar gas pada keadaan I dan II adalah …4 35 62 32 11 1PEMBAHASAN Diketahui Keadaan I P1 = 25 N/m2 V11 = 10 m3 V12 = 30 m3Keadaan II P2 = 25 N/m2 V21 = 20 m3 V22 = 50 m3Maka, menghitung besar perbandingan usaha luar gas keadaan I dan II sebagai berikut Jawaban BSoal Nitrogen N2 dengan massa 280 gr ditekan secara isotermis pada suhu 470 C sehingga volumenya menjadi 0,5 volume semula. Maka kerja luar gas yang dikeluarkan sebesar … BM nitrogen = 28 ; ln 0,5 = – 0,69; R = 8,31 J/molK JPEMBAHASAN Diketahui Massa Nitrogen = 280 gr T tetap = 470 C = 47 + 273 K = 320 K V2 = 0,5 V1 BM nitrogen = 28 ln 0,5 = – 0,69 R = 8,31 J/mol KMaka besar kerja luar gas dapat dihitung sebagai berikut Besar kerja luar gas bernilai negatif berarti sistem menerima kerja luar. Jawaban DSoal helium dengan volume 6 x 10-2 m3 dinaikkan volumenya menjadi 5 kali lipatnya pada keadaan isobarik. Usaha luar yang dilakukan gas pada sistem sebesar 4 x 105 J. Maka besar tekanan gas adalah …17,21 x 105 N/m2 18,11 x 105 N/m2 12,63 x 105 N/m2 16,67 x 105 N/m217,17 x 105 N/m2PEMBAHASAN Diketahui V1 = 6 x 10-2 m3 V2 = 5 x V1 = 5 x 6 x 10-2 m3 = 30 x 10-2 m3 W = 4 x 105 JMaka, besar tekanan gas adalah Jawaban DSoal keadaan isokhorik suatu gas mengalami kenaikan suhu dari 250C menjadi 400 C. Besar tekanan gas awal sebesar 15 Pa. Maka besar usaha luar gas adalah …1 x 102 J12 x 102 J0 J2 x 102 J3 x 102 JPEMBAHASAN Diketahui T1 = 250C T2 = 400C P = 15 PaMaka besar usaha luar gas dapat dihitung sebagai berikut W = pΔV Sistem dalam keadaan isokhorik volume tetap ΔV = 0 maka W = p. 0 = 0 Jawaban CSoal kinerja silinder mesin diesel terjadi pemampatan udara melalui proses adiabatik. Mula-mula volume udara 100 cm3 dengan suhu 470 C dan tekanan 1 Atm. Setelah dimampatkan volumenya menjadi 20 cm3 . Suhu setelah dimampatkan adalah …650 K609 K500 K550 K450 KPEMBAHASAN Diketahui V1 = 100 cm3 = 100 x 10-6 m3 T1 = 470 C = 47 + 273K = 320 K P1 = 1 Atm = 1 x 105 N/m2 V2 = 20 cm3 = 20 x 10-6 m3 γ = 1,4Maka, untuk menghitung suhu akhir udara adalah Jawaban BSoal usaha luar gas sebesar 150 J, suatu sistem mengalami proses adiabatik. Perubahan energi dalam sistem adalah sebesar ΔU dan kalor yang terserap dalam sistem adalah sebesar Q, pernyataan yang benar adalah….Q = 0ΔU = – 15 JΔU + Q = – 150 JΔU = 150 JΔU = -10 JPEMBAHASAN Diketahui W = – 150 J Q = 0 proses dalam sistem secara adiabatikMaka, berdasarkan hukum I Termodinamika adalah ΔU + W = Q ΔU = – W ΔU = – - 150 J ΔU = 150 J Jawaban DSoal diketahui 4 mol gas monoatomik pada suhu 30oC dengan tekanan awal 4 x 105 Pa mengalami proses isokhorik sehingga mencapai tekanan akhir 6 x 105 Pa. Jika diketahui tetapan gas umum R = 8,31 J/mol K, maka perubahan energi dalam yang terjadi adalah…. JPEMBAHASAN Diketahui Mol gas monoatomik n = 4 mol T awal T1 = 30oC = 30 + 273 K = 303 K Tekanan Awal P1 = 4 x105 Pa Tekanan akhir P2 = 6 x 105 Pa R = 8,31 J/mol KMenentukan suhu akhir setelah proses isokhorik berlangsung Menentukan energi dalam berdasarkan hukum I Termodinamika ΔU = QV = CV DT = 3/2 nRDT = 3/2 nrT2 – T1 ΔU = 3/2 4 mol8,31 J/mol K 454,5 – 303K = J Jawaban ASoal gas yang memiliki volume 10 m3 pada suhu 27oC dan tekanan 8 x 105 Pa. Volume gas tersebut dalam keadaan standar STP adalah….45 m354 m363 m372 m385 m3PEMBAHASAN Diketahui Volume awal V1 = 10 m3 Suhu awal T1 = 27oC = 27 + 273 K = 300 K Tekanan awal P1 = 8 x 105Pa Suhu akhir T2 = 0oC STP = 0 + 273K = 273 K Tekanan akhir P2 = 1 atm STP = 1,01 x 105 PaMaka volume gas pada keadaan standar STP adalah Jawaban ASoal kalor yang bekerja sesuai prinsip siklus carnot pada suhu reservoir tinggi 2270 C dan efisiensi mesin 30%, maka banyak kalor yang dibuang ke reservoir memiliki suhu …550 C770 C660 C440 C330 CPEMBAHASAN Diketahui T1 = 2270 C = 227 + 273K = 500 K η = 30%Maka untuk menghitung suhu pada reservoir rendah sebagai berikut T2 = 1 – h x T1= 1 – 0,3 x 500 K T2 = 0,7 x 500 K = 350 KSatuan kelvin kita ubah menjadi celcius, sebagai berikut T = 350 – 2730 C = 770 C Jawaban BSoal sistem mesin carnot menerima usaha sebesar J dari reservoir panas dan J pada reservoir dingin. Besar efisiensi mesin carnot tersebut adalah …34 %23 %13,5 %11,2%28,57%PEMBAHASAN Diketahui Kalor pada reservoir panas, Q1 = J Kalor pada reservoir dingin, Q2 = J Maka, besar efisiensi mesin carnot dapat dihitung sebagai berikut Jawaban ESoal sebuah kulkas mempunyai suhu terendah di dalam freezer – 120 C dengan suhu di luar kulkas 270 C. Besar koefisien performansi kulkas tersebut adalah …PEMBAHASAN Diketahui suhu di luar, T1 = 270 C = 27 + 273 K = 300 K suhu di dalam T2 = -120 C = -12 + 273 K = 261 Kmaka, besar koefisien performansi kulkas dapat dihitung sebagai berikut Jawaban CSoal pada mesin refrigerator bagian dalam – 50 C dan suhu pada bagian luarnya 280 C. untuk mengaktifkan mesin refrigerator tersebut memerlukan daya sebesar 300 watt. Besar panas yang dikeluarkan dari ruangan tiap jamnya adalah … JPEMBAHASAN Diketahui T2 = – 50 C = - 5 + 273 K = 268 K T1 = 280 C = 28 + 273 K = 301 K P = 300 watt Rentang waktu refrigerator menggunakan listrik t = 1 jam = sekonMenentukan kalor penggunaan listrik refrigerator selama 1 jam Q1 = P . t . = 300 watt . sekon . = JMenentukan besar kalor yang dikeluarkan dari refrigerator selama 1 jam Jawaban CSoal mesin pendingin memiliki koefisien performansi 5 dengan suhu ruangan di luar mesin pendingin 260 C. maka suhu terendah di dalam mesin pendingin adalah …– 300 C– 200 C– 290 C– 150 C– 240 CPEMBAHASAN Diketahui T1 = 260 C 26 + 273K = 299 K Kp = 5Maka untuk menghitung T2 sebagai berikut Merubah satuan derajat kelvin ke derajat Celsius 249 – 273 0 C = – 240 C Jawaban E Fitur Terbaru!!Kini kamu bisa bertanya soal yang tidak ada di artikel pernyataan dan dapatkan jawaban dari tim ahli bertanya KLIK DISINI

usaha yang dilakukan oleh gas terhadap udara luar adalah