bimbingan belajartemanbelajar.id/assets/collections/content/11_7_termodinamika.pdf · usaha, kalor...
TRANSCRIPT
BIMBINGAN BELAJARDAN KONSULTASI PENDIDIKAN
SERI : FISIKA SMA
TERMODINAMIKA
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Usaha, Kalor danEnergi Dalam
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Pendahuluan
Termodinamika adalah ilmu fisika yang mempelajari hubungan antarakalor dan energ mekanik
Termodinamika merupakan ilmu yang mempelajari tentangperpindahan energi saat sistem mengalami proses termodinamikadari suatu keadaan ke keadaan lain
Dalam termodinamika, kumpulan benda yang kita perhatikan disebutsistem, sedangkan semua yang ada di sekitar benda disebutlingkungan
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Usaha
Usaha yang dilakukan oleh atau pada sistem adalah ukuran energiyang dipindahkan dari sistem ke lingkungan atau sebaliknya
Usaha oleh gas berbeda-beda tergantung pada keadaan gas. Terdapatempat keadaan gas yang mempengaruhi usaha, di antaranya isobarik, isokhorik, isotermik, dan adiabatik
Pada Proses Isobarik :
Proses isobarik merupakan proses per-ubahan keadaan gas saat tekanan tetap ∆P=0
Usaha yang dilakukan oleh lingkungan terhadap sistem :
∆W = P . ∆V∆W = perubahan usaha
P = tekanan
∆V = perubahan volume
Usaha, Kalor dan Energi Dalam
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Pada Proses Isokhorik :
Proses isokhorik terjadi pada saat volume gas tetap
Usaha yang dilakukan oleh lingkungan terhadap sistem :
∆V = 0 ∆W = 0
Pada Proses Isotermik :
Proses isotermik terjadi pada saat suhu gas tetap
Usaha yang dilakukan oleh lingkungan terhadapsistem :
∆T = 0 ∆W = n R T ln (𝐕𝟐
𝐕𝟏)
Usaha, Kalor dan Energi Dalam
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Pada Proses Adiabatik :
Pada proses adiabatik, gas tidak menyerap atau melepas kalor
Usaha yang dilakukan oleh lingkungan terhadap sistem :
W = n Cv (T2-T1)
𝐏𝟏𝐕𝟏Ɣ
= 𝐏𝟐𝐕𝟐Ɣ Ɣ =
𝐂𝐩
𝐂𝐕
n =jumlah mol
γ = tetapan Laplace
Cp = kapasitas kalor pada tekanan tetap
Cv = kapasitas kalor pada volume tetap
𝐓𝟏𝐕𝟏Ɣ−𝟏
= 𝐓𝟐𝐕𝟐Ɣ−𝟏
Usaha, Kalor dan Energi Dalam
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Kalor
Kalor yang diserap atau diberikan oleh system gas untuk menaikkanatau menurunkan suhu uap kelvin disebut kapasitas kalor gas
Kalor timbul ketika energi dipindahkan akiba adanya perbedaansuhu
Q = m c ∆T
Q = C ∆T
c = kalor jenis zat (J/kgK)
C = kapasitas kalor (J/K)
Cv = kapasitas kalor pada volume tetap
Cp = kapasitas kalor pada tekanan tetap
Untuk gas monoatomik : Cv= 3/2 nR ; Cp = 5/2 nR
Untuk gas diatomik: suhu rendah, Cv = 3/2 nR ; Cp = 5/2 nR
suhu sedang, Cv = 5/2 nR ; Cp = 7/2 nR
suhu tinggi, Cv= 7/2 nR; Cp = 9/2 nR
Usaha, Kalor dan Energi Dalam
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Energi Dalam
Gaya antar molekul pada gas ideal dapat diabaikan sehingga energidalam yang dimiliki zat hanya merupakan total energi kinetik dariseluruh molekul
Energi dalam gas diatomik berubah-ubah bergantung pada suhu
Gas monoatomik :∆U =
𝟑
𝟐n R (T2 – T1)
Gas Diatomik : Suhu Rendah :
∆U = 𝟑
𝟐n R (T2 – T1)
Suhu Sedang : ∆U = 𝟓
𝟐n R (T2 – T1)
Suhu Tinggi : ∆U = 𝟕
𝟐n R (T2 – T1)
Usaha, Kalor dan Energi Dalam
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Sebanyak 6m3 gas berada dalam wadah bersuhu 27oC dan tekanan 5.104 Pa. Volumegas pada keadaan standar adalah…
A. 1,7 m3 B. 2,1 m3 C. 2,25 m3 D. 2,5 m3 E. 2,7 m3
Pembahasan :
T1 =27oC = 300K, p1 = 5.104 Pa, T2 = 0oC = 273 K, p2 = 1 atm = 1,01.105 Pa
Ditanya V2 = ?
Volume gas pada keadaan standar adalah :
Contoh Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
2
22
1
11
T
.Vp
T
.Vp
11
2
2
12 xV
T
Tx
p
pV
32,7mx6
300
273x
1,01x10
5x105
4
Jawaban : E
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Sebuah silinder mesin diesel berisi udara dengan volume 90 cm3, pada suhu 27oC dantekanan 1 atm. Udara tersebut dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenyamenjadi 15 cm3. Jika udara dianggap mengikuti sifat gas ideal dengan = 1,4 dan 1 atm= 1.105 N/m2, suhu akhir udara adalah….
A. 150 K B. 300 K C. 600 K D. 450 K E. 750 K
Pembahasan : Proses berlangsung adiabatik, maka berlaku :
T1V1y-1 = T2V2
y-1
1
1y
2 Tx V2
V1T
750K300x
15
9011,4
300x (6)0,4
Contoh Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : E
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Suatu gas volumenya 5.10-2m3 dinaikkan pada tekanan tetap sehingga menjadi 4 kalisemula. Jika usaha luar yang dilakukan gas sebesar 3.104 J, maka tekanan gas adalah…
A. 1,5.105 N/m2 D. 4,0.105 N/m2
B. 2,0.105 N/m2 E. 5,0.105 N/m2
C. 3,0.105 N/m2
Pembahasan : V1 = 5.10-2m3, V2 = 4xV1 = 20.10-2m3, W = 3.104 J Ditanya p = ?
Proses isobarik, maka tekanan gas ditentukan : W = p.V
12 VV
Wp
25N/m2,0x10
2
4
5)x10(20
3x10
2
4
15x10
3x10
Contoh Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : B
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Sebuah gas ideal dinaikkan suhunya secara isokhorik, dari 30oC menjadi 60oC. Jikatekanan gas mula-mula sebesar 10 Pa, maka usaha yang dilakukan gas tersebut….
A. 2.105 J D. 1.10 J
B. 1.105 J E. 0 J
C. 1,5.10 J
Pembahasan : T1 = 30oC, T2 = 60oC, P = 10 Pa
Usaha yang dilakukan gas pada proses isokhorik (V tetap) adalah
W = p.V V tetap V = 0
W = 0
Contoh Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : E
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Perhatikan grafik hubungan tekanan (P) terhadap volume (V) gas berikut. Jika V1 =100cm3 dan usaha yang dilakukan gas dari keadaan (1) ke keadaan (2) adalah 40 J,maka nilai V2 adalah…
A. 100 cm3 D. 400 cm3
B. 200 cm3 E. 500 cm3
C. 300 cm3
Pembahasan :Usaha isobarik (tekanan konstan) :
W = p.V
40 = 2.105 x (V2 – 10-4)
V2 = 10-4 = 100 cm3
Contoh Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : A
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Dari grafik P-V di bawah besar usaha gas pada proses I dan II berbanding sebagai…
A. 4 : 3 D. 1 : 2
B. 3 : 4 E. 1 : 1
C. 2 : 3
Pembahasan : Usaha isobarik (tekanan konstan ) : W = p. V
Perbandingan antara W1 dan W2 :
Jadi, perbandingan W1 dan W2 adalah = 1 : 1
20)15x(60
10)20x(40
W
W
2
1
1
1
600
600
Contoh Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : E
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Perhatikan gambar berikut : Gas ideal melakukan proses perubahan tekanan (P)
terhadap volume (V). Usaha yang dilakukan oleh gas pada prosestersebut adalah..
A. 20 J D. 5 J
B. 15 J E. 4 J
C. 10 J
Pembahasan :Usaha yang dilakukan oleh gas tersebut adalah :
W = luas daerah di bawah kurva
= ½ x jumlah sisi sejajar x tinggi
= ½ (4Pa + 6 Pa) x (4x2)m3
= 10 J
Contoh Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : C
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Dua mol gas monoatomik pada suhu 27oC dan tekanan 3.105 Pa mengalami prosesisokhorik hingga tekanannya menjadi 4.105 Pa. Bila tetapan gas umum 8,31 J/mol.K,maka perubahan energi dalam gas adalah…
A. 4.155 J B. 2,908 J C. 2.493 J D. 2.077 J E. 1.108 J
Pembahasan : Perubahan energi dalam proses isokhorik : U = n.R. T dengan T=T2 – T1
Dari hukum Boyle-Gay Lussac :
Jadi, perubahan energi dalam :
U = 3/2 x 2 x 8,31 x100 = 2.493 J
2
2
1
1
T
P
T
P 400KT2
2
55
T
4.10
300
3.10
Contoh Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : C
HukumTermodinamika
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Hukum I Termodinamika
Hukum I Termodinamika
Jika suatu sistem diberi kalor maka sistem akan melakukan usaha, tetapikalor yang diserap atau diberikan itu tidak seluruhnya
∆Q = ∆U + ∆W∆Q = jumlah kalor (J)
∆U = perubahan energi dalam (J)
∆W = usaha luar yang dilakukan (J)
Besar energi dalam dapat diukur dari selisih energi dalamsistem keadaan akhir dan energi dalam sistem keadaanawal
Energi dalam suatu sistem dapat berubah sehubungandengan kalor Q dan usaha W
∆U = U2 – U1
Q +/- = sistem menerima atau melepas kalor
Q = 0 = adiabatik
W +/- = sistem melakukan usaha atau dilakukan usaha
W = 0 = isokhorik
∆U +/- = penambahan atau pengurangan energi dalam
∆U = 0 = isotermik
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Proses Dalam Termodinamika
Proses Isobarik
adalah proses perubahan gas dalam ruangan tertutup yang berlangsungpada tekanan tetap
∆Q = ∆U + P.∆V
Proses Isokhorik
adalah proses perubahan gas dalam ruang tertutup yang berlangsung pada volume tetap (∆V = 0)
∆Q = ∆U
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Proses Adiabatik proses perubahan gas dalam ruang tertutup yang berlangsung
tanpa terjadinya perpindahan kalor antara sistem denganlingkungan (∆Q = 0)
∆U = -∆W
Proses Isotermik adalah proses perubahan gas dalam ruang tertutup yang
berlangsung pada suhu tetap (∆T = 0)
∆Q = n R T ln (𝐕𝟐
𝐕𝟏)
Proses Dalam Termodinamika
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Formulasi Clausius
Tidak mungkin untuk membuat sebuah mesin kaloryang bekerja dalam suatu siklus yang mampumemindahkan kalor dari suatu benda dingin ke bendapanas tanpa memerlukan usaha dari luar
Formulasi Kelvin-Planck
Tidak mungkin untuk membuat mesin yang bekerja dalam suatusiklus yang dapat mengubah seluruh kalor yang diterimanya darisebuah sumber menjadi usaha mekanik
Hukum II Termodinamika
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Mesin Pendingin
Mesin pendingin adalah mesin yang memindahkankalor dari benda dingin ke benda panas denganmelakukan usaha pada sistem
η = 𝑾
𝑸𝟐= (
𝐓𝟏
𝐓𝟐- 1) x 100%
Koefisien kinerja atau performansi adalahperbandingan kalor Q2 yang dipindahkan dari sumberdingin dengan usaha W yang dibutuhkan untukmemindahkan kalor itu
Cp = 𝟏
η=
𝐐𝟐
𝐖
Cp = koefisien kinerja atau performansi
Hukum II Termodinamika
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Mesin Kalor
Mesin kalor adalah mesin yang melakukan pengubahan energi panasmenjadi usaha
Mesin ini menyerap kalor dari sumber panas lalu melakukan usahadan membuang kalor ke sumber dingin
Usaha yang dilakukan mesin sama dengan kalor yang digunakanmesin
W = Q1 – Q2
Efisiensi mesin kalor adalah nilai perbandingan antara usaha yang dilakukan dengan kalor yang diserap dari sumber bersuhu inggi selamasatu siklus
η = 𝑾
𝑸𝟏= 1 -
𝐐𝟐
𝐐𝟏x 100%
η = efisiensi mesin kalor
Q₁ = kalor yang diserap
Q₂ = kalor yang dibuang
Hukum II Termodinamika
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Siklus Carnot
Mesin Carnot bekerja berdasarkan mesin Kalor reversible ideal yaitumesin yang dapat bekerja bolak-balik dengan dua sroses isotermik dandua proses adiabatik
η = 𝑾
𝑸𝟏= (1 -
𝐓𝟐
𝐓𝟏) x 100%
𝐐𝟐
𝐐𝟏=
𝐓2
𝐓1
Hukum II Termodinamika
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Suatu sistem mengalami proses adiabatik dan dilakukan usaha 100J. Jika perbahanenergi dalam sistem adalah U dan kalor yang diserap sistem adalah Q, maka…
A. U = -100 J D. Q = 0
B. U = 10 J E. U + Q = -100 J
C. U = 100 J
Pembahasan :W = -100 J, proses secara adiabatik maka Q = 0
Menurut hukum I termodinamika :
U + W = Q
U = -W
U = -(-100 J)
U = 100 J
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : C
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Dua mol gas monoatomik pada suhu 27oC dan tekanan 3.105 Pa mengalami prosesisokhorik hingga tekanannya menjadi 4.105 Pa. Bila tetapan gas umum 8,31 J/mol K,maka perubahan energi dalam gas adalah…
A. 4.155 J B. 2.908 J C. 2.493 J D. 2.077 J E. 1.108 J
Pembahasan : n = 2 mol, T1 = 27oC = 300K, p1 = 3.105 Pa, p2 = 4.105 Pa, R = 8,31 J/mol K
Ditanya U = ?
Proses isokhorik (V tetap) maka :
Berdasarkan hukum I termodinamika, maka pada proses ini berlaku :
U = Q
2
2
1
1
T
p
T
p
1
1
22 xT
p
pT
VCv.Δ2
3
400Kx3003.10
4.105
5
2,493J)TnR(T2
312 300)x(400(2)x(8,31)
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : C
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Berikut ini diagram beberapa mesin kalor :
Jika Q1 > Q2 > dan W = usaha, maka yang sesuai mesin Carnot adalah diagram nomor…
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5
Pembahasan :Mesin Carnot menyerap kalor dalam bentuk Q1 dan
mengeluarkan kalor dalam bentuk Q2 dan usaha W.
Jadi, grafik yang benar ditunjukkan oleh grafik nomor 1.
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : A
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Efisiensi mesin Carnot yang tiap siklusnya menyerap kalor pada suhu 960oK danmembuang kalor pada suhu 576o K adalah…
A. 40 % D. 60 %
B. 50 % E. 80 %
C. 56 %
Pembahasan : Efisiensi mesin Carnot :
x100%T
T1η
1
2
40%x100%
960
5761
x100%
960
384
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : A
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Suatu mesin Carnot menerima 2.000 J dari reservoir panas dan melepaskan 1.750 Jpada reservoir dingin. Dengan demikian efisiensi mesin itu adalah…
A. 6,25% B. 10% C. 12,5% D. 25% E. 87,5%
Pembahasan : Q1 = 2.000 J, Q2 = 1.750 J
Efisiensi mesin tersebut adalah :
x100%Q
QQη
1
21 12,5%x100%2000
17502000
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : C
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Pada grafik P-V mesin Carnot di bawah ini, W=6.000 joule. Banyak kalor yang dilepasoleh mesin tiap siklus adalah…
A. 2.250 joule D. 6.000 joule
B. 3.000 joule E. 9.600 joule
C. 3.600 joule
Pembahasan : Efisiensi mesin Carnot :
Jadi, kalor yang dilepas (Q2) sebanyak :
Q2 = Q1 – W = 9.600 – 6.000 = 3.600 joule
x100%T
T1η
1
2
x100%Q1
Wη
62,5% x100%800
3001 x100%
800
500
9600jouleQ1x100%Q1
6000 62,5%
Q1
60000,625
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : C
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Perhatikan grafik P-V berikut :
Jika kalor yang diserap (Q1) = 10.000 joule,
besar usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah..
A. 1.500 J B. 4.000 J C. 5.000 J D. 6.000 J E. 8.000 J
Pembahasan : Usaha Carnot adalah :
W = Q1.
1
21
T
T1QW 5.000J
800
400110.000x
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : C
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Carnot bekerja pada suhu reservoir tinggi 327oC. Jika koefisien mesin 50%, maka kalordibuang ke reservoir bersuhu…
A. 27oC B. 57oC C. 127oC D. 164oC E. 300oC
Pembahasan : T1=327oC=(327+273)K=600K, efisiensi carnot =50%.
Kalor yang dibuang mesin Carnot ke reservoir rendah bersuhu :
T2 = (1 - )xT1
= (1 – 0,5) x 600 K
= 300 K
= 27oC
x100%T
T1η
1
2
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : A
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Sebuah lemari es memiliki suhu paling rendah -15oC. Jika suhu ruang di luar lemari es28oC, koefisien performanse lemari es tersebut adalah…
A. 5 B. 6 C. 7 D. 8 E. 9
Pembahasan : T1 = 28oC = (28 + 273)K = 301K, T2 = -15oC = 258 K
Koefisien performansi lemari es :
21
2
TT
TKp
5
258301
258
Contoh Soal - HukumTermodinamika
Jawaban : A
Pendalaman Soal
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Perhatikan gambar berikut :
Suatu gas ideal mengalami proses tertutup A B C A.
Dalam satu siklus, gas tersebut melakukan usaha sebesar…
A. 2,0.103 J B. 5,5.103 J C. 8,0.105 J D. -2,0.106 J E. -4,0.106 J
Pembahasan : Proses A B, proses ke arah kanan V2 > V1, maka WAB = (+)
Proses B C, WBC = 0 V = 0
Proses C A, proses ke arah kiri V2 > V1,
maka WCA = (-)
Usaha total siklus tersebut adalah :
WT = WAB + WBC + WCD
= ½ ((2,0+6,0)x105)x(20-10)+0+(6.105)x(10-20)
= -2,0.106
Jadi, gas tersebut melakukan usaha -2,0.106 J (negatif artinya sistem menerima kerja/usaha)
Pendalaman Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : D
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Berikut adalah grafik P-V suatu gas di ruang tertutup yang mengalami berbagai proses.Bagian dari grafik yang menyatakan gas memperoleh usaha luar adalah…
A. AB D. DA
B. CD E. AC
C. BC
Pembahasan :
DA = proses isokhorik maka W = 0
BC = proses isokhorik maka W = 0
AB = proses isobarik maka W = P.V = P.(V2 – V1)
Jadi, Nilai W adalah (+) atau sistem melakukan usaha karena V2 > V1
CD = proses isobarik, maka W = P.V = P.(V2 – V1)
Jadi, nilai W adalah (-) atau sistem dikenai usaha karena V1 > V2
Pendalaman Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : B
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Kerja yang dibutuhkan untuk menekan 160 gram oksigen secara isotermis pada suhu27oC hingga volumenya menjadi 0,1 volume awal adalah…..
A. 11,217 J B. 12.464 J C. 28.669 JD. 57.339 J E. 59.317 J
Pembahasan : BM oksigen =32, In=0,1 = -2,3 dan R = 8,31 J/mol K, Oksigen m = 160gr, V2=0,1V1,
T=27oC = (27+273)K = 300K (tetap) ditanya W = ?
W yang dibutuhkan pada proses isotermis adalah :
W = - 28.669 J x tanda negatif berarti sistem menerima kerja luar
Jadi, kerja yang dibutuhkan untuk menekan gas oksigen pada suhu tetap = 28.669 J
1
2
V
V n.R.T.ln W
1
2
V
VR.T.ln
BM
m
1
1
V
0,1Vln x 300 x 8,31x
32
160J -28.669
Pendalaman Soal – Usaha, Kalor dan Energi Dalam
Jawaban : C
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Dibawah ini adalah diagram arus sejumlah mesin kalor :
Dari kelimanya yang memiliki efisiensi paling besar adalah gambar ke….
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5
Pembahasan : Efisiensi mesin Carnot :
Jadi, yang mempunyai efisiensi paling besar gambar 1
x100%T
T1η
1
2
33,3%x100%300
100x100%
300
2001η1
25,0%x100%400
100x100%
400
3001η2
20,0%x100%500
100x100%
500
4001η3
16,7%x100%600
100x100%
600
5001η4
14,2%x100%700
100x100%
700
6001η5
Pendalaman Soal – Hukum Termodinamika
Jawaban : A
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Pada gravik P-V mesin Carnot di bawah ini, W=6.000 joule. Banyak kalor yang dilepasoleh mesin tiap siklus adalah…
A. 3.105 J D. 6.105 J
B. 4.105 J E. 6.106 J
C. 5.105 J
Pembahasan : Efisiensi mesin Carnot :
x100%T
T1η
1
2
x100%Q1
Wη
33,3%x100%900
6001
x100%
900
300
joule6.10Q1 6x100%Q1
2.1033,3%
5
Q1
2.1033,3
7
Pendalaman Soal – Hukum Termodinamika
Jawaban : E
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Suhu di dalam mesin pendingin -3oC dan suhu luarnya 27oC. Jika daya yang dipakaiuntuk mengakifkan mesin pendingin 250 W, besarnya panas yang dikeluarkan dariruangan setiap jamnya adalah…
A. 7.500 kJ B. 8.100 kJ C. 9.000 kJ D. 9.600 kJE. 9.500 kJ
Pembahasan : T2 = -3oC = 270K, suhu luar T1=300K, P= 250watt, t=3.600s.
Kalor (energi listrik) yang diserap mesin pendingin selama 1 jam :
Q1 = P.t = 250x 3.600 = 900.000 J
Besarnya panas/kalor yang dikeluarkan (Q2) dari ruangan :
1
1
22 xQ
T
TQ
810kJx900.000
300
270
Pendalaman Soal – Hukum Termodinamika
Jawaban : B
BIMBINGAN BELAJAR & KONSULTASI PENDIDIKAN
Suhu tinggi reservoir mesin Carnot 500 K dan efisiensinya 60%. Agar efisiensi mesinCarnot itu menjadi 80%, maka suhu tinggi reservoir mesin Carnot itu menjadi
A. 375 K D. 1.500 K
B. 500 K E. 2.000 K
C. 1.000 K
Pembahasan : Efisiensi mesin Carnot : (suhu tinggi 500K, efisiensi 60%)
Untuk efisiensi 80% :
Jadi, suhu tinggi reservoir dinaikkan menjadi 1.000K
x100%T
T1η
1
2
x100%T
T1η
1
2
200KT2 x100%500
T160%
2
500
T10,6
2
1000KT1x100%T
200180%
1
1T
20010,8
Pendalaman Soal – Hukum Termodinamika
Jawaban : C
SEMOGA MENJADI GENERASI YANG UNGGUL DAN SUKSES
TERIMA KASIH