soal termodinamika fix

8/10/2019 Soal Termodinamika FIX

1/7


2/7

3. Kenapa pada persamaan pada hukum kesatu termodinamika menyatakan bahwa dQ = dW

+ dU

a. Karena menyatakan prinsip dari suatu system dan menjadi hukum kesatu

termodinamika.

b.

Karena ada perubahan energy dalam dan juga usaha yang dikeluarkan.

c. Dalam system-sistem sebagian besar mengalami energy kinetic dan energy pontesial

>0

d. Dalam system sebagian besar mengalami energy kinetic dan energy potensial yang

konstan terutama pada system diisolasi.

e. Karena energy tidak dapat dimusnahkan tapi bisa berubah menjadi energy yang lain.

Pembahasan :

Persamaan energy untuk system adalah : dQ=dW +dU+dEk + dEp yang menyatakan

konversi energy dari suatu system dan menjadi hukum pertama termodinamika secara

matematis. Tetapi dalam termodinamika system sebagian besar mengalami energykinetic dan energy potensial yang konstan terutama pada system yang diisolasi atau

dEk =0 dan dEp= 0, maka hukum pertama termodinamika menyatakan bahwa dQ=

dW + dU.

4. Gas Ideal mengalami proses reversible sebagai berikut :

a. Dengan temperature 60 dan tekanan 1 bar dikompresi secara adiabatic sampaitemperatur160

b. Gas didinginkan dari temperature 160sampai 70pada tekanan konstanHitung : Kerja dan U dengan Cv=3/2 R

a.

Adiabatis, W = 1247,1 J/grmol; U= 2078,5 J/grmol, Tekanan konstan, W=840,4;

U=1247,1 J/grmol

b. Adiabatis, W = 1207,1 J/grmol; U= 2078,5 J/grmol, Tekanan konstan, W=841,4;

U=-1247,1 J/grmol

c. Adiabatis, W = 1247,1 J/grmol; U= 2098,5 J/grmol, Tekanan konstan, W=840,4;

U=1207,1 J/grmol

d. Adiabatis, W = 1247,1 J/grmol; U= 2078,5 J/grmol, Tekanan konstan, W=813,4;

U=-1247,1 J/grmol

e. Adiabatis, W = 1247,1 J/grmol; U= 2088,5 J/grmol, Tekanan konstan, W=831,4;

U=-1274,1 J/grmol

Penyelesaian :

T1= 60+ 273 = 333 KT2= 160+ 273 = 433 KCv = 3/2 R

R = 8,314 J/grmol.K


3/7

Cp-Cv = R

Cp = R + 3/2R

Cp = 5/2 R

Cv = 3/2 x 8,314 J/grmol.K = 12,471 J/grmol.K

Cp = 3/2 x 8,314 J/grmol.K = 20,785 J/grmol.K

Proses Adiabatis

-dU = dW

= - W = Cv (T2- T1)

W = 12,471 J/grmol.K (433-333) K

W = 12,471 J/grmol.K 100 K

W= 1247,1 J/grmol

, maka

Pada tekanan konstan

dQ = dH

Q = H=

( )


4/7

5. Suatu mesin tidak mungkin bekerja dengan hanya mengambil energi dari suatu sumber

suhu tinggi kemudian membuangnya ke sumber panas tersebut untuk menghasilkan kerja

abadi (Ketidakmungkinan mesin abadi) merupakan bunyi dari hukum

a. Hukum Boyle

b. Hukum ketiga termodinamika

c.

Hukum Avogadro

d. Hukum Gay Lussac

e. Hukum kedua termodinamika

Pembahasan :

Pada hukum termodinamika kedua menyebutkan bahwa :

Jika tidak ada kerja dari luar, panas tidak dapat merambat secara spontan dari suhu

rendah ke suhu tinggi (Clausius)

Proses perubahan kerja menjadi panas merupakan proses irreversible jika tidak terjadi

proses lainnya (Thomson-Kelvin-Planck)

Suatu mesin tidak mungkin bekerja dengan hanya mengambil energi dari suatu sumbersuhu tinggi kemudian membuangnya ke sumber panas tersebut untuk menghasilkan kerja

abadi (Ketidakmungkinan mesin abadi)

Mesin Carnot adalah salah satu mesin reversible yang menghasilkan daya paling ideal.

Mesin ideal memiliki efisiensi maksimum yang mungkin dicapai secara teoritis

6.

Bagaimana entropi pada hukum kedua termodinamika

a. Tidak berhubungan dengan pertukaran panas (heat exchanged) antara system dan

juga lingkungan, tidak berhubungan dengan kerja juga bentuk kuantitatif dari

hukum kedua termodinamika.

b.

Berhubungan dengan pertukaran panas antara system dan lingkungan, tidakberhubungan dengan kerja, juga perubahan entropi sama dengan banyaknya panas

yang diserap system dibagi dengan temperature absolutnya, yakni S=dQ/T

c. Memiliki temperature absolute dimana S = T/dQ, perubahan entropi sama

dengan banyaknya panas yang diserap system dengan temperature system.

d. Tidak mengetahui proses irreversible dan reversible dan tidak mengukur panas.

e. S total berhubungan dengan pembagian jumlah entropi system dengan entropi

lingkungan.

Penjelasan :

Entropi pada hukum termodinamika kedua mengacu pada dua pernyataan

yakni;

Clausius: It is impossible to convert heat completely to workatau tidak

mungkin untuk mengkonversi panas secara sempurna menjadi kerja atau usaha

Kelvin Planck: It is impossible for any engine to transfer heat from a

cold source to a hot source without work being done atau tidak mungkin untuk


5/7

mesin apapun untuk transfer panas dari suhu rendah ke suhu tinggi tanpa kerja

dari luar.

Dengan menganalisa banyak eksperimen dan proses yang meliputi transfer

panas oleh Clausius (1850), yang mana ia menemukan sebuah perubahan dalam

suatu system yang melakukan proses dari keadaan pertama ke keadaan lain pada

temperature absolute konstan sama dengan banyaknya panas yang diserap system

dibagi dengan temperature absolutnya, yang mana berhubungan dengan

perubahan panas antara system dan lingkungan dan tidak berhubungan dengan

usaha atau kerja system yang disebut dengan entropi.

Entropi diberi tanda S dimana diformulasikan S = dQ/T, harga akan

menunjukkan proses yang terjadi, bila harga S = 0 menunjukkan bahwa proses

reversible dan S< 0 menunjukan proses irreversible.

7. Dalam siklus mesin kalor, temperature dari reservoir yang menyuplai panas adalah 127dan temperature dari kondensor adalah 27. Panas yang mana dibawa oleh mesin persiklus adalah 98 J. Hitung panas yang dikeluarkan oleh mesin, kerja yang mesin lakukanjuga effisiensi mesin.

a. Q2= 23,45 J, kerja yang dilakukan 73,5 J, efisiensi mesin 24%

b. Q2= 73,5 J, W= 24,5 J, efisiensi mesin30,33%

c. Q2= 73,5 J, kerja yang terbuang22,5 J, efisiensi mesin 33,42%

d. Q2= 24,45 J, kerja yang dilakukan 75,5 J, efisiensi mesin 24%

e. Q2= 73,5 J, kerja yang dilakukan 24,5 J, efisiensi mesin 33,33%

Penyelesaian :

T1= 127 + 273 = 400 K

T2= 27 + 273 = 300 KQ1= 98 Joule

W = Q1Q2

W = 98 J73,5 J = 24,5 J

Q2= ?

127

27

H

Q1= 98 J

W=?


6/7

8. Bagaimana fenomena segelas kopi hangat berhubungan dengan hukum kedua

termodinamika kedua

a. Ketika kopi hangat didinginkan dan ingin dihangatkan kembali maka

membutuhkan kerja dari luar maka telah terjadi hukum kedua termodinamika

b. Karena larutan kopi melarut didalam air dan terjadi keseimbangan fase padat-cair

sehingga berhubungan dengan termodinamika kedua.

c. Tidak mungkin menaikan temperature dari suhu rendah ke suhu tinggi tanpa

bantuan dari kerja luar.

d. Memungkinkan menaikkan temperature tanpa usaha dari luar untuk menciptakan

suatu enegi.

e. Jawaban c,d,b adalah salah.

Pembahasan :

Ketika segelas kopi yang memiliki temperature tinggi didinginkan pada suhu

ruang bisa dilakukan sebab suhu tinggi memiliki kualitas energy yang lebih besar

dibandingkan dengan suhu yang lebih rendah, sementara temperature rendah tidakmungkin naik menjadi temperature tinggi

9. Sebuah system tertutup berisi campuran fase uap-cair H2O yang berada dalam

kesetimbangan pada 400, kualitas uap campuran 0,4 lb dan massa yang ada sebesar 0,2lb. Pernyataan ini adalah benar, kecuali

a. VfH2O = 1,0435x10-3

m3/kg

b. VgH2O = 1,673 m3/kg

c. Vcair= 0,00042 m3

d.

muap= 0,2 cm3e. Vuap = 0,6772 m

3

Pembahasan :

Diketahui :

Xtotal= mcair+ muap

0,4 lb = 0,2 lb + muap

muap= 0,2 lb

Volume cair = mcair. Vr

Volume cair = 0,2 lb. 2,024 kg/lb . 1,0435x10-3

m3/kg

Volume cair = 0,4048 kg. 1,0435x10-3

m3/kg

Volume cair = 0,00042 m3

Volume uap = muap. Vg

Volume uap = 0,4048 kg. 1,673 m3/kg

Volume uap = 0,6772 m3


7/7

Vtotal = Vcair+ Vuap

Vtotal = 0,00042 m3+ 0,6772 m

3

Vtotal= 0,67762 m3

10.

Bagaimana formulasi entropi pada hukum ketiga termodinamika adalah

a. S = U + 2P.V/T

b. S = T/dQ

c. S = W.Q/T

d. S = dU+dQ/dT

e. S = dU+dT/dQ

Pembahasan :

Hukum ketiga termodinamika digunakan untuk menghitung perubahan entropi absolute

dimana temperature T pada senyawa atau zat yang mengalami perubahan fase.

Munculnya usaha (W) dan Q (kalor) karena adanya suhu yang berbeda. Proses suhu (T)akan menyebabkan volume (V) dan tekanan (P) berubah sebaliknya Q akan

menyebabkan usaha berubah.

T dS = dU + d(P.V)

soal termodinamika fix

Documents