A.PILIHAN GANDA
1). 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
Jawab : (A)
Penyelesaian :
Diketahui :
V1 = 1,5 m3
T1 = 27oC = 300 K
T2 = 87oC = 360 K
P = 2 x 105 N/m2
V1 = 1,5 m3
T1 = 27oC = 300 K
T2 = 87oC = 360 K
P = 2 x 105 N/m2
Ditanya : W ?
Dijawab :
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
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
2). 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
Jawab : (E)
A. 120 J
B. 124 J
C. 135 J
D. 148 J
E. 200 J
Jawab : (E)
Penyelesaian
:
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
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
3). 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
Jawab : (D)
A. 50,0
B. 52,5
C. 57,0
D. 62,5
E. 64,0
Jawab : (D)
Penyelesaian
:
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%
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%
4).
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
Jawab : (B)
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
Jawab : (B)
Penyelesaian
:
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule
5). Sejumlah gas
ideal mengalami proses seperti gambar berikut.
Proses yang menggambarkan adiabatis dan isokhorik berturut-turut ditunjukkan pada nomor...(UN Fisika 2013)
A. 1 – 2 dan 3 – 4
B. 1 – 2 dan 4 – 5
C. 2 – 3 dan 1 – 2
D. 2 – 3 dan 1 – 2
E. 2 – 3 dan 3 – 4
Jawab: (E)
Proses yang menggambarkan adiabatis dan isokhorik berturut-turut ditunjukkan pada nomor...(UN Fisika 2013)
A. 1 – 2 dan 3 – 4
B. 1 – 2 dan 4 – 5
C. 2 – 3 dan 1 – 2
D. 2 – 3 dan 1 – 2
E. 2 – 3 dan 3 – 4
Jawab: (E)
Penyelesaian :
Adiabatis : proses dimana tidak ada kalor masuk atau keluar. Ciri garisnya melengkung curam. Seperti garis 2 - 3.
Isokhorik : proses pada volume tetap. Garisnya yang tegak lurus sumbu V. Bisa 5 - 1, juga 3 - 4.
Pilihan yang ada sesuai adiabatis dan isokhoris adalah 2 - 3 dan 3 – 4.
Adiabatis : proses dimana tidak ada kalor masuk atau keluar. Ciri garisnya melengkung curam. Seperti garis 2 - 3.
Isokhorik : proses pada volume tetap. Garisnya yang tegak lurus sumbu V. Bisa 5 - 1, juga 3 - 4.
Pilihan yang ada sesuai adiabatis dan isokhoris adalah 2 - 3 dan 3 – 4.
6). 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
Jawab : (B)
Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar....
A. 660 kJ
B. 400 kJ
C. 280 kJ
D. 120 kJ
E. 60 kJ
Jawab : (B)
Penyelesaian :
WAC = WAB + WBC
WAC = 0 + (2 x 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 = 400 kJ
WAC = WAB + WBC
WAC = 0 + (2 x 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 = 400 kJ
7). 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 berpakaian usaha
yang dilakukan gas sebesar ....
A.4988,4 joule
B. 4888,4 joule
C. 4588,3 joule
D. 4688,3 joule
Jawab : (A)
Penyelesaian :
Data :
n = 2000/693 mol
V2 = 5 L
V1 = 2,5 L
T = 27oC = 300 K
Usaha yang dilakukan gas :
W = nRTln (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
Data :
n = 2000/693 mol
V2 = 5 L
V1 = 2,5 L
T = 27oC = 300 K
Usaha yang dilakukan gas :
W = nRTln (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
8). Sebuah mesin
Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K mempunyai efisiensi
sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, maka suhu reservoir suhu tinggi
dinaikkan menjadi....
A. 900 K
B. 960 K
C. 1000 K
D. 1180 K
E. 1600 K
Jawab : (B)
A. 900 K
B. 960 K
C. 1000 K
D. 1180 K
E. 1600 K
Jawab : (B)
Penyelesaian :
Rumus efisiensi (tanpa %)
Data dari Efisiensi pertama,
Tt = 800 K
η = 40% = 0,4 → (1 − η) = 0,6
Dari sini diperoleh suhu rendah Tr
Dari data efisiensi kedua,
η = 50% = 0,5 → (1 − η) = 0,5
Tr = 480 K
Suhu tingginya:
Rumus efisiensi (tanpa %)
Data dari Efisiensi pertama,
Tt = 800 K
η = 40% = 0,4 → (1 − η) = 0,6
Dari sini diperoleh suhu rendah Tr
Dari data efisiensi kedua,
η = 50% = 0,5 → (1 − η) = 0,5
Tr = 480 K
Suhu tingginya:
B. ESAI
1).Dalam sebuah tabung yang tertutup rapat, terdapat gas yang
tekanannya 101 kPa dan volumenya 10 liter. Suhu dalam tabung tersebut adalah 27oC.
Dedy kemudian memanaskan tabung ini menjadi 100oC, hitung berapa
tekanan dalam tabung tersebut jika dianggap perubahan volume tabung sangat
kecil
Jawab :
diketahui :
Tekanan awal gas (p1)
= 101 kPa
Temperatur awal gas (T1)
= 27oC = 300 K
Temperatur akhir gas (T2)=100oC
= 373 K
volume gas = 10 liter dan volume ini
tidak berubah. Proses berlangsung pada volume konstan.
ditanya :
berapa tekanan akhir gas (p2)
?
Penyelesaian :
Maka tekanan akhir gas dalam tabung
adalah : 125,576 kPa
2).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)
Jawab :
Data :
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
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)
Jawab :
Data :
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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar