Bab IV Temodinamika ..

BAB IV TEMODINAMIKA

1. Pada sebuah ruang tertutup terdapat 2 mol gas ideal dipanaskan dengan volume tetap sehingga suhunya naik 50 K. Jika konstanta umum gas R = 8,3 x 103 J/mol K, maka kalor yang dibutuhkan adalah. a. 1,245 x 106 J b. 2,075 x 106 J c. 2,905 X l06 J d. 6,225 x 106 J e. 8,310 x 106 J

2. Dalam hukum termodinamika 1 berlaku: Q=U+W

Q = jumlah kalor U = perubahan energi dalam W = usaha gas Pernyataan di bawah ini benar, kecuali. a. proses adiabatik ∆ W = ∆ U b. proses isokhorik ∆ W = 0 c. proses isobarik ∆W = P. ∆V d. proses isotermal ∆ W = ∆ Q e. proses adiabatik ∆Q = 0

3. Suatu sistem mengalami proses adiabatik. Pada sistern dilakukan usaha 100 J Jika perubahan energi dalam sistem adalah U dan kalor yang diserap sistem adalah Q, maka a. U= - 100J b. U = IOOJ c. U = 0 d. Q = IOOJ e. U+Q = -IOOJ

4. 1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27°C dipanaskan secara isobarik sampai 87°C. Jika tekanan gas helium 2 x 10° N/rn2, gas helium melakukan usaha luar sebesar a. 6OkJ b. 12OkJ c. 280 kJ d. 480 kJ e. 660 kJ

5. Sejenis gas ideal bervolume 3 liter pada 27°C. Gas ini dipanaskan dengan tekanan tetap 2 atmosfer sampal suhunya mencapai 227°C. Jika 1 atm = 1,013 x 105 Pa, maka kerja yang dilakukan gas sama dengan a. 402J b. 405J c. 407J d. 409J e. 412J

6. Satu mole gas ideal menempati suatu silinder berpengisap tanpa gesekan, mula-mula mempunyal suhu T. Gas tersebut kemudian dipanaskan pada tekanan konstan sehingga volumenya menjadi 4 kali lebih besar. Bila R adalah tetapan gas universal, maka besarnya usaha yang telah dilakukan oleh gas untuk menaikkan volumenya tadi adalah

a. RT/4 b. RTIn4 c. 6RT d. 4RT e. 3RT

7. Suatu gas ideal mengalami perubahan sikius seperti pada diagram p - V di bawah. Kerja yang dihasilkan pala proses sikius ni adalah (dalam kilojoule)

a. 200 b. 400 c. 600 d. 800 e. 1000

8. Mesin Carnot dioperasikan antara 2 reservoir kalor masing-masing suhunya T1 dan T2, dengan T2 > T1. Efisiensi mesin tersebut 40%, dan besarnya T1 = 27°C. Supaya efisiensinya naik 60%, maka besarnya perubahan T2 adalah a. 50K b. 300k c. 350K d. 400K e. 500K

9. Suatu mesin kalor Carnot deng efisiensi 60%, dioperasikan antar reservoir kalor, reservoir bersuhu rer 27°C. Agar mesin Carnot tersebut daya gunanya menjadi 80%, maka diperlukan kenaikan suhu reservoir kalor bersuhu tinggi sebesar a. 50K b. 150K c. 250K d. 500K e. 750K

10. Suatu mesin Carnot yang bekerja antara suhu 27°C dan 127°C diguna-kan untuk menggerakkan sebuah generator yang tegangan keluarannya 220 V. Jika setiap detik mesin Carnot itu menyerap kalor 5500 J, maka kuat arus keluar maksimum generator adalah a. 2,75 A b. 10 A c. 15A d. 22A e. 25A

11. Suhu dalam suatu ruangan bermesin pendingin -23°C sedangkan suhu diluar 27°C. Setiap 30 menit dapat dikeluarkan kalor 3.106 joule. Daya listrik yang terpakai dalam menjalankan pesawat pendingin Carnot itu besarnya:

a. 410361 x watt b. 104 watt c. 6

1 x104 Watt

d. 185 x104 Watt e. 18

1 x104 Watt

12. Sejumlah n mol gas ideal monoatomik mula-mula tekanan dan volumenya P dan V1, lalu dinaikkan pada tekanan tetap sehingga volumenya menjadi V2= 2 V1 maka:

1) T2 =2T1 2) energi kinetik rata-rata partikelnya

menjadi dua kali semula

, Sumber : http://burhanudin.Blogger.com.

SMA NEGERI 1 MATARAM

3) energi dalam sistem menjadi dua kali semula

4) T1 V1 = T2 V2

13. Karena mengalami perubahan volume dan V menjadi 1/2 V pada tekanan tetap P, berarti a. sistem ni telah melakukan kerja sebesar 1/2

PV b. sistem mi telah melakukan kerja sebesar 2

PV c. sistem ini tidak melakukan kerja d. pada sistem ini telah dilakukan kerja sebesar

2 PV e. pada sistem ini telah dilakukan kerja sebesar

1/2 PV

14. Suatu gas ideal monoatomik di dalam ruang tertutup mempunyai tekanan 1,2 x 105 pa dan volumenya 40 liter. Bila gas memuai secara isobarik sehingga volumenya menjadi 50 liter, maka gas akan menyerap kalor dan lingkungan sebesar 2 x 103 J. Pada akhir proses: 1. suhu gas akan bertambah 2. gas melakukan usaha sebesar 1,2 x10 3 J 3. gas mengalami perubahan energi 800 J 4. massa jenis gas bertambah

15. Suatu sistem gas ideal dapat mengubah semua kalor yang diserap menjadi tambahan energi dalam jika prosesnya adalah a. adiabatic b. isobanik c. isokhorik d. isoternal e. pemampatan

16. Sebuah tabung tertutup volumenya konstan berisi m mol gas ideal monoatomik pada tekanan P1 dan suhu T1. Suhu tabung kemudian diturunkan hingga menjadi T2 = 1/2 T1. Bila R adalah tetapan gas universal, makanan tekanan gas menjadi.

1. P2 = 21 P1

2. usaha yang dilakukan gas nol

3. kalor yang dilepas gas 2

3 nRT1

4.perubahan energi dalam gasU2–U1.= 43 nRT1

17. Suatu mesin Carnot menerima 2000 J dan reservoir panas dan melepas 1750 J pada reservoir dingin. Dengan demikian efisiensi mesin itu adalah a. 6,25% b. 10% c. 12,5% d. 25% e. 87,5%

18. Gas dengan volume 0,3 L di panaskan pada tekanan tetap 2,0 atm sehingga volumenya menjadi 0,8 L. Usaha yang dilakukan oleh gas adalah …. (dalam L atm) a. 2,0 b. 1,5 c.1,0 d. 3 e. 4

19. Suatu system menyerap energi 1500 J dari lingkungannya. Pada saat yang sama 2200 J usaha di lakukan pada system. Maka perubahan energi dalam system adalah …. a. –3700 J b. 3700 J c. 700 J. d– 700 J

e. 431 J

20. Diagram P – V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika di tunjukkan seperti gambar di bawah. Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar ….

.

a. 660 kJ b. 370 kJ c. 280 kJ d. 400 kJ

e.120 kJ

21. Jika sebuah mesin kalor memiliki efisiensi 25 % dan kehilangan 2700 J, pada proses pembuangan. Besar usaha yang dikerjakan mesin adalah …. a. 900 J b.3600J c. 700 J

d. 9000 J e. 890 J

22. Perhatikan grafik P – V untuk mesin Carnot seperti pada gambar di bawah. Jika Q2 = 0,68 Q1 maka banyaknya kalor yang dapat diubah menjadi usaha adalah......

a. 0,68 Q1 b. 0,54 Q1 c. 0,50 Q1 d. 0,36 Q1 e. 0,32 Q1

23. Sebuah mesin turbin memakai uap dengan suhu awal 550 0 C membuangnya pada suhu 35°C. Efisiensi maksimum tersebut adalah a. 43% b. 53% c. 63% d. 73% e. 33%

P (Pa)

4 x105 A 2 x105 B C V (m3)

1,5 3,5

qin

TA

qout

TB

V1 V4 V2 V3

1

4

2

3

P

V

w

qin

TA

qout

TB

V1 V4 V2 V3

1

4

2

3

P

V

w

Q1

Q2

LATIHAN SOAL FISIKA http://burhanudin.Blogger.com.

24. Sebuah mesin kalor yang bekerja antara reserVoir kalor bersuhu rendah 27°C dan reservoir kalor bersuhu tinggi t1

0C, ditingkatan efisiensi maksimumnya dari 25% hingga menjadi 50% dengan menaikkan suhu t1 menjadi t2 °C suhu t 1 dan t2 adalah a. 36 54 b. 54 108 c. 127 327 d. 300 4000 e. 400 600

25. Gas diatomik pada ruang tertutup mula-mula suhunya 227oC tekanan 1 atm volume 6 liter. Gas mengalami proses isobarik sehingga volumenya menjadi 9 liter,kemudian gas mengalami proses isokhorik sehingga tekanan menjadi 1,4 atm. Usaha total yang dilakukan gas adalah ... . a. 300 J b. 420 J c. 550 J d. 600 J e. 900 J 26. Kalor sebersar 3000 Joule ditambahkan pada sistem dan dilakukan kerja 1200 J pada sistem. Perubahan energi dalam sistem adalah a. 1200 J b. 1800 J c. 3000 J d. 4200 J e. 4600 J 27. Suatu gas ideal secara perlahan ditekan sehingga volumenya berubah dari 12 liter menjadi 2 liter denga tekanan tetap 2 atm. Kemudian kalor ditambahkan ke gas dengan menahan agar volume konstan,tekanan dan suhu dibiarkan naik sampai mencapai keadaan awal. Kerja total yang dilakukan gas selama proses tersebut adalah ... . a. 2000 J b. 2200 J c. 2400 J d. 2500 J e. 3000 J 28. Pada sebuah mesin,0,5 mol gas dalam silinder memuai dengan cepat secara adiabatik trehadap piston. Pada proses tersebut terjadi perubahan suhu dari 127oC menjadi 877oC. Jika gas dianggap ideal dan R= 8,314x103 J/kmolK, kerja yang dilakukan gas adalah ... . a. 3200 J b. 3500 J c. 4000 J d.4600J e.5600J 29. Sebuah mesin carnot mempunyai efisiensi 60% dan menghasilkan rata-rata 30.000 J kerja mekanik tiap detik selama operasinya. Besar kalor yang dibuang mesin tiap deyinya adalah ... a. 18.000 J b. 20.000 J c. 25.000 J d. 30.000 J e. 50.000 J 30. Sebuah mesin mempunyai efisiensi 40% jika bekerja pada reservoir suhu tinggi 800K. Agar efisiensi naik menjadi 50%, reservoir tinggi harus ditambahkan suhu ... . a. 160 K b. 170 K c. 180 K d. 210 K e. 220 K

31. Mesin bekerja pada reservoir suhu tinggi 227oC dan suhu rendahnya 87OC,digunakan untuk pembuangan udara. Untuk memperoleh usaha sebesar 5.845 kJ ,kalor yang diperlukan adalah ... . a. 15.750 kJ b. 18.325 kJ c. 20.350 kJ d. 20.875kJ e. 21.575 kJ

32. Mesin carnot menggunakan reservoir panas 287oC. Jika mesin menyerap kalor 1000 J dan melakukan kerja 400 J reservoir suhu dinginnya adalah ... . a. 43o C b. 53 o C c. 63 o C d. 73 o C e. 83 o C 33. Lima mol suatu gas ideal suhunya 27o C memuai secara isotermalMdari 0,5 m3 menjadi 1 m3. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas jika menggunakan tetapan gas umum R = 8,31 J/mol K a. 5184 J b. 5084 J c.5000J d.4590J e. 4900J

34. Suatu sistem mengalami proses adiabatik. Pada sistem dilakukan usaha 100 J. Jika perubahan energi dalam sistem adalah _U dan kalor yang diserap sistem adalah Q, maka .... a. U = - 1000 J d. Q = 0 b. U = 100 J e. U + Q = -100 J c. U = 10 J

35. Gas helium yang memiliki volume 1,5 m3 dan suhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai suhu 87oC. Jika tekanan gas helium 2 × 105 N/m2, maka gas helium melakukan usaha luar sebesar .... a. 60 kJ d. 480 kJ b. 120 kJ e. 660 kJ c. 280 kJ

36. Jika reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K, maka efisiensi maksimum mesin 40%. Agar efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, maka suhu reservoir suhu tingginya harus diubah menjadi .... a. 900 K b. 960 K c. 1.000 K d. 1.180 K e. 1.600 K

37. Efisiensi mesin Carnot yang beroperasi dengan suhu rendah 1/2T kelvin dan dengan suhu tinggi T kelvin adalah .... a. 25% d. 66% b. 33% e. 75% c. 50%

38. Sebuah mesin turbin memakai uap dengan suhu awal 550° C dan membuangnya pada suhu 35° C. Efisiensi maksimum mesin turbin tersebut adalah .... a. 33% d. 63% b. 43 % e. 73% c. 53 %


39. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 727° C mempunyai efisiensi 30%. Reservoir suhu rendahnya memiliki suhu .... a. 327° C b. 373° C c. 417° C d. 427° C e. 509° C

40. Diketahui suatu mesin carnot jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, maka efisiensinya sebesar ... a. 50% b. 52,5% c. 57% d. 62,5% e. 64% ESSAY 1. Sebuah mesin Carnot bekerja di antara dua reservoir panas 487oC dan reservoir dingin 1070C. Jika mesin tersebut menyerap kalor 800 Joule dari reservoir panas, maka jumlah kalor yang dibuang dari mesin adalah ... . 2. Air mengalir pada suatu pipa yang diameternya berbeda dengan perbandingan 1 : 2. Jika kecepatan air yang mengalir pada bagian pipa yang besar sebesar 40 m/s, maka hitunglah besarnya kecepatan air pada bagian yang kecil.

3. Satu cara untuk mendinginkan suatu gas adalah dengan membiarkan memuai. Jika suatu gas dengan tekanan 50 atm pada suhu 25 0C dibiarkan memuai hingga volumenya menjadi 15 kali volume semula, gas mencapai tekanan 1 atm. Maka hitunglah suhu gas sekarang! 4. Grafik hubungan antara tekanan (P) dan volume (V) dari suatu gas ideal dalam ruang tertutup. Besar usaha yang dilakulan gas adalah ... .

5. Satu mol gas yang awalnya pada tekanan 6 atm dan volume 0,6 liter. Pada keadaan akhir, tekanannya menjadi 2 atm dan 1,2 volumenya liter, seperti ditunjukkan pada diagram.Hitunglah . Kalor yang dipindahkan dalam proses AD (1 atm = 10 5 pa)

P (atm)

6,0 A B

2,0 C D

0,6 1,2 V (Liter)

6. Jelaskan secara singkat formulasi Kelvin-Planck dan Formulasi Clausius mengenai hokum kedua termodinamika

7. Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2.000 joule dari suatu reservoir yang suhunya 500 K dan membuangnya sebesar 1.200 joule pada reservoir yang bersuhu 250 K. Hitunglah efisiensi mesin tersebut!

8. Sebuah mesin Carnot membangkitkan tenaga 2.000 joule dari reservoir bertemperatur 1.200 K ke reservoir 400 K. Hitunglah energi yang dipakai mesin pada saat itu! 9. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada diagram p – V di atas. Hitunglah usaha yang dihasilkan pada proses siklus tersebut! 10. Satu mol gas ideal menempati suatu silinder berpengisap tanpa gesekan, mula-mula mempunyai suhu T. Gas tersebut kemudian dipanaskan pada tekanan konstan sehingga volumenya menjadi 4 kali lebih besar. Bila R adalah tetapan gas universal, maka tentukan besarnya usaha yang telah dilakukan oleh gas untuk menaikkan volumenya!

11. Mesin Carnot dioperasikan antara 2 reservoir kalor masing-masing suhunya T1 dan T2, dengan T2>T1. Diketahui efisiensi mesin


tersebut 40%, dan besarnya T1 = 27o C. Agar efisiensinya naik menjadi 60 %, maka tentukan besarnya perubahan T2!

12. Diketahui sebuah mesin kalor yang bekerja antara reservoir kalor bersuhu rendah 27oC dan reservoir kalor bersuhu tinggi T2

oC, ditingkatkan efisiensi maksimumnya dari 25% hingga menjadi 50% dengan menaikkan suhu T2°C menjadi T3

oC. Hitunglah suhu T2 dan T3!

13. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 800 K mempunyai efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, maka hitunglah suhu reservoir suhu tingginya!

14. Sebuah mesin kalor Carnot bekerja di antara dua reservoir bersuhu 527oC dan 127oC. Tentukan efisiensi mula-mula dan terakhir mesin tersebut!

15. Suatu mesin kalor Carnot dengan efisiensi 60% dioperasikan antara dua reservoir kalor, reservoir bersuhu rendah 27o C. Agar mesin Carnot tersebut daya gunanya menjadi 80%, maka hitunglah suhu reservoir kalor suhu tingginya!

Sesungguhnya Kami menciptakan segala sesuatu menurut ukuran.

orang yang takut kepada Allah adalah orang yang berilmu.

Al-Qur'an surat Faaathir ayat 28


http://burhanudin.blogger.com

Bab IV Temodinamika ..

Documents

Transcript of Bab IV Temodinamika ..