HUKUM 1 TERMODINAMIKA11)Suatu gas menerima kalor 1.500 kalori, menghasilkan usaha sebesar 4.000 J. berapakah energy dalam pada gas? (1 kalori = 4,18 joule)Penyelesaian:Diketahui: Q = 1.500 kalori(1 kalori = 4,18 joule)Q = 1.500 x 4,18 J = 6.720 JW = 4.000 JDitanyakan:U ?Jawab:U =Q WU = (6.200 4.000) JU = 2.270 J

2)Suatu gas yang menghasilkan usaha sebesar 200 joule, dengan perubahan energy dalam pada ags adalah 70 J. Tentukanlah kalor yang dapat diterima gas tersebut!Penyelesaian:Diketahui: W = 200 JU = 70 JDitanyakan: Q ?Jawab:U = Q wQ =U + WQ = (70 + 200) JQ = 270 J

3)Sejumlah 6 mMol gas hidrogen suhunya dinaikkan dari 20oc menjadi 110oc pada tekanan tetap. Jika konstanta gas umum R = 8,314J/mol.K, tentukan:a)perubahan energy dalamb)usaha yang dilakukan gasc)kalor yang diperlukanpenyelesaian:diketahui: n = 6 mMol =0,006 molT1= 20oc(20 + 273) K = 293 KT2= 110oc(110 + 273)K = 383 KR = 8,314 J/mol.KDitanyakan: a)U ?b) W ?c) Q ?Jawab:a).U = 3/2nR(T2T1)= 3/2 (0,006 . 8,314 (383 - 293)) J= 3/2 (4,489) J= 6,734 Jb). W = P (V2 V1)P = nRV1= T1V2= T2W = nR (T2 T1)W = o,oo6 x 8,314 (383 - 293)W = 4,489 Jc). Q =U + WQ = (6,734 + 4,489) J = 2,245 J

4)Gas helium 0,0003 mol pada tekanan tetap. Suhunya dinaikkan dari 10oc menjadi 70oc. diketahuiR = 8,314 J/mol.K, hitunglah kalor yang diperlukan?Penyelesaian:Diketahui: n = 0,0003 molT1= 10oc = (10 + 273) K = 283 KT2= 70oc =(70 + 273)R = 8,314 J/mol.KDitanyakan: Q .?Jawab:Q =U + WU = 3/2nR (T2 T1)W= P (V2 V1) = nR(T2 T1)U = 3/2nR (T2 T1)U = 3/2(0,0003 x 8,314 (343 - 283))U =3/2 (0,149) JU =0,224 J

W = nR(T2 T1)W = 0,0003 x 8,314 (343 283)W = 0,149 J

Jadi, kalor yang diperlukan:Q =U + WQ = (0,224 + 0,149) JQ = 0,373 J

5)Gas diatomik dipanaskan pada volume tetap dengan kapasitas kalor 24 J/K. jika R = 8,314 J/mol.K, tentukan jumlah mol gas tersebut!Penyelesaian:Diketahui: Cv = 24 J/kR = 8,314 J/mo.KDitanyakan: n .?Jawab:Cv = 3/2 nR24 J/K = 3/2 n x8,314 J/mol.K24 = 12,471 x nn = 24/12,471 moln = 1,924 mol.

6)Suatu zat menerima kalor 20 kalori, suhunya dinaikkan dari 15oc menjadi 50oc. Tentukan kapasitas kalor yang diperlukan untu menaikkan suhu zat tersebut! (1 kalori = 4,18 joule)Penyelesaian:Diketahui: Q = 20 kalor(1 kalor = 4,18 J)Jadi, Q = 20 x 4,18 J =83,6 JT1= 15oc = (15 + 273) K = 288 KT2= 50oc = (50 + 273) K = 323 KDitanyakan: C .?Jawab:C = QTT = T2T1T = (323 - 288) K = 35 KC = 83,6 J/35 KC = 2,389 J/K

7)Sejumlah 0,005 mol gas hydrogen suhunya dinaikkan 12oc menjadi 64oc pada tekanan tetap. Jika konstanta gas umum R = 8,314 J/mol.K, tentukan:a)perubahan energy dalamb)kapasitas kalor pada tekanan tetapc)kapasiras kalor pada volume tetappenyelesaian:diketahui: n = 0,005 molT1 = 12oc= (12 + 273) K = 285 KT2 = 64oc = (64 + 273) K = 337 KR = 8,314 J/mol.KDitanyakan: a).U ?b). Cp ?c). Cv ?Jawab:a).U = 3/2 nRTU = 3/2 (0,005 x 8,314 (337 - 285))U = 3/2 (3,162) JU = 3,243 Jb). Cp = 3/2 nRCp = 3/2 (0,005 x 8,314)Cp = 3/2 (0,042)Cp = 0,063 J/Kc). Cv = 5/2 nRCv = 5/2 (0,005 x 8,314)Cv = 5/2(0,042)Cv = 0,105 J/K

8)Sejumlah 3 mol gas monoatomik pada tekanan tetap. Jika R = 8,314 J/mol.K, tentukan kapasits kalor pada tekanan tetap untuk gas momoatomik tersebut!Penyelesaian:Diketahui: n = 3 molR = 8,314 J/mol.KDitanyakan: Cp ?Jawab:Cp = 5/2 nRCp = 5/2 (3 x 8,314)Cp = 5/2 (29,942)Cp = 62,355 J/K

9)Gas diatomik dipanaskan pada keadaan tetap dengan kapasitas kalor 520 J/K. diketahui konstanta gas umum R = 8,314 J/mol.K, tentukan:a)jumlah mol gas (kapasitas kalor pada volume tetap)b)jumlah mol gas (kapasitas kalor pada tekanan tetap)penyelesaian:Diketahui: C = 520 J/KR = 8,314 J/mol.KDitanyakan: a) nv ?b) np ?Jawab:a)Cv = 5/2 nR520 J/K = 5/2n x 8,314 J/mol.k520 = 20,785 x nnv = 520/20,785 molnv = 25,018 molb)Cv = 7/2 nR520 J/K = 7/2n x 8,314 J/mol.k520 = 29,099 x nnp = 520/29,099 molnp = 17,870 mol

10)Suatu gas memiliki volume awal 2 m3dipanaskan dengan isobaris hingga volume akhirnya 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut (1 atm = 1,01 x 105Pa)Penyelesaian :Dik : V1=2 m3V2=4,5 m3P = 2 atm = 2,02 x 105PaDit : W?isobaris = tekanan tetapJawab :W = P (V)W = P ( V2 V1)W = 2,02 x 105Pa . (4,5 2,0)= 5,05 x 105Joule3.2 Contoh SoalSuatu gas dibatasi volume awal Vi di dalam sebuah silinder horizontal dan torak licin yang ditahan oleh penghalang. Ketika torak dilepas, torak didorong keluar oleh tekanan dalam gas yang bekerja pada permukaan torak bagian dalam. Suatu tekanan luar konstan P bekerja pada permukaan torak bagian luar dan menolak gerak torak. Kita menghitung,kerja sistem-yaitu torak, silinder, dan gas-ketika gas mengembang sampai mencapai volume akhir Vf sedemikian rupa, sehingga torak berada posisi kesetimbangan dengan tekanan gas sama dengan tekanan luar P.Dari persamaan kita dapatkan tekanan luar P konstan. Jika P = 140 kPa dan = 0,01 m3sehingga,W = (140)(0,01) = 1,40 kPa. m3 = 1,40 kJPerhatikan bahwa kita tidak menggunakan tekanan gas didalam silinder. Bahkan jika tekanan gas awal telah diberikan, kita tidak dapat memanfaatkannya karena kita harus berurusan dengan gaya-gaya dari luar sistem. Dengan mengambil gas sendiri sebagai sistem kita, kita akan memerlukan tekanan yang dikerjakan oleh permukaan torak sebelah dalam pada gas dan kita akan perlu mengetahui tekanan ini sebagai fungsi dari V.5.3 Contoh SoalHitung panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 lbmol metana dari 500 ke 1000, pemanasan terjadi pada tekanan konstan dengan T dalam K dan cp dalam Btu/lbmol oF.Penyelesaian :dQ = Q = 3,381 (811-533) + 9,02 .10-3 (8112-5332) 1,43 .10-6 (8113-5333) = 3763,82964 Btu/lbmol.