Kartu Soal Termodinamika

8/7/2019 Kartu Soal Termodinamika

1/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK

MATA PELAJARAN : FISIKA

ALOKASI WAKTU :

JUMLAH SOAL : 20BENTUK SOAL : PILIHAN GANDA

Buku Sumber Proses Kognitif Tingkat Kesukaran

Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang

Pemecahan masalah Sukar

Penalaran & Komunikasi

Standar kompetensi Kompetensi dasar Indikator

Menerapkan hukum

termodinamika

Mendeskripsikan sifat-sifat

gas ideal dan persamaan

keadaan gas

Menyebutkan sifat-sifat gas ideal

RUMUSAN BUTIR SOAL

1. Partikel-partikel gas ideal mempunyai sifat antara lain:1. Selalu bergerak2. Tidak tarik-menarik3. Bertumbukan lenting sempurna4. Tidak mengikuti hukum NewtonPernyataan di atas yang benar yaitu

a. 1, 2 dan 3 d. 4 sajab. 1 dan 3 e. semua benarc. 2 dan 4

Pembahasan:

1. Sifat-sifat dari gas ideal adalah: gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom atau molekul-molekul) yang

jumlahnya banyak sekali dan antarpartikelnya tidak terjadi gaya tarik-manarik


2/33

(interaksi);

setiap pertikel gas bergerak dengan arah sembarang; ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran ruangan; setiap tumbukan yang terjadi berlangsung secara lenting sempurna; partikel gas terdistribusi merata dalam seluruh ruangan; berlaku hukun newton tentang gerak.

Kunci : A


3/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika



keadaan gas

Menerapkan persamaan keadaan gas

dengan melakukan perhitungan

RUMUSAN BUTIR SOAL

2. Suatu gas ideal tekanannya 30 Pa, volumenya 1,38 liter, dan suhunya 270C. jikatetapan Boltzman=1,38x10-23 J/K, maka jumlah partikel gas tersebut adalah

a. 1014 b. 1019 c. 1020 d. 1022 e. 1025

Pembahasan:

V=1,38 L = 1,38 dm3 = 1,38 x 10-3 m3

P =30 Pa=30 N/m2 T=270 C = (273+27) K=300 K k=1,38x10-23 J/K

N=?Masukkan dalam persamaan PV = NkT

Dimana: P=Tekanan (Pa atau N/m2) k=konstanta Boltzman=1,38x10-23 J/K

V=Volume (m3) T=suhu (Kelvin)

N=jumlah partikel

Kunci : B


4/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika



keadaan gas

Menghitung besarnya energi kinetik

sebuah gas yang memiliki suhu

tertentu

RUMUSAN BUTIR SOAL

3. Jika konstanta Boltzman k=1,38x10-23 J/K, maka energy kinetic sebuah atom gashelium pada suhu 270C adalah

a. 4,14 x 10-21 J d. 6,21 x 10-21 Jb. 2,07 x 10-21 J e. 12,42 x 10-21 Jc. 5,59 x 10-21 J

Pembahasan:

k=1,38x10-23 J/K T=270 C = (273+27) K=300 K

Ek=?

Masukkan dalam persamaan Ek =(3/2) kT

Dimana: Ek=Energi Kinetik gas (Joule) T=suhu (Kelvin)

k=konstanta Boltzman=1,38x10-23 J/K

Kunci : D


5/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :JUMLAH SOAL : 20

BENTUK SOAL : PILIHAN GANDA


Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika



keadaan gas

Melakukan perhitungan untuk

mengetahui hubungan antara tekanan

dan energi kinetik

RUMUSAN BUTIR SOAL

4. Energi kinetik rata-rata partikel dari 4,5 mol gas dalam bejana tertutup adalah 6 x 10-26Joule. Bila volume gas 18,6 liter dan bilangan Avogadro 6,02 x 1023 partikel/mol,

maka tekanan gas tersebut adalah

a. 4 Pa b. 6 Pa c. 10 Pa d. 13 Pa e. 20 PaPembahasan:

Ek=6 x 10-23 J n=4,5 mol N0=6,02 x 10

23 partikel/mol

V=18,6 L=18,6 dm3 = 18,6 x 10-3 m3 P=?

Masukkan dalam persamaan:

a. Ek =(3/2) kT akan ketemu nilai kTb. Substitusi nilai kT ke persamaan PV = NkT dimana N=n x N0c. Akan ketemu nilai P, yakni Ek


6/33

Kunci: B


7/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika

Memahami hikum-hukum

termodinamika

Mengetahui hukum-hukum

termodinamika

RUMUSAN BUTIR SOAL

5. Jika dua buah sistem yang terpisah berada dalam kesetimbangan termal dengan sistemyang lain (sistem yang ketiga), maka kedua sistem tersebut juga berada dalam

kesetimbangan termal. Pernyataan tersebut merupakan bunyi dari

a. Hukum termodinamika ke Nolb. Hukum termodinamika ke-Ic. Hukum termodinamika ke-IId. Hukum termodinamika ke-IIIe. Hukum kesetimbangan

Pembahasan:

Bunyi dari hukum-hukum termodinamika adalah:

a. Hukum termodinamika ke nol berbunyi: Jika dua buah sistem yang terpisahberada dalam kesetimbangan termal dengan sistem yang lain (sistem yang ketiga),

maka kedua sistem tersebut juga berada dalam kesetimbangan termal.


8/33

b. Hukum termodinamika ke-1 menyatakan: meskipun energi kalor telah berubahmenjadi perubahan energi dalam dan usaha luar gas, jumlah seluruh energi itu

selalu tetap.

c. Hukum termodinamika ke-2 menyatakan: kalor mengalir secara alami dari bendayang panas ke benda yang dingin, kalor tidak akan mengalir secara spontan dari

benda dingin ke benda panas.

d. Hukum termodinamika ke-3Kunci : A


9/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika



keadaan gas


menerapkan hukum Boyle-Gay Lussac

RUMUSAN BUTIR SOAL

6. Di dalam sebuah ruangan tertutup, terdapat gas dengan suhu 270 C. Gas tersebutdipanaskan sampai 1270 C sambil diperbesar volumenya menjadi tiga kali volume

semula, tekanannya menjadi

a. 4 kalinya d. 4/3 kalinyab. 9/4 kalinya e. 4/9 kalinyac. 7/4 kalinya

Pembahasan:

Menurut hukum Boyle-Gay lussac:

Dimana: P=Tekanan (Pa atau N/m2)

R= konstanta gas umum=8,31 J/mol.K= 0,082 L.atm/mol.K

V=Volume (m3) n=jumlah mol

T=suhu (Kelvin)


10/33

T1=300 K T2=400 K V2=3V1 P2=?

Masukkan nilai yang diketahui di atas dalam persamaan

Kunci: E


11/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika

Memahami hukum-hukum

termodinamika

Menjelaskan hukum pertama

termodinamika

RUMUSAN BUTIR SOAL

7. Hukum pertama termodinamika menyatakan:a. Kalor tidak dapat masuk ke dan keluar dari suatu system

b. Energy adalah kekalc. Energy dalam adalah kekald. Suhu adalah tetape. System tidak mendapat usaha dari luar

Pembahasan:

Hukum termodinamika ke-1 menyatakan: meskipun energi kalor telah berubah menjadi

perubahan energi dalam dan usaha luar gas, jumlah seluruh energi itu selalu tetap.

Energi dalam sistem merupakan jumlah total semuaenergi molekul pada sistem.

Apabila usaha dilakukan padasistem atau sistem memperoleh kalor dari lingkungan,

maka energi dalam pada sistem akan naik. Sebaliknya,energi dalam akan berkurang

apabila sistem melakukanusaha pada lingkungan atau sistem memberi kalor pada


12/33

lingkungan. Dengan demikian, perubahan energi dalam((U) pada sistem yang tertutup

merupakan selisih kalor yangditerima ((Q) dengan usaha yang dilakukan oleh system

(W).

(U= (QW

Kunci: B


13/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika


termodinamika

Mengetahui proses-proses yang terjadi

pada gas ideal dalam ruang tertutup

RUMUSAN BUTIR SOAL

8. Perhatikan pernyataan-pernyatan berikut:1. Pada proses Adiabatik, gas selalu melakukan usaha2. Pada proses isotermik, energi dalam gas berubah3. Pada proses isokhorik, gas tidak melakukan usaha4. Pada proses isobarik, gas melakukan atau menerima usaha.

Pernyataan yang sesuai dengan proses termodinamika adalah

a. 1 dan 2 d. 2,3 dan 4b. 1,2 dan 3 e. 3 dan 4c. 1 dan 4

Pembahasan:

1. Pada proses Adiabatik, Q=0

Q=W + U W= -U berarti system menerima usaha/kerja.

Pernyataan 1 salah

2. Pada proses isotermik, U=0. Pernyataan 2 salah.


14/33

3. Pada proses isokhorik, W=0. Pernyataan 3 benar

4. Pada proses isobaric, W=Q-U. berarti gas bisa menerima atau melakukan usaha,

tergantung dari besarnya Q dan U. Pernyataan 4 benar.

Kunci: E


15/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika


termodinamika

Membedakan proses-proses yang

terjadi pada gas ideal dalam ruang

tertutup dan mengidentifikasinya

RUMUSAN BUTIR SOAL

9. Proses yang dialami gas dalam ruangan tertutup pada suhu tetap disebuta. Proses isokhorik d. Proses adiabatik

b. Proses isotermik e. Proses asimilasic. Proses isobarik

Pembahasan:

Suatu gas ideal dalam ruang tertutup dapat diubah keadaanya melalui berbagai proses,

antara lain proses isotermal, proses isokhorik, proses isobarok, dan proses adiabatik.

a. Proses isothermal: suatu proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap (T=tetap)b. Proses isokhorik: suatu proses perubahan keadaan gas pada volume tetap

(V=tetap)

c. Prose isobaric: suatu proses perubahan keadaan gas pada tekanan tetap (P=tetap)d. Proses adiabatic: suatu proses perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor yang

masuk ke atau keluar dari system (gas) (Q=0).


16/33

Kunci : B


17/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika


termodinamika

Melakukan perhitungan dengan

mengunakan hukum Termodinamika

ke-1

RUMUSAN BUTIR SOAL

10.Suatu gas menerima kalor 4.000 kalori, menghasilkan usaha sebesar 8.000 J.Berapakah perubahan energi dalam pada gas? (1 kalori = 4,18 joule)

a. 8750 J d. 9482 Jb. 8923 J e. 9693 Jc. 9021 J

Pembahasan:

Q = 4.000 kalori = 16.720 J

W= 8.000 J (U=?

(U= (Q W= (16.720 8.000) J = 8.720 J

Kunci: A


18/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

Termodinamika

Melakukan perhitungan

berdasarkan hukum

termodinamika untuk

berbagai proses

Melakukan perhitungan berdasarkan

hukum termodinamika pada proses

isobarik untuk menentukan tekanan

suatu gas

RUMUSAN BUTIR SOAL

11.Suatu gas volumenya 0,5 m3 perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap hinggavolumenya menjadi 2 m3. Jika usaha luar gas tersebut 3 x 105 J, maka tekanan gasnya

adalah

a. 6,0 x 105 N/m2 d. 2,0 x 105 N/m2b. 4,5 x 105 N/m2 e. 1,5 x 105 N/m2c. 3,0 x 105 N/m2

Pembahasan:

=0,5 m3 =2 m3 W= 3 x 105 JP=?

Proses sistem gas adalah isobarik.

Masukkan dalam persamaan


19/33

kunci: B


20/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

Termodinamika


berdasarkan hukum

termodinamika untuk

berbagai proses



isobarik untuk menentukan besarnya

usaha

RUMUSAN BUTIR SOAL

12.Gas dalam ruang tertutup yang volumenya 10 cm3, berada pada proses isobariksehingga volumenya menjadi 2 kali, sedangkan tekanan gas tersebut 105 N/m2. Maka

usaha yang dilakukan gas adalah

a. 0,5 J b. 1,0 J c. 2,5 J d. 4,5 J e. 5,0 JPembahasan:

V1=10 cm3 = 1 x 10-5 m3 V2=2V1= 2 x 10

-5 m3

P=105 N/m2 W=?

Masukkan dalam persamaan

Kunci: B


21/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

Termodinamika


berdasarkan hukum

termodinamika untuk

berbagai proses

Mengetahui hubungan antara energi

dalam dengan suhu

RUMUSAN BUTIR SOAL

13.Energy Dalam suatu gas ideal ditentukan oleha. Volumenya saja d. lintasannya saja

b. Tekanannya saja e. tekanan, volume, dan suhunyac. Suhunya saja

Pembahasan:

a. Untuk gas monoatomik:Energi Dalam (U)=(3/2)NkT

b. Untuk gas Diatomik:- Pada suhu sedang: U= (5/2)NkT- Pada suhu tinggi: U= (7/2)NkTDimana N=jumlah partikel, k=konstanta Boltzman dan T=suhu.

Dari pesamaan di atas tampak bahwa Energi Dalam suatu gas berbanding lurus dengan


22/33

suhunya.

Kunci: C


23/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

Termodinamika


berdasarkan hukum

termodinamika untuk

berbagai proses


menentukan energi dalam gas

monoatomik

RUMUSAN BUTIR SOAL

14.Berapa energi dalam gas monoatomik Neon (Ne) yang bermassa 2 gram pada suhu 770C? (diketahui Neon memiliki Mr= 32 g/mol dan R=8,31 J/mol)

a. 264,83 J d. 283,13 Jb. 272,67 J e. 287,79 Jc. 279,17 J

Pembahasan:

M=2 gr, T=350 K Mr=32 gr/mol R=8,31 J/mol

U=?

Masukkan dalam persamaan U=(3/2) nRT dimana n=M/Mr

U=(3/2)(M/Mr)RT

Kunci: B


24/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK





Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika



keadaan gas

Menggunakan hukum Boyle dalam

perhitungan untuk menentukan

tekanan gas

RUMUSAN BUTIR SOAL

15.Dua mol gas mula-mula menempati ruang Vdan tekanannyap. Gas tersebutdimampatkan secara isotermik pada suhu 227oC, sehingga volume akhir gas tersebut

menjadi setengah dari volume awalnya. Berapakah tekanan akhir gas tersebut?

a. 0,5p b.p c. 1,5p d. 2p e. 3pPembahasan:

V2=0,5V1 P1=p, V1=V

P2=?

PV=nRT=konstan, sehingga P1V1=P2V2

Masukkan nilai di atas dalam persamaan tersebut.

Kunci: D


25/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK





Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

Termodinamika


berdasarkan hukum

termodinamika untuk

berbagai proses



isobarik untuk menentukan besarnya

usaha

RUMUSAN BUTIR SOAL

16.Sebuah gas ideal dinaikkan suhunya secara isokhorik dari 300 C menjadi 600 C. jikatekanan gas tersebut mula-mula sebesar 10 Pa, berapakah usaha yang dilakukan gas

tersebut?

a. 0 J b. 10 J c. 20 J d. 100 J e. 200 JPembahasan:

Pada proses isokhorik, volumenya tetap (V2=V1). Maka

Kunci: A


26/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

termodinamika


termodinamika

Menghitung besarnya entropi yang

berkaitan dengan hukum

Termodinamika ke-2

RUMUSAN BUTIR SOAL

17.Satu kg air pada suhu 1000 C berubah seluruhnya menjadi uap air 1000 C. Jika kalorlaten uap air adalah 2,2 x 106 J/kg, tentukan kenaikan entropi sistem!

a. 5530 J/K d. 6129 J/Kb. 5898 J/K e. 6476 J/Kc. 6013 J/K

Pembahasan:

Entropi adalah suatu ukuran banyaknya energy atau kalor yang tidak dapat diubah

menjadi usaha. Untuk mengubah wujud air menjadi uap, sistem menyerap kalor sebesarQ

(bertanda positif). Persamaan Q yang berhubungan dengan kalor laten adalah:

Q = mL

m = massa air atau uap = 1 kg

L = kalor laten = 2,2 x 106 J/kg

Q = (1) (2,2 x 106) = 2,2 x 106 J

T = (100 + 273) K = 373 K


27/33

22x106

373 5898

Kunci: B


28/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

Termodinamika


berdasarkan hukum

termodinamika untuk

berbagai proses

Menghitung besarnya efisiensi mesin

RUMUSAN BUTIR SOAL

18.Sebuah mesin turbin memakai uap dengan suhu awal 5500 C dan membuangnya padasuhu 350 C. Efisiensi maksimum mesin turbin tersebut adalah

a. 33 % b. 43 % c. 53 % d. 63 % e. 73 %Pembahasan:

Besarnya Efisiensi suatu mesin adalah:

1 T2T1 100%

dimana T1=reservoir bersuhu tinggi (K)T2=reservoir bersuhu rendah (K)

Dari soal:

T1=823 K T2=308 K =?

L 1 308823

100% 626%


29/33

Kunci: C


30/33

KARTU SOAL

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK





Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

Termodinamika


berdasarkan hukum

termodinamika untuk

berbagai proses

Menghitung besarnya suhu pada

reservoir jika efisiensinya dirubah

RUMUSAN BUTIR SOAL

19.Sebuah mesin Carnot menggunakan reservoar suhu tinggi 800 K dan mempunyaiefisiensi 20 %. Untuk menaikkan efisiensi menjadi 36 %, maka suhu reservoar kalor

suhu tinggi dinaikkan menjadi

a. 928 K b. 1000 K c. 1160 K d. 1200 K e. 1380 KPembahasan:

T1=800 K 1=20%

2=36% T2=?

1 1 T2T1

100%

20% 1 T2800

100% maka T2= 640 KAgar efisiensinya menjadi 36% dengan T2=640 K, maka T1 nya adalah:


31/33

36% 1 640T1

100% maka T1=1000 K

Kunci: B


32/33

KARTU SOAL

JENIS SEKOLAH : SMK


ALOKASI WAKTU :



Fakta Sangat Mudah

Penerapan Mudah

Interpretasi Sedang




Menerapkan hukum

Termodinamika


berdasarkan hukum

termodinamika untuk

berbagai proses

Menentukan perbandingan besarnya

suhu reservoir pada mesin Carnot jika

efisiensinya diketahui

RUMUSAN BUTIR SOAL

20.Dari lima gambar diagram arus mesin Carnot di bawah ini, gambar manakah yangmemiliki efisiensi 60 % ?

a. d.

b. e.


33/33

c.

Pembahasan:

=60%

1 T2T1

100%

60% 1 TBTA

100%

06 1 TBTA

maka TB= 0,4 x TAa. TA=500 K

TB= 0,4 x TA=0,4 x 500 = 200 K (salah)

b. Sama dengan a (salah)c. TA=1000 K

TB= 0,4 x TA=0,4 x 1000 = 400 K (salah)

d. Sama dengan c (benar)e. Sama dengan c (salah)

Kunci: D

Kartu Soal Termodinamika

Documents

Transcript of Kartu Soal Termodinamika