Latihan Termodinamika

Perhatikan gambar!Pada suatu eksperimen, terdapat lima tabung yang mengalami proses isobarik. Terjadi penyusutan volume gas pada masing-masing tabung. Perubahan volume ditunjukkan pada tabel berikut, Berdasarkan data tersebut, maka perbandingan suhu T1:T2 terbesar dan terkecil ada pada tabung ke.....

• 1 dan 2

• 2 dan 3

• 3 dan 1

• 4 dan 2

• 5 dan 3

Answer explanation

Perbandingan suhu T1:T2 terbesar dan terkecil terdapat pada tabung ke-5 dan ke-3. Pada tabung ke-5, terjadi penyusutan volume gas yang paling besar, sehingga suhu T1 lebih tinggi daripada T2. Sedangkan pada tabung ke-3, penyusutan volume gas yang paling kecil, sehingga suhu T1 lebih rendah daripada T2.

Suatu gas dalam ruangan tertutup mengalami proses isotermik yang menyebabkan volumenya mengembang sebesar 3000 dm³. Jika, suhu awal gas adalah 273 K dan tekanan awalnya 4x10⁵ Pa. Tentukanlah besar kalor pada sistem tersebut!

• 12,034 X 10⁵ J

• 10,034 X 10³ J

• 10,034 X 10^-5 J

• 11,034 X 10^-3 J

• 15,078 X 10⁵ J

Answer explanation

Pada proses isotermik, kalor yang masuk sama dengan kerja yang dilakukan. Karena volume gas mengembang, maka kerja yang dilakukan positif. Pilihan yang benar adalah 12,034 X 10^5 J.

• 12,8 Joule

• 20,8 Joule

• 25,6 Joule

• 29,3 Joule

• 33,3 Joule

Answer explanation

Pada proses ini, gas melakukan usaha pada tekanan konstan. Usaha yang dilakukan oleh gas sebesar 29,3 Joule, sesuai dengan pilihan yang benar.

10 mol gas helium disimpan dalam tabung tertutup, volume 2 liter (isokhorik) dengan tekanan 1,2. 10⁶ Pa. Jika gas menyerap kalor sehingga tekanan menjadi 2. 10⁶ Pa . maka besar perubahan energi dalamnya adalah....

• 240 Joule

• 270 Joule

• 300 Joule

• 324 Joule

• 360 Joule

Answer explanation

Pada proses isokhorik, perubahan energi dalam gas hanya bergantung pada perubahan tekanan. Dalam hal ini, tekanan meningkat sebesar 1x10^6 Pa. Jadi, perubahan energi dalamnya adalah 240 Joule, sesuai dengan pilihan yang benar.

Lima buah mesin kalor beroperasi secara bersama-sama. Kalor yang diserap dari reservoir panas (Q₁) dan kalor yang dibuang ke reservoir dingin (Q₂) dari setiap mesin berbeda-beda. Perbedaan kalor tersebut ditunjukkan dalam tabel berikut, Berdasarkan data disamping, maka usaha terbesar dan terkecil dioperasikan oleh mesin kalor bernomor....

• 1 dan 2

• 1 dan 4

• 1 dan 5

• 2 dan 3

• 2 dan 4

Answer explanation

Mesin kalor bernomor 1 dan 5 memiliki perbedaan kalor terbesar dan terkecil, sehingga usaha terbesar dan terkecil dioperasikan oleh mesin tersebut.

• 8,8 kal/K

• 9,8 kal/K

• 10,8 kal/K

• 1,8 kal/K

• 12,8 kal/K

Answer explanation

Setengah dari es mencair menjadi air, sehingga terjadi perubahan entropi. Pilihan yang benar adalah 8,8 kal/K.

. Sebuah mesin Carnot dilakukan uji coba, dengan suhu pada reservoir tinggi (T1) dan suhu pada reservoir rendah (T2) yang berbeda-beda. Suhu pada kedua reservoir seperti tabel di samping.

• 1 dan 2

• 1 dan 3

• 1 dan 4

• 2 dan 1

• 2 dan 4

Answer explanation

Pilihan yang benar adalah 2 dan 1 karena suhu pada reservoir tinggi (T1) harus lebih tinggi daripada suhu pada reservoir rendah (T2) dalam mesin Carnot.

Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K memiliki efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, suhu reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi....

• 900 K

• 960 K

• 1.000 K

• 1.180 K

• 1.600 K

Answer explanation

Untuk meningkatkan efisiensi menjadi 50%, suhu reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi 960 K, sesuai dengan pilihan yang benar.

Perhatikan pernyataan berikut, (1) Gas tidak melakukan usaha pada proses isokhorik. (2) Gas menerima atau mengerjakan usaha pada proses isobaric. (3) Gas mengalami perubahan energi pada proses isotermik. (4) Gas selalu memperoleh usaha pada proses adiabatik. Pernyataan-pernyataan di atas yang berkaitan dengan proses termodinamika adalah….

• 1,2, dan 3

• 1 dan 4

• 1 dan 2

• 2,3, dan 4

• 3 dan 4

Answer explanation

Pernyataan 2, 3, dan 4 adalah yang benar. Pada proses isobarik, gas menerima atau mengerjakan usaha. Pada proses isotermik, gas mengalami perubahan energi. Pada proses adiabatik, gas tidak memperoleh usaha.

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....

• 120 Joule

• 124 Joule

• 135 Joule

• 148 Joule

• 200 Joule

Answer explanation

Pada mesin Carnot, usaha yang dihasilkan adalah sebanding dengan perbedaan suhu. Karena suhu tinggi adalah 600 K dan suhu rendah adalah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah 200 Joule, sesuai dengan pilihan yang benar.