Soal Essay Usaha Proses Termodinamika dan Pembahasannya

oleh

Hallo kawan-kawan, admin akan memberikan contoh soal essay dan jawaban Usaha Proses Termodinamika dan Pembahasannya. Mudah-mudahan contoh soal essay dan jawaban Usaha Proses Termodinamika dan Pembahasannya ini memberikan manfaat yang banyak.

Soal No. 1:
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)

Jawaban:
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

Soal No. 2:
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….

Jawaban:
V1 = 1,5 m3
T1 = 27oC = 300 K
T2 = 87oC = 360 K
P = 2 x 105 N/m2

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

Soal No. 3:

Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 joule, tentukan :

  1. Efisiensi mesin Carnot
  2. Usaha mesin Carnot
  3. Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
  4. Jenis proses ab, bc, cd dan da

Jawaban:

  1. a) Efisiensi mesin Carnot

Data :

Tt = 227oC = 500 K

Tr = 27oC = 300 K

η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%

η = ( 1 − 300/500) x 100% = 40%

  1. b) Usaha mesin Carnot

η = W/Q1

4/10 = W/1200

W = 480 joule

  1. c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot

Q2 = Q1 − W = 1200 − 480 = 720 joule

Q2 : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2

  1. d) Jenis proses ab, bc, cd dan da

ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah, suhu gas tetap)

bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah, suhu gas turun)

cd → pemampatan isotermal (volume gas berkurang, suhu gas tetap)

da → pemampatan adiabatis (volume gas berkurang, suhu gas naik)

Soal No. 4:
Gas helium dipanaskan sesuai grafik PV di bawah ini. Usaha yang dilakukan gas helium pada proses AB adalah…

Diketahui :
Tekanan (P) = 2 x 105 N/m2 = 2 x 105 Pascal
Volume awal (V1) = 5 cm3 = 5 x 10-6 m3
Volume akhir (V2) = 15 cm3 = 15 x 10-6 m3
Ditanya : Usaha yang dilakukan gas pada proses AB

Jawaban :
W = ∆P ∆V
W = P (V2 – V1)
W = (2 x 105)(15 x 10-6 – 5 x 10-6)
W = (2 x 105)(10 x 10-6) = (2 x 105)(1 x 10-5)
W = 2 Joule

Soal No. 5:
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)

Jawaban:
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