Contoh Soal Termodinamika Kelas 11
Postingan blog materi sekolah kali ini akan menghadirkan materi fisika kelas 11 tentang pembahasan soal termodinamika.Termodinamika adalah salah satu cabang ilmu fisika yang mempelajari hubungan antara usaha dan kalor. Pada proses termodinamika melibatkan parameter :
- Kalor (Q)
- Kerja (W)
- Sistem
- Lingkungan.
Pada postingan fisika kelas 11 sebelumnya, kita telah mengetahui bunyi-bunyi hukum termodinamika. Silahkan dibaca lebih lanjut pada tutorial :
Hukum-Hukum Termodinamika
Contoh Soal Termodinamika
Soal No.1Jika diketahui volume awal suatu gas adalah 2,03 m3. Lalu gas tersebut dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya mencapai 4,5 m3. Jika tekanan gas 2 atm, maka usaha luar gas tersebut(1 atm = 1,01 x 105 Pa) .......
A. 3,25 x 105 Joule
B. 5,05 x 105 Joule
C. 4,05 x 105 Joule
D. 5 x 105 Joule
Pembahasan
V1 = 2,03 m3
V2 = 4,5 m3
P(Tekanan gas) = 2 atm (1 atm = 1,01 x 105 Pa), sehingga :
P = 2 x 1,01 x 105 = 2,02 x 105 Pa
W = P . ΔV
W = P . (V2 - V1)
W = 2,02 x 105 . (4,5 - 2)
W = 2,02 x 105 . (2,5)
W = 5,05 x 105
Jawab : B
V2 = 4,5 m3
P(Tekanan gas) = 2 atm (1 atm = 1,01 x 105 Pa), sehingga :
P = 2 x 1,01 x 105 = 2,02 x 105 Pa
W = P . ΔV
W = P . (V2 - V1)
W = 2,02 x 105 . (4,5 - 2)
W = 2,02 x 105 . (2,5)
W = 5,05 x 105
Jawab : B
Soal No.2 (UMPTN 1995)
1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27°C dipanaskan secara isobarik sampai 87°C. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar....
A. 60 kJ
B. 120 kJ
C. 280 kJ
D. 480 kJ
E. 660 kJ
Pembahasan
V1 = 1,5 m3
T1 = 27°C = 300°K
T2 = 87°C = 360°K
P = 2 x 105 N/m2
Terlebih dahulu kita cari V2
V2 /T1 = V1/T1
V2 = ( V1/T1 ) x T2
V2 = ( 1,5/300 ) x 360
V2 = 1,8 m3
W = P . ΔV
W = P . (V2 - V1)
W = 2 x 105 . (1,8 − 1,5)
W = 2 x 105 . (0,3)
W = 0,6 x 105
W = 60 kJ
Jawab : A
T1 = 27°C = 300°K
T2 = 87°C = 360°K
P = 2 x 105 N/m2
Terlebih dahulu kita cari V2
V2 /T1 = V1/T1
V2 = ( V1/T1 ) x T2
V2 = ( 1,5/300 ) x 360
V2 = 1,8 m3
W = P . ΔV
W = P . (V2 - V1)
W = 2 x 105 . (1,8 − 1,5)
W = 2 x 105 . (0,3)
W = 0,6 x 105
W = 60 kJ
Jawab : A
Soal No.3
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....
A. 120 J
B. 200 J
C. 135 J
D. 148 J
Pembahasan
T₁ = 600°K
T₂ = 400°K
Kalor yang diserap (Q₁) = 600 J
η = 1 -
η = 1 -
η = 1 -
η =
η =
W = η . Q₁
W =
W = 200 J
Jawab : B
T₂ = 400°K
Kalor yang diserap (Q₁) = 600 J
η = 1 -
T2
T1
η = 1 -
400
600
η = 1 -
2
3
η =
1
3
η =
W
Q₁
W = η . Q₁
W =
1
3
. 600 W = 200 J
Jawab : B
Soal No.4
Suatu mesin Carnot dengan reservoir panasnya bersuhu 500°K mempunyai efisiensi 60%. Jika mesin reservoir panas mesin tersebut dinaikkan suhunya menjadi 800°K. Maka efisiensinya adalah....
A. 50%
B. 70%
C. 75%
D. 25%
Pembahasan
T1 = 500°K
η = 60%
η = 1 -
0,4 = 1 -
T2 = 200°K
Untuk T1 = 800°K maka :
η = 1 -
η = 1 -
η = 1 -
η = 75%
Jawab : C
η = 60%
η = 1 -
T2
T1
0,4 = 1 -
T2
500
T2
500
= 0,4 T2 = 200°K
Untuk T1 = 800°K maka :
η = 1 -
T2
T1
x 100%η = 1 -
200
800
x 100% η = 1 -
1
4
x 100%η = 75%
Jawab : C
Soal No.5
Sebanyak 8 mol suatu gas ideal suhunya 47°C memuai secara isotermal dari 3 m³ menjadi 7 m³. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas jika menggunakan tetapan gas umum R = 8,31 J/mol K
Pembahasan
n = 8 mol
R = 8,31 J/mol K
T = 47°C = 320 K
V1 = 3 m³
V2 = 7 m³
W = nRT ln
W = 8 . 8,31 . 320 ln
W = 18.025 J
R = 8,31 J/mol K
T = 47°C = 320 K
V1 = 3 m³
V2 = 7 m³
W = nRT ln
V2
V1
W = 8 . 8,31 . 320 ln
7
3
W = 18.025 J
Soal No.6
Mesin Carnot mengambil 1.000 kkal dari reservoir 627°C dan mengeluarkannya pada reservoir 27°C. Banyaknya kalor yang dikeluarkan reservoir suhu rendah adalah...
A. 43,1 kkal
B. 956,9 kkal
C. 600 kkal
D. 333,3 kkal
Pembahasan
Q1 = 1000 kkal
T1 = 627°C = 627° + 273° = 900° K
T2 = 27°C = 27° + 273° = 300° K
Q2 =
Q2 =
Q2 = 333,3 kkal
Jawab : D
T1 = 627°C = 627° + 273° = 900° K
T2 = 27°C = 27° + 273° = 300° K
Q2
Q1
=
T2
T1
Q2
1000
=
300
900
Q2 =
300 x 1000
1000
Q2 =
300.000
1000
Q2 = 333,3 kkal
Jawab : D
Soal No.7
Perhatikan faktor-faktor yang dialami gas ideal berikut :
(1) Terjadi perubahan energi dalam
(2) Volume tetap
(3) Suhu tetap
(4) Tidak melakukan usaha
Peristiwa yang terjadi pada proses isotermik adalah...
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (1) dan (3)
Pembahasan
Proses isotermik terjadi jika sistem tidak mengalami perubahan suku, energi dalam nol, terjadi perubahan volume dan W (Usaha) = Q (Kalor)
Jawab: C
Jawab: C
Soal No.8
Suatu sistem pada suhu 127 derajat celcius menyerap kalor sebesar 3,2MJ.jika entropi awal sistem 1700 J/K,entropi akhir sistem besarnya....
A. 1700J/K
B. 2500J/K
C. 6300J/K
D. 9700 J/K
Pembahasan
T = 127°C = 400 K
Q = 3,2 MJ = 3,2 x 106 J
S1 = 1.700 J/K
Terlebih dahulu kita cari dulu nilai perubahan entropinya:
∆S = Q/T
∆S = 3,2 x 106 / 400
∆S = 8.000 J/K
Tahap Kedua kita mencari nilai entropi akhirnya:
S2 = S1 + ∆S
S2 = 1.700 + 8.000
S2 = 9.700 J/K
Jadi, nilai entropi akhirnya yaitu 9.700 J/K
Jawab : D
Q = 3,2 MJ = 3,2 x 106 J
S1 = 1.700 J/K
Terlebih dahulu kita cari dulu nilai perubahan entropinya:
∆S = Q/T
∆S = 3,2 x 106 / 400
∆S = 8.000 J/K
Tahap Kedua kita mencari nilai entropi akhirnya:
S2 = S1 + ∆S
S2 = 1.700 + 8.000
S2 = 9.700 J/K
Jadi, nilai entropi akhirnya yaitu 9.700 J/K
Jawab : D
