Mesin carnot bekerja pada suhu tinggi 600 k, untuk menghasilkan kerja mekanik. jika c adalah

1. Tiga mol gas memuai secara isotermal pada suhu 27°C, sehingga volumenya berubah dari 50 cm³. hitung besar usaha yang dilakukan gas tersebut (Unas 2010)

1. 6851,24 J                     d. 685,294 J
2. 6841,84 J                     e. 68244 J
3. 6852,94 J

Pembahasan :

W= nRT.InV2/V1= 3.8,314.300.In (5X10-5)/2X10-5= 6852,94 J(c)\

1. Suhu dari sejumlah gas ideal yang berada pada proses isobaric(tekanan tetap) dijadikan 4kali semula. Jika volumenya menjadi n kali semula, maka n adalah (UNAS 2010)

Pembahasan :

P1V1/N1T1=P2V2/N2T2             karena tekanan P tetap dan jumlah N gas tetap maka : V1/T1=nV1/4T1=n=4(a)

Soal tahun 2011

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)

Pembahasan

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

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….

A. 60 kJ

B. 120 kJ

C. 280 kJ

D. 480 kJ

E. 660 kJ

(Sumber Soal : UMPTN 1995)

Pembahasan

Data :

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

UNAS 2009

1. Gas ideal yang berada dalam suatu bejana ditekan. Maka gas aka mengalami….

1. penurunan laju partikel                        d. penambahan partikel gas
2. penurunan suhu                                   e. penurunan partikel gas
3. kenaikan suhu

pembahasan :

perlu diingat : suatu system yang bekerja pada volume konstan maka berlaku : P1/T1=P2/T2

karena ditekan maka tekanan pasti naik, jadi : P2>P1àT2>T1

jika suhu naik à laju efektif juga akan naik (c)

1. Sejumlah gas dalam tabung tertutup dipanaskan secara isokhorik sehingga suhunya naik 4kali semula. Energi kinetiknya rata-rata gas akan menjadi….

1. ¼ kali semula                          d. 2kali semula
2. ½ kali semula                          e. 4 kali semula
3. sama seperti semula

pembahasan :

perlu diingat : Ek=3/2k.TàEkάT, artinya energi kinetic berbanding lurus dengan suhu maka : suhu akan naik 4kali(4T) secara otomatis energi kinetiknya akan naik 4kali= 4Ek(e)

Unas 2008

Soal No. 1

2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!

Pembahasan

Data :

n = 2000/693 mol

V2 = 5 L

V1 = 2,5 L

T = 27oC = 300 K

Usaha yang dilakukan gas :

W = nRT ln (V2 / V1)

W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L )

W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule

Soal No. 2

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. 124 J

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J

(Sumber Soal : UN Fisika 2009 P04 No. 18)

Pembahasan

η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %

Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :

η = ( 1 − 400/600) = 1/3

η = ( W / Q1 )

1/3 = W/600

W = 200 J

Unas 2007

1. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600K. untuk menghasilka kerja mekanik, mesin menyerap kalor 600J dengan suhu rendah 400K. maka usaha yang dihasilkan adalah… J

1. 120                                          d. 180
2. 140                                          e. 200
3. 160

pembahasan :

η= W/Q1=1-T2/T1

W/600= 1-400/600

W=600/600-400/600= 200 J(e)

1. Sebuah mesin kalor Carnot bekerja pada 2 tandon masing-masing bersuhu 327°C dan 127°C. tentukan efisiensi maksimum mesin kalor Carnot tersebut… %

1. 32,3%                                      d. 30,3%
2. 33,3%                                      e. 34,3%
3. 31,3%

pembahasan :

T1= 327+273= 600K

T2= 127+273= 400K

Η= 1-T2/T!=1-400/600= 1/3

Η= 1/3 atau 33,3% (b)

Page 2