- 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)
- 6851,24 J d. 685,294 J
- 6841,84 J e. 68244 J
- 6852,94 J
Pembahasan :
W= nRT.InV2/V1= 3.8,314.300.In (5X10-5)/2X10-5= 6852,94 J(c)\
- 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
- Gas ideal yang berada dalam suatu bejana ditekan. Maka gas aka mengalami….
- penurunan laju partikel d. penambahan partikel gas
- penurunan suhu e. penurunan partikel gas
- 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)
- Sejumlah gas dalam tabung tertutup dipanaskan secara isokhorik sehingga suhunya naik 4kali semula. Energi kinetiknya rata-rata gas akan menjadi….
- ¼ kali semula d. 2kali semula
- ½ kali semula e. 4 kali semula
- 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
- 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
- 120 d. 180
- 140 e. 200
- 160
pembahasan :
η= W/Q1=1-T2/T1
W/600= 1-400/600
W=600/600-400/600= 200 J(e)
- Sebuah mesin kalor Carnot bekerja pada 2 tandon masing-masing bersuhu 327°C dan 127°C. tentukan efisiensi maksimum mesin kalor Carnot tersebut… %
- 32,3% d. 30,3%
- 33,3% e. 34,3%
- 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)