የካርኖት ሞተር ምሳሌ - ተስማሚ የሙቀት ሞተር (ሁለተኛውን የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ተግባራዊ ማድረግ)

16 Contoh soal mesin Carnot – mesin kalor ideal (penerapan hukum II termodinamika)

1. Perhatikan grafik P – V mesin Carnot di samping! Jika kalor yang diserap (Q₁) = 10.000 joule maka besar ንግድ yang dilakukan mesin Carnot ነው…

ኤ. 1.500 ጄ

ቢ. 4.000 ጄ

ሲ. 5.000 ጄ

ዲ. 6.000 ጄ

ኢ. 8.000 ጄ

ውይይት

የሚታወቅ ነው :

ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)₂) = 400 ኪ.ሜ

ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)₁) = 800 ኪ.ሜ

የተወሰደ ሙቀት (Q)₁) = 10.000 ጁል

ተጠይቋል በካርኖት ሞተር (W) የተሰራ ስራ

ጃዋር :

ተስማሚ የሙቀት ሞተር (ካርኖት ሞተር) ውጤታማነት

በካርኖት ሞተር የተሰራ ስራ፡

ወ = e Q₁

ወ = (1/2)(10.000) = 5000 ጁሎች

ትክክለኛው መልስ ሲ ነው።

2. በጎን በኩል ያለውን ፎቶ ተመልከቱ! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah…

ኤ. 300 ጄ

ቢ. 400 ጄ

ሲ. 500 ጄ

ዲ. 600 ጄ

ኢ. 700 ጄ

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 400 ኪ.ሜ

ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 600 ኪ.ሜ

የተወሰደ ሙቀት (Q)₁) = 600 ጁል

ተጠይቋል በካርኖት ሞተር (W) የተሰራ ስራ

መልስ፡

ተስማሚ የሙቀት ሞተር (ካርኖት ሞተር) ውጤታማነት

በካርኖት ሞተር የተሰራ ስራ፡

ወ = e Q₁

ወ = (1/3)(600) = 200 ጁሎች

ትክክለኛው መልስ ኢ ነው።

3. Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA di bawah ini! Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah…

ሀ. 10%

ለ. 20%

ሐ. 25%

መ. 30%

ኢ. 35%

ውይይት

የሚታወቅ ነው :

ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 350 ኪ.ሜ

ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 500 ኪ.ሜ

ተጠይቋል የካርኖት ሞተር ቅልጥፍና (ሠ)

ጃዋር :

የካርኖት ሞተር ውጤታማነት;

ኢ = (ቲ)_H - ቲ_L) / ቲ_H

ኢ = (500 – 350) / 500

ኢ = 150 / 500

ሠ = 0,3

ኢ = 30/100 = 30%

ትክክለኛው መልስ ዲ ነው።

4. Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika usaha yang dilakukan oleh mesin adalah W, maka kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah adalah…

A. W

B. 2 W

C. 3 W

D. 4 W

E. 6 W

ውይይት

የሚታወቅ ነው :

ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 400 ኪ.ሜ

ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 600 ኪ.ሜ

ተጠይቋል : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)

ጃዋር :

Efisiensi mesin Carnot :

ኢ = (ቲ)_H - ቲ_L) / ቲ_H

ኢ = (600 – 400) / 600

ኢ = 200 / 600

ኢ = 1/3

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

ወ = e Q₁

Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q₁ = kalor yang diserap mesin.

ወ = (1/3)(ኪው)₁)

3 ዋ = ኪው₁

Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :

Q₂ = ጥ₁ - ወ

Q₂ = 3W – W

Q₂ = 2 ዋ

ትክክለኛው መልስ ለ ነው።

5. Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika kalor yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah…

ኤ. 3.000 ጄ

ቢ. 4.000 ጄ

ሲ. 4.800 ጄ

ዲ. 6.000 ጄ

ኢ. 8.000 ጄ

ውይይት

የሚታወቅ ነው :

ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 500 ኪ.ሜ

ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 800 ኪ.ሜ

Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 ጁል

ተጠይቋል : Kalor yang diserap sistem (Q₁)

ጃዋር :

Efisiensi mesin Carnot :

ኢ = (ቲ)_H - ቲ_L) / ቲ_H

ኢ = (800 – 500) /8600

ኢ = 300 / 800

ኢ = 3/8

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

ወ = e Q₁

ወ = (3/8)(ኪው)₁)

8W/3 = Q₁

Q₂ = ጥ₁ - ወ

Q₂ = 8W/3 – 3W/3

Q₂ = 5W/3

3Q₂ = 5 ዋ

ወ = 3Q₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

Kalor yang diserap sistem :

Q₁ = ወ + ጥ₂ = 1800 + 3000 = 4800 ጁል

ትክክለኛው መልስ ሲ ነው።

6. Sebuah mesin Carnot menerima kalor dari reservoir suhu tinggi 800 K dan mempunyai efisiensi 50%. Agar efisiensi menjadi 80% dengan mempertahankan suhu reservoir rendah tetap, maka suhu tinggi harus diubah menjadi….

ሀ. 1.600 ኪ.

ቢ. 2.000 ኪ.

ሲ. 2.400 ኪ.

ዲ. 4.000 ኪ.

ኢ. 6.400 ኪ.

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

Jika suhu tinggi (T_H) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5

የተጠየቀው፦ Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8

መልስ፡

Suhu rendah = 400 Kelvin

Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 80 % ?

Suhu tinggi = 2.000 Kelvin

ትክክለኛው መልስ ለ ነው።

7. Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 600 K mempunyai efisiensi 40%. Supaya efisiensi mesin menjadi 75% dengan suhu reservoir rendah tetap, maka reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi….

ሀ. 480 ኪ.

ቢ. 840 ኪ.

ሲ. 900 ኪ.

ዲ. 1028 ኪ.

ኢ. 1440 ኪ.

ውይይት

እንደሚታወቀው፡-

Jika suhu tinggi (T_H) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4

የተጠየቀው፦ Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75

መልስ፡

Suhu rendah = 360 Kelvin

Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 75 % ?

Suhu tinggi = 1440 Kelvin

ትክክለኛው መልስ ኢ ነው።

8. Sebuah mesin Carnot menerima kalor dari reservoir suhu tinggi 800 K dan mempunyai efisiensi 50%. Agar efisiensi menjadi 80% dengan mempertahankan suhu reservoir rendah tetap, maka suhu tinggi harus diubah menjadi….

ሀ. 1.600 ኪ.
ቢ. 2.000 ኪ.
ሲ. 2.400 ኪ.
ዲ. 4.000 ኪ.
ኢ. 6.400 ኪ.

ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
Jika suhu tinggi (TH) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5
Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8
መልስ፡
Suhu rendah = 400 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80 % ?
Suhu tinggi = 2.000 Kelvin
ትክክለኛው መልስ ለ ነው።

9. Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 600 K mempunyai efisiensi 40%. Supaya efisiensi mesin menjadi 75% dengan suhu reservoir rendah tetap, maka reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi….

ሀ. 480 ኪ.
ቢ. 840 ኪ.
ሲ. 900 ኪ.
ዲ. 1028 ኪ.
ኢ. 1440 ኪ.

ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
Jika suhu tinggi (TH) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4
Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75
መልስ፡
Suhu rendah = 360 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75 % ?
Suhu tinggi = 1440 Kelvin
ትክክለኛው መልስ ኢ ነው።

10. Efisiensi suatu mesin Carnot yang menyerap kalor pada suhu 1200 Kelvin dan membuang kalor pada suhu 300 Kelvin adalah…

ውይይት
የሚታወቅ ነው :
ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 1200 ኪ.ሜ
ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 300 ኪ.ሜ
ተጠይቋል የካርኖት ሞተር ቅልጥፍና (ሠ)
ጃዋር :
11. Sebuah mesin Carnot bekerja dalam suatu siklus antara 727^oሲ እና 127^oC. Mesin tersebut menyerap kalor 6000 Joule pada reservoir suhu tinggi. Efisiensi mesin dan usaha yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus adalah…

ውይይት
የሚታወቅ ነው :
ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 727^oሲ + 273 = 1000 ኪ.ሜ
ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 127^oሲ + 273 = 400 ኪ.ሜ
የተወሰደ ሙቀት (Q)_H) = 6000 ጁል
ተጠይቋል : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus
ጃዋር :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
ወ = e Q_H
ወ = (0,6)(6000)
ወ = 3600 ጁል

12. Suatu mesin Carnot bekerja di antara reservoir suhu tinggi 527^oሴ እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ማጠራቀሚያ 127^oC. Mesin Carnot tersebut menyerap kalor 10.000 Joule dari reservoir panas. Banyaknya kalor yang dibuang oleh mesin pada setiap siklus adalah…
ውይይት
የሚታወቅ ነው :
ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 527^oሲ + 273 = 800 ኪ.ሜ
ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 127^oሲ + 273 = 400 ኪ.ሜ
የተወሰደ ሙቀት (Q)_H) = 10.000 ጁል
ተጠይቋል : Kalor yang dibuang oleh mesin per siklus
ጃዋር :
ተስማሚ የሙቀት ሞተር (ካርኖት ሞተር) ውጤታማነት
በካርኖት ሞተር የተሰራ ስራ፡
ወ = e Q₁
ወ = (0,5)(10.000)
ወ = 5000 ጁል
Kalor yang dibuang oleh mesin setiap satu siklus (Q_L) = ሙቀት የሚወሰድ (Q_H) – usaha yang dilakukan (W)
Q_L = ጥ_H - ወ
Q_L = 10.000 - 5000
Q_L = 5000 ጁል
Kalor yang dibuang oleh mesin per siklus = 5000 Joule

13.  Tentukan efisiensi dan usaha yang dilakukan mesin Carnot dalam satu siklus berdasarkan grafik di bawah…
ውይይት

የሚታወቅ ነው :
ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 800 ኪ.ሜ
ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 300 ኪ.ሜ
የተወሰደ ሙቀት (Q)_H) = 1000 ጁል
ተጠይቋል : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan mesin Carnot
ጃዋር :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
ወ = e Q_H
ወ = (0,625)(1000)
ወ = 625 ጁል

14. Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA di bawah ini!
Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah…

ሀ. 10%
ለ. 20%
ሐ. 25%
መ. 30%
ኢ. 35%

ውይይት
የሚታወቅ ነው :
ሱሁ rendah (T_L) = 350 ኪ.ሜ
ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 500 ኪ.ሜ
ተጠይቋል የካርኖት ሞተር ቅልጥፍና (ሠ)
ጃዋር :

የካርኖት ሞተር ውጤታማነት;
ኢ = (ቲ)_H - ቲ_L) / ቲ_H
ኢ = (500 – 350) / 500
ኢ = 150 / 500
ሠ = 0,3
ኢ = 30/100 = 30%
ትክክለኛው መልስ ዲ ነው።

15. Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika ንግድ yang dilakukan oleh mesin adalah W, maka kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah adalah…

A. W
B. 2 W
C. 3 W
D. 4 W
E. 6 W

ውይይት
የሚታወቅ ነው :
ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 400 ኪ.ሜ
ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 600 ኪ.ሜ
ተጠይቋል : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)
ጃዋር :
Efisiensi mesin Carnot :
ኢ = (ቲ)_H - ቲ_L) / ቲ_H
ኢ = (600 – 400) / 600
ኢ = 200 / 600
ኢ = 1/3
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
ወ = e Q₁
Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q₁ = kalor yang diserap mesin.
ወ = (1/3)(ኪው)₁)
3 ዋ = ኪው₁
Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :
Q₂ = ጥ₁ - ወ
Q₂ = 3W– W
Q₂ = 2 ዋ
ትክክለኛው መልስ ለ ነው።

16. Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika ሙቀት yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah…
ኤ. 3.000 ጄ
ቢ. 4.000 ጄ
ሲ. 4.800 ጄ
ዲ. 6.000 ጄ
ኢ. 8.000 ጄ
ውይይት
የሚታወቅ ነው :
ዝቅተኛ የሙቀት መጠን (ቲ)_L) = 500 ኪ.ሜ
ከፍተኛ ሙቀት (ቲ)_H) = 800 ኪ.ሜ
Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 ጁል
ተጠይቋል : Kalor yang diserap sistem (Q₁)
ጃዋር :
Efisiensi mesin Carnot :
ኢ = (ቲ)_H - ቲ_L) / ቲ_H
ኢ = (800 – 500) /8600
ኢ = 300 / 800
ኢ = 3/8
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
ወ = e Q₁
ወ = (3/8)(ኪው)₁)
8W/3 = Q₁
 
Q₂ = ጥ₁ - ወ
Q₂ = 8W/3 – 3W/3
Q₂ = 5W/3
3Q₂ = 5 ዋ
ወ = 3Q₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800
Kalor yang diserap sistem :
Q₁ = ወ + ጥ₂ = 1800 + 3000 = 4800 ጁል
ትክክለኛው መልስ ሲ ነው።

የጥያቄ ምንጭ፡

ለከፍተኛ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት/ለሙያ ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት የብሔራዊ የፊዚክስ ፈተና ጥያቄዎች