Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isokhorik (volume tetap)

3 Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isokhorik (volume tetap)

1. Grafik tekanan (P) terhadap volume (V) dari suatu gas yang mengalami proses isokhorik. Usaha yang dilakukan gas pada proses AB adalah…

Pembahasan
Proses AB = proses isokhorik (volume tetap). Pada volume isokhorik, volume gas (dan volume ruang) tidak berubah sehingga tidak ada usaha yang dilakukan oleh gas.

2. Tiga mol gas monoatomik bersuhu 47^oC dan bertekanan 2 x 10⁵ Pascal mengalami proses isokhorik hingga tekanannya bertambah menjadi 3 x 10⁵ Pascal. Perubahan energi dalam gas tersebut adalah… Konstanta gas umum (R) = 8,315 J/mol.K
Pembahasan
Diketahui :
Suhu awal (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K
Tekanan awal (P₁) = 2 x 10⁵ Pa
Tekanan akhir (P₂) = 3 x 10⁵ Pa
Konstanta gas umum (R) = 8,315 J/mol.K
Jumlah mol (n) = 3
Ditanya : Perubahan energi dalam gas
Jawab :
Pada proses isokhorik, volume tetap sehingga tidak ada usaha yang dilakukan gas (W = 0).
Hukum I Termodinamika :
Berdasarkan penurunan rumus ini disimpulkan bahwa pada proses isokhorik, kalor yang ditambahkan pada sistem (Q) menyebabkan energi dalam (U) sistem bertambah. Demikian sebaliknya, kalor yang dilepaskan sistem menyebabkan energi dalam sistem berkurang. Berapa besar perubahan energi dalam gas ? Perubahan energi dalam gas dihitung menggunakan rumus energi dalam di bawah.
Energi dalam gas :
Agar dapat menghitung perubahan energi dalam maka harus diketahui suhu akhir (T₂). Hitung T₂ menggunakan rumus hukum Gay-Lussac.
Hukum Gay-Lussac (isokhorik/volume tetap) :
Hitung perubahan energi dalam gas :
Perubahan energi dalam gas adalah 5986,8 Joule.

3. Sebanyak 0,2 mol gas monoatomik bersuhu 27^oC berada di dalam sebuah bejana tertutup. Kalor yang harus diserap agar suhu gas bertambah menjadi 400 K adalah… Konstanta gas umum (R) = 8,315 J/mol.K
Pembahasan
Diketahui :
Jumlah mol (n) = 0,2 mol
Suhu awal (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Suhu akhir (T₂) = 400 K
Konstanta gas umum (R) = 8,315 J/mol.K
Ditanya : Kalor yang diserap (Q)
Jawab :
Pada proses isokhorik, volume tetap sehingga tidak ada usaha yang dilakukan gas (W = 0).
Hukum I Termodinamika :
Kalor yang diserap (Q) = pertambahan energi dalam gas (U). Perubahan energi dalam gas dihitung menggunakan rumus energi dalam di bawah.
Energi dalam gas :
Kalor yang diserap oleh gas = perubahan energi dalam = 249,45 Joule.