Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isotermal (suhu tetap)

1. Grafik di bawah menunjukan suatu gas ideal yang mengalami proses isotermal (pendekatan). Usaha yang dilakukan gas pada proses AB adalah…
Contoh-soal-penerapan-hukum-I-termodinamika-pada-proses-isotermal-suhu-tetap-1Pembahasan
Usaha yang dilakukan = luasan di bawah kurva AB = luas segitiga + luas persegi panjang
W = [½ (8 x 105–4 x 105)(3-1)] + [4 x 105 (3-1)]
W = [½ (4 x 105)(2)] + [4 x 105 (2)]
W = [4 x 105] + [8 x 105]
W = 12 x 105 Joule
Usaha yang dilakukan gas pada proses AB = 12 x 105 Joule

2. Usaha yang dilakukan oleh gas ideal pada proses ABC adalah…
Contoh-soal-penerapan-hukum-I-termodinamika-pada-proses-isotermal-suhu-tetap-3Pembahasan
Diketahui :
Tekanan 1 (P1) = 10 x 105 N/m2
Tekanan 1 (P1) = 5 x 105 N/m2
Volume 1 (V1) = 10 liter = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Volume 2 (V2) = 30 liter = 30 dm3 =  30 x 10-3 m3
Ditanya : Usaha yang dilakukan gas pada proses ABC
Jawab :
Pada proses BC, volume tetap karenanya tidak ada usaha yang dilakukan oleh gas. Gas melakukan usaha hanya pada proses AB karena terdapat perubahan volume. Jadi usaha yang dilakukan gas pada proses ABC = usaha yang dilakukan gas pada proses AB.
Usaha yang dilakukan gas = luasan di bawah kurva AB = luas segitiga + luas persegi panjang.
W = [½(10×105–5×105)(30-10)]+[5×105(30-10)]
W = [½ (5 x 105)(20)] + [5 x 105 (20)]
W = [(5 x 105)(10)] + [100 x 105]
W = [50 x 105]+ [100 x 105]
W = 150 x 105 Joule
W = 1,5 x 107 Joule

3. Suatu gas mengalami proses isotermal. Banyaknya kalor yang harus diserap agar gas dapat melakukan usaha sebesar 5000 Joule adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Usaha (W) = 5000 Joule
Ditanya : Kalor yang diserap (Q)
Jawab :
Proses isotermal yang dimaksudkan pada soal ini adalah suatu proses termodinamika di mana suhu selalu konstan. Hubungan suhu (T) dan perubahan energi dalam gas dinyatakan melalui persamaan berikut :
Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isotermal (suhu tetap) - 3Jika suhu konstan maka perubahan suhu sama dengan nol. Perubahan suhu sama dengan nol karenanya perubahan energi dalam sama dengan nol. Apabila diterapkan pada hukum I termodinamika maka diperoleh hasil sebagai berikut.
Hukum I termodinamika :
Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isotermal (suhu tetap) - 4Apabila perubahan energi dalam (U) sama dengan nol maka kalor (Q) yang diserap oleh gas sama dengan usaha yang dilakukan oleh gas (W). Ketika gas menyerap kalor, gas mendapat tambahan energi dan tambahan energi ini digunakan gas untuk melakukan usaha.
Jadi kalor yang diserap oleh gas = usaha yang dilakukan oleh gas = 5000 Joule.

4. Grafik tekanan (P) terhadap volume (V) suatu gas yang mengalami proses isotermal ditunjukan pada gambar di bawah. Banyaknya kalor yang diserap oleh gas pada proses AB adalah…

Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isotermal (suhu tetap) - 5Pembahasan
Diketahui :
Tekanan 1 (P1) = 5 atm = 5 x 105 Pa
Tekanan 2 (P2) = 10 atm = 10 x 105 Pa
Volume 1 (V1) = 2 m3
Volume 2 (V2) = 6 m3
Ditanya : Kalor (Q) yang diserap gas pada proses AB
Jawab :
Isotermal = suhu tetap. Jika suhu tetap maka perubahan suhu sama dengan nol. Apabila perubahan suhu sama dengan nol maka perubahan energi dalam sama dengan nol. Hubungan antara perubahan suhu dan perubahan energi dalam gas dinyatakan melalui persamaan berikut :
Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isotermal (suhu tetap) - 6Jika diterapkan pada hukum I termodinamika maka diperoleh hasil sebagai berikut :
Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isotermal (suhu tetap) - 7Apabila perubahan suhu sama dengan nol maka kalor yang diserap gas sama dengan usaha yang dilakukan gas. Untuk mengetahui kalor yang diserap oleh gas pada proses AB maka kita hitung usaha yang dilakukan gas berdasarkan grafik di atas.
Usaha yang dilakukan gas = luasan di bawah kurva AB = luas segitiga + luas persegi panjang.
W = ½ (P2 – P1)(V2 – V1) + P1(V2 – V1)
W = ½ (10 x 105 – 5 x 105)(6-2) + (5 x 105)(6-2)
W = ½ (5 x 105)(4) + (5 x 105)(4)
W = ½ (20 x 105) + (20 x 105)
W = (10 x 105) + (20 x 105)
W = 30 x 105 Joule
W = 30 atm
Kalor (Q) yang diserap gas pada proses AB = usaha yang dilakukan gas pada proses AB = 30 x 105 Joule = 30 atmosfir.

(Jumlah halaman : 12)

Materi Pembahasan Soal :

  1. Contoh soal hukum I termodinamika
  2. Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isobarik
  3. Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isokhorik
  4. Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada proses isotermal
  5. Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada berbagai proses termodinamika
  6. Contoh soal mesin Carnot – mesin kalor ideal (penerapan hukum II termodinamika)
  7. Contoh soal mesin kalor (penerapan hukum II termodinamika)
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

Penulis, Netpreneur, Guru. Dari Lembata/Flores Timur, Nusa Tenggara Timur.