Piv txwv ntawm lub cav Carnot - lub cav cua sov zoo tagnrho (kev siv txoj cai thib ob ntawm thermodynamics)

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 kev lag luam yang dilakukan mesin carnot yog ...

A. 1.500 J

B. 4.000 J

C. 5.000 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

Kev Sib Tham

Nws yog paub :

Suhu rendah (T₂) = 400 K

Kub siab (T₁) = 800 K

Kub nqus tau (Q₁) = 10.000 Joule

Nug : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W)

Jawb :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q₁

W = (1/2)(10.000) = 5000 Joule

Cov lus teb yog C.

2. Saib daim duab ntawm sab! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah…

A. 300 J

B. 400 J

C. 500 J

D. 600 J

E. 700 J

Kev Sib Tham

Nws paub tias:

Suhu rendah (T_L) = 400 K

Kub siab (T_H) = 600 K

Kub nqus tau (Q₁) = 600 Joule

Nug : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W)

Lus teb:

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q₁

W = (1/3)(600) = 200 Joule

Cov lus teb yog yog E.

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

A. 10%

B. 20%

C. 25%

D. 30%

E. 35%

Kev Sib Tham

Nws yog paub :

Suhu rendah (T_L) = 350 K

Kub siab (T_H) = 500 K

Nug : Efisiensi mesin Carnot (e)

Jawb :

Kev ua haujlwm ntawm lub cav Carnot:

e = (T_H - T_L) / T_H

e = (500 – 350) / 500

e = 150 / 500

e: 0,3 ua

e = 30/100 = 30 %

Cov lus teb yog D.

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

Kev Sib Tham

Nws yog paub :

Suhu rendah (T_L) = 400 K

Kub siab (T_H) = 600 K

Nug : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)

Jawb :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (T_H - T_L) / T_H

e = (600 – 400) / 600

e = 200 / 600

e = 1/3

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q₁

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

W = (1/3)(Q₁)

3W = Q₁

Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :

Q₂ = Q₁ - W

Q₂ = 3W – W

Q₂ = 2 AWG

Cov lus teb yog B.

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…

A. 3.000 J

B. 4.000 J

C. 4.800 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

Kev Sib Tham

Nws yog paub :

Suhu rendah (T_L) = 500 K

Kub siab (T_H) = 800 K

Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 Joule

Nug : Kalor yang diserap sistem (Q₁)

Jawb :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (T_H - T_L) / T_H

e = (800 – 500) /8600

e = 300 / 800

e = 3/8

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q₁

W = (3/8)(Q₁)

8W/3 = Q₁

Q₂ = Q₁ - W

Q₂ = 8W/3 – 3W/3

Q₂ = 5W/3

3Q₂ = 5 AWG

W = 3Q₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

Kalor yang diserap sistem :

Q₁ = W + Q₂ = 1800 + 3000 = 4800 Joule

Cov lus teb yog C.

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….

A. 1.600 K

B. 2.000 K

C. 2.400 K

D. 4.000 K

E. 6.400 K

Kev Sib Tham

Nws paub tias:

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

Nug: Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8

Lus teb:

Suhu rendah = 400 Kelvin

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

Suhu tinggi = 2.000 Kelvin

Cov lus teb yog B.

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….

A. 480 K

B. 840 K

C. 900 K

D. 1028 K

E. 1440 K

Kev Sib Tham

Nws paub tias:

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

Nug: Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75

Lus teb:

Suhu rendah = 360 Kelvin

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

Suhu tinggi = 1440 Kelvin

Cov lus teb yog yog E.

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….

A. 1.600 K
B. 2.000 K
C. 2.400 K
D. 4.000 K
E. 6.400 K

Kev Sib Tham
Nws paub tias:
Jika suhu tinggi (TH) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5
Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8
Lus teb:
Suhu rendah = 400 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80 % ?
Suhu tinggi = 2.000 Kelvin
Cov lus teb yog B.

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….

A. 480 K
B. 840 K
C. 900 K
D. 1028 K
E. 1440 K

Kev Sib Tham
Nws paub tias:
Jika suhu tinggi (TH) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4
Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75
Lus teb:
Suhu rendah = 360 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75 % ?
Suhu tinggi = 1440 Kelvin
Cov lus teb yog yog E.

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

Kev Sib Tham
Nws yog paub :
Kub siab (T_H) = 1200 K
Suhu rendah (T_L) = 300 K
Nug : Efisiensi mesin Carnot (e)
Jawb :
11. Sebuah mesin Carnot bekerja dalam suatu siklus antara 727^oC dan 127^oC. Mesin tersebut menyerap kalor 6000 Joule pada reservoir suhu tinggi. Efisiensi mesin dan usaha yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus adalah…

Kev Sib Tham
Nws yog paub :
Kub siab (T_H= 727 TZS^oC + 273 = 1000 K
Suhu rendah (T_L= 127 TZS^oC + 273 = 400 K
Kub nqus tau (Q_H) = 6000 Joule
Nug : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus
Jawb :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q_H
W = (0,6)(6000)
W = 3600 Joule

12. Suatu mesin Carnot bekerja di antara reservoir suhu tinggi 527^oC thiab qhov kub qis reservoir 127^oC. Mesin Carnot tersebut menyerap kalor 10.000 Joule dari reservoir panas. Banyaknya kalor yang dibuang oleh mesin pada setiap siklus adalah…
Kev Sib Tham
Nws yog paub :
Kub siab (T_H= 527 TZS^oC + 273 = 800 K
Suhu rendah (T_L= 127 TZS^oC + 273 = 400 K
Kub nqus tau (Q_H) = 10.000 Joule
Nug : Kalor yang dibuang oleh mesin per siklus
Jawb :
Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q₁
W = (0,5)(10.000)
W = 5000 Joule
Kalor yang dibuang oleh mesin setiap satu siklus (Q_L) = cua sov nqus (Q_H) – usaha yang dilakukan (W)
Q_L = Q_H - W
Q_L = 10.000-5000
Q_L = 5000 Joule
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…
Kev Sib Tham

Nws yog paub :
Kub siab (T_H) = 800 K
Suhu rendah (T_L) = 300 K
Kub nqus tau (Q_H) = 1000 Joule
Nug : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan mesin Carnot
Jawb :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q_H
W = (0,625)(1000)
W = 625 Joule

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

A. 10%
B. 20%
C. 25%
D. 30%
E. 35%

Kev Sib Tham
Nws yog paub :
Suhu rendah (T_L) = 350 K
Kub siab (T_H) = 500 K
Nug : Efisiensi mesin Carnot (e)
Jawb :

Kev ua haujlwm ntawm lub cav Carnot:
e = (T_H - T_L) / T_H
e = (500 – 350) / 500
e = 150 / 500
e: 0,3 ua
e = 30/100 = 30 %
Cov lus teb yog D.

15. Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika kev lag luam 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

Kev Sib Tham
Nws yog paub :
Suhu rendah (T_L) = 400 K
Kub siab (T_H) = 600 K
Nug : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)
Jawb :
Efisiensi mesin Carnot :
e = (T_H - T_L) / T_H
e = (600 – 400) / 600
e = 200 / 600
e = 1/3
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q₁
Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q₁ = kalor yang diserap mesin.
W = (1/3)(Q₁)
3W = Q₁
Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :
Q₂ = Q₁ - W
Q₂ = 3W– W
Q₂ = 2 AWG
Cov lus teb yog B.

16. Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika kub yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah…
A. 3.000 J
B. 4.000 J
C. 4.800 J
D. 6.000 J
E. 8.000 J
Kev Sib Tham
Nws yog paub :
Suhu rendah (T_L) = 500 K
Kub siab (T_H) = 800 K
Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 Joule
Nug : Kalor yang diserap sistem (Q₁)
Jawb :
Efisiensi mesin Carnot :
e = (T_H - T_L) / T_H
e = (800 – 500) /8600
e = 300 / 800
e = 3/8
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q₁
W = (3/8)(Q₁)
8W/3 = Q₁
 
Q₂ = Q₁ - W
Q₂ = 8W/3 – 3W/3
Q₂ = 5W/3
3Q₂ = 5 AWG
W = 3Q₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800
Kalor yang diserap sistem :
Q₁ = W + Q₂ = 1800 + 3000 = 4800 Joule
Cov lus teb yog C.

Qhov Chaw Nug:

Cov Lus Nug Txog Kev Xeem Physics Hauv Tebchaws Rau Tsev Kawm Ntawv Theem Siab/Tsev Kawm Ntawv Theem Siab Ua Haujlwm