ឧទាហរណ៍នៃម៉ាស៊ីន Carnot - ម៉ាស៊ីនកំដៅដ៏ល្អ (ការអនុវត្តច្បាប់ទីពីរនៃទែរម៉ូឌីណាមិក)

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 អាជីវកម្ម yang dilakukan mesin កាណូត គឺ…

ក. ៤.០ ជូល

ខ. ៣.០ ជូល

គ. ២.៥ ជូល

ឃ. ១.០ ជូល

អ៊ី. ០.៥ ជូល

ការពិភាក្សា

វាត្រូវបានគេស្គាល់ :

សីតុណ្ហភាពទាប (T)₂) = ៤០០ ខេ

សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T₁) = ៤០០ ខេ

កំដៅស្រូបយក (Q₁) = 10.000 ជូល

បានសួរ ការងារដែលផលិតដោយម៉ាស៊ីន Carnot (W)

ចាវ៉ាប :

ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅដ៏ល្អ (ម៉ាស៊ីន Carnot):

ការងារដែលធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន Carnot៖

W = e Q₁

W = (1/2)(10.000) = 5000 ជូល

ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ C។

2. មើលរូបភាពនៅចំហៀង! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah…

ក. ៤.០ ជូល

ខ. ៣.០ ជូល

គ. ២.៥ ជូល

ឃ. ១.០ ជូល

អ៊ី. ០.៥ ជូល

ការពិភាក្សា

គេដឹងថា៖

សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៤០០ ខេ

សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ

កំដៅស្រូបយក (Q₁) = 600 ជូល

បានសួរ ការងារដែលផលិតដោយម៉ាស៊ីន Carnot (W)

ចម្លើយ៖

ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅដ៏ល្អ (ម៉ាស៊ីន Carnot):

ការងារដែលធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន Carnot៖

W = e Q₁

W = (1/3)(600) = 200 ជូល

ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ អ៊ី។

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

ក. ៨០%

ខ. ៧៥%

គ. ៦០%

ឃ. ៥០%

អ៊ី 35%

ការពិភាក្សា

វាត្រូវបានគេស្គាល់ :

សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៤០០ ខេ

សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ

បានសួរ ប្រសិទ្ធភាពម៉ាស៊ីន Carnot (e)

ចាវ៉ាប :

ប្រសិទ្ធភាពម៉ាស៊ីន Carnot៖

អ៊ី = (ត_H - ធី_L) / ធ_H

អ៊ី = (៥០០ – ៣៥០) / ៥០០

អ៊ី = ១៥០ / ៥០០

e = ៧១

អ៊ី = ៣០/១០០ = ៣០%

ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ ឃ។

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

ការពិភាក្សា

វាត្រូវបានគេស្គាល់ :

សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៤០០ ខេ

សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ

បានសួរ : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)

ចាវ៉ាប :

Efisiensi mesin Carnot :

អ៊ី = (ត_H - ធី_L) / ធ_H

អ៊ី = (៥០០ – ៣៥០) / ៥០០

អ៊ី = ១៥០ / ៥០០

អ៊ី = ១/៣

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)

៣វ៉ាត់ = គូប₁

Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :

Q₂ = សំណួរ₁ - វ

Q₂ = 3វ៉ាត់ – វ៉ាត់

Q₂ = ១ វ៉

ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ ខ។

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…

ក. ៤.០ ជូល

ខ. ៣.០ ជូល

គ. ២.៥ ជូល

ឃ. ១.០ ជូល

អ៊ី. ០.៥ ជូល

ការពិភាក្សា

វាត្រូវបានគេស្គាល់ :

សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៤០០ ខេ

សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ

Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 ជូល

បានសួរ : Kalor yang diserap sistem (Q₁)

ចាវ៉ាប :

Efisiensi mesin Carnot :

អ៊ី = (ត_H - ធី_L) / ធ_H

អ៊ី = (៨០០ – ៥០០) / ៨៦០០

អ៊ី = ១៥០ / ៥០០

អ៊ី = ១/៣

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q₁

W = (3/8)(Q₁)

៨វ៉ាត់/៣ = គូប₁

Q₂ = សំណួរ₁ - វ

Q₂ = 8W/3 – 3W/3

Q₂ = 5W/3

3Q₂ = ១ វ៉

W = 3Q₂/៥ = ៣(៣០០០)/៥ = ៩០០០/៥ = ១៨០០

Kalor yang diserap sistem :

Q₁ = W + Q₂ = 1800 + 3000 = 4800 ជូល

ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ 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….

ក. ៥០០ ពាន់

ខ. ៨០០ ពាន់

គ. ១០០០ ខេ

ឃ. ១២០០ ខេ

អ៊ី. ១៥០០ ខេ

ការពិភាក្សា

គេដឹងថា៖

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

បានសួរថា៖ Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8

ចម្លើយ៖

Suhu rendah = 400 Kelvin

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

Suhu tinggi = 2.000 Kelvin

ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ ខ។

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….

ក. ៥០០ ពាន់

ខ. ៨០០ ពាន់

គ. ១០០០ ខេ

ឃ. ១២០០ ខេ

អ៊ី. ១៥០០ ខេ

ការពិភាក្សា

គេដឹងថា៖

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

បានសួរថា៖ Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75

ចម្លើយ៖

Suhu rendah = 360 Kelvin

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

Suhu tinggi = 1440 Kelvin

ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ អ៊ី។

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….

ក. ៥០០ ពាន់
ខ. ៨០០ ពាន់
គ. ១០០០ ខេ
ឃ. ១២០០ ខេ
អ៊ី. ១៥០០ ខេ

ការពិភាក្សា
គេដឹងថា៖
Jika suhu tinggi (TH) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5
Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8
ចម្លើយ៖
Suhu rendah = 400 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80 % ?
Suhu tinggi = 2.000 Kelvin
ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ ខ។

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….

ក. ៥០០ ពាន់
ខ. ៨០០ ពាន់
គ. ១០០០ ខេ
ឃ. ១២០០ ខេ
អ៊ី. ១៥០០ ខេ

ការពិភាក្សា
គេដឹងថា៖
Jika suhu tinggi (TH) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4
Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75
ចម្លើយ៖
Suhu rendah = 360 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75 % ?
Suhu tinggi = 1440 Kelvin
ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ អ៊ី។

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

ការពិភាក្សា
វាត្រូវបានគេស្គាល់ :
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ
សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៤០០ ខេ
បានសួរ ប្រសិទ្ធភាពម៉ាស៊ីន Carnot (e)
ចាវ៉ាប :
11. Sebuah mesin Carnot bekerja dalam suatu siklus antara 727^o៣៥ ពី គ^oC. Mesin tersebut menyerap kalor 6000 Joule pada reservoir suhu tinggi. Efisiensi mesin dan usaha yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus adalah…

ការពិភាក្សា
វាត្រូវបានគេស្គាល់ :
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៩៤៦.៣៥២៩៤៦^oស៊ី + ២៧៣ = ១០០០ ខេ
សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៩៤៦.៣៥២៩៤៦^oស៊ី + ២៧៣ = ១០០០ ខេ
កំដៅស្រូបយក (Q_H) = 6000 ជូល
បានសួរ : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus
ចាវ៉ាប :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q_H
W = (0,6)(6000)
W = 3600 ជូល

12. Suatu mesin Carnot bekerja di antara reservoir suhu tinggi 527^oC និងអាងស្តុកទឹកសីតុណ្ហភាពទាប 127^oC. Mesin Carnot tersebut menyerap kalor 10.000 Joule dari reservoir panas. Banyaknya kalor yang dibuang oleh mesin pada setiap siklus adalah…
ការពិភាក្សា
វាត្រូវបានគេស្គាល់ :
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៩៤៦.៣៥២៩៤៦^oស៊ី + ២៧៣ = ១០០០ ខេ
សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៩៤៦.៣៥២៩៤៦^oស៊ី + ២៧៣ = ១០០០ ខេ
កំដៅស្រូបយក (Q_H) = 10.000 ជូល
បានសួរ : Kalor yang dibuang oleh mesin per siklus
ចាវ៉ាប :
ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនកំដៅដ៏ល្អ (ម៉ាស៊ីន Carnot):
ការងារដែលធ្វើឡើងដោយម៉ាស៊ីន Carnot៖
W = e Q₁
W = (0,5)(10.000)
W = 5000 ជូល
Kalor yang dibuang oleh mesin setiap satu siklus (Q_L) = កំដៅស្រូបយក (Q_H) – usaha yang dilakukan (W)
Q_L = សំណួរ_H - វ
Q_L = ១.៣៩ - ០៣០
Q_L = ៣០០ ជូល
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…
ការពិភាក្សា

វាត្រូវបានគេស្គាល់ :
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ
សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៤០០ ខេ
កំដៅស្រូបយក (Q_H) = 1000 ជូល
បានសួរ : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan mesin Carnot
ចាវ៉ាប :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q_H
W = (0,625)(1000)
W = 625 ជូល

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

ក. ៨០%
ខ. ៧៥%
គ. ៦០%
ឃ. ៥០%
អ៊ី 35%

ការពិភាក្សា
វាត្រូវបានគេស្គាល់ :
ស៊ូហ៊ូ rendah (T_L) = ៤០០ ខេ
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ
បានសួរ ប្រសិទ្ធភាពម៉ាស៊ីន Carnot (e)
ចាវ៉ាប :

ប្រសិទ្ធភាពម៉ាស៊ីន Carnot៖
អ៊ី = (ត_H - ធី_L) / ធ_H
អ៊ី = (៥០០ – ៣៥០) / ៥០០
អ៊ី = ១៥០ / ៥០០
e = ៧១
អ៊ី = ៣០/១០០ = ៣០%
ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ ឃ។

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

ការពិភាក្សា
វាត្រូវបានគេស្គាល់ :
សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៤០០ ខេ
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ
បានសួរ : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)
ចាវ៉ាប :
Efisiensi mesin Carnot :
អ៊ី = (ត_H - ធី_L) / ធ_H
អ៊ី = (៥០០ – ៣៥០) / ៥០០
អ៊ី = ១៥០ / ៥០០
អ៊ី = ១/៣
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)
៣វ៉ាត់ = គូប₁
Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :
Q₂ = សំណួរ₁ - វ
Q₂ = 3W– W
Q₂ = ១ វ៉
ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ ខ។

16. Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika កាឡូរី yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah…
ក. ៤.០ ជូល
ខ. ៣.០ ជូល
គ. ២.៥ ជូល
ឃ. ១.០ ជូល
អ៊ី. ០.៥ ជូល
ការពិភាក្សា
វាត្រូវបានគេស្គាល់ :
សីតុណ្ហភាពទាប (T)_L) = ៤០០ ខេ
សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (T_H) = ៤០០ ខេ
Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 ជូល
បានសួរ : Kalor yang diserap sistem (Q₁)
ចាវ៉ាប :
Efisiensi mesin Carnot :
អ៊ី = (ត_H - ធី_L) / ធ_H
អ៊ី = (៨០០ – ៥០០) / ៨៦០០
អ៊ី = ១៥០ / ៥០០
អ៊ី = ១/៣
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q₁
W = (3/8)(Q₁)
៨វ៉ាត់/៣ = គូប₁
 
Q₂ = សំណួរ₁ - វ
Q₂ = 8W/3 – 3W/3
Q₂ = 5W/3
3Q₂ = ១ វ៉
W = 3Q₂/៥ = ៣(៣០០០)/៥ = ៩០០០/៥ = ១៨០០
Kalor yang diserap sistem :
Q₁ = W + Q₂ = 1800 + 3000 = 4800 ជូល
ចម្លើយដែលត្រឹមត្រូវគឺ C។

ប្រភពសំណួរ៖

សំណួររូបវិទ្យាប្រឡងថ្នាក់ជាតិសម្រាប់វិទ្យាល័យ/វិទ្យាល័យវិជ្ជាជីវៈ