11 Contoh soal penerapan hukum I termodinamika pada berbagai proses termodinamika (isobarik isotermal isokhorik)
1. Grafik di bawah menunjukan siklus termodinamika yang dialami oleh suatu gas. Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses ABCD adalah…
Талкуу
Бул белгилүү :
Басым 1 (P)1) = 2 x 105 Pa
Басым 2 (P)2) = 4 x 105 Pa
1-том (V)1) = 1 м3
2-том (V)2) = 3 м3
Суралган : Usaha yang dilakukan gas pada proses siklus ABCD
Джаваб :
Usaha yang dilakukan oleh gas = luas segiempat ABCD.
W = (P2 - P1)(V)2 - V1)
W = (4 x 105 - 2 x 105)(3 – 1)
W = (2 x 105)(2)
W = 4 x 105 Joule
Usaha yang dilakukan gas pada proses siklus ABCD adalah 4 x 105 Жоул.
2. Usaha yang dilakukan gas pada proses siklus ABC adalah…
Талкуу
Бул белгилүү :
Басым 1 (P)1) = 3 x 105 Pa
Басым 2 (P)2) = 6 x 105 Pa
1-том (V)1) = 20 см3 = 20 x 10-6 m3
2-том (V)2) = 60 см3 = 60 x 10-6 m3
Суралган : Usaha yang dilakukan gas pada proses siklus ABC
Джаваб :
Usaha yang dilakukan oleh gas = luas segitiga ABCD.
W = ½ (P2 - P1)(V)2 - V1)
W = ½ (6 x 105 - 3 x 105)(60 x 10-6 - 20 x 10-6)
W = ½ (3 x 105)(40 x 10-6)
W = ½ (120 x 10-1 Жоул)
W = ½ (12 Joule)
W = 6 Джоуль
Usaha yang dilakukan gas pada proses siklus ABC adalah 6 Joule.
3. Grafik tekanan (P) terhadap volume (V) suatu gas dalam ruang tertutup. Bagian grafik yang menyatakan gas melakukan usaha pada lingkungan adalah…
Талкуу
Proses AB dan proses DC merupakan proses isobarik. Proses AD dan proses BC merupakan proses isokhorik.
Gas melakukan usaha pada lingkungan jika gas memuai sehingga volume ruang yang ditempati gas bertambah (proses DC). Lingkungan melakukan usaha pada gas jika gas menyusut sehingga volume ruang yang ditempati gas berkurang (proses BC).
4. Semua gas ideal mengalami proses isokhorik sehingga…
A. бардык молекулалардын ылдамдыгы бирдей
B. жогорку температурада молекулалардын орточо ылдамдыгы чоңураак болот
C. газ басымы туруктуу бойдон калат
D) газ иштейт
E) ички энергияга ээ эмес
Талкуу
Изохоралык көлөм = туруктуу көлөм.
Туура жооп - Б.
5. Sejumlah gas ideal dimampatkan melalui proses termodinamika dari keadaan 1 ke keadaan 2 seperti diperlihatkan pada grafik P-V berikut. Usaha yang dilakukan oleh gas tersebut adalah…
A. -180 J
B. -90 J
C. -30 J
D. 30 Дж
E. 90 Дж
Талкуу
1 литр = 0,001 м3
Бул белгилүү :
Басым 1 (P)1) = 10 кПа = 10 000 Па = 10 000 Н/м2
Басым 2 (P)2) = 20 кПа = 10 000 Па = 10 000 Н/м2
1-том (V)1) = 4 liter = 4 (0,001 м3) = 0,004 м3
2-том (V)2) = 10 liter = 10 (0,001 м3) = 0,010 м3
Суралган : Usaha (W) yang dilakukan oleh gas
Жооп:
W = P (V2 - V1) + 1/2 (P2 - P1)(V)2 - V1)
W = 10.000 (0,010-0,004) + 1/2 (20.000-10.000)(0,010-0,004)
W = 10.000 (0,006) + 1/2 (10.000) (0,006)
W = 10 (6) + 1/2 (10) (6)
W = 60 + 1/2 (60)
W = 60 + 30
W = 90 Джоуль
Туура жооп - Е.
6. Perhatikan diagram P-V di samping!
Usaha yang dihasilkan pada proses termodinamika tersebut dalam satu siklus adalah…
A. 100 кДж
B. 200 кДж
C. 300 кДж
D. 400 кДж
E. 600 kJ
Талкуу
Бул белгилүү :
Басым 1 (P)1) = 1 x 105 Па = 1 x 105 Н / м2
Басым 2 (P)2) = 3 x 105 Па = 3 x 105 Н / м2
1-том (V)1) = 2 м3
2-том (V)2) = 4 м3
Суралган : Usaha (W) yang dihasilkan.
Джаваб :
Usaha yang dihasilkan = luas segiempat abcd.
W = (P2 - P1)(V)2 - V1)
W = (3 x 105 - 1 x 105)(4 – 2)
W = (2 x 105)(2)
W = 4 x 105 Joule
W = 400.000 Джоуль
W = 400 kilo Joule
Туура жооп - D.
7. Suatu gas ideal mengalami proses seperti yang ditunjukkan oleh diagram P-V di samping. Usaha yang dilakukan dalam proses tersebut adalah…
A. 35 J
B. 24 J
C. 15 Дж
D. 12 Дж
E. 6 Дж
Талкуу
Бул белгилүү :
Басым 1 (P)1) = 1 Н/м2
Басым 2 (P)2) = 7 Н/м2
1-том (V)1) = 1 м3
2-том (V)2) = 5 м3
Суроо берилди: Usaha (W) yang dilakukan.
Жооп:
Usaha yang dilakukan = luas segitiga ABC.
W = ½ (P2 - P1)(V)2 - V1)
W = ½ (7-1)(5-1)
W = ½ (6)(4)
W = ½ (24)
W = 12 Джоуль
Туура жооп - D.
8. 0,02 mol gas monoatomik bersuhu 350 K berada di dalam sebuah wadah tertutup. Berapa kalor yang diperlukan agar suhu gas meningkat menjadi 400 K ? Konstanta gas universal, R = 8,31 J mol-1 K-1.
A. 158 400 Джоуль
B. 12,5 Джоуль
C. 14 Джоуль
D. 9 504 000 Джоуль
E. 17 Джоуль
Талкуу:
Бул белгилүү :
n = 0,02 mol
T1 = 350 K
T2 = 400 K
R = 8,31 J/mol K
Суралган :
Kalor (Q) ?
Джаваб :
Pada proses isokorik (volume tetap), Q = delta U
Keterangan : Q = kalor, delta U = perubahan energi dalam, U = energi dalam
9. Dua mol gas monoatomik pada suhu 20 oC dan tekanan 2 × 105 Pa mengalami proses isokhorik hingga tekanannya menjadi 4 × 105 Pa. Bila konstanta gas universal = 8,31 J/mol K, maka perubahan energi dalam gas adalah…
A. 7304 J
B. 6200 J
C. 2291 Дж
D. 2128 Дж
E. 1208 Дж
Талкуу:
Бул белгилүү :
n = 2 mol
T1 = 20 + 273 = 293 K
P1 = 2 x 105 Pa
P2 = 4 x 105 Pa
R = 8,31 J/mol K
Суралган :
Perubahan energi dalam (delta U) ?
Джаваб :
delta U = 3/2 nR(T2-T1)
Т санын эсептегиле2 terlebih dahulu menggunakan rumus hukum Gay-Lussac (volume tetap)
10. Bagian grafik tekanan (P) – volume (V) yang menunjukkan gas memperoleh usaha luar adalah …
A. AB
B. CD
C. BC
D. DA
E. AC
Талкуу :
Jika gas melakukan usaha maka volume gas bertambah. Sebaliknya jika gas memperoleh usaha dari luar maka volume gas berkurang. Proses pada grafik di atas yang menunjukan volume gas berkurang adalah proses CD.
Jadi jawaban yang benar adalah B.
11. Grafik-grafik di bawah menunjukan hubungan antara tekanan (P) dan volume (V) gas yang mengalami suatu proses.
Proses yang menghasilkan usaha terbesar ditunjukkan pada grafik nomor …
A. (1)
Б. (2)
C. (3)
D. (4)
Талкуу :
Usaha yang dilakukan = besar luasan. Semakin besar luasan, semakin besar usaha yang dilakukan. Luasan terbesar ditunjukkan oleh grafik 3.
Туура жооп - C.
