20 Contoh soal Termodinamika
Proċess Termodinamiku
1. Pada termodinamika, gas ideal mengalami proses isotermik jika…
A. bidliet fl-istat tal-gass, it-temperatura dejjem tibqa' kostanti
B. il-molekuli kollha jiċċaqalqu b'veloċitajiet differenti
C. Il-kundizzjonijiet kollha tal-gass dejjem ibiddlu t-temperatura
D. pada suhu tinggi kecepatan molekulnya lebih tinggi
E. il-pressjoni u l-volum tal-gass ma jinbidlux
Diskussjoni
Isotermal atau isotermik artinya suhu tetap.
It-tweġiba korretta hija A.
2. Semua gas ideal mengalami proses isokhorik sehingga…
A. semua molekul kecepatannya sama
B. pada suhu tinggi kecepatan rata-rata molekul lebih besar
C. tekanan gas menjadi tetap
D. gas akan melakukan usaha
E. tidak memiliki energi dalam
Diskussjoni
Isokhorik = volume tetap.
It-tweġiba korretta hija B.
3. Pernyataan yang benar tentang proses termodinamika adalah…
A. Iżobariku huwa l-proċess li bih jinbidel il-gass bi pressjoni kostanti.
B. L-isobariku huwa l-proċess li bih il-gass jinbidel f'temperatura kostanti.
C. Iżokorika hija proċess ta' bidla fil-gass bi pressjoni kostanti.
D. l-isoterma hija l-proċess li bih il-gass jinbidel f'volum kostanti.
E. L-isokorika hija proċess ta' bidla fil-gass f'temperatura kostanti.
Diskussjoni
Isobarik = tekanan tetap
Isokoriku = volum kostanti
Iżotermiku = temperatura kostanti
It-tweġiba korretta hija A.
L-Ewwel Liġi tat-Termodinamika
4. Dari grafik P-V di bawah, besar usaha gas pada proses I dan II berbanding sebagai …
A. 4: 3
B. 3: 4
Ċ. 2: 3
D. 1: 2
E. 1:1
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Proses 1 :
Tekanan (P) = 20 N/m2
Volum inizjali (V1) = 10 litru = 10 dm3 = 10x10-3 m3
Volum finali (V2) = 40 litru = 40 dm3 = 40x10-3 m3
Proses 2 :
Tekanan (P) = 15 N/m2
Volum inizjali (V1) = 20 litru = 20 dm3 = 20x10-3 m3
Volum finali (V2) = 60 litru = 60 dm3 = 60x10-3 m3
Mistoqsi:
Tweġiba:
Usaha gas pada proses I :
W = P ΔV = P (V2–V1) = (20)(40-10)(10-3 m3) = (20)(30)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0,6 metri3
Usaha gas pada proses II :
W = P ΔV = P (V2–V1) = (15)(60-20)(10-3 m3) = (15)(40)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0,6 metri3
Perbandingan usaha gas pada proses I dan II :
0,6 m3 : 0,6 m3
1: 1
It-tweġiba korretta hija E.
5. Dari grafik P – V, besar usaha gas pada proses I dan II berbanding sebagai …
A. 4: 3
B. 3: 4
Ċ. 2: 3
D. 1: 2
E. 1:1
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Proses I :
Tekanan (P) = 20 Pascal
Volum 1 (V1) = 10 liter
Volum 2 (V2) = 40 liter
Proses II :
Tekanan (P) = 15 Pascal
Volum 1 (V1) = 20 liter
Volum 2 (V2) = 60 liter
Mistoqsi: Perbandingan usaha gas pada proses I dan II
Tweġiba:
Proses termodinamika berdasarkan grafik di atas adalah proses isobarik (tekanan tetap).
Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses I :
W = P (V2 - V1)
W = (20)(40 – 10)
W = (20)(30)
W = 600
Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses II :
W = P (V2 - V1)
W = (15)(60 – 20)
W = (15)(40)
W = 600
Perbandingan usaha gas pada proses I dan II :
600: 600
1: 1
It-tweġiba korretta hija E.
6. Gas helium dipanaskan sesuai grafik PV di bawah ini. Usaha yang dilakukan gas helium pada proses AB adalah…
A. 15 joule 
B. 10 joule
Ċ. 8 joules
D. 4 joules
E. 2 joules
Diskussjoni
Huwa magħruf :
Pressjoni (P) = 2 x 105 N / m2 = 2x105 Pascal
Volum inizjali (V1) = 5 ċm3 = 5x10-6 m3
Volum finali (V2) = 15 ċm3 = 15x10-6 m3
Mistoqsi : Usaha yang dilakukan gas pada proses AB
Jawab :
W = ∆P ∆V
W = P (V2 - V1)
W = (2 x 105)(15 x 10-6 - 5 x 10-6)
W = (2 x 105)(10 x 10-6) = (2 x 105)(1 x 10-5)
W = 2 Joule
It-tweġiba korretta hija E.
7. Perhatikan gambar! Gas ideal melakukan proses perubahan tekanan (P) terhadap volume (V). Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses tersebut adalah…
A. 20 Joule
B. 15 Joule
Ċ. 10 Joule
D. 5 Joule
E. 4 Joule
Diskussjoni
Huwa magħruf :
Pressjoni inizjali (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Pressjoni finali (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Volum inizjali (V1) = 2 metri3
Volum finali (V2) = 4 metri3
Mistoqsi : Usaha yang dilakukan oleh gas (W)
Jawab :
Usaha yang dilakukan gas = luasan di bawah kurva a-b.
W = luas segitiga + luas persegi panjang
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joule
It-tweġiba korretta hija E.
8. Suatu gas ideal mengalami proses tertutup A → B → C → A. Dalam suatu siklus gas tersebut melakukan usaha sebesar….
A. -2,0 x 103 J
B. -5,5 x 103 J
C. -8,0 x 105 J
D. 2,0 x 106 J
E. 4,0 x 106 J
Diskussjoni
Usaha (W) = luasan kurva (luasan segitiga di dalam garis bertanda panah).
W = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
W = 20 x 105 = 2x106 Joule
It-tweġiba korretta hija D.
Magna tas-Sħana
9. Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2.000 Joule dari suatu reservoir suhu tinggi dan membuangnya sebesar 1.200 Joule pada reservoir suhu rendah. Efisiensi mesin itu adalah ….
A. 80%
B. 75%
Ċ. 60%
D. 50%
E. 40%
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Sħana assorbita (QH) = 2000 Joule
Sħana rilaxxata (QL) = 1200 Joule
Xogħol prodott mill-magna (W) = 2000 – 1200 = 800 Joules
Mistoqsi : Effiċjenza tal-magna tas-sħana (e)
Jawab :
Rumus efisiensi mesin kalor :
e = W / QH = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%
It-tweġiba korretta hija E.
Mesin Carnot
10. Efisiensi mesin Carnot yang tiap siklusnya menyerap kalor pada suhu 960 K dan membuang kalor pada suhu 576 K adalah …
A. 40%
B. 50%
Ċ. 56%
D. 60%
E. 80%
Diskussjoni
Huwa magħruf :
Temperatura għolja (TH) = 960 K
Suhu rendah (TL) = 576 K
Mistoqsi : Efisiensi mesin Carnot (e)
Jawab :
Efisiensi mesin Carnot adalah 0,4 x 100% = 40%
It-tweġiba korretta hija A.
11. Pada grafik PV mesin Carnot di bawah ini, W = 6.000 Joule. Banyak kalor yang dilepas oleh mesin tiap siklus adalah …
A. 2.250 joules
B. 3.000 joule
Ċ. 3.750 joules
D. 6.000 joules
E. 9.600 joules
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Xogħol (W) = 6000 Joules
Temperatura għolja (TH) = 800 Kelvin
Suhu rendah (TL) = 300 Kelvin
Mistoqsi: Q
Tweġiba:
Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :
Kalor yang diserap oleh mesin Carnot :
W = e Q1
6000 = (0,625) Q1
Q1 = 6000/0,625
Q1 = 9600
Kalor yang dilepas oleh mesin Carnot :
Q2 =Q1 - W
Q2 = 9600 - 6000
Q2 = 3600 Joules
M'hemm l-ebda tweġiba tajba.
12. Sebuah mesin Carnot yang memiliki efisiensi 40% menggunakan reservoir panas yaag bersuhu 727°C. Tentukan suhu reservoir dingin!
A. 327°C
B. 357°C
C. 400°C
600°C
Lvant 627°C
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Efisiensi (e) = 40% = 40/100 = 0,4
Temperatura għolja (TH) = 727oĊ + 273 = 1000 K
Mistoqsi: Tentukan suhu reservoir dingin
Tweġiba:
Suhu reservoir adalah 600–273 = 327oC
It-tweġiba korretta hija A.
13. Grafik P –V dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti gambar berikut! Jika mesin menyerap kalor 800 J, maka usaha yang dilakukan adalah…
A. 105,5 J
B. 252,6 J
Ċ. 336,6 J
D. 466,7 J
E. 636,7 J
Diskussjoni
Huwa magħruf li:
Temperatura għolja (TH) = 600 Kelvin
Suhu rendah (TL) = 250 Kelvin
Sħana assorbita (Q1) = 800 Joule
Mistoqsi: Negozju (W)
Tweġiba:
Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :
Usaha yang dilakukan adalah :
W = e Q1
W = (7/12)(800 Joules)
W = 466,7 Joule
It-tweġiba korretta hija D.
14. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K maka usaha yang dihasilkan adalah….
A. 120 J
B. 124 J
Ċ. 135 J
D. 148 J
E. 200 J
Diskussjoni
Huwa magħruf :
Suhu rendah (TL) = 400 K
Temperatura għolja (TH) = 600 K
Sħana assorbita (Q1) = 600 Joule
Mistoqsi : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W)
Jawab :
Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q1
W = (1/3)(600) = 200 Joule
It-tweġiba korretta hija E.
Teori Kinetik Gas dan Termodinamika
15. Dalam suatu tangki terdapat gas ideal volume 4 liter, suhu 27oC dan tekanan 3 atm (1 atm = 105 Nm-2). Gas mengalami proses pemanasan pada tekanan tetap sampai suhu 87oC. Kapasitas kalor gas nilainya 9 J.K-1 . Besar volume akhir gas dan perubahan energi dalam gas berturut-turut adalah…
A. 4,2 liter, ΔU = 200 Joule
B. 4,4 liter, ΔU = 240 Joule
C. 4,6 liter, ΔU = 280 Joule
D. 4,8 liter, ΔU = 300 Joule
E. 4,8 liter, ΔU = 360 Joule
Diskussjoni
Proses isobarik (tekanan tetap)
Huwa magħruf li:
Volume awal gas ideal (V1) = 4 liter
Suhu awal gas ideal (T1) = 27oĊ + 273 = 300 K
Suhu akhir gas ideal (T2) = 87oĊ + 273 = 360 K
Tekanan gas ideal (P) = 3 atm = 3 x 105 Nm-2
Kapasitas kalor gas (C) = 9 J.K-1
Mistoqsi: Volume akhir gas (V2) dan Perubahan energi dalam gas (ΔU)
Tweġiba:
Hitung Volume akhir menggunakan rumus hukum Charles (proses isobarik atau tekanan konstan) :
Perubahan Volume :
1 litru = 0,001 m3
Volum inizjali (V1) = 4 (0,001 m3) = 0,004 metri3
Volum finali (V2) = 4,8 (0,001 m3) = 0,0048 metri3
Perubahan volume (ΔV) = V2 - V1 = 0,0048 m3 - 0,004 m3 = 0,008m3.
Perubahan Suhu :
Perubahan suhu (ΔT) = T2 - T1 = 360 K – 300 K = 60 K
Hitung perubahan energi dalam (ΔU) gas ideal menggunakan rumus hukum I Termodinamika :
ΔU = Q – W
Keterangan : ΔU = perubahan energi dalam, Q = kalor, W = usaha.
Hitung usaha (W) pada tekanan tetap :
W = P ΔV = (3 x 105)(0,0008) = (3x101)(8) = (30)(8) = 240 Joule
Hitung kalor (Q) menggunakan rumus kapasitas kalor (C) :
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 Joule
Hitung perubahan energi dalam :
ΔU = Q – W = 540 Joule – 240 Joule = 300 Joule.
It-tweġiba korretta hija D.
16. Dalam suatu tangki terdapat 6 liter gas ideal bertekanan 2 atm (1 atm = 105 Nm-2), suhu 27oC. Gas dipanaskan sampai suhu 77oC pada tekanan tetap. Jika kapasitas kalor gas 5 J.K-1, volume akhir dan perubahan energi dalam gas masing-masing adalah….
A. 8 liter; ΔU = 250 Joule
B. 8 liter; ΔU = 200 Joule
C. 7 liter; ΔU = 100 Joule
D. 7 liter; ΔU = 50 Joule
E. 7 liter; ΔU = 20 Joule
Diskussjoni
Proses isobarik (tekanan tetap)
Huwa magħruf li:
Volume awal gas ideal (V1) = 6 liter
Suhu awal gas ideal (T1) = 27oĊ + 273 = 300 K
Suhu akhir gas ideal (T2) = 77oĊ + 273 = 350 K
Tekanan gas ideal (P) = 2 atm = 2 x 105 Nm-2
Kapasitas kalor gas (C) = 5 J.K-1
Mistoqsi: Volume akhir gas (V2) dan Perubahan energi dalam gas (ΔU)
Tweġiba:
Hitung Volume akhir menggunakan rumus hukum Charles (proses isobarik atau tekanan konstan) :
Perubahan Volume :
1 litru = 0,001 m3
Volum inizjali (V1) = 6 (0,001 m3) = 0,006 metri3
Volume akhir (V2) = 7 (0,001 m3) = 0,007 metri3
Perubahan volume (ΔV) = V2 - V1 = 0,007m3 - 0,006 m3 = 0,001m3.
Perubahan Suhu :
Perubahan suhu (ΔT) = T2 - T1 = 350 K – 300 K = 50 K
Hitung perubahan energi dalam (ΔU) gas ideal menggunakan rumus hukum I Termodinamika :
ΔU = Q – W
Keterangan : ΔU = perubahan energi dalam, Q = kalor, W = usaha.
Hitung usaha (W) pada tekanan tetap :
W = P ΔV = (2 x 105)(0,001) = (2x102) (1) = (200)(1) = 200 Joule
Hitung kalor (Q) menggunakan rumus kapasitas kalor (C) :
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 Joule
Hitung perubahan energi dalam :
ΔU = Q – W = 250 Joule – 200 Joule = 50 Joule.
It-tweġiba korretta hija D.
Proċess Termodinamiku
17. Perhatikan grafik di samping dan pernyataan-pernyataan berikut!
(1) Proses AB isobarik dan W = P (V2 - V1)
(2) Proses BC adalah adiabatik, dan ΔU = Q
(3) Proses BC adalah isokhorik, dan ΔU = Q
(4) Proses CA isotermis, dan sistem menyerap kalor
Id-dikjarazzjoni korretta hija…
A. (1) u (3)
B. (1) u (4)
Ċ. (2) u (3)
D. (2) u (4)
E. (3) u (4)
Diskussjoni
(1) Proses AB isobarik dan W = P (V2 - V1)
Isobarik = tekanan tetap. Tekanan tetap ditandai dengan garis lurus sepanjang P1 dari A ke B. Pada proses ini, tekanan tetap tetapi ada perubahan volume di mana volume bertambah. Apabila volume bertambah maka sistem melakukan usaha pada lingkungan, di mana besar usaha (W) merupakan hasil perkalian tekanan (P) dan perubahan volume (ΔU).
(3) Proses BC adalah isokhorik, dan ΔU = Q
Isokhorik = volume tetap. Volume tetap ditandai dengan garis lurus sepanjang V2 dari B ke C. Pada proses ini, volume tetap tetapi ada perubahan tekanan di mana tekanan bertambah. Volume tetap sehingga tidak ada usaha yang dilakukan, di mana W = 0. Rumus hukum I Termodinamika adalah ΔU = Q – W, di mana ΔU = perubahan energi dalam, Q = kalor dan W = usaha. Apabila tidak ada usaha maka W = 0, sehingga ΔU = Q.
It-tweġiba korretta hija A.
18. Perhatikan grafik siklus termodinamika berikut!
Dari pernyataan berikut :
(1) A – B = isokhorik, usaha bergantung pada perubahan suhu
(2) B – C = adiabatik, tidak ada perubahan kalor
(3) B – C = isobarik, usaha bergantung pada perubahan volume
(4) C – A = proses terjadi dengan usaha dari luar sistem
Yang benar adalah…
A. (1) u (2)
B. (1) u (3)
Ċ. (2) u (3)
D. (2) u (4)
E. (3) u (4)
Diskussjoni
(1) A – B = isokhorik, usaha bergantung pada perubahan suhu
Benar, proses ini isokhorik (volume tetap). Tetapi volume tetap sehingga tidak ada usaha. Usaha terjadi bila ada perubahan volume. Jadi pernyataan ini salah.
(3) B – C = isobarik, usaha bergantung pada perubahan volume
Isobarik = tekanan tetap. Tekanan tetap ditandai garis lurus dari B ke C. Pada proses ini terdapat perubahan volume sistem, di mana volume sistem bertambah. Volume sistem bertambah artinya sistem melakukan usaha pada lingkungan.
(4) C – A = proses terjadi dengan usaha dari luar sistem
Pada proses ini, volume sistem berkurang dan tekanan sistem berkurang. Volume sistem berkurang artinya lingkungan melakukan usaha pada sistem. Dengan kata lain, terdapat usaha dari luar sistem.
It-tweġiba korretta hija E.
Hukum Termodinamika
19. Perhatikan gambar! Gas ideal melakukan proses perubahan tekanan (P) terhadap volume (V). Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses tersebut adalah…
A. 20 Joule
B. 15 Joule
Ċ. 10 Joule
D. 5 Joule
E. 4 Joule
Diskussjoni
Huwa magħruf :
Pressjoni inizjali (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Pressjoni finali (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Volum inizjali (V1) = 2 metri3
Volum finali (V2) = 4 metri3
Mistoqsi : Usaha yang dilakukan oleh gas (W)
Jawab :
Usaha yang dilakukan gas = luasan di bawah kurva a-b.
W = luas segitiga + luas persegi panjang
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joule
It-tweġiba korretta hija E.
20. Suatu gas ideal mengalami proses tertutup A → B → C → A. Dalam suatu siklus gas tersebut melakukan usaha sebesar….
A. −2,0 x 103 J
B. −5,5 x 103 J
C. −8,0 x 105 J
D. 2,0 x 106 J
E. 4,0 x 106 J
Diskussjoni
Usaha (W) = luasan kurva (luasan segitiga di dalam garis bertanda panah).
W = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
W = 20 x 105 = 2x106 Joule
It-tweġiba korretta hija D.
Sors tal-mistoqsija:
Mistoqsijiet tal-Fiżika tal-Eżami Nazzjonali għall-Iskola Sekondarja Anzjana/Skola Sekondarja Vokazzjonali
