Pembahasan soal termodinamika

Proses Termodinamika

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.18

Pada termodinamika, gas ideal mengalami proses isotermik jika…

A. perubahan keadaan gas suhunya selalu tetap

B. semua molekul bergerak dengan kecepatan berbeda

C. semua keadaan gas suhunya selalu berubah

D. pada suhu tinggi kecepatan molekulnya lebih tinggi

E. tekanan dan volume gas tidak mengalami perubahan

Pembahasan

Isotermal atau isotermik artinya suhu tetap.

Jawaban yang benar adalah A.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.18

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

Pembahasan

Isokhorik = volume tetap.

Jawaban yang benar adalah B.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.18

Pernyataan yang benar tentang proses termodinamika adalah…

A. isobarik adalah proses perubahan gas pada tekanan tetap

B. isobarik adalah proses perubahan gas pada suhu tetap

C. isokhorik merupakan proses perubahan gas pada tekanan tetap

D. isotermis adalah proses perubahan gas pada volume tetap

E. isokhorik adalah proses perubahan gas pada suhu tetap

Pembahasan

Isobarik = tekanan tetap

Isokhorik = volume tetap

Isotermis = suhu tetap

Jawaban yang benar adalah A.

Hukum I Termodinamika

4. Soal UN 1999/2000 No. 36

Dari grafik P-V di bawah, besar usaha gas pada proses I dan II berbanding sebagai …

A. 4 : 3Pembahasan soal termodinamika 1

B. 3 : 4

C. 2 : 3

D. 1 : 2

E. 1 : 1

Pembahasan

Diketahui :

Proses 1 :

Tekanan (P) = 20 N/m2

Volume awal (V1) = 10 liter = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3

Volume akhir (V2) = 40 liter = 40 dm3 = 40 x 10-3 m3

Proses 2 :

Tekanan (P) = 15 N/m2

Volume awal (V1) = 20 liter = 20 dm3 = 20 x 10-3 m3

Volume akhir (V2) = 60 liter = 60 dm3 = 60 x 10-3 m3

Ditanya :

Jawab :

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 m3

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 m3

Perbandingan usaha gas pada proses I dan II :

0,6 m3 : 0,6 m3

1 : 1

Jawaban yang benar adalah E.

5. Soal UN 2002/2003

Dari grafik P – V, besar usaha gas pada proses I dan II berbanding sebagai …

A. 4 : 3Pembahasan soal termodinamika 2

B. 3 : 4

C. 2 : 3

D. 1 : 2

E. 1 : 1

Pembahasan

Diketahui :

Proses I :

Tekanan (P) = 20 Pascal

Volume 1 (V1) = 10 liter

Volume 2 (V2) = 40 liter

Proses II :

Tekanan (P) = 15 Pascal

Volume 1 (V1) = 20 liter

Volume 2 (V2) = 60 liter

Ditanya : Perbandingan usaha gas pada proses I dan II

Jawab :

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

Jawaban yang benar adalah E.

6. Soal UN 2009/2010 P70 No.13

Gas helium dipanaskan sesuai grafik PV di bawah ini. Usaha yang dilakukan gas helium pada proses AB adalah…

A. 15 joule Pembahasan soal termodinamika 3

B. 10 joule

C. 8 joule

D. 4 joule

E. 2 joule

Pembahasan

Diketahui :

Tekanan (P) = 2 x 105 N/m2 = 2 x 105 Pascal

Volume awal (V1) = 5 cm3 = 5 x 10-6 m3

Volume akhir (V2) = 15 cm3 = 15 x 10-6 m3

Ditanya : 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

Jawaban yang benar adalah E.

7. Soal UN 2011/2012 C61 No.19

Perhatikan gambar! Gas ideal melakukan proses perubahan tekanan (P) terhadap volume (V). Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses tersebut adalah…

A. 20 JoulePembahasan soal termodinamika 4

B. 15 Joule

C. 10 Joule

D. 5 Joule

E. 4 Joule

Pembahasan

Diketahui :

Tekanan awal (P1) = 4 Pa = 4 N/m2

Tekanan akhir (P2) = 6 Pa = 6 N/m2

Volume awal (V1) = 2 m3

Volume akhir (V2) = 4 m3

Ditanya : 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

Jawaban yang benar adalah E.

8. Soal UN 2011/2012 A81 No.19

Suatu gas ideal mengalami proses tertutup A → B → C → A. Dalam suatu siklus gas tersebut melakukan usaha sebesar….

A. 2,0 x 103 JPembahasan soal termodinamika 5

B. 5,5 x 103 J

C. 8,0 x 105 J

D. 2,0 x 106 J

E. 4,0 x 106 J

Pembahasan

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 = 2 x 106 Joule

Jawaban yang benar adalah D.

Mesin Kalor

9. Soal UN 2005/2006

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 %

C. 60 %

D. 50 %

E. 40 %

Pembahasan

Diketahui :

Kalor yang diserap (QH) = 2000 Joule

Kalor yang dibuang (QL) = 1200 Joule

Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 2000 – 1200 = 800 Joule

Ditanya : Efisiensi mesin kalor (e)

Jawab :

Rumus efisiensi mesin kalor :

e = W / QH = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%

Jawaban yang benar adalah E.

Mesin Carnot

10. Soal UN 2000/2001

Efisiensi mesin Carnot yang tiap siklusnya menyerap kalor pada suhu 960 K dan membuang kalor pada suhu 576 K adalah …

A. 40 %

B. 50 %

C. 56 %

D. 60 %

E. 80 %

Pembahasan

Diketahui :

Suhu tinggi (TH) = 960 K

Suhu rendah (TL) = 576 K

Ditanya : Efisiensi mesin Carnot (e)

Jawab :

Pembahasan soal termodinamika 6

Efisiensi mesin Carnot adalah 0,4 x 100% = 40%

Jawaban yang benar adalah A.

11. Soal UN 2003/2004

Pada grafik PV mesin Carnot di bawah ini, W = 6.000 Joule. Banyak kalor yang dilepas oleh mesin tiap siklus adalah …

A. 2.250 joulePembahasan soal termodinamika 7

B. 3.000 joule

C. 3.750 joule

D. 6.000 joule

E. 9.600 joule

Pembahasan

Diketahui :

Usaha (W) = 6000 Joule

Suhu tinggi (TH) = 800 Kelvin

Suhu rendah (TL) = 300 Kelvin

Ditanya : Q

Jawab :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Pembahasan soal termodinamika 8

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 Joule

Tidak ada jawaban yang benar.

12. Soal UN 2006/2007

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

D. 600°C

E. 627°C

Pembahasan

Diketahui :

Efisiensi (e) = 40% = 40/100 = 0,4

Suhu tinggi (TH) = 727oC + 273 = 1000 K

Ditanya : Tentukan suhu reservoir dingin

Jawab :

Pembahasan soal termodinamika 9

Suhu reservoir adalah 600–273 = 327oC

Jawaban yang benar adalah A.

13. Soal UN 2007/2008

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 JPembahasan soal termodinamika 10

B. 252,6 J

C. 336,6 J

D. 466,7 J

E. 636,7 J

Pembahasan

Diketahui :

Suhu tinggi (TH) = 600 Kelvin

Suhu rendah (TL) = 250 Kelvin

Kalor yang diserap (Q1) = 800 Joule

Ditanya : Usaha (W)

Jawab :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Pembahasan soal termodinamika 11

Usaha yang dilakukan adalah :

W = e Q1

W = (7/12)(800 Joule)

W = 466,7 Joule

Jawaban yang benar adalah D.

14. Soal UN 2008/2009 P04 No.18

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

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 400 K

Suhu tinggi (TH) = 600 K

Kalor yang diserap (Q1) = 600 Joule

Ditanya : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W)

Jawab :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Pembahasan soal termodinamika 12

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

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

Jawaban yang benar adalah E.

Teori Kinetik Gas dan Termodinamika

15. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.15

Dalam suatu tangki terdapat gas ideal volume 4 liter, suhu 27oC dan tekanan 3 atm (1 atm = 105 N.m-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

Pembahasan

Proses isobarik (tekanan tetap)

Diketahui :

Volume awal gas ideal (V1) = 4 liter

Suhu awal gas ideal (T1) = 27oC + 273 = 300 K

Suhu akhir gas ideal (T2) = 87oC + 273 = 360 K

Tekanan gas ideal (P) = 3 atm = 3 x 105 N.m-2

Kapasitas kalor gas (C) = 9 J.K-1

Ditanya : Volume akhir gas (V2) dan Perubahan energi dalam gas (ΔU)

Jawab :

Hitung Volume akhir menggunakan rumus hukum Charles (proses isobarik atau tekanan konstan) :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 39

Perubahan Volume :

1 liter = 0,001 m3

Volume awal (V1) = 4 (0,001 m3) = 0,004 m3

Volume akhir (V2) = 4,8 (0,001 m3) = 0,0048 m3

Perubahan volume (ΔV) = V2 – V1 = 0,0048 m3 – 0,004 m3 = 0,008 m3.

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) = (3 x 101)(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.

Jawaban yang benar adalah D.

16. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.15

Dalam suatu tangki terdapat 6 liter gas ideal bertekanan 2 atm (1 atm = 105 N.m-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

Pembahasan

Proses isobarik (tekanan tetap)

Diketahui :

Volume awal gas ideal (V1) = 6 liter

Suhu awal gas ideal (T1) = 27oC + 273 = 300 K

Suhu akhir gas ideal (T2) = 77oC + 273 = 350 K

Tekanan gas ideal (P) = 2 atm = 2 x 105 N.m-2

Kapasitas kalor gas (C) = 5 J.K-1

Ditanya : Volume akhir gas (V2) dan Perubahan energi dalam gas (ΔU)

Jawab :

Hitung Volume akhir menggunakan rumus hukum Charles (proses isobarik atau tekanan konstan) :

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 40

Perubahan Volume :

1 liter = 0,001 m3

Volume awal (V1) = 6 (0,001 m3) = 0,006 m3

Volume akhir (V2) = 7 (0,001 m3) = 0,007 m3

Perubahan volume (ΔV) = V2 – V1 = 0,007 m3 – 0,006 m3 = 0,001 m3.

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) = (2 x 102)(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.

Jawaban yang benar adalah D.

Proses Termodinamika

17. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.16

Perhatikan grafik di samping dan pernyataan-pernyataan berikut!

(1) Proses AB isobarik dan W = P (V2 – V1)Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 43

(2) Proses BC adalah adiabatik, dan ΔU = Q

(3) Proses BC adalah isokhorik, dan ΔU = Q

(4) Proses CA isotermis, dan sistem menyerap kalor

Pernyataan yang benar adalah…

A. (1) dan (3)

B. (1) dan (4)

C. (2) dan (3)

D. (2) dan (4)

E. (3) dan (4)

Pembahasan

(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.

Jawaban yang benar adalah A.

18. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.16

Perhatikan grafik siklus termodinamika berikut!Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 44

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) dan (2)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (3)

D. (2) dan (4)

E. (3) dan (4)

Pembahasan

(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.

Jawaban yang benar adalah E.

close

Daftar untuk dapat ebook fisika

We don’t spam! Read our privacy policy for more info.