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 : 3
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 : 3
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
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 Joule
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 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
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 :
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 joule
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) :
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 :
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 J
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) :
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) :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q1
W = (1/3)(600) = 200 Joule
Jawaban yang benar adalah E.
[wpdm_package id=’7812′]