ڪارنوٽ انجڻ جي مثال - هڪ مثالي گرمي انجڻ (ٿرموڊائنامڪس جي ٻئي قانون جو اطلاق)

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 ڪاروبار yang dilakukan mesin ڪارنيٽ آهي…

الف. 1.500 جي

بي. 4.000 جي

سي. 5.000 جي

ڊي. 6.000 جي

اي. 8.000 جي

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي :

گھٽ درجه حرارت (ٽي₂) = 400 ڪلو

وڌيڪ گرمي پد (ٽي₁) = 800 ڪلو

جذب ٿيل گرمي (Q₁) = 10.000 جول

پڇيو ويو : ڪارنوٽ انجن (ڊبليو) پاران پيدا ڪيل ڪم

جواب :

هڪ مثالي گرمي انجڻ (ڪارنوٽ انجڻ) جي ڪارڪردگي:

ڪارنوٽ انجن پاران ڪيل ڪم:

ڊبليو = اي ق₁

ڊبليو = (1/2)(10.000) = 5000 جول

صحيح جواب سي آهي.

2. پاسي واري تصوير ڏسو! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah…

الف. 300 جي

بي. 400 جي

سي. 500 جي

ڊي. 600 جي

اي. 700 جي

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي ته:

گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 400 ڪلو

وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 600 ڪلو

جذب ٿيل گرمي (Q₁) = 600 جول

پڇيو ويو : ڪارنوٽ انجن (ڊبليو) پاران پيدا ڪيل ڪم

جواب:

هڪ مثالي گرمي انجڻ (ڪارنوٽ انجڻ) جي ڪارڪردگي:

ڪارنوٽ انجن پاران ڪيل ڪم:

ڊبليو = اي ق₁

ڊبليو = (1/3)(600) = 200 جول

صحيح جواب اي آهي.

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

الف. 10٪

ب. 20٪

سي. 25٪

ڊي. 30٪

اي. 35٪

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي :

گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 350 ڪلو

وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 500 ڪلو

پڇيو ويو : ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي (e)

جواب :

ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي:

اي = (ٽي_H - ٽي_L) / ٽي_H

اي = (500 - 350) / 500

اي = 150 / 500

اي = 0,3

اي = 30/100 = 30٪

صحيح جواب ڊي آهي.

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

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي :

گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 400 ڪلو

وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 600 ڪلو

پڇيو ويو : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)

جواب :

Efisiensi mesin Carnot :

اي = (ٽي_H - ٽي_L) / ٽي_H

اي = (600 - 400) / 600

اي = 200 / 600

اي = 1/3

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

ڊبليو = اي ق₁

Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q₁ = kalor yang diserap mesin.

ڊبليو = (1/3)(ڪيو₁)

3W = ق₁

Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :

Q₂ = سوال₁ ڊي

Q₂ = 3W – W

Q₂ = 2 ڊبليو

صحيح جواب ب آهي.

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…

الف. 3.000 جي

بي. 4.000 جي

سي. 4.800 جي

ڊي. 6.000 جي

اي. 8.000 جي

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي :

گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 500 ڪلو

وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 800 ڪلو

Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 جول

پڇيو ويو : Kalor yang diserap sistem (Q₁)

جواب :

Efisiensi mesin Carnot :

اي = (ٽي_H - ٽي_L) / ٽي_H

اي = (800 - 500) /8600

اي = 300 / 800

اي = 3/8

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

ڊبليو = اي ق₁

ڊبليو = (3/8)(ڪيو₁)

8W/3 = ق₁

Q₂ = سوال₁ ڊي

Q₂ = 8W/3 – 3W/3

Q₂ = 5 واٽ/3

3Q₂ = 5 ڊبليو

ڊبليو = 3 ڪيو₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

Kalor yang diserap sistem :

Q₁ = ڊبليو + سوال₂ = 1800 + 3000 = 4800 جول

صحيح جواب سي آهي.

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….

الف. 1.600 ڪلو

ب. 2.000 ڪلو

سي. 2.400 ڪلو

ڊي. 4.000 ڪلو

اوڀر 6.400 ڪلو

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي ته:

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

پڇيو: Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8

جواب:

Suhu rendah = 400 Kelvin

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

Suhu tinggi = 2.000 Kelvin

صحيح جواب ب آهي.

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….

الف. 480 ڪلو

ب. 840 ڪلو

سي. 900 ڪلو

ڊي. 1028 ڪلو

اوڀر 1440 ڪلو

بحث مباحثو

اهو معلوم آهي ته:

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

پڇيو: Berapa suhu tinggi (T_H) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75

جواب:

Suhu rendah = 360 Kelvin

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

Suhu tinggi = 1440 Kelvin

صحيح جواب اي آهي.

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….

الف. 1.600 ڪلو
ب. 2.000 ڪلو
سي. 2.400 ڪلو
ڊي. 4.000 ڪلو
اوڀر 6.400 ڪلو

بحث مباحثو
اهو معلوم آهي ته:
Jika suhu tinggi (TH) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5
Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8
جواب:
Suhu rendah = 400 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80 % ?
Suhu tinggi = 2.000 Kelvin
صحيح جواب ب آهي.

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….

الف. 480 ڪلو
ب. 840 ڪلو
سي. 900 ڪلو
ڊي. 1028 ڪلو
اوڀر 1440 ڪلو

بحث مباحثو
اهو معلوم آهي ته:
Jika suhu tinggi (TH) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4
Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75
جواب:
Suhu rendah = 360 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75 % ?
Suhu tinggi = 1440 Kelvin
صحيح جواب اي آهي.

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

بحث مباحثو
اهو معلوم آهي :
وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 1200 ڪلو
گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 300 ڪلو
پڇيو ويو : ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي (e)
جواب :
11. Sebuah mesin Carnot bekerja dalam suatu siklus antara 727^oسي ۽ 127^oC. Mesin tersebut menyerap kalor 6000 Joule pada reservoir suhu tinggi. Efisiensi mesin dan usaha yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus adalah…

بحث مباحثو
اهو معلوم آهي :
وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 727^oسي + 273 = 1000 ڪلو
گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 127^oسي + 273 = 400 ڪلو
جذب ٿيل گرمي (Q_H) = 6000 جول
پڇيو ويو : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus
جواب :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
ڊبليو = اي ق_H
ڊبليو = (0,6)(6000)
ڊبليو = 3600 جول

12. Suatu mesin Carnot bekerja di antara reservoir suhu tinggi 527^oسي ۽ گهٽ درجه حرارت جو ذخيرو 127^oC. Mesin Carnot tersebut menyerap kalor 10.000 Joule dari reservoir panas. Banyaknya kalor yang dibuang oleh mesin pada setiap siklus adalah…
بحث مباحثو
اهو معلوم آهي :
وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 527^oسي + 273 = 800 ڪلو
گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 127^oسي + 273 = 400 ڪلو
جذب ٿيل گرمي (Q_H) = 10.000 جول
پڇيو ويو : Kalor yang dibuang oleh mesin per siklus
جواب :
هڪ مثالي گرمي انجڻ (ڪارنوٽ انجڻ) جي ڪارڪردگي:
ڪارنوٽ انجن پاران ڪيل ڪم:
ڊبليو = اي ق₁
ڊبليو = (0,5)(10.000)
ڊبليو = 5000 جول
Kalor yang dibuang oleh mesin setiap satu siklus (Q_L) = گرمي جذب ٿيل (Q_H) – usaha yang dilakukan (W)
Q_L = سوال_H ڊي
Q_L = 10.000 - 5000
Q_L = 5000 جول
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…
بحث مباحثو

اهو معلوم آهي :
وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 800 ڪلو
گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 300 ڪلو
جذب ٿيل گرمي (Q_H) = 1000 جول
پڇيو ويو : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan mesin Carnot
جواب :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
ڊبليو = اي ق_H
ڊبليو = (0,625)(1000)
ڊبليو = 625 جول

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

الف. 10٪
ب. 20٪
سي. 25٪
ڊي. 30٪
اي. 35٪

بحث مباحثو
اهو معلوم آهي :
سوهو rendah (T_L) = 350 ڪلو
وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 500 ڪلو
پڇيو ويو : ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي (e)
جواب :

ڪارنوٽ انجڻ جي ڪارڪردگي:
اي = (ٽي_H - ٽي_L) / ٽي_H
اي = (500 - 350) / 500
اي = 150 / 500
اي = 0,3
اي = 30/100 = 30٪
صحيح جواب ڊي آهي.

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

بحث مباحثو
اهو معلوم آهي :
گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 400 ڪلو
وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 600 ڪلو
پڇيو ويو : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)
جواب :
Efisiensi mesin Carnot :
اي = (ٽي_H - ٽي_L) / ٽي_H
اي = (600 - 400) / 600
اي = 200 / 600
اي = 1/3
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
ڊبليو = اي ق₁
Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q₁ = kalor yang diserap mesin.
ڊبليو = (1/3)(ڪيو₁)
3W = ق₁
Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :
Q₂ = سوال₁ ڊي
Q₂ = 3W– W
Q₂ = 2 ڊبليو
صحيح جواب ب آهي.

16. Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika گرمي yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah…
الف. 3.000 جي
بي. 4.000 جي
سي. 4.800 جي
ڊي. 6.000 جي
اي. 8.000 جي
بحث مباحثو
اهو معلوم آهي :
گھٽ درجه حرارت (ٽي_L) = 500 ڪلو
وڌيڪ گرمي پد (ٽي_H) = 800 ڪلو
Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 جول
پڇيو ويو : Kalor yang diserap sistem (Q₁)
جواب :
Efisiensi mesin Carnot :
اي = (ٽي_H - ٽي_L) / ٽي_H
اي = (800 - 500) /8600
اي = 300 / 800
اي = 3/8
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
ڊبليو = اي ق₁
ڊبليو = (3/8)(ڪيو₁)
8W/3 = ق₁
 
Q₂ = سوال₁ ڊي
Q₂ = 8W/3 – 3W/3
Q₂ = 5 واٽ/3
3Q₂ = 5 ڊبليو
ڊبليو = 3 ڪيو₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800
Kalor yang diserap sistem :
Q₁ = ڊبليو + سوال₂ = 1800 + 3000 = 4800 جول
صحيح جواب سي آهي.

سوال جو ذريعو:

سينئر هاءِ اسڪول/ووڪيشنل هاءِ اسڪول لاءِ قومي امتحان فزڪس جا سوال