کارنوٹ انجن کی مثال - ایک مثالی ہیٹ انجن (تھرموڈائینامکس کے دوسرے قانون کا 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 کوشش yang dilakukan mesin Carnot ہے…

A. 1.500 J

B. 4.000 J

C. 5.000 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

بحث

معلوم ہوتا ہے۔ :

کم درجہ حرارت (T₂) = 400 K

اعلی درجہ حرارت (T₁) = 800 K

حرارت جذب (Q₁) = 10.000 جول

پوچھا : کارنوٹ انجن (W) کے ذریعہ تیار کردہ کام

جواب :

مثالی ہیٹ انجن (کارنوٹ انجن):

کارنوٹ انجن کے ذریعے کیا گیا کام:

W = e Q₁

ڈبلیو = (1/2) (10.000) = 5000 جول

درست جواب C ہے۔

2. سائیڈ پر تصویر کو دیکھو! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah…

A. 300 J

B. 400 J

C. 500 J

D. 600 J

E. 700 J

بحث

معلوم ہوا ہے کہ:

کم درجہ حرارت (T_L) = 400 K

اعلی درجہ حرارت (T_H) = 600 K

حرارت جذب (Q₁) = 600 جول

پوچھا : کارنوٹ انجن (W) کے ذریعہ تیار کردہ کام

جواب:

مثالی ہیٹ انجن (کارنوٹ انجن):

کارنوٹ انجن کے ذریعے کیا گیا کام:

W = e Q₁

ڈبلیو = (1/3) (600) = 200 جول

درست جواب E ہے۔

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

A. 10%

B. 20%

C. 25%

D. 30%

E. 35%

بحث

معلوم ہوتا ہے۔ :

کم درجہ حرارت (T_L) = 350 K

اعلی درجہ حرارت (T_H) = 500 K

پوچھا : کارنوٹ انجن کی کارکردگی (ای)

جواب :

کارنوٹ انجن کی کارکردگی:

e = (T_H -. ٹی_L) / ٹی_H

e = (500 – 350) / 500

e = 150/500

ای = 0,3

e = 30/100 = 30%

درست جواب ہے D.

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

معلوم ہوتا ہے۔ :

کم درجہ حرارت (T_L) = 400 K

اعلی درجہ حرارت (T_H) = 600 K

پوچھا : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)

جواب :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (T_H -. ٹی_L) / ٹی_H

e = (600 – 400) / 600

e = 200/600

e = 1/3

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q₁

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

W = (1/3) (Q₁)

3W = Q₁

Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :

Q₂ = سوال₁ -. ڈبلیو

Q₂ = 3W - W

Q₂ = 2W

صحیح جواب ہے B۔

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…

A. 3.000 J

B. 4.000 J

C. 4.800 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

بحث

معلوم ہوتا ہے۔ :

کم درجہ حرارت (T_L) = 500 K

اعلی درجہ حرارت (T_H) = 800 K

Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 جول

پوچھا : Kalor yang diserap sistem (Q₁)

جواب :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (T_H -. ٹی_L) / ٹی_H

e = (800 – 500) /8600

e = 300/800

e = 3/8

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q₁

W = (3/8) (Q₁)

8W/3 = Q₁

Q₂ = سوال₁ -. ڈبلیو

Q₂ = 8W/3 - 3W/3

Q₂ = 5W/3

3Q₂ = 5W

W = 3Q₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

Kalor yang diserap sistem :

Q₁ = W + Q₂ = 1800 + 3000 = 4800 جول

درست جواب C ہے۔

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….

A. 1.600 K

B. 2.000 K

C. 2.400 K

D. 4.000 K

E. 6.400 K

بحث

معلوم ہوا ہے کہ:

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

پوچھا: 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

صحیح جواب ہے B۔

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….

A. 480 K

B. 840 K

C. 900 K

D. 1028 K

E. 1440 K

بحث

معلوم ہوا ہے کہ:

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

پوچھا: 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

درست جواب E ہے۔

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….

A. 1.600 K
B. 2.000 K
C. 2.400 K
D. 4.000 K
E. 6.400 K

بحث
معلوم ہوا ہے کہ:
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
صحیح جواب ہے B۔

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….

A. 480 K
B. 840 K
C. 900 K
D. 1028 K
E. 1440 K

بحث
معلوم ہوا ہے کہ:
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
درست جواب E ہے۔

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

بحث
معلوم ہوتا ہے۔ :
اعلی درجہ حرارت (T_H) = 1200 K
کم درجہ حرارت (T_L) = 300 K
پوچھا : کارنوٹ انجن کی کارکردگی (ای)
جواب :
11. Sebuah mesin Carnot bekerja dalam suatu siklus antara 727^oسی اور 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
معلوم ہوتا ہے۔ :
اعلی درجہ حرارت (T_H) = 727۔^oC + 273 = 1000 K
کم درجہ حرارت (T_L) = 127۔^oC + 273 = 400 K
حرارت جذب (Q_H) = 6000 جول
پوچھا : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan oleh mesin dalam satu siklus
جواب :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q_H
W = (0,6)(6000)
ڈبلیو = 3600 جول

12. Suatu mesin Carnot bekerja di antara reservoir suhu tinggi 527^oC اور کم درجہ حرارت کے ذخائر 127^oC. Mesin Carnot tersebut menyerap kalor 10.000 Joule dari reservoir panas. Banyaknya kalor yang dibuang oleh mesin pada setiap siklus adalah…
بحث
معلوم ہوتا ہے۔ :
اعلی درجہ حرارت (T_H) = 527۔^oC + 273 = 800 K
کم درجہ حرارت (T_L) = 127۔^oC + 273 = 400 K
حرارت جذب (Q_H) = 10.000 جول
پوچھا : Kalor yang dibuang oleh mesin per siklus
جواب :
مثالی ہیٹ انجن (کارنوٹ انجن):
کارنوٹ انجن کے ذریعے کیا گیا کام:
W = e Q₁
W = (0,5)(10.000)
ڈبلیو = 5000 جول
Kalor yang dibuang oleh mesin setiap satu siklus (Q_L) = گرمی جذب (Q_H) – usaha yang dilakukan (W)
Q_L = سوال_H -. ڈبلیو
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

معلوم ہوتا ہے۔ :
اعلی درجہ حرارت (T_H) = 800 K
کم درجہ حرارت (T_L) = 300 K
حرارت جذب (Q_H) = 1000 جول
پوچھا : Efisiensi (e) dan usaha (W) yang dilakukan mesin Carnot
جواب :
Efisiensi mesin Carnot :
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q_H
W = (0,625)(1000)
ڈبلیو = 625 جول

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

A. 10%
B. 20%
C. 25%
D. 30%
E. 35%

بحث
معلوم ہوتا ہے۔ :
سہو rendah (T_L) = 350 K
اعلی درجہ حرارت (T_H) = 500 K
پوچھا : کارنوٹ انجن کی کارکردگی (ای)
جواب :

کارنوٹ انجن کی کارکردگی:
e = (T_H -. ٹی_L) / ٹی_H
e = (500 – 350) / 500
e = 150/500
ای = 0,3
e = 30/100 = 30%
درست جواب ہے D.

15. Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika کوشش 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
معلوم ہوتا ہے۔ :
کم درجہ حرارت (T_L) = 400 K
اعلی درجہ حرارت (T_H) = 600 K
پوچھا : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q₂)
جواب :
Efisiensi mesin Carnot :
e = (T_H -. ٹی_L) / ٹی_H
e = (600 – 400) / 600
e = 200/600
e = 1/3
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q₁
Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q₁ = kalor yang diserap mesin.
W = (1/3) (Q₁)
3W = Q₁
Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :
Q₂ = سوال₁ -. ڈبلیو
Q₂ = 3W– W
Q₂ = 2W
صحیح جواب ہے B۔

16. Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika گرمی yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah…
A. 3.000 J
B. 4.000 J
C. 4.800 J
D. 6.000 J
E. 8.000 J
بحث
معلوم ہوتا ہے۔ :
کم درجہ حرارت (T_L) = 500 K
اعلی درجہ حرارت (T_H) = 800 K
Kalor yang dilepaskan (Q₂) = 3000 جول
پوچھا : Kalor yang diserap sistem (Q₁)
جواب :
Efisiensi mesin Carnot :
e = (T_H -. ٹی_L) / ٹی_H
e = (800 – 500) /8600
e = 300/800
e = 3/8
Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :
W = e Q₁
W = (3/8) (Q₁)
8W/3 = Q₁
 
Q₂ = سوال₁ -. ڈبلیو
Q₂ = 8W/3 - 3W/3
Q₂ = 5W/3
3Q₂ = 5W
W = 3Q₂/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800
Kalor yang diserap sistem :
Q₁ = W + Q₂ = 1800 + 3000 = 4800 جول
درست جواب C ہے۔

Sumber Soal:

سینئر ہائی اسکول/ووکیشنل ہائی اسکول کے لیے قومی امتحانی طبیعیات کے سوالات