20 Contoh soal Termodinamika
Termodinamik jarayon
1. Pada termodinamika, gas ideal mengalami proses isotermik jika…
A. gaz holatidagi o'zgarishlar, harorat har doim o'zgarmas bo'lib qoladi
B. barcha molekulalar turli tezliklarda harakatlanadi
C. Barcha gaz sharoitlari har doim haroratni o'zgartiradi
D. pada suhu tinggi kecepatan molekulnya lebih tinggi
E. gaz bosimi va hajmi o'zgarmaydi
Munozara
Isotermal atau isotermik artinya suhu tetap.
To'g'ri javob 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
Munozara
Isokhorik = volume tetap.
To'g'ri javob B.
3. 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
Munozara
Isobarik = tekanan tetap
Isokhorik = volume tetap
Isotermis = suhu tetap
To'g'ri javob A.
Termodinamikaning birinchi qonuni
4. 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
Munozara
Ma'lumki:
Proses 1 :
Tekanan (P) = 20 N/m2
Volume awal (V1) = 10 litr = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Volume akhir (V2) = 40 litr = 40 dm3 = 40 x 10-3 m3
Proses 2 :
Tekanan (P) = 15 N/m2
Volume awal (V1) = 20 litr = 20 dm3 = 20 x 10-3 m3
Volume akhir (V2) = 60 litr = 60 dm3 = 60 x 10-3 m3
So'ralgan:
Javob:
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
To'g'ri javob E.
5. 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
Munozara
Ma'lumki:
Proses I :
Tekanan (P) = 20 Pascal
1-jild (V)1) = 10 liter
2-jild (V)2) = 40 liter
Proses II :
Tekanan (P) = 15 Pascal
1-jild (V)1) = 20 liter
2-jild (V)2) = 60 liter
So'ralgan: Perbandingan usaha gas pada proses I dan II
Javob:
Proses termodinamika berdasarkan grafik di atas adalah proses isobarik (tekanan tetap).
Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses I :
W = P (V)2 - V1)
W = (20)(40 – 10)
W = (20)(30)
V = 600
Usaha yang dilakukan oleh gas pada proses II :
W = P (V)2 - V1)
W = (15)(60 – 20)
W = (15)(40)
V = 600
Perbandingan usaha gas pada proses I dan II :
600: 600
1: 1
To'g'ri javob E.
6. Gas helium dipanaskan sesuai grafik PV di bawah ini. Usaha yang dilakukan gas helium pada proses AB adalah…
A. 15 joul 
B. 10 joul
C. 8 joul
D. 4 joul
E. 2 joul
Munozara
Bu aniq :
Tekanan (P) = 2 x 105 Yo'q2 = 2 x 105 Pascal
Volume awal (V1) = 5 sm3 = 5 x 10-6 m3
Volume akhir (V2) = 15 sm3 = 15 x 10-6 m3
So'ralgan : Usaha yang dilakukan gas pada proses AB
Javob :
W = ∆P ∆V
W = P (V)2 - V1)
W = (2 x 10)5)(15 x 10-6 - 5 x 10-6)
W = (2 x 10)5)(10 x 10-6) = (2 x 105)(1 x 10-5)
W = 2 Joul
To'g'ri javob 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 Joul
B. 15 Joul
C. 10 Joul
D. 5 Joul
E. 4 Joul
Munozara
Bu aniq :
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
So'ralgan : Usaha yang dilakukan oleh gas (W)
Javob :
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)
Vt = 2 + 8
W = 10 Joul
To'g'ri javob 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
Munozara
Usaha (W) = luasan kurva (luasan segitiga di dalam garis bertanda panah).
W = ½ (20-10)(6 x 10)5 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 10)5)
W = (5)(4 x 10)5)
Vt = 20 x 105 = 2 x 106 Joule
To'g'ri javob D.
Mesin Kalor
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%
C. 60%
D. 50%
E. 40%
Munozara
Ma'lumki:
Yutilgan issiqlik (Q)H) = 10 000 Joul
Kalor yang dibuang (QL) = 10 000 Joul
Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 2000 – 1200 = 800 Joule
So'ralgan : Efisiensi mesin kalor (e)
Javob :
Rumus efisiensi mesin kalor :
e = W / QH = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%
To'g'ri javob 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%
C. 56%
D. 60%
E. 80%
Munozara
Bu aniq :
Yuqori harorat (TH) = 960 K
Past harorat (T)L) = 576 K
So'ralgan Carnot dvigatelining samaradorligi (e)
Javob :
Efisiensi mesin Carnot adalah 0,4 x 100% = 40%
To'g'ri javob 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 joul
B. 3.000 joul
C. 3.750 joul
D. 6.000 joul
E. 9.600 joul
Munozara
Ma'lumki:
Ish (Vt) = 6000 Joul
Yuqori harorat (TH) = 800 Kelvin
Past harorat (T)L) = 300 Kelvin
So'ralgan: Q
Javob:
Ideal issiqlik dvigatelining (Carnot dvigateli) samaradorligi:
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 - V
Q2 = 9600 - 6000
Q2 = 3600 Joul
To'g'ri javob yo'q.
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
D. 600°C
Sharqiy 627°C
Munozara
Ma'lumki:
Efisiensi (e) = 40% = 40/100 = 0,4
Yuqori harorat (TH) = 727oC + 273 = 1000 K
So'ralgan: Tentukan suhu reservoir dingin
Javob:
Suhu reservoir adalah 600–273 = 327oC
To'g'ri javob 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
C. 336,6 J
D. 466,7 J
E. 636,7 J
Munozara
Ma'lumki:
Yuqori harorat (TH) = 600 Kelvin
Past harorat (T)L) = 250 Kelvin
Yutilgan issiqlik (Q)1) = 10 000 Joul
So'ralgan: Biznes (W)
Javob:
Ideal issiqlik dvigatelining (Carnot dvigateli) samaradorligi:
Usaha yang dilakukan adalah :
W = e Q1
W = (7/12)(800 Joules)
W = 466,7 Joul
To'g'ri javob 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
C. 135 J
D. 148 J
E. 200 J
Munozara
Bu aniq :
Past harorat (T)L) = 400 K
Yuqori harorat (TH) = 600 K
Yutilgan issiqlik (Q)1) = 10 000 Joul
So'ralgan Carnot dvigateli tomonidan ishlab chiqarilgan ish (W)
Javob :
Ideal issiqlik dvigatelining (Carnot dvigateli) samaradorligi:
Carnot dvigateli tomonidan bajarilgan ish:
W = e Q1
W = (1/3)(600) = 200 Joul
To'g'ri javob 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 Joul
B. 4,4 liter, ΔU = 240 Joul
C. 4,6 liter, ΔU = 280 Joul
D. 4,8 liter, ΔU = 300 Joul
E. 4,8 liter, ΔU = 360 Joul
Munozara
Proses isobarik (tekanan tetap)
Ma'lumki:
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 Nm-2
Kapasitas kalor gas (C) = 9 J.K-1
So'ralgan: Volume akhir gas (V2) dan Perubahan energi dalam gas (ΔU)
Javob:
Hitung Volume akhir menggunakan rumus hukum Charles (proses isobarik atau tekanan konstan) :
Perubahan Volume :
1 litr = 0,001 m33
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 / DT
Q = (C) (DT) = (9) (60) = 540 Joul
Hitung perubahan energi dalam :
ΔU = Q – W = 540 Joule – 240 Joule = 300 Joule.
To'g'ri javob 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 Joul
B. 8 liter; ΔU = 200 Joul
C. 7 liter; ΔU = 100 Joul
D. 7 liter; ΔU = 50 Joul
E. 7 liter; ΔU = 20 Joul
Munozara
Proses isobarik (tekanan tetap)
Ma'lumki:
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 Nm-2
Kapasitas kalor gas (C) = 5 J.K-1
So'ralgan: Volume akhir gas (V2) dan Perubahan energi dalam gas (ΔU)
Javob:
Hitung Volume akhir menggunakan rumus hukum Charles (proses isobarik atau tekanan konstan) :
Perubahan Volume :
1 litr = 0,001 m33
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 Joules
Hitung kalor (Q) menggunakan rumus kapasitas kalor (C) :
C = Q / DT
Q = (C) (DT) = (5) (50) = 250 Joul
Hitung perubahan energi dalam :
ΔU = Q – W = 250 Joule – 200 Joule = 50 Joule.
To'g'ri javob D.
Termodinamik jarayon
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
To'g'ri bayonot…
A. (1) va (3)
B. (1) va (4)
C. (2) va (3)
D. (2) va (4)
E. (3) va (4)
Munozara
(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.
To'g'ri javob 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) va (2)
B. (1) va (3)
C. (2) va (3)
D. (2) va (4)
E. (3) va (4)
Munozara
(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.
To'g'ri javob 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 Joul
B. 15 Joul
C. 10 Joul
D. 5 Joul
E. 4 Joul
Munozara
Bu aniq :
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
So'ralgan : Usaha yang dilakukan oleh gas (W)
Javob :
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)
Vt = 2 + 8
W = 10 Joul
To'g'ri javob 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
Munozara
Usaha (W) = luasan kurva (luasan segitiga di dalam garis bertanda panah).
W = ½ (20-10)(6 x 10)5 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 10)5)
W = (5)(4 x 10)5)
Vt = 20 x 105 = 2 x 106 Joule
To'g'ri javob D.
Savol manbasi:
O'rta maktab/kasb-hunar maktabi uchun fizika fanidan milliy imtihon savollari
