4 Soal Bab 6 (Kelompok Sendiri)

1. Selama proses isokhorik (v = 1 m3), gas menerima kalor 1000 kalori sehingga tekanan berubah sebesar 814 N/m2. Hitunglah perubahan energi dalam gas selama proses tersebut !   

a. 4000 J

b. 4186 J

c. 4450 J

d. 4760 J

Jawab : b

ΔV = 0

ΔW = P x ΔV = 

       = P x 0

       = 0

ΔQ = ΔU + ΔW

       = ΔU + 0

ΔQ = ΔU

      = 1000 kalori x 4,186 J  ------------- Diubah ke satuan Joule

      =  4186 J

Jadi perubahan energi dalam gas = 1000 kalori =1000 x 4,186 J = 4186J

2. Gas diatomik pada suhu sedang 200°C dan tekanan 105 N/m2 bervolume 4 lt. Gas mengalami proses isobarik sehingga volumenya 6 liter kemudian proses isokhorik sehingga tekanannya 1.2 x 105 N/m2. Berapakah besar perubahan energi dalam gas selama proses tersebut ?

a. 500 J

b. 600 J

c. 700 J

d. 800 J

Jawab : d

PV = n R T   ——  P ΔV + V ΔP = n R ΔT

Proses A – B (ΔP = 0):

P ΔV = n R ΔT = 105 . 2.10-3 = 200 J 

ΔUBC = 5/2 n R ΔT = 500 J (diatomik 200°C)

Proses :B – C (ΔV = 0):

V ΔP = n R ΔT = 6.10-3.0,2. 105 = 1120 J 

ΔUBC = 5/2 n R ΔT = 300 J (diatomik 200°C)

Jadi ΔU total = ΔUAB + ΔUBC = 800 J

3. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi sebesar 1000°K mempunyai efisiensi sebesar 50%. Agar efesiensinya naik menjadi 60%, berapakah reservoir suhu tinggi harus dinaikkan ?

a. 150 °K

b. 200 °K

c. 250 °K

d. 300 °K

Jawab : c

h = 50% = 50/100 = 0,5

h     = 1- T2/T1 

0,5  = 1 - T2/1000 

T2   = 500°K 

Apabila efesiensinya dijadikan 60% (dengan T2 tetap), maka

h = 60% = 60/100 = 0,6

h = 1 – T2/T1

0,6 =1 – 500/T1

T1= 1250 °K

ΔT1 = 1250 °K - 1000 °K = 250 °K

4. 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. 200 J

Jawab : d

η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %

Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :

η = ( 1 − 400/600) = 1/3

η = ( W / Q1 ) 

1/3 = W/600

W = 200 J