Contoh Soal fisika Termodinamika

SUBUH SCIENCE kali ini membagi beberapa contoh soal Fisika Thermodinamika silahkan dilihat dan semoga bermanfaat

Soal No. 1

akhirnya menjadi 3,5 m3. Jika tekanan gas adalah 4 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!

(1 atm = 1,01 x 105 Pa)

Soal No. 2

3,5 m3 gas helium yang bersuhu 67oC dipanaskan secara isobarik sampai 97oC. Jika tekanan gas helium 3 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar....

   

Soal No. 3

2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 37oC mengalami perubahan volume dari 1,5 liter menjadi 3 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!

 

Soal No. 4

Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 300 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 200 K, maka usaha yang dihasilkan adalah....

Soal No. 5

Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 500 K akan mempunyai efisiensi 30%. Jika reservoir panasnya bersuhu 440 K, efisiensinya.....%

Soal No. 6

Suatu sistem gas monoatomik pada suhu 57º C memiliki tekanan sebesar 1,5 × 105Pa dan bervolume 17 liter. Sistem menyerap kalor dari lingkungan secara isobarik sehingga suhunya naik menjadi 167º C. Tentukan volume gas sekarang, usaha luar yang dilakukan gas, penambahan energi dalam gas, dan besarnya kalor yang diserap gas!

Soal No. 7

liga mol gas memuai secara isotermal pada suhu 150C, sehingga volumenya berubah dari 25 cm3menjadi 85 cm3. Hitung besar usaha yang dilakukan gas tersebut!

Soal No. 8

duapuluh mol gas helium memuai secara isotermal pada suhu 64 °C sehingga volumenya menjadi dua kali volume mula-mula. Tentukanlah usaha yang dilakukan oleh gas helium

Soal No. 9

Suatu gas yang volumenya 5,2 liter perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap 1,5 × 105 N/m2 hingga volumenya menjadi 6 liter. Berapakah usaha yang dilakukan gas?

Soal No. 10

Usaha sebesar 2 × 103 J diberikan secara adiabatik untuk memampatkan 0,5 mol gas ideal monoatomik sehingga suhu mutlaknya menjadi 2 kali semula. Jika konstanta umum gas R = 8,31 J/mol K, tentukanlah suhu awal gas.

 JAWAB

1. Diketahui :  V₁= 4,0 m³

                    V₂= 3,5 m³ 

                    p = 4atm = 4,04 x 10⁵ Pa  

Ditanya    :   W = …?

Jawab       : W =  p x ∆V

                         = 4,04x10⁵  ( 3,5 – 4,0 )

                         =  4,04x10⁵ x (-0,5)

                         =  -2,02 x 10⁵ J

Usaha bertanda negatif  karena terjadi penurunan volume.

2. Diketahui :   V₁ = 3,5 m³

                       T₁ = 67⁰C = 340⁰K

                       T₂ = 97⁰C = 370⁰K

                        p = 3x10⁵N/m²

Ditanya    :  W=…?

Jawab       :  V1/ T1= V2/T2

                   3,5/340 = V2/370

                   V₂    = 3,8 m³

                   W = p x ∆V

                   W = 3 x 10⁵ (3,8 – 3,5)

                   W = 9 x 10⁴ J

3. Diketahui :  n = 2000/693 mol

                     T = 37⁰C = 310⁰K

                    V₁ = 1,5 L = 1,5 x 10^-3 m³

                    V₂ = 3 L    = 3 x 10^-3 m³

                     R = 8,314 J/mol K

                    Ln 2 = 0,693

Ditanya   :    W = …?

Jawab     :   W = n x R x T x lnV2/V1

                   W = 2000/693 x 8,314 x 310 x ln3/1,5

                   W = 5154,68 J

4. Diketahui :  Q₁ = 600 J

                      T₁  = 200 K

                      T₂  = 300 K 

    Ditanya    :   W = … ?

    Jawab      :    Q2/Q1 = T2/T1                      

                        Q2/600 =  3000/200        

                        Q₂  = 900 J

                        W = Q₁ – Q₂

                        W = 600 – 900

                        W = 300 J

 5. Diketahui :  T₁ = 500 K

                      T₂ = 440 K

                      Ƞ₁ = 30%

    Ditanya    :  Ƞ₂ = … ?

    Jawab       :  Ƞ₂ =  (1- T2/T1) x 100%

                            = (1-440/500) x 100%

                            = 12% 

6. Diketahui : T₁ = 57⁰C = 330⁰K

        T₂ = 167⁰C = 440⁰K

         P = 1,5 x 10⁵ Pa

       V₁ = 17 L = 17 x 10^-3

Ditanya  :    V₂ , W , ∆U, Q = … ?

Jawab    :    V1/T1=V2/T2

    17 x 10^-3/ 330 = V₂ / 440

     V₂ = 22,67 x 10^-3 m³

  W = p x ∆V

   = 1,5 x 10⁵ x (22,67x10^-3 - 17x10^-3)

   = 850,5 J

∆U = 3/2x n x R (T₂ – T₁)

 = 1,5 x 1 x 8,314 x (440 – 330)

 = 1371,81 J

  Q = ∆U + W 
      = 1371,81 – 850,5

   = 521,31 J

7. Diketahui : n = 5 mol

   T = 15⁰C = 288⁰K

                     V₁ = 25 cm³ = 25 x 10^-6 m³

                     V₂ = 85 cm³ = 85 x 10^-6 m³

Ditanya :    W = … ?

Jawab    :   W = n x R x T x lnV2/V1

= 5 x 8,314 x 288 x ln 85x10^-6 / 25x10^-6

= 1,47 x 10⁴ J

8. Diketahui : n = 20 mol

   T = 64⁰C = 337⁰K

   V₂=2V₁

Ditanya  :  W = … ?

Jawab    :  W = n x R x T x lnV2/V1

= 20 x 8,314 x 337 x ln2V1/V1

= 3,88 x 10⁴ J

9. Diketahui : V₁ = 5,2 L = 5,2 x 10^-3 m³

   V₂ = 6 L = 6 x 10^-3 m³

     p = 1,5 x 10⁵ N/m²

Ditanya    :  W = …?

Jawab      :  W = p x ∆V

= 1,5x10⁵ x (6x10^-3 – 5,2x10^-3)

= 120 J

10. Diketahui  :  W = 2 x 10³ J

    n = 0,5 mol

    T₂=2T₁

     R = 8,31 J/mol K

Ditanya  : T₁ = …?

Jawab   :  W = 3/2x n x R x (T₁ – T₂)

              2x10³ =  3/2x 0,5 x 8,31 x (T₁ – 2T₁)

              2x10³ =  6,23 x (-T₁)

              T_{1 =} 321⁰K