Soal Dan jawaban Termodinamika Kelas 11 Soal Dan Pembahasan termodinamika Soal Dan jawaban Termodinamika Soal soal Termodinamika Materi Termodinamika Rumus Rumus Penting Termodinamika
Rumus Dasar Termodinamika
Hukum Termodinamika I
ΔU = Q − W
Keterangan :
ΔU = perubahan energi dalam (joule)
Q = kalor (joule) W = usaha (joule) Proses-proses
Isobaris → tekanan tetap Isotermis → suhu tetap → ΔU = 0 Isokhoris → volume tetap (atau isovolumis atau isometric) → W = 0 Adiabatis → tidak terjadi pertukaran kalor → Q = 0 Siklus → daur → ΔU = 0 Persamaan Keadaan Gas Hukum Gay-Lussac Tekanan tetap → V/T = Konstan → V1/T1 = V2/T2
Hukum Charles
Volume tetap → P/T = Konstan → P1/T1 = P2/T2 Hukum Boyle
Suhu tetap → PV = Konstan → P 1V1 = P2V2 P, V, T Berubah (non adiabatis)
(P V ) (P V ) 1 1 / (T1) = 2 2 / (T2)
Adiabatis P1V1 γ= P2V2γ T1V1 γ − 1= T2V2γ − 1
γ = perbandingan kalor jenis gas pada tekanan tetap dan volum tetap → γ =
C p/Cv
Usaha
W = P(ΔV) → Isobaris W = 0 → Isokhoris W = nRT ln (V 2 / V1) → Isotermis W = − 3/2 nRΔT → Adiabatis ( gas monoatomik) Keterangan : T = suhu (Kelvin, jangan Celcius) P = tekanan (Pa = N/m 2) V = volume (m3) n = jumlah mol 1 liter = 10 −3m3 1 atm = 10 5 Pa ( atau ikut soal!) Jika tidak diketahui di soal ambil nilai ln 2 = 0,693 Mesin Carnot η = ( 1 − Tr / / Tt ) x 100 % η = ( W / Q1 ) x 100% W = Q1 − Q2 Keterangan :
η = efisiensi mesin Carnot (%)
Tr = = suhu reservoir rendah (Kelvin) Tt = suhu reservoir tinggi (Kelvin) W = usaha (joule) Q1 = kalor masuk / diserap reservoir tinggi (joule) Q2 = kalor keluar / dibuang reservoir rendah (joule)
Diktat Termodinakiaka Teknik Mesin termodinamika 2 Termodinamika 1 Termodinamika Entropy Aplikasi TErmodinamika Contoh Soal dan Pembahasan
Soal No. 1 Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m 3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m 3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut! (1 atm = 1,01 x 10 5 Pa) Pembahasan Data : V2 = 4,5 m3 V1 = 2,0 m3 P = 2 atm = 2,02 x 10 5 Pa Isobaris → Tekanan Te tap
W = P (ΔV) W = P(V2 − V1) W = 2,02 x 10 5 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 10 5 joule Soal No. 2 1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27 oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 10 5 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar.... A. 60 kJ B. 120 kJ C. 280 kJ D. 480 kJ E. 660 kJ (Sumber Soal : UMPTN 1995) Pembahasan Data : V1 = 1,5 m3 T1 = 27oC = 300 K T2 = 87oC = 360 K P = 2 x 10 5 N/m2
W = PΔV Mencari V2 : V V 2/T2 = 1/T1 V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m 3 W = PΔV = 2 x 10 5(1,8 − 1,5) = 0,6 x 10 5 = 60 x 10 3 = 60 kJ Soal No. 3 2000 /693 mol gas helium pada suhu tetap 27 oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium! Pembahasan Data : n = 2000/693 mol V2 = 5 L V1 = 2,5 L T = 27oC = 300 K
Usaha yang dilakukan gas : W = nRT ln (V 2 / V1) W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( 5 L / 2,5 L ) W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule Soal No. 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. 148 J E. 200 J (Sumber Soal : UN Fisika 2009 P04 No. 18) Pembahasan 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 Soal No. 5
Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!
Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar.... A. 660 kJ B. 400 kJ C. 280 kJ D. 120 kJ E. 60 kJ (Sumber Soal : UN Fisika 2010 P04 No. 17) Pembahasan WAC = WAB + WBC WAC = 0 + (2 x 10 5)(3,5 − 1,5) = 4 x 10 5 = 400 kJ Soal No. 6 Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, efisiensinya.....% A. 50,0 B. 52,5 C. 57,0 D. 62,5 E. 64,0 (Sumber Soal : SPMB 2004) Pembahasan Data pertama: η = 40% = 4 / 10 Tt = 400 K Cari terlebih dahulu suhu rendahnya (T r ) hilangkan 100 % untuk mempermudah perhitungan:
η = 1 − (Tr /Tt) 4 / 10 = 1 − (Tr /400) (Tr /400) = 6 / 10 Tr = 240 K Data kedua : Tt = 640 K Tr = 240 K (dari hasil perhitungan pertama) η = ( 1 − Tr /Tt) x 100% η = ( 1 − 240/640) x 100% η = ( 5 / 8 ) x 100% = 62,5% Soal No. 7 Perhatikan gambar berikut ini!
Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 joule, tentukan : a) Efisiensi mesin Carnot b) Usaha mesin Carnot c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot d) Jenis proses ab, bc, cd dan da Pembahasan a) Efisiensi mesin Carnot Data : Tt = 227oC = 500 K Tr = 27oC = 300 K η = ( 1 − Tr /Tt) x 100% η = ( 1 − 300/500) x 100% = 40% b) Usaha mesin Carnot η = W/Q1 4 /10 = W/1200 W = 480 joule c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot Q2 = Q1 − W = 1200 − 480 = 720 joule Q2 : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2
d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah, suhu gas tetap) bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah, suhu gas turun)
cd → pemampatan isotermal (volume gas berkurang, suhu gas tetap) da → pemampatan adiabatis (volume gas be rkurang, suhu gas naik) Soal No. 8
Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule. A. 200 B. 400 C. 600 D. 800 E. 1000 Pembahasan W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda W = ab x bc W = 2 x (2 x 10 5) = 400 kilojoul
1. Jika reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K, maka efisiensi maksimum mesin 40%. Agar
efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, suhu reservoir suhu tinggi harus menjadi …. a. 900 K b. 960 K c. 1000 K
d. 1180 K e. 1600 K
2. Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi
40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K maka efisiensinya …. a. 50,0 % b. 52,5% c. 57,0%
d. 62,5% e. 64,0%
3. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 727 OC mempunyai efisiensi
30%, maka reservoir suhu rendahnya adalah …. a. 327 OC b. 373 OC c. 417 OC
d. 427 OC e. 509 OC
4. Sebuah mesin Carnot membangkitkan tenaga 2000 joule dari reservoir bertemperatur 1200K ke reservoir 400 K, maka mesin pada saat itu menghabiskan energi sebesar … . a. 2500 J d. 3600 J b. 3000 J e. 6000 J
c. 3200 J 5. Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2000 joule dari suatu reservoir yang suhunya 500 k dan membuangnya sebesar 1200 joule pada reservoir yang bersuhu 250 K. Efisiensi mesin itu
adalah ….
a. 80 % b. 75 5 c. 60 %
d. 50 % e. 40 %
6. Energi kalor tidak seluruhnya dapat diubah menjadi energi mekanik atau usaha, sabagian akan terbuang.
Pernyataan ini dikenal sebagai ….
a. b. c. d. e.
hokum I Termodinamika hokum kekekalan energi hokum II Termodinamika hokum Joule hokum Boyle
7. Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa …. a. b. c. d. e.
kalor tidak dapat masuk ke dan keluar dari suatu sistem. energi adalah kekal energi dalam adalah kekal suhu adalah tetap system tidak mendapat usaha dari luar
8. Pernyataan berikut berkaiatan dengan proses termodinamika : (1) Pada proses isokhorik, gas tidak melakukan usaha (2) Pada proses isobaric, gas melakukan/menerima usaha (3) Pada proses isothermal, energi dalam gas berubah (4) Pada proses adiabatic, gas selalu melakukan usaha
Pernyataan yang benar adalah ….
a. b. c. d. e.
(1), (2) dan (3) (1) dan (2) (1) dan (4) (2) (3) dan (4) (3) dan (4)
Suatu tabung berisi 80 gram gas ideal monoatomik (massa molar = 40 gram/mol). J ika energi
dalam gas itu 7470 joule, suhunya adalah …. a. 27OC b. 87OC c. 127OC
d. 300 OC e. 327OC
10. Suatu tabung berisi 1,5 x 10 23 partikelgas ideal monoatomik. Jika energi kinetic rata-rata tiap partikel gas adalah 6,0 x 10- 21J, energi dalam gas itu adalah …. a. 700 J d. 950 J b. 800 J e. 1000 J c. 900 J
11. Sebuah silinder berpiston yang volumenya V, diisi udara dari tabung kompressor, sehingga volumenya menjadi 2V, usaha yang dilakukan gas pada tekanan tetap adalah... A. 1/4 pV B. 1/2 pV C. pV D. 2pV E. 4pV
12. Grafik disamping menyatakan hubungan antara tekanan gas terhadap volume. Usaha yang dilakukan gas setiap siklus adalah.... A. 600 J B. 500 J C. 300 J D. 200 J E. 100 J
13. Energi dalam sistem adalah... A. Jumlah usaha maksimum yang dapat dikeluarkan sistem B. jumlah energi kinetik total yang dimiliki sistem C. total banyaknya usaha yang dilakuka sistem D. banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sistem 1 K E. banyaknya kalor yang dilepaskan sistem ketika suhunya diturunkan menjadi 0 K 14. Sebuah gas ideal dengan massa tertentu mengalami pemampatan secara adiabatik. Jika B merupakan kerja yang dialami oleh sistem (gas) dan ΔT merupakan perubahan suhu dari sistem, maka berlaku keadaan..... A. B < 0 ; ΔT >0 B. B < 0 ; ΔT < 0 C. B > 0 ; ΔT = 0 D. B = 0; ΔT > 0 E. B = 0; ΔT = 0. 15. Jika gas ideal dalam ruangan tertutup diberi kalor sehingga mengembang secara isotermis, maka.... A. kecepatan rata-rata partikel bertambah B. energi dalamnya berkurang C. usaha luar gas sebanding dengan suhunya D. energi kinetik partikel gas bertambah
E. gas melakukan usaha positif 16. Sebuah mesin Carnot menggunakan tanki suhu tinggi 627 derajat C. Jika tangki suhu rendah derajat C, maka effesiensinya adalah... A. 44,4 % B. 55,6 % C. 65,6% D. 75 % E. 90 % 17. Suatu gas mengembang secara adiabatik ketika melakukan usaha 5 J. Kemudian gas dikompresi secara adiabatik, dengan usaha sebesar 80 J. Perubahan energi dalam gas ini adalah....
A. ΔU1 = -5 ; Δ U2 = 80 J B. ΔU1 = -5 ; Δ U2 = - 80 J C. ΔU1 = 5 ; Δ U2 = - 80 J D. ΔU1 = -80 ; Δ U2 = 5 J E. ΔU1 = 80 ; Δ U2 = -5 J 18. Suatu mesin Otto menerima kalor 250 kalori dari sebuah reservoir bersuhu 400 K dan melepaskan 175 kalori ke sebuah reservoir lain bersuhu 320K. Effisiensi mesin tersebut adalah.... A. 20 % B. 25 % C. 30 % D. 70% E. 80 %
19. Energi kalor tidak seluruhnya dapat diubah menjadi energi mekanik atau usaha, sebagian akan dibuang. Pernyataan ini sesuai dengan.... A. hukum kekekalan energi kinetik B. hukum kekekalan energi mekanik C. hukum nol Termodinamika D. hukum I termodinamika E. hukum II termodinamika
20. Suhu di dalam freezer - 23 derajat C. sedangkan suhu di luar = 27 derajat C. Setiap 30 menit dari mesin tersebut dapat dikeluar kalor 3 x 10 6 joule. Daya listrik yang terpakai dalam
menjalankan pesawat pendingin Carnot adalah.. A. 1/6 x 10 4 W B. 1/18 x 10 4 W C. 5/18 x 10 4 W D. 1/36 x 10 4 W E. 10 4W 21. Besarnya kapasitas kalor gas untuk volume tetap (Cv) dan kapasitas kalor gas untuk tekanan tetap (Cp) pada suhu sedang untuk diatomik adalah........ A. Cv = 3/2 nR; Cp = 5/2 nR B. Cv = 5/2 nR; Cp = 7/2 nR C. Cv = 7/2 nR; Cp = 9/2 nR D. Cv = 9/2 nR; Cp = 11/2 nR E. Cv = 11/2 nR; Cp = 13/2 nR
22. Suatu gas bervolume 1 m 3 perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap hingga volumenya menjadi 2,5 m 3. Jika usaha tersebut 6 x 10 5 J, maka tekanan gas adalah…. A. 1,5 x 10 5 N/m3 . B. 2 x 105 N/m3 . C. 4 x 105 N/m3 . D. 4 x 10 6 N/m3 . E. 6 x 106 N/m3 . Essay
1. Satu kilogram bahan bakar (kalor pembakaran = 10.000 J/kg) habis terbakar dalam mesin yang dapat memindahkan air sebanyak 60 kg setinggi 8 m. Berapa persen dari kalor tersebut yang berhasil diubah menjadi usaha yang berguna? 2. Kalor sebanyak 8000 joule dihantarkan pada sistem selama proses berlangsung. Sistem 2000 joule melakukan sebanyak 6000 J. Berapa perubahan energi dalam yang dialami sistem tersebut ?
3. Gambar di samping adalah siklus yang dialami oleh mesin kalor. Berapa usaha yang dilakukan gas setiap siklus ?
4. Sejumlah makanan berada dalam lemari es yang mempunyai koeffisien performa 4,0. Jika usaha untuk memindahkan seluruh kalor yang dihasilkan mekanan ad alah 1250 J, tentukan kalor yang dihasilkan makanan tersebut ! 5. Suatu mesin hampir ideal yang bekerja antara suhu 27 derajat C dan 227 derajat C digunakan untuk menggerakkan sebuah generator yang tegangan keluarannya 220 V. J ika setiap detik mesin itu meyerap kalor 5500 J, tentukan kuat arus keluaran maksimum generator. 6. Temperatur 3 kg gas kripton bertambah dari -29 derajat C menjadi 89 derajat C. a. Jika perubahan temperatur berlangsung pada volume tetap, hitung : - jumlah kalor yang diberikan sistem - usaha yang dilakukan
- perubahan energi dalam b. Ulangi bagian a jika proses berlangsung dalam tekanan tetap. Untuk gas kripton, Cv = 0,037 kal/grderajatC dan Cp = 0,0595 kal/gderajatC. 7. Mesin pendingin ruangan menyerap kalor 8700 J dalam waktu satu detik. Jika suhu ruangan akan dipertahankan sebesar 17 derajat C, sedangkan suhu lingkungan tempat pembuangan kalor adalah 27 derajat C, tentukan daya listrik yang dibutuhkan ! 8. Pada tekanan normal dengan temperatur 0 derajat C, volume 1 kg es berkurang 91 cm kubik akibat peleburan. Hitung perubahan energi dalam ketika 2 kg es melebur pada tekanan normal dan suhu 0 derajat C ( Lv,es = 3,3 x105 J/kg)
CONTOH SOAL PEMBAHASAN TERMODINAMIKA Soal No. 6 Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K, efisiensinya.....% A. 50,0
B. 52,5 C. 57,0 D. 62,5 E. 64,0 (Sumber Soal : SPMB 2004) Pembahasan Data pertama:
η = 40% = 4 / 10 Tt = 400 K Cari terlebih dahulu suhu rendahnya (T r ) hilangkan 100 % untuk mempermudah perhitungan: η = 1 − ( Tr /Tt) 4 / 10 = 1 − ( Tr /400) (Tr /400) = 6 / 10 Tr = 240 K Data kedua : Tt = 640 K Tr = 240 K (dari hasil perhitungan perta ma) η = ( 1 − Tr /Tt) x 100% η = ( 1 − 240/640) x 100% η = ( 5 / 8 ) x 100% = 62,5% Soal No. 7 Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K mempunyai efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, maka suhu reservoir suhu tinggi dinaikkan menjadi.... (UMPTN 90) A. 900 K B. 960 K
C. 1000 K D. 1180 K E. 1600 K
Pembahasan Rumus efisiensi (tanpa %)
Data dari Efisiensi pertama, Tt = 800 K
η = 40% = 0,4 → (1 − η) = 0,6 Dari sini diperoleh suhu rendah Tr
Dari data efisiensi kedua,
η = 50% = 0,5 → (1 − η) = 0,5 Tr = 480 K Suhu tingginya:
Soal No. 8 Sebuah mesin Carnot bekerja pada pada suhu tinggi 627°C memiliki efisiensi 50%. Agar efisiensi maksimumnya naik menjadi 70% pada suhu rendah yang tetap, maka suhu tingginya harus dinaikkan menjadi....
A. 1500°C B. 1227°C C. 1127°C D. 1073°C E. 927°C Soal No. 9 Perhatikan gambar berikut ini!
Jika kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 1200 j oule, tentukan : a) Efisiensi mesin Carnot b) Usaha mesin Carnot c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot d) Jenis proses ab, bc, cd dan da Pembahasan a) Efisiensi mesin Carnot Data :
Tt = 227oC = 500 K Tr = 27oC = 300 K η = ( 1 − Tr /Tt) x 100% η = ( 1 − 300/500) x 100% = 40% b) Usaha mesin Carnot η = W/Q1 4/10 = W/1200
W = 480 joule c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot
Q2 = Q1 − W = 1200 − 480 = 720 joule Q2 : W = 720 : 480 = 9 : 6 = 3 : 2 d) Jenis proses ab, bc, cd dan da
ab → pemuaian isotermis (volume gas bertambah, suhu gas tetap) bc → pemuaian adiabatis (volume gas bertambah, suhu gas turun) cd → pemampatan isotermal (volume gas berkurang, suhu gas tetap) da → pemampatan adiabatis (volume gas berkurang, suhu gas naik) Soal No. 10 Sejumlah gas ideal mengalami proses seperti gambar berikut.
Proses yang menggambarkan adiabatis dan isokhorik berturut-turut ditunjukkan pada nomor... (UN Fisika 2013) A. 1 – 2 dan 3 – 4 B. 1 – 2 dan 4 – 5 C. 2 – 3 dan 1 – 2 D. 2 – 3 dan 1 – 2 E. 2 – 3 dan 3 – 4 Pembahasan Adiabatis : proses dimana tidak ada kalor masuk atau keluar. Ciri garisnya melengkung curam. Seperti garis 2 -
3. Isokhorik : proses pada volume tetap. Garisnya yang tegak lurus sumbu V. Bisa 5 - 1, juga 3 - 4.
Pilihan yang ada sesuai adiabatis dan isokhoris adalah 2 - 3 dan 3 - 4. Soal No. 11
Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule. A. 200 B. 400 C. 600 D. 800 E. 1000 Pembahasan W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda W = ab x bc
W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule
Soal No. 12
Sebuah mesin pendingin memiliki reservoir suhu rendah sebesar −15°C. Jika selisih suhu antara reservoir suhu tinggi dan suhu rendahnya sebesar 40°C, tentukan koefisien performansi mesin tersebut! Pembahasan Data mesin Tr = − 15°C = (− 15 + 273) K = 258 K Tt − Tr = 40°C
C p =....
Soal No. 13
Sebuah kulkas memiliki suhu rendah − 13°C dan suhu tinggi 27°C. Jika kalor yang dipindahkan dari reservoir suhu rendah adalah 1300 joule, tentukan usaha yang diperlukan kulkas! Pembahasan Data mesin pendingin
Tr = − 13°C = (− 13 + 273) K = 260 K Tt = 27°C = 300 K
Qr = 1300 j W = .... Rumus koefisien performansi jika diketahui usaha dan kalor
Dimana W = usaha yang diperlukan untuk memindahkan kalor dari suhu rendah Qr = kalor yang dipindahkan dari suhu rendah Sehingga jika digabung dengan rumus dari no sebelumnya diperoleh:
Diposting oleh hana lestari di 12:25:00 AM
1. Partikel-partikel gas ideal memiliki sifat-sifat antara lain …. 1) selalu bergerak 2) tidak tarik menarik 3) bertumbukan lenting sempurna 4) tidak mengikuti Hukum Newton tentang gerak
Pernyataan yang benar adalah … a. 1, 2, dan 3
b. 2, 3, dan 4
d. 1 dan 3
e. 2 dan 4
c. 1, 3, dan 4
Jawaban: a (skor 2)
2.
Jika suatu gas ideal dimampatkan secara isotermal sampai volumenya menjadi setengah dari
volume semula maka …. a. tekanan dan suhu tetap
b. tekanan menjadi dua kali dan suhu tetap c. tekanan tetap dan suhu menjadi dua kalinya d. tekanan menjadi dua kalinya dan suhu menjadi setengahnya e. tekanan dan suhu menjadi setengahnya.
Jawaban: b (skor 2)
3.
Gas dalam ruangan tertutup yang berolume 20000 liter dan suhu 27 0 C memiliki tekana 10
atm.tentukan jumlah mol yang ada dalam ruangan tersebut… a. 8130,081 mol
b. 2,70 x 10-4mol
d. 0,138 mol
e. 1 mol
c. 5934782,09 mol
Jawaban: a (skor 2)
4.
Suatu gas ideal dengan volume 2 liter,suhunya 7 0c dan tekanan 0,7 atm menempati sebuah ruang.Jika gas tersebut didinginkan pada volume tetap sehingga suhunya menjadi -73 0C.
Tentukan tekanan gas……….. a. 5 atm
b. 0,5 atm
c. 0,06 atm
d. 0,512 atm
e. 10 atm
Jawaban: b (skor 2)
5.
Pada keadaan normal (T = 0°C dan p = 1 atm), 4 gram gas oksigen (O 2) dengan berat molekul
Mr = 32 memiliki volume sebesar …. (R = 8.314 J/kmol K; 1 atm = 105N/m2)
a. 1,4 × 10 – 6m3
b. 2,8 × 10 – 3m3
d. 2,8 m 3
e. 22,4 m3
c. 22,4 × 10 – 3m3
jawaban: b (skor 2)
6.
Sebuah tangki diisi dengan gas ideal bermassa 10 kg pada tekanan 4 atm dan suhu 47°C.Tangki tersebut memiliki lubang kecil sehingga memungkinkan gas dapat lolos keluar. Ketikasuhu 27°C dan tekanan gas 3 atm, massa gas yang lolos keluar dari tangki jika 1 atm =
105 Pa adalah …. a. 2 kg
b. 3 kg
c. 4 kg
d. 5 kg
e. 6 kg
jawaban: a (skor 2)
7.
Diketahui volume bola B dua kali volume bola A. Kedua bola terisi gas ideal. Volume tabung penghubung dapat diabaikan. Gas A berada pada suhu 300 K. Jika jumlah molekul gas dalam bola A adalah N dan jumlah molekul gas dalam bola B adalah 3 N, suhu gas dalam bola B
adalah ….
a. 150 K
b. 200 K
c. 300 K
d. 450 K
e. 600 K.
Jawaban: b (skor 2)
8.
Sebuah bejana volume 2 L berisi gas nitrogen pada tekanan 2 atm, dihubungkan dengan bejana lain volume 1 L yang berisi gas oksigen pada tekanan 1 atm. Berapa tekanan campuran gas?
a.
2/3 atm
b. 4/3 atm
c. 5/3 atm
d. 3/5 atm
e. ½ atm
Jawaban: c (skor 2)
9. Jika suhu gas dinaikkan, kecepatan rata- rata partikel gas bertambah karena kecepatan gas… a.
Sebanding dengan akar masa partikel
b. Sebanding dengan akar suhu mutlak c.
Berbanding terbalik dengan masa partikel
d. Sebanding dengan suhu mutlak gas e.
Sebanding dengan kuadrat suhu mutlak
Jawaban: b (skor 2)
10. Berapa kecepatan efektivitas gas bermasa jenis 10 kg/m 3 yang berada pada tabung bertekanan 3 x 105 Pa? a.
100 m/s
b. 200 m/s
c. 300 m/s
d. 500 m/s
e. 600 m/s
Jawaban: c (skor 2) Soal No. 1 Sejumlah gas ideal dipanaskan dalam sebuah silinder berpenghisap pada tekanan tetap, maka: (1) volume gas bertambah
(2) tekanan gas konstan (3) volume dan temperatur berbanding lurus (4) massa gas konstan
Pernyataan yang benar adalah nomor …. A. (1), (2), dan (3) B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4) saja E. semua benar Jawaban : E
Soal No. 2 Dua mol gas N2 pada suhu 27 oC memiliki tekanan 1 atm. Volume gas tersebut adal ah …. A. 50 dm 3 B. 40 dm 3 C. 30 dm3 D. 20 dm 3 E. 10 dm 3
Pembahasan :
T =27oC+273=300K PV 1×105⋅VVV =nRT =2⋅8,314⋅300=0,0498m3=50dm3 Jawaban : A Soal No. 3 Kelajuan suatu partikel gas ideal pada suhu T Kelvin adalah v. Jika suhu diturunkan hingga menjadi 14T, kejauannya akan menjadi …. A. 14v B. 12v C. v D. 2v E. 4v
Pembahasan : Jawaban : B
v′vv′vv′vv′vv′=T ′T −−−√=14TT −−−−√=14−−√=12=12v Soal No. 4 Gas ideal menempati sebuah tabung gas yang bocor dengan volume 0,6 m 3. Gas tersebut tidak keluar dari tabung karena suhu dan tekanannya sama dengan suhu dan tekanan lingkungan. Jika gas dalam tabung dipanaskan dari suhu 27 oC hingga 77 oC, berapakah volume gas yang keluar dari dalam tabung? A. 0,5 m3 B. 0,4 m 3
C. 0,3 m 3 D. 0,2 m3 E. 0,1 m3 Pembahasan : Diketahui : V1 = 0,6m 3 T1 = 27oC + 273 = 300 K T2 = 77oC + 273 = 350 K P1 = P2 Ditanya : Vyang keluar = V2 – V1
P 1V 1T 1 P ⋅0,63000,002V 2= P 2V 2T 2= P ⋅V 2350=V 2350=0,7m3 Vyang keluar = V2 – V1 = 0,7 m3 – 0,6 m3 = 0,1 m 3 Jawaban : E Soal No. 5 Sepuluh liter gas ideal bersuhu 127 oC mempunyai tekanan 110,4 Pa. Bila k = 1,38 x 10 -23
J/K, maka banyaknya partikel gas adalah …. A. 2,0 x 10 20 B. 2,0 x 10 19 C. 2,0 x 10 18 D. 1,8 x 10 20 E. 1,8 x 1018 Pembahasan : Diketahui : V = 10 liter = 10 x 10 -3 m103 T = 127oC = 400 K P = 110,4 Pa = 110,4 N/m 2 Ditanya : N?
PV 110,4⋅10×10−3 N = NkT = N ⋅1,38×10−23×400=2,0×1020 Jawaban : A Soal No. 6 Jika konstanta Boltzmann = 1,38 x 10 -23 J/K, maka energi kinetik sebuah atom gas helium pada suhu 27oC adalah …. A. 2,07 x 10 -21 J B. 4,14 x 10 -21 J C. 5,59 x 10 -21 J D. 6,21 x 10 -21 J E. 12,42 x 10 -21 J
Pembahasan : T = 27oC + 273 = 300 K
Ek =32kT =32⋅1,38×10−23⋅300=6,21×10−21J Jawaban : D Soal No. 7 Partikel – partikel gas ideal mempunyai sifat antara lain : 1. selalu bergerak bebas 2. tidak saling tarik menarik antarpartikel 3. tidak mengikuti hukum Newton tentang gerak. 4. bila bertumbukan lenting sempurna
Pernyataan di atas yang benar adalah nomor …. A. 1, 2, dan 3 B. 1, 3, dan 4 C. 2, 3, dan 4 D. 1 dan 3 E. 1, 2, dan 4 Jawaban : E
Soal No. 8 Suatu gas ideal menempati volume 100 cm 3 pada suhu 0oC dan tekanan 1 atm. Bila suhunya menjadi 50oC sedangkan tekanan menjadi 2 atm, volume gas menjadi …. A. 118,3 cm 3 B. 84,5 cm 3 C. 59,2 cm 3 D. 45,5 cm 3 E. 38,4 cm 3
Pembahasan : Diketahui : T1 = 0oC + 273 = 273 K T2 = 50oC + 273 = 323 K
P 1V 1T 11⋅1002730,3662V 2V 2= P 2V 2T 2=2⋅V 2323=2⋅V 2323=118,32=59,2cm3 Jawaban : C
1. Kecepatan efektif (Vrms) molekul-molekul gas adalah.... A. sama untuk semua gas pada suhu yang sama B. tergantung pada massa molekul-molekul gas dan temperatur C. tergantung pada kerapatan dan tekanan gas D. hanya tergantung pada temperatur dan volume gas E. tidak tergantung pada tekanan dan temperatur gas. 2. Hubungan antara volume (V), tekanan (P) dan temperatur mutlak (T) pada gas ideal adalah P V =
xT, dengan x adalah konstanta. Nilai x tergantung pada..... A. massa molekul gas B. energi kinetik rata-rata molekul gas. C. p, V dan T D. jumlah molekul gas E. massa jenis gas
3. Grafik di samping adalah grafik hubungan antara energi kinetik rata-rata Ek satu molekul gas monoatomik dengan suhu mutal (T). Berdasarkan gambar di samping, konstanta Boltzman adalah.... A. (2x)/(3y) B. (3x)/(2y) C. (2y)/(3x) D. (3y)/(2x) E. x/y
4. Massa molekul oksigen kira-kira 16 kali massa molekul hidrogen. Dalam suhu kamar, V rms oksigen adalah v. Besarnya Vrms molekkul hidrogen pada suhu yang sama adalah.... A. 1/16 v B. 1/4 v C. 4v D. 16 v E. 2 v 5. Energi kinetik rata-rata sebuah molekul gas pada suhu 27 o C adalah 6,21 x 10
-21
J. Energi kinetic
o
rata-rata molekul gas tersebut pada suhu 27 C adalah…. A. 9,35 x 10 -21 J B. 10,35 x 10 -21 J C. 11,35 x 10 -21 J D. 12,35 x 10 -21 J E. 15,35 x 10 -21 J
6. Sebuah benda berisi 0,1m 3 udara pada tekanan 76 cm Hg. Jika bejana tersebut dihubungkan dengan bejana berkapasitas 0,09 m 3, maka tekanan yang terjadi…
A. 20 cmHg B. 30 cmHg C. 40 cmHg D. 40 cmHg E. 76 cmHg
7. Pada gambar disamping menunjukkan sebuah tabung mendatar, dimana kedua ujungnya tertutup dan berisi sebutir pellet air raksa (Hg) yang volumenya di abaikan. Daerah I berisi gas bermassa m dan daerah II 2m. Jenis gas pada daerah I dan II sama. Jika kedua daerah memiliki temperatur yang sama, perbandingan volume gas pada daerah II dan I ketika pellet air raksa dalam kesetimbangan adalah.... A. 3/2
B. 3/4
C. 2/3
D. 1/2
E. 1/4
8. grafik disamping menunjukkan hubungan antara volume (V) terhadap temperatur (T) pada tekanan (p) berbeda untuk gas yang sama. Berdasarkan grafik tersebut, tekanan yang paling besar adalah..... A.
p1
B.
p2
C. p3 D. p4
E. p5 9. Partikel-partikel gas ideal mempunyai sifat antara lain : (1) selalu bergerak (2) tidak saling tarik menarik (3) bertumbukan lenting sempurna (4) tidak mengikuti hukum newton tentang gerak Pertanyaan di atas yang benar adalah... A. (1) dan (3) B. (1) dan (4) C. (2) dan (4) D. (1), (2) dan (3) E. (1), (2), (3) dan (4) 10. Bila dalam ruang terutup gas dipanaskan sampai suhu TK, maka..... A. tekanan gas besarnya sama B. energi potensial molekul semakin kecil C. volume gas akan selalu bertambah karena gas akan memuai D. energi kinetik molekul = 2/3 NKT E. energi kinetik molekul = 3/2 NKT 11. Setelah ban sepeda dipompa, tekanan udara dalam ban bertambah. Jumlah molekul-molekul gas meningkat 2% temperatur (dalam Kelvin) meningkat 1% dan volume meningkat 0,2%. Pertambahan tekanan udara dalam ban adalah.... A. 0,4 % B. 1,2 % C. 2,8 % D. 3,2 % E. 10 % 12. Banyaknya atom (N) dalam satu m 3 untuk gas monoatomik pada temperatur 27 oC dan tekanan 1 x 105 Pa adalah… A. 1 x 10 22 B. 6 x 10 23 C. 2 x 10 25 D. 3 x 10 25 E. 2 x 10 26 13. Menurut Boyle, proses isotermal pada gas berlaku pV = C. Dimensi C sama dengan dimensi..... A. usaha B. tekanan
C. gaya D. momentum E. impuls
14.Molekul gas ideal pada temperatur absolut T memiliki kecepatan efektif C
. Gas tersebut lalu
rms
dipanasi hingga temperaturnya menjadi 2T. Kecepatan efektif molekul yang baru adalah.... A. 1/2 Crms B. 1/2√2 C rms C. 4√2 C rms D.
2 C rms
E. 4 C rms 15. kalor jenis molar suau gas pada volume konstan 1250 J/mol.K. Kalor molar gas tersebut pada tekanan tetap adalah.... A. 8310 J/mol K B. 16,620 J/mol K C. 20.810 J/mol K D. 25.000 j/mol K E. 29.120 J/mol K Essay 1. suatu gas ditahan agar bertekanan konstan. Volume gas pada suhu 50 o C sebesar 2 liter. Jika suhu berubah menjadi 100 o C, berapa volumenya ?
2. sejumlah gas ideal berada pada silinder yag ditiup dengan piston tak bermassa yang dapat bergerak bebas. Pada piston diletakkan benda bermassa 12 kg. Pada suhu 27 o C, jarak antara tutup dengan dasar tabung adalah h. tentukan suhu gas ketika jaraknya menjadi 1,5 h !
3. Sebuah tagki dilengkapi dengan katup pengaman yang berguna untuk membebaskan sejumlah udara bila tekanan dalam tangki melebihi 20 atm. Tangki yang mula-mula mengandung 25 kg udara pada tekanan 19,5 atm, disimpan pada tempat bersuhu 20 suatu tempat bersuhu 47
o
o
C. Kemudian tangki itu dipindahkan ke
C, sehingga katup pengaman pada tangki bekerja untuk meloloskan
sejumlah udara. Hitunglah massa udara yang lolos dari tangki tersebut ! 4. Gelembung udara di dasar danau dengan kedalaman 272 m memiliki volume 1 cm 3 . Jika suhu pada dasar danau 15 o C dan suhu pada permukaan atas danau 21
o
C, berapa volume gelembung
udara sesaat sebelum sampai kepermukaan ? (tekanan udara di luar 76 cm Hg)
5. Sepuluh partikel mempunyai kelajuan sebagai berikut :
Kecepatan (m/s)
2
5
6
8
Jumlah partikel
3
3
3
1
Hitung : a. kecepatan rata-rata b. kecepatan efektif 6.Sebuah tangki dengan volume 0,02 m 3 mengandung 1 mol gas helium pada suhu 27 oC. Dengan menganggap helium adalah gas ideal, hitunglah energi total sistem dan energi kinetik translasi ratarata per molekul 7. Temperatur gas ideal bertambah dari 120 K menjadi 480 K. Jika pada 120 K kecepatan efektif molekul gas adalah v, tentukan kecepatan efektif gas pada suhu 480 K ! 8. Pada suatu saat, di angkasa terdapat rata-rata 5 molekul gas per cm 3 . Temperatur di tempat itu 3 K. Berapa tekanan rata-rata dalam gas yang sangat tipis itu ? 9. Massa jenis gas karbondioksida pada 0 o C dan tekanan 1,0 x 10 5 N/m 2 adalah 1,98 kg/m 3 . entukan akar rata-rata kuadrat kecepatan (root mean square velocity) dari molekul-molekul gas tersebut pada suhu 0 o C dan 30 o C (tekanan tetap ) ! 10. Pada temperatur berapa kecepatan efektif m olekul gas sama dengan kecepatan lepas molekul gas tersebut dari permukaan bumi !
