4/1/13
Ter modi nami ka
Fisik a Study Study Center Never End Never Ending ing Learning English En glish
Menu Home Fisika X SMA Fisika XI SMA Fisika XII SMA Fisika SMP Soal - Soal Pengayaan Olimpiade Olim piade Fisi Fisika ka UN Fisika SMA UN Fisika SMP Ti ps SK L UN Fisika Rumus Ru mus Fisika Tr y Out Online Online Bank Ba nk Soal U N Ta bel -Tabel Bank Ba nk Soal Semester Bank Ba nk Soal Har ian Reviews Re views Ilu Il ustrasi Fisika
Cari Arti Artikel kel FSC FS C
Most Read
Latest
Listrik Statis Kelas IX SMP GLB - GLBB Gerak Lurus Vektor Usaha Energi Mencari Menca ri Dimensi Dimensi Kinematika Gerak Listrik Statis 12 Gelombang
Cermin Datar Ticker Timer vs Tetesan Oli Mesin Cara Membaca Ticker Timer Teropong Bintang Sampel Seleksi Fisika 2012 Kabupaten Kota UN Fisika SMA 2012 A86 No. 36-40 UN Fisika SMA 2012 A86 No. 31-35 UN Fisika SMA 2012 A86 No. 26-30
Listrik Dinamis Kelas 9 SMP - Part 1 Dinamika 2 Gaya Gesek Usaha dan Daya Kelas 8 SMP Gerak Melingkar
Nada-N ada Pipa Pipa Organa Organa dan Dawai Dawai Getaran Harmonik Harmonik Sed Sederhana erhana Seleksi Astronomi 2012 - Fisika UN Fisika SMA 2012 A86 No. 21-25
www.fi si kastudycenter .com/fi si ka- xi - sma/33- ter modi nami ka
1/9
4/1/13
Termodinamika
Fisika XI SMA Termodinamika
Termodinamika Category: Fisika XI SMA Written by fisikastudycenter 0
Fisikastudycenter.com- Contoh Soal dan Pembahasan tentang Termodinamika, Materi Fisika kelas 2 (XI) SMA. Mencakup Usaha, Proses- Proses Termodinamika, Hukum Termodinamika I dan Mesin Carnot.
Rumus - Rumus Minimal 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 www.fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika
2/9
4/1/13
Termodinamika
u um oye Suhu tetap → PV = Konstan → P1V1 = P2V2 P, V, T Berubah (non adiabatis) (P1 V1 ) /
(T1 ) =
(P2 V2 ) /
(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 (V2 / V1) → Isotermis
W = − 3/2 nRΔT → Adiabatis ( gas monoatomik) Keterangan : T = suhu (Kelvin, jangan Celcius) P = tekanan (Pa = N/m2) V = volume (m3) n = jumlah mol 1 liter = 10−3m3 1 atm = 105 Pa ( atau ikut soal!) Jika tidak diketahui di soal ambil nilai ln 2 = 0,693
Mes in 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) Q 1 = kalor masuk / diserap reservoir tinggi (joule) Q 2 = kalor keluar / dibuang reservoir rendah (joule)
Contoh soal dan pembahasan www.fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika
3/9
4/1/13
Termodinamika
Soal No. 1
Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3 dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut! (1 atm = 1,01 x 105 Pa) Pembahasan Data :
V2 = 4,5 m3 V1 = 2,0 m3 P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa Isobaris → Tekanan Tetap W = P (ΔV) W = P(V2 − V1) W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105 joule Soal No. 2
1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27o C dipanaskan secara isobarik sampai 87o C. Jika tekanan gas helium 2 x 105 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 = 27o C = 300 K T2 = 87o C = 360 K P = 2 x 105 N/m2 W = PΔV Mencari V2 : V2
/T2 = V1/T1
V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3 W = PΔV = 2 x 105(1,8 − 1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 kJ Soal No. 3 2000
/693 mol gas helium pada suhu tetap 27o C 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 www.fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika
4/9
4/1/13
Termodinamika
T = 27o C = 300 K Usaha yang dilakukan gas : W = nRT ln (V2 / 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/ = W / 3 600
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 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 = 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.....% www.fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika
5/9
4/1/13
Termodinamika
. , 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 (Tr ) 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 = 27o C = 300 K η = ( 1 − Tr /Tt) x 100% η = ( 1 − 300/500) x 100% = 40% b) Usaha mesin Carnot = W / www.fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika
6/9
4/1/13
Termodinamika
4
/10 = W /1200
W = 480 joule c) Perbandingan kalor yang dibuang di suhu rendah dengan usaha yang dilakukan mesin Carnot Q 2 = Q1 − W = 1200 − 480 = 720 joule Q 2 : 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. 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 105) = 400 kilojoule Soal No. 9 Suatu pesawat pendingin Carnot mempunyai koefisien kinerja 6,5. Jika reservoir yang tinggi 27°C, maka reservoir yang bersuhu rendah adalah.... A. −5 °C B. −8 °C C. −10 °C D. −12 °C E. −13 °C (Dari soal Soal UMPTN 1994) www.fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika
7/9
4/1/13
Termodinamika
em a asan Data dari soal adalah: Tt = 27°C = 27 + 273 = 300 K
C p = 6,5 Tr = ..... Dari rumus koefisien performansi mesin atau pesawat pendingin:
Dimana C p = koefisien performansi Tr = suhu tinggi (Kelvin) Tt = suhu rendah (Kelvin) Masuk datanya:
Soal No. 10 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. 11 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 Q = 1300 www.fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika
8/9
4/1/13
Termodinamika
W = .... Rumus koefisien performansi jika diketahui usaha dan kalor
Dimana W = usaha yang diperlukan untuk memindahkan kalor dari suhu rendah Q r = kalor yang dipindahkan dari suhu rendah Sehingga jika digabung dengan rumus dari no 10 diperoleh:
(Rintisan)
Add comment JC omments
Joomla Templates: by JoomlaShack Templ ate Upgrade by Joomla Visually
www.fisikastudycenter.com/fisika-xi-sma/33-termodinamika
9/9
