RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA TENTANG TERMODINAMIKA
Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika sma tentang termodinamika ini meliputi proses-proses termodinamika, hukum-hukum termodinamika dan mesin Carnot. Proses-proses termodinamika terdiri dari 4 macam yaitu proses isokhoris, proses isobaris, proses isotermis dan proses adiabatik. Pada bahasan mesin Carnot lebih ditekankan kepada bagaimana menentukan efisiensi mesin Carnot.PROSES-PROSES DALAM TERMODINAMIKA
Proses Isobarik
Yaitu proses dalam termodinamika yang terjadi pada tekaan tetap.
Keterangan:
W = usaha (Joule)
P = tekanan (Pa)
V2 = volume kedua (m3)
V1 = volume pertama (m3)
Proses Isotermik
Yaitu proses dalam termodinamika yang terjadi pada suhu tetap.
Proses Isokhorik
Yaitu proses dalam termodinamika yang terjadi pada volume tetap.
Proses adiabatik
Proses dalam termodinamika tanpa disertai perpindahan kalor.
HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA
Keterangan:
ΔU = perubahan energi dalam (Joule)
Q = kalor (Joule)
W = usaha (Joule)
MESIN CARNOT
Keterangan:
E = efisiensi mesin Carnot
W = usaha (J)
Q1 = kalor yang masuk/diserap mesin (J)
Q2 = kalor yang dilepas/dibuang mesin (J)
T2 = suhu rendah (K)
T1 = suhu tinggi (K)
CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN TERMODINAMIKA
Perhatikan faktor-faktor yang dialami gas ideal berikut ini!
1) terjadi perubahan energi dalam volume tetap
2) volume tetap
3) suhu tetap
4) tidak melakukan usaha
yang terjadi dalam proses isotermik adalah...
A. 1 saja
B. 2 saja
C. 3 saja
D. 1 dan 3
E. 2 dan 4
Pembahasan:
Proses isotermis merupakan proses dalam termodinamika dengan suhu tetap.
Jawaban: C
Nomor 2 (UN 2012)
Suatu gas ideal mengalami proses termodinamika seperti pada gambar dibawah ini!
Dalam 1 siklus usaha yang dihasilkan adalah...
A. 1,0 x 105 joule
B. 1,5 x 105 joule
C. 3,0 x 105 joule
D. 4,0 x 105 joule
E. 6,0 x 105 joule
Pembahasan
Untuk menghitung usaha dalam satu siklus, hitung luas segitiga pada siklus tersebut!
W = 1/2 . 2 105 . 3 joule = 3,0 x 105 joule
Jawaban: C
Nomor 3 (UN 2013)
Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA dibawah ini!
Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah...A. 10 %
B. 20 %
C. 25 %
D. 30 %
E. 35 %
Pembahasan
Jawaban: DNomor 4
Grafik dibawah menunjukkan proses yang terjadi pada gas. Jika P0 = 6 . 105 Pa, V0 = 1,6 . 10-4 m3 dan V1 = 2,8 . 10-4 m3, maka usaha yang dilakukan gas adalah...
A. 90 JB. 72 J
C. 63 J
D. 54 J
E. 45 J
Pembahasan
Menghitung usaha pada proses termodinamika
W = P (V2 - V1)
W = 6 . 105 Pa (2,8 . 10-4 m3 - 1,6 . 10-4 m3)
W = 7,2 10 J = 72 J
Jawaban: B
Nomor 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
Menghitung usaha pada proses termodinamika
W = P (V2 - V1)
W = 6 . 105 Pa (2,8 . 10-4 m3 - 1,6 . 10-4 m3)
W = 7,2 10 J = 72 J
Jawaban: B
Nomor 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
Pembahasan
Untuk menghitung usaha dari grafik P-V diatas adalah dengan menghitung luas dibawah grafik yang berupa persegi panjang.
Untuk menghitung usaha dari grafik P-V diatas adalah dengan menghitung luas dibawah grafik yang berupa persegi panjang.
W = panjang . lebar = 2 m3. 2 105 N/m2
W = 4 105 J = 400.000 J = 400 J
Jawaban: B
Nomor 6
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 adalah proses perubahan gas pada tekanan tetap.
D. Isotermis adalah proses perubahan gas pada volume tetap.
E. Isokhorik adalah proses perubahan gas pada suhu tetap.
Pembahasan
Pernyataan yang benar adalah isobarik merupakan proses perubahan gas pada tekanan tetap.
A. Isobarik adalah proses perubahan gas pada tekanan tetap.
B. Isobarik adalah proses perubahan gas pada suhu tetap.
C. Isokhorik adalah proses perubahan gas pada tekanan tetap.
D. Isotermis adalah proses perubahan gas pada volume tetap.
E. Isokhorik adalah proses perubahan gas pada suhu tetap.
Pembahasan
Pernyataan yang benar adalah isobarik merupakan proses perubahan gas pada tekanan tetap.
Jawaban: A
Nomor 7
Sejumlah 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 tidak melakukan usaha.
E. Tidak memiliki energi dalam.
Pembahasan
Proses isokhorik merupakan proses termodinamika pada volume tetapi yang berarti usahan yang dilakukan nol.
A. Semua molekul kecepatannya sama.
B. Pada suhu tinggi kecepatan rata-rata molekul lebih besar.
C. Tekanan gas menjadi tetap.
D. Gas tidak melakukan usaha.
E. Tidak memiliki energi dalam.
Pembahasan
Proses isokhorik merupakan proses termodinamika pada volume tetapi yang berarti usahan yang dilakukan nol.
Jawaban: D
Nomor 8
Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut!
Jika kalor yang dilepas ke lingkungan 3000 J, maka kalor yang dilepas sistem adalah...
A. 3.000 J
B. 4.000 J
C. 4.800 J
D. 6.000 J
E. 8.000 J
Pembahasan
Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut!
Jika kalor yang dilepas ke lingkungan 3000 J, maka kalor yang dilepas sistem adalah...
A. 3.000 J
B. 4.000 J
C. 4.800 J
D. 6.000 J
E. 8.000 J
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu efisiensi.
Menghitung Q1.
Q1 = 3000 . 8/5 = 4800 J
Jawaban: C
Nomor 9
Perhatikan gambar!
Sebuah mesin kalor bekerja dalam suatu siklus Carnot dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika mesin menyerap kalor Q1 dari suhu tinggi dan membuang kalor Q2, maka usaha yang dihasilkan dalam satu siklus adalah...
A. 0,6 kkal
B. 1,4 kkal
C. 22 kkal
D. 58 kkal
E. 80 kkal
Perhatikan gambar!
Sebuah mesin kalor bekerja dalam suatu siklus Carnot dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika mesin menyerap kalor Q1 dari suhu tinggi dan membuang kalor Q2, maka usaha yang dihasilkan dalam satu siklus adalah...
A. 0,6 kkal
B. 1,4 kkal
C. 22 kkal
D. 58 kkal
E. 80 kkal
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu efisiensi.
Menghitung Usaha
W = E . Q1 = 22/80 . 80 kkal = 22 kkal
Jawaban: C
Nomor 10
Grafik P-V 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
Pembahasan
Grafik P-V 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
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu efisiensi.
Menghitung Usaha
W = E . Q1 = 7/12 . 800 J = 466,7 J
Jawaban: D
Nomor 11
Sebuah mesin bekerja dalam suatu mesin Carnot seperti gambar dibawah.
Jika kalor yang terbuang 2000 J, besar usaha yang dihasilkan mesin adalah...
A. 800 J
B. 8.000 J
C. 12.000 J
D. 20.000 J
E. 80.000 J
Sebuah mesin bekerja dalam suatu mesin Carnot seperti gambar dibawah.
Jika kalor yang terbuang 2000 J, besar usaha yang dihasilkan mesin adalah...
A. 800 J
B. 8.000 J
C. 12.000 J
D. 20.000 J
E. 80.000 J
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu efisiensi.
Menghitung kalor yang masuk
Q1 = Q2 / (1 - E) = 2000 J / (1 - 4/5) = 10.000 J
Menghitung Usaha
W = E . Q1 = 4/5 . 10.000 J = 8.000 J
Jawaban: B
Nomor 12
Jika sebuah mesin Carnot menggunakan reservoir suhu tinggi 900 K dan mempunyai efisiensi 60% maka suhu yang rendah adalah...
A. 700 K
B. 400 K
C. 387oC
D. 360 K
E. 187 oC
Pembahasan
E = 1 - T2/T1
T2 = (1 - E) T1 = (1 - 0,6) 900 K = 360 K
Jawaban: D
Nomor 13
Suhu tinggi mesin Carnot 500 K dan efisiensinya 60%. Agar efisiensi mesin Carnot itu menjadi 80% maka suhu tinggi mesin Carnot menjadi...
A. 375 K
B. 500 K
C. 1000 K
D. 1500 K
E. 2000 K
A. 375 K
B. 500 K
C. 1000 K
D. 1500 K
E. 2000 K
Pembahasan
Hitung terlebih dahulu suhu rendah
T2 = (1 - E) T1 = (1 - 0,6) 500 K = 200 K
Menghitung T1
T1 = T2 / (1 - E) = 200 K / (1 - 0,8) = 200 K / 0,2 = 1000 K
Jawaban: C
.
Topik: #Materi ujian nasional fisika #termodinamika
Tidak ada komentar:
Posting Komentar