Ringkasan materi hukum pertama termodinamika
Hukum pertama termodinamika menjelaskan tentang bagaimana suatu sisterm memperoleh atau kehilangan energi dalam. Energi dalam bisa diartikan sebagai jumlah energi kinetik total semua molekul gas.
Untuk gas monoatomik: U = 3/2 n . R . T
Untuk gas diatomik : U = 5/2 n . R . T
Keterangan:
U = energi dalam (J)
n = mol gas
R = konstanta umum gas ideal (8,314 J/mol.K
T = suhu mutlak (K)
Gambar dibawah ini menggambarkan sebuah sistem yang berupa gas monoatomik.
Sistem ini memiliki energi dalam sebesar U = 3/2 n . R . T. Energi sistem ini bisa berubah (bertambah atau berkurang). Energi sistem akan bertambah jika suhu sistem naik dan energi sistem akan berkurang jika suhu turun. Jadi, untuk mengubah energi dalam sebuah sistem adalah dengan cara mengubah suhunya.
Ada dua faktor yang dapat mengubah suhu atau energi dalam sebuah sistem yaitu kalor dan usaha. Energi dalam sebuah sistem akan bertambah jika kalor diberikan pada sistem dan akan berkurang jika kalor keluar dari sistem. Kenapa?. Karena jika kalor/panas diberikan pada sistem maka suhu sistem akan naik sedangkan jika kalor keluar dari sistem maka suhu sistem akan turun. Energi dalam sebuah sistem juga akan bertambah jika usaha dilakukan pada sistem dan akan berkurang jika usaha dilakukan oleh sistem. Sehingga jika pada sistem bekerja kalor dan usaha sekaligus maka perubahan energi dalam sistem menjadi:
ΔU = Q - W
Dengan:
ΔU = Perubahan energi dalam (J)
Q = Kalor (J)
W = Usaha (J)
Persamaan diatas disebut dengan hukum pertama termodinamika.
Bunyi hukum pertama termodinamika:
"Kenaikan energi dalam suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah kalor yang ditambahkan kedalam sistem dikurangi dengan jumlah usaha yang dilakukan oleh sistem terhadap lingkungannya"
Q dan W bisa bertanda positif (+) dan negatif (-), dengan aturan sebagai berikut:
- Aturan Q
Q positif jika kalor diberikan pada sistem
Q negatif jika kalor keluar dari sistem
- Aturan W
W positif jika usaha dilakukan pada sistem
W negatif jika usaha dilakukan oleh sistem.
Contoh soal dan Pembahasan
Nomor 1
Kalor sebesar 3000 J diberikan padan sistem dan sistem melakukan usaha sebesar 2000 J. Perubahan energi dalam pada sistem sebesar...
A. 1000 J
B. 2000 J
C. 3000 J
D. 4000 J
E. 5000 J
Pembahasan
Diketahui:
Q = + 3000 J (kalor diberikan pada sistem)
W = - 2000 J (usaha dilakukan oleh sistem)
Ditanya: ΔU = ...
Jawab:
ΔU = Q - W = 3000 J - (- 2000 J) = 5000 J
Jawaban: E
Nomor 2
Kalor ditambahkan sebanyak 3000 joule ditambahkan pada sistem dan sistem melakukan usaha 2500 joule pada lingkungan. Perubahan energi dalam sistem adalah...
A. 500 joule
B. 1500 joule
C. 2500 joule
D. 3500 joule
E. 5500 joule
Pembahasan
Diketahui:
Q = + 3000 joule (kalor ditambahkan pada sistem)
W = - 2500 joule (sistem melakukan usaha)
Ditanya: ΔU
Jawab:
ΔU = Q - W = 3000 joule - (-2500) joule = 5500 joule
Jawaban: E
Nomor 3
Kalor sebanyak 2000 joule dilepaskan sistem dan lingkungan melakukan usaha 3000 joule pada sistem. Perubahan energi dalam sistem adalah...
A. 1000 joule
B. 2000 joule
C. 3000 joule
D. 4000 joule
E. 5000 joule
Pembahasan
Diketahui:
Q = - 2000 joule (kalor keluar sistem)
W = + 3000 joule (usaha dilakukan pada sistem)
Ditanya: ΔU = ...
ΔU = Q - W = - 2000 joule - 3000 joule = - 5000 joule
Jawaban: E
Topik: #Materi fisika kelas XI SMA #Ringkasan materi hukum pertama termodinamika
Tidak ada komentar:
Posting Komentar