Pembahasan Soal Termodinamika
B. $\frac{1}{8}m^{3}$
C. $\frac{1}{16}m^{3}$
D. $\frac{1}{32}m^{3}$
E. $\frac{1}{64}m^{3}$
Proses adiabatik
1
300 K
?
1200 K
Gas monoatomik memiliki derajat kebebasan (f) = 3
Jawaban B
2. Soal
B. $\displaystyle \frac{PV_{1}}{T_{1}}T_{2}$
C. $\displaystyle \frac{PV_{1}}{T_{2}}(T_{2}-T_{1})$
Pembahasan
$\displaystyle V_{2}=\frac{V_{1}}{T_{1}}T_{2}$
Jawaban A
3. Soal
B. 8,3 J/K
C. 10,3 J/K
D. 16,6 J/K
E. 18,3 J/K
Pembahasan
Entropi terjadi pada proses isotermal Q=W
Entropi
Jawaban D
4. Soal
B. 2077 J
C. 2493 J
D. 2908 J
E. 4155 J
Pembahasan
n = 2 mol
Isokhorik
Perubahan Energi Dalam
Jawaban C
5. Soal
Sejumlah gas ideal melewati siklus EFGHE. Suhu di titik G = 320 K, maka.... (SIMAK UI 2010)
1) Perubahan energi dalam gas 0 J
2) usaha gas 24 J
3) kalor yang diserap gas setiap siklus 24 J
4) suhu di titik E = 600 K
Pembahasan
1) Karena siklus maka nilai perubahan energi dalam $\Delta U=0\;joule$
2) Usaha (W) = Luas grafik = 24 Joule
3) Siklus $\Delta U=0$
$Q=W+\Delta U=24+0=24\; joule$
4) Suhu di titik E
Proses GH - isobarik
Proses HE - ishokorik
Jawaban A (1,2,3)
6. Soal
1) tidak bisa ditentukan karena volume C tidak diketahui
2) tidak bisa ditentukan karena volume D tidak diketahui
3) tidak bisa ditentukan karena volume D tidak diketahui
4) \begin{aligned}W_{AB}&=Luas\; grafik\;AB\\ W_{AB}&=(4\times 10^{5})\times (5-3)\times 10^{-3}\\ W_{AB}&=800\;joule\end{aligned}
Jawaban D
7. Soal
B. 2 cm/s
C. 4 cm/s
D. 8 cm/s
E. 10 cm/s
Pembahasan
$V_{1}=10\;liter=\;10\times 10^{-3}m^{3}$
$V_{1}=20\;liter=\;20\times 10^{-3}m^{3}$
$v_{t}=. . . . . .?$
Isobarik, maka:
Jawaban E
B. 1 : 2
C. $1 : \sqrt{2}$
D. $1 : \sqrt{3}$
E. 1 : 4
Pembahasan
Rasio energi kinetik Gas A dan Gas B
$\displaystyle \frac{E_{kA}}{E_{kB}}=\frac{T_{A}}{T_{B}}$
$\displaystyle \frac{E_{kA}}{E_{kB}}=\frac{1}{1}$
Jawaban A
A. W bertambah, Q bertambah, $E_{int}$ bertambah
B. W bertambah, Q bertambah, $E_{int}$ berkurang
C. W nol, Q berkurang, $E_{int}$ bertambah
D. W berkurang, Q bertambah, $E_{int}$ berkurang
E. W nol,Q bertambah, $E_{int}$ bertambah
Pembahasan
Memasak air pada wadah terbuka suhu bertambah maka nilai energi dalam ($E_{int}$) bertambah dan nilai Q bertambah karena menerima kalor tetapi nilai W = bertambah karena volume naik.
Jawaban A
10. Soal
Sejumlah gas ideal monoatomik mula - mula memiliki tekanannya 120 kPa. Kemudian gas dipanasi pada tekanan tetap sehingga mengembang. Misalkan konstanta gas universal dinyatakan sebagai R J/mol K. Jika pada proses itu temperatur gas naik menjadi 38,4 /R kelvin dan usaha per kmol yang dilakukan gas untuk mengembang 8,4 J, maka volume mula - mula gas per kmol adalah? (SBMPTN 2016)
A. 210 cc
B. 225 cc
C. 235 cc
D. 240 cc
E. 250 cc
Maka :
\begin{aligned} W&=nR(T_{2}-T_{1})\\ 8,4&=(1)R\left(\frac{38,4}{R}-T_{1}\right)\\ T_{1}&=\frac{30}{R}\;K\end{aligned}
Volume awal
Jawaban E
11. Soal
Diketahui
Termodinamika
Isotermal
Maka Nilai Kalor
Jawaban E
12. Soal
$W_{CA}=nRT_{A}-nRT_{C}$
$y = mx+c$
$P = mV+c$
$PV = nRT$
maka
maka hubungan grafik T dan V berbentuk persamaan kuadrat maka grafik berbentuk kurva dengan koefisien a positif.
14. Soal
Grafik (P,V) termodinamika
Dimulai dari tekanannya $2\times 10^{6}Pa$ dan volumenya 25 liter
Proses Isobarik : volume menjadi 10 liter (grafik mendatar ke kiri)
Proses Isokhorik : volume menjadi $5\times 10^{6}Pa $ (grafik vertikal ke atas)
Proses Isotermal : volume menjadi 25 liter (grafik melengkung)
maka grafik yang sesuai adalah C
Jawaban C
15. Soal
Gas ideal monoatomic sebanyak n mol menjadi termodinamika dalam wadah yang volumenya tetap. Pada proses tersebut, gas menyerap kalor sebesar Q joule dan perubahan tekanan sebesar a Pa. Volume wadah sama dengan . . . . $m^{3}\;$ ($UTBK\; 2021$)
A. 2Q/a
B. Q/a
C. 2Q/3a
D. Q/2a
E. 2Q/5a
Pembahasan
$V_{1}=V_{2}=V$
$\Delta P=a$
$W=0$
Kalor
$Q=W+\Delta U$
$Q=\delta U$
$Q=\frac{3}{2}nR\Delta T$
$Q=\frac{3}{2}(P_{2}V_{2}-P_{1}V_{1})$
$Q=\frac{3}{2}(P_{2}V-P_{1}V)$
$Q=\frac{3}{2}(P_{2}-P_{1})V$
$Q=\frac{3}{2}aV$
$Q=\frac{2}{3}\frac{Q}{a}$
Jawaban C
16. Soal
Sejumlah gas ideal menjalani proses termodinamika sehingga volumenya berubah dari 2 $m^{3}$ menjadi 1 $m^{3}$. Proses terjadi pada tekanan tetap 1,5 kPa. Jika energi internal gas berkurang sebesar 2 kJ, energi panas yang diterima gas sama dengan . . . . J $($UTBK 2022$)$
A. -3.500
B. 3.500
C. -2.500
D. 2.500
E. 4.500
Pembahasan
Diketahui
Tekanan tetap $(isobarik)$
$P_{1}=P_{2}=P=1,5\;\times 10^{3}Pa$
$V_{1}=\;2\;m^{3}$
$V_{2}=\;1\;m^{3}$
$\Delta U=\;-2\;kJ=\;-2000\;J$
Ditanya Kalor?
17. Soal
Satu mol gas ideal monoatomik mengalami proses seperti pada gambar.
Mula - mula gas mengalami proses isokhorik dengan volume sebesar V. Selanjutnya gas tersebut tidak mengalami perpindahan kalor dan akhirnya gas tersebut berada pada kondisi isobarik dengan tekanan P.
1. Kerja yang dilakukan gas selama proses $A \to B$ sama dengan nol
2. Kalor yang diserap selama proses $B \to C$ sama dengan kerja yang dilakukan gas
3. Kerja yang dilakukan gas selama proses $C \to A$ sebesar $P \Delta V$
4. Kerja yagn dilakukan gas selama proses $B \to C$ sebesar $\displaystyle nRT\, ln\left (\frac{V_{2}}{V_{1}} \right )$
Pernyataan yang benar untuk proses tersebut adalah?$($UTUL UGM 2021$)$
A. 1, 2, dan 3
B. 1 dan 3
C. 2 dan 4
D. hanya 4
E. semua benar
Pembahasan
Diketahui:
AB : isokhorik $(V_{1}=V_{2})$
$W_{AB}=0\; joule$
BC : adiabatik
$Q=0\; joule$
$W=-\Delta U=-\frac {3}{2}nR\Delta T$
CA : isobarik $(P_{1}=P_{2})$
$W=P(V_{A}-V_{C})=P\Delta V$
Jawaban B
18. Soal
Sebuah silinder berpiston berisi gas ideal yang volumenya $2\;m^{3}$, tekanannya $10^{6} Pa$ dan suhunya 300 K. Silinder itu kemudian disentuhkan pada tandon kalor yang suhunya dijaga tetap 900 K. Gas menjalani ekspansi pada tekanan tetap sehingga suhunya menjadi 900 K. Berapakah volume gas ideal pada akhir proses ekspansi? $($UM UGM 2019$)$
A. $6\; m^{3}$
B. $5\; m^{3}$
C. $4\; m^{3}$
D. $3\; m^{3}$
E. $2\; m^{3}$
Pembahasan
Diketahui: isobarik
$V_{1}=2\;m^{3}$
$P_{1}=P_{2}=10^{6} Pa$
$T_{1}=300\;K$
$T_{2}=900\;K$
$V_{2}=. . . . ?$
\begin{aligned}\frac{V_{1}}{T_{1}}&=\frac{V_{2}}{T_{2}}\\ \frac{2}{300}&=\frac{V_{2}}{900}\\ V_{2}&=\frac{2}{300}(900)\\ V_{2}&=6\;m^{3} \end{aligned}
Jawaban A
19. Soal
Suatu gas ideal dengan volume $273\;cm^{3}$ mula - mula bersuhu $20\;^{\circ}C$. Kemudian gas tersebut dipanaskan pada tekanan konstan hingga suhunya $30\;^{\circ}C$. Petambahan volumenya adalah . . . .(UM UGM 2018)
A. $10\;cm^{3}$
B. $20\;cm^{3}$
C. $30\;cm^{3}$
D. $40\;cm^{3}$
E. $50\;cm^{3}$
Pembahasan
Diketahui: isobarik
$V_{1}=273\;cm^{3}$
$T_{1}=20^{\circ}C=293\;K$
$T_{2}=30^{\circ}C=303\;K$
$\Delta V= . . . . . .?$
\begin{aligned} \Delta V&=V_{2}-V_{1}\\ \Delta V&=\frac{T_{2}}{T_{1}}(V_{1})-V_{1}\\ \Delta V&=\left( \frac{T_{2}}{T_{1}}-1 \right) V_{1}\\ \Delta V&=\left( \frac{303}{293}-1 \right) (273)\\ \Delta V&= \approx 10\;cm^{3} \end{aligned}
Jawaban A
20. Soal
Suatu gas ideal mengalami proses ekspansi. Selama ekspansi energi dalamnya tidak berubah. Bila awalnya tekanannya adalah $1\; \times \;10^{5}Pa$ dan volumenya $1\;m^{3}$, maka berikut ini adalah nilai tekanan dan volumenya yang mungkin bagi gas ideal tadi ?
A. $P=\;1\; \times \; 10^{5}Pa,\;V\;=\;2\;m^{3}$
B. $P=\;2\; \times \; 10^{5}Pa,\;V\;=\;1\;m^{3}$
C. $P=\;2\; \times \; 10^{5}Pa,\;V\;=\;3\;m^{3}$
D. $P=\;0,5\; \times \; 10^{5}Pa,\;V\;=\;2\;m^{3}$
E. $P=\;0,1\; \times \; 10^{5}Pa,\;V\;=\;3\;m^{3}$
Pembahasan
Diketahui: isobarik
$P_{1}=1\times 10^{5}Pa$ dan $V_{1}=1\;m^{3}$
Energi dalam tidak berubah maka gas mengalami proses isotermal, maka:
\begin{aligned} P_{1}V_{1}&=P_{2}V_{2}\\ 1\times 10^{5}\times 1&=P_{2}V_{2}\\ P_{2}V_{2}&=1\times 10^{5} \end{aligned}
Maka nilai tekanan dan volume yang mungkin adalah $P_{2}=\;0,5\; \times \; 10^{5}Pa,\;V_{2}\;=\;2\;m^{3}$
Jawaban D
21. Soal
Gas ideal (1,0 mol) bekerja di dalam mesin yg beroperasi pada siklus yang ditunjukkan pada gambar.
Proses BE dan DA bersifat reversibel dan adiabatik. Tentukan efisiensi mesin?
A. 25%
B. 50%
C. 75%
D. 80%
E. 85%
Pembahasan
Diketahui: Grafik
\begin{aligned} \frac{P_{CD}.V_{CD}}{P_{AB}.V_{AB}}&=\frac{nRT_{CD}}{T_{AB}}\\ \frac{T_{CD}}{T_{AB}}&=\frac{P_{CD}.V_{CD}}{P_{AB}V_{AB}}\\ \frac{T_{CD}}{T_{AB}}&= \frac{\frac{P_{o}}{32}(16V_{o}-8V_{o}}{P_{o}(2V_{o}-V_{o})}\\ \frac{T_{2}}{T_{1}}&=\frac{8V_{o}}{32V_{o}}\\ \frac{T_{2}}{T_{1}}&=\frac{1}{4}\end{aligned}
maka:
$\displaystyle \eta =1-\frac{T_{2}}{T_{1}}$
$\displaystyle \eta =1-\frac{1}{4}$
$\displaystyle \eta =\frac{3}{4}$
$\eta =0,75$
$\eta =75%$
Jawaban C
22. Soal
Dua tabung kaca dengan volume sama dihubungkan dengan sebuah pipa sempit dan diisi dengan gas pada $0^{\circ}C$ dan tekanan 76 cmHg. Salah satu tabung kemudian ditempatkan dalam es yang sedang melebur dan tabung lainnya ditempatkan dalam kamar mandi yang suhunya dijaga tetap $62^{\circ}C$. Berapa tekanan dalam tabung sekarang jika pemuaian tabung dan pemuaian volume pipa diabaikan.
A. 76,00 cm Hg
B. 80,50 cm Hg
C. 83,75 cm Hg
D. 87,25 cm Hg
E. 102,0 cm Hg
Pembahasan
Diketahui:
Awal
$T_{1}=0^{\circ}C=273\;K$
$P_{1}=76\;cmHg$
$T_{2}=0^{\circ}C=273\;K$
$P_{2}=76\;cmHg$
Akhir
$T_{1}'=0^{\circ}C=273\;K$
$P_{1}'=P\;cmHg$
$T_{2}'=62^{\circ}C=335\;K$
$P_{2}'=P\;cmHg$
maka
\begin{aligned} n_{1}+n_{2}&=n'_{1}+n'_{2}\\ \frac{P_{1}}{T_{1}}+\frac{P_{2}}{T_{2}}&= \frac{P'_{1}}{T'_{1}}+\frac{P'_{2}}{T'_{2}}\\ \frac{76}{273}+\frac{76}{273}&=\frac{P}{273}+\frac{P}{335}\\ \frac{152}{273}&=\frac{335+273}{273\times 335}\\ P&=\frac{152\times 335}{608}\\ P&=85,75\; cmHg \end{aligned}
Jawaban D
Terima kasih, sangat membantu
ReplyDeletesama - sama dek. semoga sukses
DeleteMakasih banyak kak. Sudah membantu
ReplyDeleteSama sama. Semoga sukses
Delete