10 Soal & Pembahasan Termodinamika (bagian 2) ǀ Pilihan Ganda
Sebelumnya,
kita telah membahas 10 soal dan pembahasan termodinamika (bagian 1), Kita akan
lanjutkan pembahasan bagian 2 soal termodinamika.
Baca
sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Termodinamika (bagian 1) ǀ Pilihan
Ganda
Pilihlah
jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.
11.
Sejumlah gas ideal dimasukkan ke dalam tabung sebanyak 5 mol dengan suhu 300K
dan tekanan 1 atm. Selama proses penyerapan kalor, tekanan naik menjadi 3 atm.
Energi internal sistem pada volume konstan adalah . . .
A. 3,74 x 104 J
B. 4,47 x 104 J
C. 5,67 x 104 J
D. 3,34 x 104 J
E. 4,67 x 104 J
Pembahasan
:
Diketahui
:
V =
konstan = isokorik
n =
5
P1
= 1 atm = 105 Pa
P2
= 3 atm = 3 x 105 Pa
T1
= 300 K
Ditanya
: Energi internal (ΔU)
*Mencari
Suhu T2
|
P1/T1 |
= |
P2/T2 |
|
1/300 |
= |
3/
T2 |
|
T2 |
= |
900
K |
*Mencari
energi internal sistem (ΔU)
ΔU = (3/2)nR.ΔT
ΔU = (3/2)5(8,314)(900-300)
ΔU = 37413 J = 3,74 x 104
J
Jawaban
A
Pernyataan
berikut untuk soal mengerjakan soal nomor 12 dan 13!
Satu
mol gas pada wadah tertutup bersuhu ruang dikompresi hingga volumenya berubah
dari 600 cm³ menjadi 200 cm³ pada tekanan konstan 400 kPa. Pada saat bersamaan,
600 J kalor keluar dari wadah gas.
12.
Perubahan internal pada gas tersebut adalah . . .
A. 320 J
B. 360 J
C. 440 J
D. 480 J
E. 540 J
Pembahasan
:
Diketahui
:
Q =
600 J
P =
400 kPa = 4 x 105 Pa
ΔV = V2 – V1 =
(200-600) = -400 cm3 = 4 x 10-4 m3
W =
P. ΔV = -160J
Ditanya
: Energi internal (ΔU)
ΔU = Q + W
ΔU = 600 + (-160) = 440 J
Jawaban
C
13.
Jika gas berekspansi hingga kembali ke volume awalnya pada proses isotermal,
maka energi internal pada gas adalah . . .
A. 440 J
B. 87 J
C. 160 J
D. 0 J
E. 600 J
Pembahasan
:
Pada
proses isotermal, suhu tetap sehingga perubahan suhu nol dan energi internal menjadi
0.
Jawaban
D.
14.
Perhatikan
grafik P-V dan pernyataan-pernyataan berikut ini!
1) Usaha pada proses A – B dan B – C sama
dengan usaha pada proses A – C
2) Usaha pada proses A – B sama dengan usaha
pada proses B – C
3) Kalor pada proses A – B dan B – C sama
dengan kalor pada proses A – C
4) Kalor pada proses A – B tidak sama dengan
kalor pada proses B – C
Pernyataan yang
benar terkait usaha dan kalor pada proses ABC adalah . . .
A. 1 dan 3
B. 2 dan 4
C. 1, 2, dan 3
D. 4 saja
E. Benar semua
Pembahasan
:
Usaha
(W) adalah luas bawah kurva. Luas bawah kurva AC adalah 40 J. Luas bawah kurva
AB adalah 40 J (trapesium) dan bawah kurva BC adalah 40 J (trapesium).
Usaha
pada proses AB = BC = AC
Kalor
(Q) AB dan BC berbeda tanda, walaupun nilainya sama. Tanda negatif muncul kalau sistem membuang ke lingkungan, dan positif kalau menrima dari lingkungan. Proses AB menerima, sedangkan BC membuang.
Jawaban
B.
15.
Perhatikan grafik P-V berikut ini!
A. Tidak ada perubahan energi internal pada proses ABCDA
B. Besar perubahan energi internal pada proses ABC sama dengan besar
perubahan energi internal pada proses CDA
C. Perubahan energi internal pada proses AB tidak sama dengan proses CD
D. Perubahan energi internal pada proses BC tidak sama dengan proses DA
E. Perubahan energi internal pada proses AB sama dengan perubahan
energi internal proses BC
Pembahasan
:
Energi
internal (U) bergantung pada perubahan suhu. Jika perubahan suhu sama, maka
jumlah energi internal totalnya juga sama. Misal, suhu di titik D 300 K. Suhu
di titik A menjadi 60 K. Suhu di titik B 120 K. Suhu di titik C 600 K.
*Perubahan
suhu pada pilihan A untuk satu siklus diawali dari 300K dan diakhiri di 300K,
sehingga perubahan suhunya 0K
*Perubahan
suhu pada pilihan B antara ABC dan CDA adalah sama
*Perubahan
suhu pada pilihan C antara AB dan CD berbeda
*Perubahan
suhu pada pilihan D antara BC dan DA berbeda
*Perubahan
suhu pada pilihan E antara AB dan BC berbeda
Jawaban
E.
16.
Ibu Hanawa memasak air dalam panci yang tertutup di atas kompor. Volume air
yang dimasak hanya setengah dari volume panic, sehingga masih terdapat udara di
dalamnya. Setelah beberapa menit, air tersebut mendidih. Berikut
pernyataan-pernyataan yang terkait peristiwa tersebut.
1) Udara dalam panci mendapatkan kalor dari
lingkungan (kompor)
2) Udara dalam panci melepaskan usaha ke
lingkungan
3) Energi internal udara dalam panci
bertambah
4) Udara dalam panci tidak melakukan usaha
Dari
keempat pernyataan di atas, pernyataan yang benar adalah . . . .
A. 1, 2, dan 3
B. 1, 2, dan 4
C. 1, 3, dan 4
D. 1 dan 2 saja
E. 3 dan 4 saja
Pembahasan
:
Kalor
masuk dan diterima oleh udara dalam panci, energi internal bertambah karena
terdapat perubahan suhu, udara dalam panci tidak melakukan usaha karena tutup
panci tetap diam (menahan gerakan yang terjadi akibat tekanan bertambah).
Jawaban
C.
17.
Tamae berjalan-jalan dengan menggunakan sepeda kesayangannya. Tak lama
kemudian, ban sepeda Tamae kempes, sehingga Tamae harus memompanya. Pernyataan berikut
yang terjadi pada saat Tamae memompa ban sepedanya dengan cepat.
1) Lingkungan (piston pompa) melakukan usaha
pada udara dalam pompa.
2) Udara dalam ban tidak mendapatkan kalor
3) Energi internal udara dalam ban berkurang
4) Udara dalam ban melakukan usaha ke
lingkungan (piston pompa)
Pernyataan
yang benar adalah . . .
A. 1 dan 2
B. 3 dan 4
C. 1, 2, dan 3
D. 4 saja
E. 3 saja
Pembahasan :
Saat
Tamae memompa ban hal yang terjadi adalah, partikel gas masuk, partikel gas
bertambah, volume bertambah, tekanan naik, suhu naik. Usaha dilakukan piston ke
udara dalam pompa, tidak ada kalor dari luar, energi internal meningkat karena
terjadi pertambahan suhu.
Jawaban
A.
18.
Gas mengalami proses seperti diagram P-V di bawah!
Berikut
ini proses yang mengeluarkan kalor dari sistem ke lingkungan adalah . . .
A. AB
B. BC
C. CD
D. DA
E. Jawaban C dan D benar
Pembahasan
:
Pada
proses AB, suhu naik, tekanan naik, volume tetap, dan kalor masuk sistem
Pada
proses BC, suhu naik, tekanan tetap, volume naik, dan kalor masuk sistem
Pada
proses CD, suhu turun, tekanan turun, volume tetap, dan kalor keluar sistem
Pada
proses DA, suhu turun, tekanan tetap, volume turun, dan kalor keluar sistem
Jawaban
E.
19.
P1 : Tidak mungkin membuat mesin kalor dengan efisiensi 100% SEBAB
P2 : Selain usaha yang dihasilkan juga ada
kalor sisa yang terbuang pada reservoir suhu rendah
Kedua
pernyataan di atas adalah . . .
A. Kedua pernyataan benar dan saling berhubungan
B. Kedua pernyataan benar dan tidak saling berhubungan
C. Pernyataan 1 benar dan pernyataan 2 salah
D. Pernyataan 1 salah dan pernyataan 2 benar
E. Kedua pernyataan salah
Pembahasan
:
Tidak
ada mesin yang ideal 100%, energi yang masuk tidak semua diubah menjadi usaha
melainkan ada yang terbuang sia-sia.
Jawaban
A.
20.
Berikut yang mempengaruhi efisiensi mesin adalah . . .
A. Usaha yang dihasilkan
B. Energi internal
C. Jumlah partikel
D. Massa gas
E. Tidak ada jawaban yang benar
Pembahasan
:
Saat
energi interal pada mesin muncul, sedangkan ia tidak diperlukan. Hal ini akan
mengurangi efisiensi mesin.
Jawaban
B.
Baca
selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Termodinamika (bagian 3) ǀ Pilihan
Ganda
Jika
ini melanjutkan 10 soal dan pembahasan termodinamika, maka silahkan klik baca
selanjutnya