Sejumlah gas ideal monoatomik menjalani beberapa proses seperti ditunjukkan pada diagram p-V di samping. Suhu di titik A = 127°C dan proses BC merupakan proses adiabatic. Dengan menganalisis diagram p-V tersebut, tentukan Energi dalam dari proses ABCD

Jawaban: ∆U1 = 24000 J, ∆U2 = 2494,2 J dan ∆U3 = - 4988,4 J Pembahasan: Pada proses gas ideal terdapat 4 keadaan gas yaitu: 1. Isobarik, arti nya tekanan tetap Pada keadaan ini berlaku V1/V2 = T1/T2 Besar perubahan energi dalam pada proses ini adalah ∆U = 3/2 p.∆V 2. Isokhorik, arti nya volume tetap Pada keadaan ini berlaku p1/p2 = T1/T2 Besar perubahan energi dalam pada proses ini adalah ∆U = 3/2 n.R.∆T 3. Isotermal, arti nya suhu tetap Pada keadaan ini berlaku p1.V1 = p2.V2 Besar perubahan energi dalam pada proses ini adalah ∆U = 0 4. Adiabatik, arti nya sistem tidak menghasilkan atau menyerap kalor Pada keadaan ini berlaku p1.V1/T1 = p2.V2/T2 Besar perubahan energi dalam pada proses ini adalah ∆U = 3/2 n.R.T Keterangan p = tekanan (Pa) V = volume (m³) T = suhu (K) n = jumlah mol R = konstanta gas universal (8,314 J/mol.K) ∆U = perubahan energi dalam (J) Dik: pA = pB = 8 kPa = 8000 Pa Va = 2 m³ Ta = 127°C = 400 K Vb = 4 m³ pC = 5 kPa = 5000 Pa Vc = Vd = 8 m³ pD = 3 kPa = 3000 Pa Untuk A-B keadaan nya isobarik maka Va/Vb = Ta/Tb 2/4 = 400/Tb 1/2 = 400/Tb Tb = 400(2) = 800 K ∆U1 = 3/2 pA (Vb - Va) = 3/2 (8000)(4 - 2) =24000 J Untuk B-C keadaannya adiabatik maka pB.Vb/Tb = pC.Vc/Tc (8000)(4)/800 = (5000)(8)/Tc 40 = 40000/Tc Tc = 1000 K ∆U2 = 3/2 n.R.(Tc - Tb) = 3/2 (1)(8,314)(1000 - 800) = 2494,2 J Untuk C-D keadaan nya isokhorik maka pC/pD = Tc/Td 5000/3000 = 1000/Td 5/3 = 1000/Td Td = 3000/5 = 600 K ∆U3 = 3/2 n.R.(Td - Tc) = 3/2 (1)(8,314)(600 - 1000) = - 4988,4 J Jadi besar energi dalam setiap proses nya adalah ∆U1 = 24000 J, ∆U2 = 2494,2 J dan ∆U3 = - 4988,4 J