Pertanyaan

Satu mol gas ideal monoatomik mengalami proses siklus seperti pada gambar di bawah. Pada keadaan A, tekanan, volume, dan suhu adalah p 0 , V 0 , dan T 0 . Nyatakanlah di dalam R dan T 0 kalor yang masuk ke sistem per siklus!

Satu mol gas ideal monoatomik mengalami proses siklus seperti pada gambar di bawah. Pada keadaan A, tekanan, volume, dan suhu adalah p₀, V₀, dan T₀. Nyatakanlah di dalam R dan T₀ kalor yang masuk ke sistem per siklus!

D. Nurul

Master Teacher

Jawaban terverifikasi

Jawaban

kalor yang masuk adalah 10,5 nRT 0 .

kalor yang masuk adalah 10,5nRT₀.

Pembahasan

Diketahui: p A = p 0 T A = T 0 V A = V 0 p B = 3 p 0 p C = 3 p 0 p D = p 0 V A = V 0 V B = V 0 V C = 2 V 0 V D = 2 V 0 Ditanyakan: Q ma s u k dalam R dan T 0 ? Kalor masuk pada ABmerupakan proses isokorik dan pada BC merupakanproses isobarik. Langkah-langkah: 1. Menentukan suhu pada keadaan AB Pada proses isokhorik berlaku T A p A T 0 p 0 T B T B = = = = T B p B T B 3 p 0 p 0 ( 3 p 0 ) ( T 0 ) 3 T 0 2. Menentukan suhu pada keadaan CD Pada proses isobarik berlaku T B V B 3 T 0 V 0 T C T C = = = = T C V C T C 2 V 0 V 0 ( 2 V 0 ) ( 3 T 0 ) 6 T 0 3. Menentukan usaha pada keadaan AB Karena proses isokhorik maka nilai usahanya adalah 0 J W A B = 0 J 4. Menentukan energi dalam pada keadaan AB Δ U AB Δ U AB Δ U AB Δ U AB Δ U AB = = = = = 2 3 n R △ T A B 2 3 n R ( T B − T A ) 2 3 n R ( 3 T 0 − T 0 ) 2 3 n R ( 2 T 0 ) 3 n R T 0 5. Menentukan usaha pada keadaan BC W BC = p △ V W BC = ( 3 p 0 ) ( V C − V B ) W BC = ( 3 p 0 ) ( 2 V 0 − V 0 ) W BC = ( 3 p 0 ) ( V 0 ) W BC = 3 p 0 V 0 W BC = 3 p 0 p 0 n R T 0 W BC = 3 n R T 0 6. Menentukan energi dalam pada keadaan BC Δ U AB Δ U BC Δ U BC Δ U BC Δ U BC Δ U BC = = = = = = 2 3 n R △ T A B 2 3 n R ( T C − T B ) 2 3 n R ( 6 T 0 − 3 T 0 ) 2 3 n R ( 3 T 0 ) 2 9 n R T 0 4 , 5 n R T 0 7. Menentukan kalor yang masuk Oleh karena itu, Q masuk = Q AB + Q BC Q masuk = Δ U AB + W AB + Δ U BC + W BC Q masuk = Δ U AB + 0 + Δ U BC + W BC Q masuk = 3 n R T 0 + 4 , 5 n R T 0 + 3 n R T 0 Q masuk = ( 3 + 4 , 5 + 3 ) n R T 0 Q masuk = 10 , 5 n R T 0 Dengan demikian, kalor yang masuk adalah 10,5 nRT 0 .

Diketahui:

$p_{A} = p_{0} T_{A} = T_{0} V_{A} = V_{0} p_{B} = 3 p_{0} p_{C} = 3 p_{0} p_{D} = p_{0} V_{A} = V_{0} V_{B} = V_{0} V_{C} = 2 V_{0} V_{D} = 2 V_{0}$

Ditanyakan: $Q_{ma s u k}$ dalam R dan T₀ ?

Kalor masuk pada AB merupakan proses isokorik dan pada BC merupakan proses isobarik.

Langkah-langkah:

1. Menentukan suhu pada keadaan AB

Pada proses isokhorik berlaku

$\frac{p _{A}}{T _{A}} \frac{p _{0}}{T _{0}} T_{B} T_{B} = = = = \frac{p _{B}}{T _{B}} \frac{3 p _{0}}{T _{B}} \frac{( 3 p _{0} ) ( T _{0} )}{p _{0}} 3 T_{0}$

2. Menentukan suhu pada keadaan CD

Pada proses isobarik berlaku

$\frac{V _{B}}{T _{B}} \frac{V _{0}}{3 T _{0}} T_{C} T_{C} = = = = \frac{V _{C}}{T _{C}} \frac{2 V _{0}}{T _{C}} \frac{( 2 V _{0} ) ( 3 T _{0} )}{V _{0}} 6 T_{0}$

3. Menentukan usaha pada keadaan AB

Karena proses isokhorik maka nilai usahanya adalah 0 J

$W_{A B} = 0 J$

4. Menentukan energi dalam pada keadaan AB

$Δ U_{AB} Δ U_{AB} Δ U_{AB} Δ U_{AB} Δ U_{AB} = = = = = \frac{3}{2} n R △ T_{A B} \frac{3}{2} n R (T_{B} - T_{A}) \frac{3}{2} n R (3 T_{0} - T_{0}) \frac{3}{2} n R (2 T_{0}) 3 n R T_{0}$

5. Menentukan usaha pada keadaan BC

$W_{BC} = p △ V W_{BC} = (3 p_{0}) (V_{C} - V_{B}) W_{BC} = (3 p_{0}) (2 V_{0} - V_{0}) W_{BC} = (3 p_{0}) (V_{0}) W_{BC} = 3 p_{0} V_{0} W_{BC} = 3 p_{0} \frac{n R T _{0}}{p _{0}} W_{BC} = 3 n R T_{0}$

6. Menentukan energi dalam pada keadaan BC

$Δ U_{AB} Δ U_{BC} Δ U_{BC} Δ U_{BC} Δ U_{BC} Δ U_{BC} = = = = = = \frac{3}{2} n R △ T_{A B} \frac{3}{2} n R (T_{C} - T_{B}) \frac{3}{2} n R (6 T_{0} - 3 T_{0}) \frac{3}{2} n R (3 T_{0}) \frac{9}{2} n R T_{0} 4, 5 n R T_{0}$

7. Menentukan kalor yang masuk

Oleh karena itu,

$Q_{masuk} = Q_{AB} + Q_{BC} Q_{masuk} = Δ U_{AB} + W_{AB} + Δ U_{BC} + W_{BC} Q_{masuk} = Δ U_{AB} + 0 + Δ U_{BC} + W_{BC} Q_{masuk} = 3 n R T_{0} + 4, 5 n R T_{0} + 3 n R T_{0} Q_{masuk} = (3 + 4, 5 + 3) n R T_{0} Q_{masuk} = 10, 5 n R T_{0}$

Dengan demikian, kalor yang masuk adalah 10,5nRT₀.

Perdalam pemahamanmu bersama Master Teacher
di sesi Live Teaching, GRATIS!

5.0 (1 rating)

Pertanyaan serupa

Sejumlah gas ideal menjalani siklus ABCDA (lihatgambar). Jika suhu di titik C = 400 K, maka kalor yang diserap gas per siklus 20 J usaha gas 6 J perubahan energi dalam gas 2 J suh...

4.5

Jawaban terverifikasi

Sejumlah gas ideal menjalani siklus ABCDA (lihatgambar). Jika suhu di titik C = 400 K, maka kalor yang diserap gas per siklus 20 J usaha gas 6 J perubahan energi dalam gas 2 J suh...

4.5

Jawaban terverifikasi

Sebuah mesin kalor melakukan proses seperti gambar di samping (gas He) AB = isobarik; BC = adiabatis; CA = isokhorik. Jika T A = 400 K , T B = 500 K dan T C = 600 K ( n = 1 0 − 3 mol ) . Hitungl...

4.0

Jawaban terverifikasi

Sebuah mesin kalor melakukan proses seperti gambar di samping (gas He) AB = isobarik; BC = adiabatis; CA = isokhorik. Jika T A = 400 K , T B = 500 K dan T C = 600 K ( n = 1 0 − 3 mol ) . Hitungl...

4.0

Jawaban terverifikasi

Sebanyak 0,42 mol gas ideal monoatomik dengan tekanan 10 5 Pa, volume 3 m 3 , dan suhu 300 K. Mula-mula gas mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi 1 , 5 × 1 0 5 Pa . Gas mengalami pros...

5.0

Jawaban terverifikasi