Pertanyaan

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 proses isobarik hingga volumenya menjadi 4,5 m 3 . Kapasitas kalor gas monoatomik pada volume tetap C V = 2 3 n R . Hitung kalor total yang diserap oleh gas.

Sebanyak 0,42 mol gas ideal monoatomik dengan tekanan 10⁵ Pa, volume 3 m³, dan suhu 300 K. Mula-mula gas mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi $1, 5 \times 1 0^{5} Pa$ . Gas mengalami proses isobarik hingga volumenya menjadi 4,5 m³. Kapasitas kalor gas monoatomik pada volume tetap $C_{V} = \frac{3}{2} n R$ . Hitung kalor total yang diserap oleh gas. $\;$

I. Fitriatmoko

Master Teacher

Mahasiswa/Alumni Universitas Negeri Semarang

Jawaban terverifikasi

Jawaban

kalor totalnya sebesar 2 . 218 × 10 3 J .

kalor totalnya sebesar

2.218 \times 10^{3} J

Pembahasan

Jawaban yang tepat untuk pertanyaan tersebut adalah 2 . 218 × 10 3 J . Diketahui : n T 1 = = 0 , 42 mol 300 K Berdasarkan deskripsi soal, grafik P-V dapat digambar sebagai berikut Ditanya : Q tot = ......? Jawab : Konsep Gas mengalami proses ishokorik (volume tetap). Gas mengalami proses isobarik (tekanan tetap). Persamaan keadaan gas secara umum T P V = konstan . Usaha pada grafik P-V dapat ditentukan dengan mencari luas daerah di bawah grafik. Pada proses isokhorik usahanya pasti nol, karena tidak memiliki luas daerah di bawah grafik. Berdasarkan hukum I termodinamika, perubahan energi dalam dirumuskan △ u = Q t o t − W t o t . Penyelesaian Usaha total pada proses keadaan 123 : W 123 = = = = = = W 12 ( i so kh or ik ) + W 23 ( i so ba r ik ) 0 + l u a s p erse g i 0 + P △ V 0 + ( 1 , 5 × 1 0 5 Pa ) × ( ( 4 , 5 − 3 ) m 3 ) 0 + ( 1 , 5 × 1 0 5 Pa ) × ( 1 , 5 m 3 ) 225.000 J Dengan demikian, usaha totalnya sebesar 225.000 J. Langkah 2 , mencari suhu untuk masing-masing keadaan 2 dan keadaan 3. Pada keadaan 1 ke 2, gas mengalami proses isokhorik (volume tetap). T 2 P 2 T 2 1 , 5 × 1 0 5 T 2 T 2 = = = = T 1 P 1 300 1 × 1 0 5 300 × 1 , 5 450 K Pada keadaan 2 ke 3, gas mengalami proses isobarik (tekanan tetap). T 3 V 3 T 3 4 , 5 T 3 T 3 = = = = T 2 V 2 450 3 3 4 , 5 × 450 675 K Langkah 3 , menentukan kalor total. Perubahan energi dalam hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir pada besaran suhu. △ u 13 Q t o t Q t o t Q t o t Q t o t Q t o t Q t o t Q t o t Q t o t = = = = = = = = = Q t o t − W t o t △ u 13 + W t o t △ u 13 + W t o t C V △ T 13 + W t o t 2 3 n R ( T 3 − T 1 ) + W t o t ( 2 3 ) ( 0 , 42 ) ( 8 , 31 × 1 0 3 ) ( 675 − 300 ) + 225.000 1.963 × 1 0 3 + 225.000 1.963 × 1 0 3 + 225 × 1 0 3 2.218 × 1 0 3 J Dengan demikian, kalor totalnya sebesar 2 . 218 × 10 3 J .

Jawaban yang tepat untuk pertanyaan tersebut adalah $2.218 \times 10^{3} J$ .

Diketahui :

$n T_{1} = = 0, 42 mol 300 K$

Berdasarkan deskripsi soal, grafik P-V dapat digambar sebagai berikut

Ditanya :

Q_tot = ......?

Jawab :

Konsep

Gas mengalami proses ishokorik (volume tetap).

Gas mengalami proses isobarik (tekanan tetap).

Persamaan keadaan gas secara umum $\frac{P V}{T} = konstan$ .

Usaha pada grafik P-V dapat ditentukan dengan mencari luas daerah di bawah grafik.

Pada proses isokhorik usahanya pasti nol, karena tidak memiliki luas daerah di bawah grafik.

Berdasarkan hukum I termodinamika, perubahan energi dalam dirumuskan $△ u = Q_{t o t} - W_{t o t}$ .

Penyelesaian

Usaha total pada proses keadaan 123 :

$W_{123} = = = = = = W_{12} (i so kh or ik) + W_{23} (i so ba r ik) 0 + l u a s p erse g i 0 + P △ V 0 + (1, 5 \times 1 0^{5} Pa) \times ((4, 5 - 3) m^{3}) 0 + (1, 5 \times 1 0^{5} Pa) \times (1, 5 m^{3}) 225.000 J$

Dengan demikian, usaha totalnya sebesar 225.000 J.

Langkah 2, mencari suhu untuk masing-masing keadaan 2 dan keadaan 3.

Pada keadaan 1 ke 2, gas mengalami proses isokhorik (volume tetap).

$\frac{P _{2}}{T _{2}} \frac{1 , 5 \times 1 0 ^{5}}{T _{2}} T_{2} T_{2} = = = = \frac{P _{1}}{T _{1}} \frac{1 \times 1 0 ^{5}}{300} 300 \times 1, 5 450 K$

Pada keadaan 2 ke 3, gas mengalami proses isobarik (tekanan tetap).

$\frac{V _{3}}{T _{3}} \frac{4 , 5}{T _{3}} T_{3} T_{3} = = = = \frac{V _{2}}{T _{2}} \frac{3}{450} \frac{4 , 5 \times 450}{3} 675 K$

Langkah 3, menentukan kalor total.

Perubahan energi dalam hanya bergantung pada keadaan awal dan akhir pada besaran suhu.

$△ u_{13} Q_{t o t} Q_{t o t} Q_{t o t} Q_{t o t} Q_{t o t} Q_{t o t} Q_{t o t} Q_{t o t} = = = = = = = = = Q_{t o t} - W_{t o t} △ u_{13} + W_{t o t} △ u_{13} + W_{t o t} C_{V} △ T_{13} + W_{t o t} \frac{3}{2} n R (T_{3} - T_{1}) + W_{t o t} (\frac{3}{2}) (0, 42) (8, 31 \times 1 0^{3}) (675 - 300) + 225.000 1.963 \times 1 0^{3} + 225.000 1.963 \times 1 0^{3} + 225 \times 1 0^{3} 2.218 \times 1 0^{3} J$

Dengan demikian, kalor totalnya sebesar $2.218 \times 10^{3} J$ .

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

4.7 (4 rating)

Pertanyaan serupa

Gas oksigen melakukan kerja sebesar 1 0 4 joule ( n =10 mol; isobarik). Hitunglah kenaikan suhu tersebut dan perubahan energi dalamnya! C v = 2 5 R .

0.0

Jawaban terverifikasi

Diperlukan kalor sebanyak 600 J untuk memanaskan 1,5 mol gas dari suhu 400 K menjadi 420 K pada volume tetap. Gas ini merupakan monoatomik, diatomik, atau poliatomik?

4.4

Jawaban terverifikasi

Gas oksigen melakukan kerja sebesar 1 0 4 joule ( n =10 mol; isobarik). Hitunglah kenaikan suhu tersebut dan perubahan energi dalamnya! C v = 2 5 R .

0.0

Jawaban terverifikasi

Diperlukan kalor sebanyak 600 J untuk memanaskan 1,5 mol gas dari suhu 400 K menjadi 420 K pada volume tetap. Gas ini merupakan monoatomik, diatomik, atau poliatomik?

4.4

Jawaban terverifikasi

Sejumlah gas idealbermassa m menjalani prosespada tekanan p yang tetap. Jika volumenya berubahdari V 1 menjadi V 2 dan suhunya berubah dari T 1 menjadi T 2 sedangkan C P = kalor jenis pada p konstan d...

5.0

Jawaban terverifikasi