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 ) . Hitunglah kerja pada seluruh proses!

Pembahasan

Diketahui : Ditanya : W total = ? Jawab : Mesin kalor berfungsi mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Pada soal ini, mesinmengalami proses isobarik, adiabatis, dan isokhorik saat bekerja. Pada proses isobarik, usaha dapat dihitung dengan rumus W = p △ V Karena dalam hukum gas ideal p V = n RT , maka W = n R △ T Pada proses adiabatis, usaha dapat dihitung dengan rumus W = C V ​ △ T C V ​ adalah kapasitas panas saat volume konstan. Pada gas monoatomik (dalam soal ini He), C V ​ = 2 3 ​ n R Maka usaha pada proses adiabatis dapat ditulis menjadi W = 2 3 ​ n R △ T Penting diperhatikan konstanta 2 3 ​ hanya berlaku untuk gas monoatomik . Untuk gas diatomik, konstantanya adalah 2 5 ​ . Pada proses isokhorik, nilai usaha akan selalu 0 karena tidak ada perubahan volume yang terjadi. Proses AB : Isobarik Proses AB mengalami ekspansi ( V B ​ > V A ​ ) , sehingga W bernilai positif. W A B ​ = n R ( T B ​ − T A ​ ) W A B ​ = 1 0 − 3 .8 , 31 ( 500 − 400 ) W A B ​ = 0 , 83 J Proses BC: Adiabatik Proses BC mengalami kompresi ( V C ​ < V B ​ ) , sehingga W bernilai negatif. W BC ​ = − 2 3 ​ n R ( T C ​ − T B ​ ) W BC ​ = − 2 3 ​ .1 0 − 3 .8 , 31 ( 600 − 500 ) W BC ​ = − 1 , 25 J Proses CA : Isokhorik Kerja pada seluruh proses W t o t a l ​ = W A B ​ + W BC ​ + W C A ​ W t o t a l ​ = 0 , 83 − 1 , 25 + 0 W t o t a l ​ = − 0 , 42 J Jadi, kerja pada seluruh proses adalah -0,42J.