Roboguru
SD

Suatu gas ideal monoatomik dikurung dalarn suatu silinder oleh suatu pegas berbeban pengisap dengan luas penampang 8×10-3 m2. Mula-mula gas pada 300 K dan menempati volume 2,4×10-3 m3. Pegas berada pada kedudukan bebasnya (tidak tertekan) seperti ditunjukkan pada gambar.    Gas dipanaskan oleh sebuah pemanas listrik kecil hingga pengisapnya berpindah secara perlahan sarnpai 0,1 m. Hitung suhu akhir gas dan kalor yang diberikan (dalam joule) oleh pemanas (tetapan gaya pegas adalah 800 N/m, tekanan atmosfer 1,0×105 Pa). Silinder dan pengisap diisolasi secara termal. Pengisap dianggap tak bermassa dan tidak ada gesekan di antara pengisap dan silinder. Abaikan kehilangan kalor melalui kawat-kawat timah dari pemanas listrik, kapasitas kalor kawat kumparan pemanas, dan massa pegas. Hitung kalor yang diserap oleh gas. Tips: Gunakan n=RTPV​; Fpegas​=kx; △U=nR△T; W=21​kx2; Q=△U+W

Pertanyaan

Suatu gas ideal monoatomik dikurung dalarn suatu silinder oleh suatu pegas berbeban pengisap dengan luas penampang 8×10-3 m2. Mula-mula gas pada 300 K dan menempati volume 2,4×10-3 m3. Pegas berada pada kedudukan bebasnya (tidak tertekan) seperti ditunjukkan pada gambar.

undefined 

Gas dipanaskan oleh sebuah pemanas listrik kecil hingga pengisapnya berpindah secara perlahan sarnpai 0,1 m. Hitung suhu akhir gas dan kalor yang diberikan (dalam joule) oleh pemanas (tetapan gaya pegas adalah 800 N/m, tekanan atmosfer 1,0×105 Pa). Silinder dan pengisap diisolasi secara termal. Pengisap dianggap tak bermassa dan tidak ada gesekan di antara pengisap dan silinder. Abaikan kehilangan kalor melalui kawat-kawat timah dari pemanas listrik, kapasitas kalor kawat kumparan pemanas, dan massa pegas. Hitung kalor yang diserap oleh gas.

Tips: Gunakan begin mathsize 14px style n equals fraction numerator P V over denominator R T end fraction semicolon space F subscript p e g a s end subscript equals k x semicolon space increment U equals n R increment T semicolon space W equals 1 half k x squared semicolon space Q equals increment U plus W end style  

Y. Maghfirah

Master Teacher

Jawaban terverifikasi

Jawaban

kalor yang diserap oleh gas sebesar 123,66 J.

Pembahasan

Diketahui :

table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row A equals cell 8 comma 0 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent space straight m squared end cell row cell T subscript 1 end cell equals cell 300 space straight K end cell row cell V subscript 1 end cell equals cell 2 comma 4 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent space straight m cubed end cell row cell increment x end cell equals cell 0 comma 1 space straight m end cell row k equals cell 800 space straight N divided by straight m end cell row P equals cell 1 comma 0 cross times 10 to the power of 5 space Pa end cell end table 

Ditanya : Q ?

Jawab :

Dengan menggunakan persamaan gas ideal, maka jumlah gas tersebut :

table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row cell P V end cell equals cell n R T end cell row n equals cell fraction numerator P V over denominator R T end fraction equals fraction numerator 1 cross times 10 to the power of 5 space. space 2 comma 4 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 8 comma 31 space. space 300 end fraction equals 0 comma 096 space mol end cell end table 

Untuk menghitung suhu akhir, maka dicari terlebih dahulu Volume gas setelah dipanaskan.

Sebelum dipanaskan Volume gas, V subscript 1 equals 2 comma 4 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent space straight m cubed.

Jika luas penampang penghisap 8 comma 0 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent space straight m squared,

maka jarak dasar silinder ke penghisap x subscript 1 equals fraction numerator 2 comma 4 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 8 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent end fraction equals 0 comma 3 space straight m.

Kemudian penghisap bergeser 0,1 m. Maka x subscript 2 equals 0 comma 3 plus 0 comma 1 equals 0 comma 4 space straight m,

Volume gas setelah dipanaskan V subscript 2 equals 8 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent.0 comma 4 equals 3 comma 2 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent space straight m cubed 

Maka suhu akhir gas tersebut :

table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row cell V subscript 1 over T subscript 1 end cell equals cell V subscript 2 over T subscript 2 end cell row cell fraction numerator 2 comma 4 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator 300 end fraction end cell equals cell fraction numerator 3 comma 2 cross times 10 to the power of negative 3 end exponent over denominator T subscript 2 end fraction end cell row cell T subscript 2 end cell equals cell fraction numerator 300 cross times 3 comma 2 over denominator 2 comma 4 end fraction end cell row cell T subscript 2 end cell equals cell 400 space straight K end cell end table 

Perubahan energi dalam gas :

increment U equals 3 over 2 n R increment T increment U equals 3 over 2. space 0 comma 096.8 comma 31. open parentheses 400 minus 300 close parentheses increment U equals 119 comma 66 space straight J 

Besar usaha pada gas dapat dihitung menggunakan rumus usaha pada pegas, yaitu :

W equals 1 half k increment x squared W equals 1 half space. space 800. space 0 comma 1 squared W equals 4 space straight J 

Kalor yang diserap oleh gas

Q equals increment U plus W Q equals 119 comma 66 plus 4 Q equals 123 comma 66 space straight J 

Jadi, kalor yang diserap oleh gas sebesar 123,66 J.

391

5.0 (1 rating)

Pertanyaan serupa

Selama suatu proses termodinamika berlangsung, kalor sebanyak 6.000 kalori diberikan pada sistem. Serentak sistem melakukan usaha 4.000 J. Hitung perubahan energi dalam yang dialami sistem itu (1 kalo...

3rb+

4.8

Jawaban terverifikasi

RUANGGURU HQ

Jl. Dr. Saharjo No.161, Manggarai Selatan, Tebet, Kota Jakarta Selatan, Daerah Khusus Ibukota Jakarta 12860

Coba GRATIS Aplikasi Roboguru

Coba GRATIS Aplikasi Ruangguru

Download di Google PlayDownload di AppstoreDownload di App Gallery

Produk Ruangguru

Produk Lainnya

Hubungi Kami

Ruangguru WhatsApp

081578200000

Email info@ruangguru.com

info@ruangguru.com

Contact 02140008000

02140008000

Ikuti Kami

©2022 Ruangguru. All Rights Reserved PT. Ruang Raya Indonesia