Roboguru

Terdapat sebuah sistem termodinamis. Katakanlah ruang pembakaran sebuah mesin melakukan usaha. Andaikan tidak ada kalor yang masuk ke dalam sistem, sistem melakukan kerja luar dengan mendorong piston ke bawah. Bentuk persamaan energinya adalah ...

Pertanyaan

Terdapat sebuah sistem termodinamis. Katakanlah ruang pembakaran sebuah mesin melakukan usaha.

Andaikan tidak ada kalor yang masuk ke dalam sistem, sistem melakukan kerja luar dengan mendorong piston ke bawah. Bentuk persamaan energinya adalah ...

  1. begin mathsize 14px style increment U equals W plus Q end style

  2. size 14px increment size 14px U size 14px equals size 14px minus size 14px W size 14px minus size 14px Q

  3. size 14px increment size 14px U size 14px equals size 14px W size 14px minus size 14px Q

  4. size 14px increment size 14px U size 14px equals size 14px W

  5. size 14px increment size 14px U size 14px equals size 14px Q

Pembahasan Soal:

Pembahasan

Karena tidak ada kalor yang masuk ke dalam sistem, maka Q = 0. Sehingga

begin mathsize 14px style Q equals increment U plus left parenthesis negative W right parenthesis 0 equals increment U minus W increment U equals W end style

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah D

 

Pembahasan terverifikasi oleh Roboguru

Dijawab oleh:

A. Ridwan

Mahasiswa/Alumni UIN Sunan Gunung Djati Bandung

Terakhir diupdate 31 Maret 2021

Roboguru sudah bisa jawab 91.4% pertanyaan dengan benar

Tapi Roboguru masih mau belajar. Menurut kamu pembahasan kali ini sudah membantu, belum?

Membantu

Kurang Membantu

Apakah pembahasan ini membantu?

Belum menemukan yang kamu cari?

Post pertanyaanmu ke Tanya Jawab, yuk

Mau Bertanya

Pertanyaan yang serupa

Ketika suatu gas ideal memuai secara adiabatik dan reversibel, suhu gas akan...

Pembahasan Soal:

Untuk dapat menjawab soal ini, kalian harus sudah memahami konsep proses keadaan gas secara adiabatik dan bagaimana karakteristik gas saat proses adiabatik. Setelah itu, dengan menggunakan Hukum I Termodinamika kalian dapat menarik kesimpulan tentang persamaan energi yang berlaku. Setelah mendapatkan hubungannya kalian dapat mengetahui apa yang terjadi dengan suhu sistem.

Proses keadaan gas secara adiabatik adalah proses dimana tidak ada kalor yang masuk (diserap) dan keluar dari sistem.

Sehingga menurut Hukum I Termodinamika :

Q = W + incrementU

Karena Q = 0, maka :

0 = W + incrementU

W = -incrementU atau incrementU = -W

Jadi, besarnya usaha yang dilakukan oleh sistem adalah sama dengan minus perubahan energi dalam atau besarnya perubahan energi dalam sama dengan minus usaha yang dilakukan oleh sistem.

Diketahui dalam soal bahwa gas mengalami “pemuaian” dengan kata lain :

incrementV (+)  karena V subscript 2 > V subscript 1

Berarti usaha (kerja) yang dilakukan oleh sistem bernilai positif. Dengan kata lain, yang bernilai negatif adalah perubahan energi dalam sistem.

Ingat :

incrementU = f over 2 nRincrementT

incrementU (-)  karena incrementT (-)

T subscript 2 < T subscript 1

Reversibel menunjukkan bahwa proses ini berlangsung secara bolak-balik secara terus menerus.

Jadi, dapat diketahui bahwa saat proses adiabatik dan reversibel suhu akan selalu berkurang.

Roboguru

Suatu gas memuai dari  ke  sedemikian sehingga  dijaga tetap. Usaha yang dilakukan gas adalah . . . .

Pembahasan Soal:

Proses tersebut adalah proses adiabatik yang ditandai dengan adanya begin mathsize 14px style P V to the power of gamma end style yang konstan. Usaha pada proses adiabatik dapat dihitung dengan cara menghitung luas area di bawah kurva:

begin mathsize 14px style table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row W equals cell integral subscript V subscript 1 end subscript superscript V subscript 2 end superscript P blank d V end cell row blank equals cell integral subscript V subscript 1 end subscript superscript V subscript 2 end superscript C over V to the power of gamma blank d V end cell row blank equals cell fraction numerator C over denominator 1 minus gamma end fraction blank open parentheses V subscript 2 to the power of 1 minus gamma end exponent minus V subscript 1 to the power of 1 minus gamma end exponent close parentheses end cell row blank blank blank row blank blank blank end table end style

Ganti begin mathsize 14px style C end style dengan begin mathsize 14px style P subscript 1 V subscript 1 to the power of gamma end style atau begin mathsize 14px style P subscript 2 V subscript 2 to the power of gamma end style

begin mathsize 14px style W equals fraction numerator 1 over denominator 1 minus gamma end fraction open parentheses P subscript 2 V subscript 2 to the power of gamma V subscript 2 to the power of 1 minus gamma end exponent minus P subscript 1 V subscript 1 to the power of gamma V subscript 1 to the power of 1 minus gamma end exponent close parentheses W equals fraction numerator 1 over denominator 1 minus gamma end fraction open parentheses P subscript 2 V subscript 2 minus P subscript 1 V subscript 1 close parentheses end style

 

Jadi, jawaban yang tepat adalah D.

Roboguru

Dua mol gas ideal monoatomik mengalami pemampatan adiabatik, sehingga volume akhirnya menjadi  volume semula. Jika suhu akhir sistem 600 K dan tetapan Laplace 1,2, maka usaha sistem sebesar ....

Pembahasan Soal:

Diketahui: gas ideal monoatomik, mengalami pemampatan adiabatik
n equals 2 space mol V apostrophe equals 1 half V subscript 0 T apostrophe equals 600 space straight K gamma equals 1 comma 2 

Ditanyakan: usaha sistem sebesar?
Jawab:

Pada proses adiabatik
table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row cell T subscript 0. V subscript 0 to the power of open parentheses gamma minus 1 close parentheses end exponent end cell equals cell T apostrophe. V apostrophe to the power of open parentheses gamma minus 1 close parentheses end exponent end cell row cell T subscript 0. V subscript 0 to the power of open parentheses 1 comma 2 minus 1 close parentheses end exponent end cell equals cell open parentheses 600 close parentheses open parentheses 1 half V subscript 0 close parentheses to the power of open parentheses 1 comma 2 minus 1 close parentheses end exponent end cell row cell T subscript 0. V subscript 0 to the power of open parentheses 0 comma 2 close parentheses end exponent end cell equals cell 522 comma 3. V subscript 0 to the power of open parentheses 0 comma 2 close parentheses end exponent end cell row cell T subscript 0 end cell equals cell 522 comma 3 space straight K end cell end table  

Maka suhu awal gas tersebut adalah 522,3 K, kemudian usaha sistem berdasarkan Hukum I Termodinamika adalah
table attributes columnalign right center left columnspacing 0px end attributes row Q equals cell increment U plus W end cell row 0 equals cell increment U plus W end cell row W equals cell negative increment U end cell row W equals cell negative 3 over 2 n R increment T end cell row W equals cell negative 3 over 2 open parentheses 2 close parentheses open parentheses 8 comma 314 close parentheses open parentheses 600 minus 522 comma 3 close parentheses end cell row W equals cell negative 1.936 space joule end cell end table 

Tanda negatif berarti gas menerima usaha.

Jadi, usaha pada sistem tersebut sebesar 1.936 joule, dan jawaban yang tepat adalah C.

Roboguru

Mesin diesel memiliki nisbah kompresi dengan perbandingan 4:3. Proses tersebut terjadi secara adiabatik dengan tekanan akhir gas sebesar 50 atm. Jika di dalam mesin terdapat 15 L gas, tekanan awal gas...

Pembahasan Soal:

Diketahui

V subscript 1 over V subscript 2 equals 4 over 3 P subscript 2 equals 50 space a t m space space space space space equals 50 space x 10 to the power of 5 P a V subscript 1 equals 15 x 10 to the power of negative 3 end exponent m cubed

Ditanya= Tekanan Awal open parentheses P subscript 1 close parentheses

Jawab:

Diibaratkan konstanta Laplace open parentheses gamma close parentheses=1,4

Persamaan Keadaan Adiabatik 

P subscript 1 space end subscript V subscript 1 to the power of gamma equals P subscript 2 V subscript 2 to the power of gamma P subscript 1 equals P subscript 2 open parentheses V subscript 2 over V subscript 1 close parentheses to the power of gamma space space space space equals 50 x 10 to the power of 5 open parentheses 3 over 4 close parentheses to the power of 1 comma 4 end exponent space space space equals 5 space x space 10 to the power of 6 x 0 comma 668 space space space equals 3 comma 34 space x space 10 to the power of 6 space P a

Jadi tekanan awal gas adalah 3 comma 34 x 10 to the power of 6 space end exponent P a, tidak ada jawaban yang tepat pada pilihan ganda.

Roboguru

Gas ideal monoatomik dalam suatu wadah mengalami kompresi adiabatik. Mula-mula gas bertekanan 1 atm, dengan volume 1 dan suhu 300 K. Jika setelah ekspansi suhu gas menjadi 1.200 K, volume gas tersebut...

Pembahasan Soal:

Untuk dapat menjawab soal ini, kalian harus sudah paham cara menghitung besarnya konstanta Laplace. Selain itu, kalian juga harus paham konsep proses keadaan gas saat adiabatik. Dengan memahami apa yang terjadi pada gas, kalian dapat mengaitkannya dengan menggunakan Hukum I Termodinamika.

Diketahui :

P subscript 0 = 1 atm

V subscript 0 = 1 m cubed

T subscript 0 = 300 K

T' = 1200 K

f = 3 (gas monoatomik)

Pertama-tama hitung terlebih dahulu konstanta Laplace, yaitu :

gamma = fraction numerator f space plus space 2 over denominator f end fraction space equals space fraction numerator 3 space plus space 2 over denominator 3 end fraction space equals space 5 over 3

Persamaan yang terjadi saat proses keadaan gas adiabatik adalah :

T subscript 0 V subscript 0 to the power of gamma minus sign 1 end exponent = T apostrophe V apostrophe to the power of gamma minus sign 1 end exponent

open parentheses fraction numerator T subscript 0 over denominator T apostrophe end fraction close parentheses equals open parentheses fraction numerator V apostrophe over denominator V subscript 0 end fraction close parentheses to the power of gamma minus sign 1 end exponent

open parentheses 300 over 1200 close parentheses equals open parentheses fraction numerator V apostrophe over denominator 1 end fraction close parentheses to the power of 5 over 3 minus sign 1 end exponent

1 fourth equals left parenthesis V apostrophe right parenthesis to the power of 2 over 3 end exponent

open parentheses 1 fourth close parentheses cubed equals left parenthesis V apostrophe right parenthesis squared

1 over 64 equals left parenthesis V apostrophe right parenthesis squared

V' = square root of 1 over 64 end root equals 1 over 8 m cubed

Roboguru

Roboguru sudah bisa jawab 91.4% pertanyaan dengan benar

Tapi Roboguru masih mau belajar. Menurut kamu pembahasan kali ini sudah membantu, belum?

Membantu

Kurang Membantu

Apakah pembahasan ini membantu?

Belum menemukan yang kamu cari?

Post pertanyaanmu ke Tanya Jawab, yuk

Mau Bertanya

RUANGGURU HQ

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

Coba GRATIS Aplikasi Ruangguru

Produk Ruangguru

Produk Lainnya

Hubungi Kami

Ikuti Kami

©2021 Ruangguru. All Rights Reserved