Soal UTBK 2019 Fisika
Tentang Usaha Termodinamika
1. Proses siklus A - B - C - A Suatu gas Ideal monoatomik sebanyak n mol mengalami proses termodinamika seperti ditunjukkan pada gambar. proses AB adalah proses isotermik. jika T addalah suhu gas ketika dalam keadaa A dan konstanta gas umum sama dengan R. kerja yang dilakukan gas pada proses CA adalah....
A. nRT - P1 . V1
B. - nRT - P1 . V1
C. - nRT + P2 . V1
D. nRT + P1 . V1
E. nRT - P2 . V1
Kunci jawaban: E
penyelesaian / pembahasan:
PROSES C KE A
W = P . ΔV
W = P₂ . V1 - P2 . V2
W = n R T - P2 . V1
Soal UN FISIKA 2019 tentang mesin carnot
2. Mesin Carnot di bawah!
Suhu Tl > T2 dan efisiensi mesin mula-mula 20%. Bila efisiensi mesin ditingkatkan menjadi 60% maka suhu Tl menjadi Tl' danT2 menjadi T2' dengan besar masing-masing ....
A. T1' = Tl dan T2' = 2T2
B. T1' = TI dan T2' = 3T2
C. T2' =T2 dan TI' = 2TI
D. T2' = T2 dan T1' = 5/2 T1
E. T1' = T1 dan T2' = 5/2 T2
Kunci jawaban: C
Pembahasan:
T1' ( 1 - η' ) = T1 (1 - η)
T1' (1 - 0,6) = T1 (1 - 0,2)
T1' . 0,4 = T1 . 0,8
T1' = 2 T1
3. 0,5 m3 gas dipanaskan pada proses isobaris volumenya menjadi 2 m3. Jika usaha luar gas tersebut 3 × 105 joule besar tekanan gas sekarang adalah . . . .
A. 6 × 105 N/m²
B. 2 × 105 N/m²
C. 1,5 × 105 N/m²
D. 8 × 105 N/m²
E. 3 × 105 N/m²
Pembahasan:
T1' ( 1 - η' ) = T1 (1 - η)
T1' (1 - 0,6) = T1 (1 - 0,2)
T1' . 0,4 = T1 . 0,8
T1' = 2 T1
3. 0,5 m3 gas dipanaskan pada proses isobaris volumenya menjadi 2 m3. Jika usaha luar gas tersebut 3 × 105 joule besar tekanan gas sekarang adalah . . . .
A. 6 × 105 N/m²
B. 2 × 105 N/m²
C. 1,5 × 105 N/m²
D. 8 × 105 N/m²
E. 3 × 105 N/m²
jawab:
W = P . ΔV
3 × 105 = P . (2 – 0,5)
P = 2 × 105 N/m²
4. Sebuah tabung berisi gas monoatomik kemudian dipompakan gas yang sama sehingga tekanannya berubah menjadi 3 kali vulome semula. Besar perubahan energi dalam gas tersebut jika proses isotemis adalah . . . .
A. nol
W = P . ΔV
3 × 105 = P . (2 – 0,5)
P = 2 × 105 N/m²
4. Sebuah tabung berisi gas monoatomik kemudian dipompakan gas yang sama sehingga tekanannya berubah menjadi 3 kali vulome semula. Besar perubahan energi dalam gas tersebut jika proses isotemis adalah . . . .
A. nol
B. 6 kali semula
C. 1,5 kali semula
C. 1,5 kali semula
D. 9 kali semula
E. 3 kali semula
E. 3 kali semula
jawab: C
5. Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa . . . .
A. kalor tidak dapat masuk ke dalam dan ke luar dari suatu sistem
B. energi adalah kekal
C. energi dalam adalah kekal
D. suhu adalah tetap
E. sistem tidak mendapat usaha dari luar
jawab: C
6. Dua bejana A dan B volumenya sama berisi udara yang suhu dan massanya sama. bejana A dipanaskan secara isobaris sedangkan udara di dalam bejana B dipanaskan pada proses isokhoris. Jika besar kalor yang diberikan pada bejana A dan B sama maka . . . .
A. kenaikan suhu udara di A dan di B sama
B. perubahan energi dalam di A dan di B sama
C. kenaikan suhu udara di A lebih kecil dari di B
D. kenaikan suhu udara di A lebih besar dari di B
E. salah semua
jawab: C
pada bejana B usaha bernilai nol karena proses isokhoris (V = tetap) sehingga kalor spenuhnya untuk perubahan energi dalam ( suhu), sedangkan pada bejana A kalor sebagian berubah menjadi usaha dan energi dalam. Jadi suhu di B lebih besar.
7. Sejumlah gas ideal dengan massa tertentu mengalami pemampatan secara adiabatik. jika W adalah kerja yang dilakukan oleh sistem (gas) dan ΔT adalah perubahan suhu dari sistem maka berlaku keadaan . . . .
a. W = 0, ΔT > 0 d. W < 0, ΔT > 0
b. W = 0, ΔT < 0 e. W < 0, ΔT = 0
c. W > 0, ΔT = 0
jawab: E ( saat sistem melakukan kerja W bernilai NEGATIF dan PERUBAHAN SUHU NOL)
8. Sebuah mesin Carnot bekerja di antara 2 reservoir bersuhu tinggi 527 °C dan suhu rendah 127 °C. Jika reservoir suhu tinggi diturunkan menjadi 500 K, maka efisiensi awal dan terakhir adalah . .
A. 20% dan 30%
B. 20% dan 40%
C. 20% dan 50%
D. 30% dan 50%
E. 50% dan 20%
jawab: E
9. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 800 K mempunyai efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, suhu reservoir suhu tinggi dinaikkan menjadi . .
A. 900 K
B. 960 K
A. 900 K
B. 960 K
C. 1.000 K
D. 1.180 K
E. 1.600 K
JAWAB = B
T1‘ (1 – η‘) = T1 ( 1 – η)
T1‘ (1 – 0,5) = T1 ( 1 – 0,4)
T1‘ . 0,5 = 800 . 0,6
T1‘ = 960 k
10. Sebuah mesin bekerja pada reservoir bersuhu tinggi 500 K dan reservoir bersuhu rendah 350 K. Mesin tersebut menghasilkan usaha sebesar 104 joule. Efisiensi mesin tersebut adalah . . . .
A. 30 %
B. 33 %
C. 42 %
D. 1.180 K
E. 1.600 K
JAWAB = B
T1‘ (1 – η‘) = T1 ( 1 – η)
T1‘ (1 – 0,5) = T1 ( 1 – 0,4)
T1‘ . 0,5 = 800 . 0,6
T1‘ = 960 k
10. Sebuah mesin bekerja pada reservoir bersuhu tinggi 500 K dan reservoir bersuhu rendah 350 K. Mesin tersebut menghasilkan usaha sebesar 104 joule. Efisiensi mesin tersebut adalah . . . .
A. 30 %
B. 33 %
C. 42 %
D. 66 %
E. 70 %
Pembahasan :
Pembahasan :
11. Suatu mesin menyerap 150 kalori dari reservoir 400 K dan melepas 90 kalori ke reservoir bersuhu 200 K. Efisiensi mesin tersebut adalah . . . .
A. 30 %
B. 40 %
C. 50 %
D. 60 %
E. 80 %
Pembahasan :
Pembahasan :
Soal Termodinamika no. 12 (SBMPTN 2016)
12. Sejumlah gas ideal monoatomik mula-mula memiliki volume 250 cc/kmol dan tekanan 120 kpa. jika dipanaskan dengan tekanan tetap sehingga mengembang. Misalkan konstanta gas universal dinyatakan sebagai R J. Mol/K. Jika pada proses itu temperatur gas naik sebesar 38,4/R kelvin. Maka volume akhir gas tersebut adalah?
A. 420 cc
B. 367 cc
C. 343 cc
D. 320 cc
E. 297 cc
jawab:
Soal Termodinamika no. 13 (SBMPTN 2016)
13. Gas argon dapat dianggap sebagai gas ideal. Gas itu mula-mula mempunyai energi dalam E¡ dan temperatur T¡. Gas tersebut mengalami proses dengan melakukan usaha W, amelepaskan energi senilai Q, dan keadaan akhir energi dalam Ef serta temperature Tf. Apa simpulan proses tersebut?
A. Gas mengalami proses isobarik dan Tf < T¡
B. Gas mengalami proses adiabatik dan Tf < T¡
C. Gas mengalami proses isokhorik dan Tf
D. Gas mengalami proses isotermal dan Tf = T¡
E. Gas mengalami proses isokhorik dan Tf = T¡
Jawab: D
Dalam grafik Ei = Ef (energy dalam tetap) sehingga proses yang terjadi adalah isothermal (D)
B. Gas mengalami proses adiabatik dan Tf < T¡
C. Gas mengalami proses isokhorik dan Tf
D. Gas mengalami proses isotermal dan Tf = T¡
E. Gas mengalami proses isokhorik dan Tf = T¡
Jawab: D
Dalam grafik Ei = Ef (energy dalam tetap) sehingga proses yang terjadi adalah isothermal (D)
Soal Uraian
1. Suatu gas dalam ruang tertutup mempunyai volume V , tekanan P dan suhu T. Jika gas tersebut dipanasi pada proses isokhorik sehingga suhunya menjadi 2T, maka volume dan tekanannya menjadi ...
2. Kecepatan rata-rata molekul gas Oksigen pada suhu 0◦C dengan berat atom Oksigen 16 g/mol adalah ...
3. Suatu gas yang suhunya 127◦C dipanaskan menjadi 227◦C pada tekanan tetap. Volume gas sebelum dipanaskan adalah V. Volume gas setelah dipanaskan adalah ...
4. Sebuah tangki bervolume 8314 cm3 berisi gas Oksigen (berat molekul 32 kg/kmol) pada suhu 47◦C dan tekanan alat 25×105 Pa. Jika tekanan udara luar 1 × 105 Pa, maka massa Oksigen adalah ...
5. Pada temperatur tertentu, kecepatan rms suatu gas ideal adalah v. Jika pada tekanan konstan volume gas diekpansikan menjadi 3 kali semula, maka hitung kecepatan rms molekul gas ideal tersebut!
6. Dalam ruang tertutup sejumlah gas memperoleh tekanan 1,5 atm dan suhu 27◦C. Jika dipanaskan hingga volumenya menjadi 2 kali semula, maka berapa Celsius kenaikan suhunya?
7. Sebuah tabung dengan volume 0,3 m3 mengandung 2 mol Helium pada suhu 27◦C. Dengan menganggap Helium sebagai gas ideal, tentukan energi kinetik rata-rata tiap partikel gas Helium tersebut!
8. Tentukan energi dalam dari satu mol gas monoatomik pada suhu 127◦C!
9. Berapakah momentum total dalam satu gram gas Helium dalam tabung bersuhu 27◦C? (M = 4 g/mol)
10. Pada suhu 27◦C Amonia bermassa 20 gram diubah menjadi energi kinetik. Carilah besar energi kinetik tersebut bila massa molekul dari 2 gas Amonia adalah 17,03 gram/mol!