Menjelaskan Contoh Soal Termodinamika dengan singkat

Contoh 1

Berikan penjelasan mengenai proses kuasistatik

Jawab:

Proses kuasistatik adalah suatu proses yang pada setiap saat atau pada setiap tahap perubahan sistem secara keseluruhan selalu mencapai keadaan kesetimbangan. Hal ini berarti bahwa sistem pada setiap tahapan proses, tetap dapat dituliskan persamaan keadaannya.

Dapat dinyatakan juga bahwa proses kuasistatik adalah proses yang merupakan rentetan keadaan setimbang tak terhingga banyak; setiap saat keadaan setimbang itu hanya menyimpang sedikit dari keadaan setimbang sebelumnya.

Contoh 2

Berikan penjelasan dan tuliskan komentar untuk pernyataan berikut ini: Sebuah silinder yang dilenmgkapi dengan piston berisi sejumlah gas. Di atas piston diletakkan 2 (dua) anak timbangan masing-masing dengan massa 1 kg, jika satu anak timbangan diambil maka tekanan dan volume sistem gas akan berubah.

Bagaimana pendapat anda, contoh ini merupakan proses kuasistatik atau proses nonkuasistatik?

Jawab:

Jelas sistem ini mengalami proses nonkuasistatik, sebab bukan merupakan rentetan keadaan setimbang tak terhingga banyak, melainkan hanya dua keadaan setimbang yaitu setimbang awal dan setimbang akhir.

Contoh 3

Bagaimana agar supaya proses yang dijalani pada contoh 2 menjadi proses kuasistatik?

Jawab:

Agar proses yang dijalani sistem pada ontoh 2 menjadi proses kuasistatik, maka salah satu anak timbangan itu harus diganti sejuta pemberat kecil-kecil anak timbangan dengan massa total 1 kg dan satu per satu pemberat kecil-kecil itu diambil, sehingga proses yang dijalani sistem adalah proses kuasistatik.

Contoh 4

Berikan dan tuliskan penjelasan mengenai proses reversibel.

Jawab:

Proses reversibel adalah merupakan proses dari suatu keadaan awal ke keadaan tertentu dan dari keadaan akhir tersebut dimungkinkan terjadinya proses balik ke keadaan awal kembali melalui jalan yang sama. Sedemikian rupa dengan mudah jika pada sistem dikenai kondisi tertentu.

Contoh 5

Tuliskan 2 (dua) persyaratan agar proses dikatakan berbalik (reversibel)

Jawab:

proses tersebut merupakan proses kuasistatik

dalam proses tersebut tidak terjadi efek-efek disipasi

Contoh 6

Berikan dan tuliskan penjelasan mengenai daur atau siklus.

Jawab:

Daur atau siklus adalah proses terus menerus yang merupakan sederetan proses yang terdiri atas beberapa tahapan dari suatu keadaan setimbang ke keadaan setimbang lain kemudian kembali keadaan setimbang semula yang hasilnya adalah pengubahan kalor menjadi kerja atau usaha luar.

Contoh 7

Apakah pengubahan kalor seluruhnya menjadi usaha dapat terjadi.

Jawab:

Pengubahan kalor seluruhnya menjadi tenaga/usaha dalam satu tahap saja dapat terjadi; yaitu pada proses ekspansi isotermal sistem gas ideal.

– pelajari lebih lanjut, apakah proses yang demikian dapat diambil manfaatnya? (bacalah kembali uraian dengan seksama dan kembangkan wawasan dan penalaran anda).

Contoh 8

Berikan penjelasan mengenai mesin kalor atau mesin pemanas, lengkapi dengan contoh

Jawab:

Mesin kalor/mesin pemanas adalah suatu alat atau sistem yang berfungsi untuk mengubah energi kalor atau energi panas menjadi energy usaha atau energi mekanik. Sebagai contoh adalah motor bakar atau motor letup.

(Lengkapi jawaban anda dengan membaca kembali dan memahami:

-I- 4 ciri mesin kalor/mesin pemanas

-I- Gambar skematis prinsip mesin kalor atau mesin pemanas).

Contoh 9

Berilah penjelasan mengenai mesin pendingin, lengkapi penjelasan dengan contoh.

Jawab:

Mesin pendingin adalah suatu alat atau sistem yang berfungsi untuk secara netto memindahkan kalor dari reservoar dingin ke reservoar panas dengan menggunakan usaha luar. Sebagai contoh adalah lemari es atau refrigerator.

Contoh: 10

Selama proses isokhorik (v = 1 m3), gas menerima kalor 1000 kalori sehingga tekanan berubah sebesar 814 N/m2. Hitunglah perubahan energi dalam gas selama proses tersebut Jawab:

Proses isokhorik: AV = 0 sehingga AW = P . AV = 0 AQ = AU + AW      ^ 1000 = AU + 0

Jadi perubahan energi dalam gas = 1000 kalori =1000 x 4.186 J = 4186J

Gas diatomik pada suhu sedang 200°C dan tekanan 105 N/m2 bervolume 4 lt. Gas mengalami proses isobarik sehingga volumenya 6 liter kemudian proses isokhorik sehingga tekanannya 1.2 x 105 N/m2. Berapakah besar perubahan energi dalam gas selama proses tersebut ?

Jawab:

PV = n R T—— ^ P AV + V AP = n R AT

Proses A – B (AP = 0):

P AV = n R AT = 105 . 2.10-3 = 200 J AUBC = 5/2 n R AT = 500 J (diatomik 200°C)

Proses :B – C (AV = 0):

V AP = n R AT = 6.10-3.0,2. 105 = 1120 J AUBC = 5/2 n R AT = 300 J (diatomik 200°C)

Jadi AU total = AUAB + AUBC = 800 J

Bila suatu gas dimampatkan secara isotermik maka tentukanlah tekanan, energi dalam dan usaha yang dilakukan oleh gas!

Jawab:

Gas dimampatkan berarti volume gas bertambah kecil (AV < 0)

MODUL TERMODINAMIKA                    SMAN1 MATARAM                       BURHANUDIN, SPd

Proses gas secara isotermik berarti AT = 0 Jadi: PV = C——————— ^ P = C/V

Karena volume gas bertambah kecil maka tekanan gas akan bertambah besar. Kenaikan tekanan gas ini disebabkan oleh makin seringnya molekul-molekul gas menumbuk dinding tempatnya (jarak tempuh molekul gas makin pendek) bukan karena kecepatannya yang bertambah.

AU=3/2 n R AT

Karena proses isotermik (AT= 0), maka perubahan energi dalam sama dengan nol Berarti energi dalam gas tidak berubah.

AQ = AU + AW———– ^ AW = P AV

Karena AU = 0 maka AQ = AW, berarti kalor yang diserap gas seluruhnya diubah menjadi usaha gas. Karena volume gas bertambah kecil (DV < 0) maka usaha yang dilakukan gas negatif(AW < O), berarti gas menerima kerja dari luar.

Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi sebesar 1000°K mempunyai efisiensi sebesar 50%. Agar efesiensinya naik menjadi 60%, berapakah reservoir suhu tinggi harus dinaikkan ?

Jawab:

h = 1-T2/T1 —^ 0,5 = 1 T2/1000 jadi T2 = 500°K Apabila efesiensinya dijadikan 60% (dengan T2 tetap), maka h = 1 – T2/T1 —^ 0,6 =1 – 500/T2 jadi T1= 12.50 °K

Itulah ulasan lengkapnya Semoga apa yang diulas diatas bermanfaat bagi pembaca. Sekian dan Terima kasih.