CONTOH SOAL II TERMODINAMIKA

CONTOH SOAL TERMODINAMIKA

 Soal Pilihan Ganda

1.      1. Apa yang dimaksud dengan Adiabatik ?

A. Proses termodinamika yang terjadi pada gas keadaan suhu tetap

B.Proses termodinamika yang terjadi pada gas keadaan tekanan tetap

C. Proses termodinamika yang terjadi pada gas keadaan volume tetap

D.Merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu gas

E. Proses termodinamika yang berlangsung tanpa adanya pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan

Pembahasan :

A.      Merupakan pengertian isotermik

B.      Merupakan pengertian Isobarik

C.      Merupakan pengertian Isokhorik

D.     Merupakan pengertian kapasitas kalor

E.      Merupakan pengertian Adiabatik

Jawab : E

2.    Pada termodinamika, gas ideal mengalami proses isotermik jika…

A. perubahan keadaan gas suhunya selalu tetap

B. semua molekul bergerak dengan kecepatan berbeda

C. semua keadaan gas suhunya selalu berubah

D. pada suhu tinggi kecepatan molekulnya lebih tinggi

E. tekanan dan volume gas tidak mengalami perubahan

Pembahasan :

Isotermal atau isotermik artinya suhu tetap.

Jawaban yang benar adalah A.

3.      3. Bagaimana bunyi hukum Termodinamika II tentang aliran kalor.... ?

         A.   “Apabila sistem gas menyerap kalor dari lingkungan sebesar Q1, maka oleh sistem mungkin akan diubah

         B. “membatasi perubahan energi  mana yg dapat terjadi dan yg tidak dapat terjadi”

         C. “Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya”

         D.  “Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja.

         E. “Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversible terjadi dan bertambah ketika proses ireversibel terjadi”.

Pembahasan :

A.      merupakan penjelasan/pengertian hukum termodinamika I (bukan bunyi hukumnya )

B.      merupakan penjelasan hukum termodinamika II

C.      merupakan bunyi hukum termodinamika II tentang aliran kalor

D.     merupakan bunyi hukum termodinamika I

E.      merupakan bunyi hukum termodinamika II tentang pernyataan entropi

Jawab: C

4.      4.  Kalor sebanyak 2000 Joule ditambahkan pada sistem dan lingkungan melakukan usaha 2500 Joule pada sistem. Perubahan energi dalam sistem adalah…..

                    A.4500 Joule

                    B.2500 Joule

                    C.5500 Joule

                    D.3500 Joule

                    E.4550 Joule

Pembahasan :

Diketahui          : Kalor (Q)         = + 2000 Joule

                          Usaha (W)       = - 2500 Joule

Ditanya             : Perubahan Energi dalam system

Jawab               :

                                    ΔU = Q – W

                                    ΔU = 2000 – (-2500) Joule

                                    ΔU = 2000 + 2500 Joule

                                    ΔU = 4500 Joule

            Energi dalam sistem bertambah 4500 Joule.

              Jawab = A

5.      5.Apa yang dimaksud dengan Isobarik?

A. Proses termodinamika yang terjadi pada gas keadaan suhu tetap

B.Proses termodinamika yang terjadi pada gas keadaan tekanan tetap

C. Proses termodinamika yang terjadi pada gas keadaan volume tetap

D.Merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu gas

E. Proses termodinamika yang berlangsung tanpa adanya pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan

Pembahasan :

F.       Merupakan pengertian isotermik

G.     Merupakan pengertian Isobarik

H.     Merupakan pengertian Isokhorik

I.        Merupakan pengertian kapasitas kalor

J.        Merupakan pengertian Adiabatik

Jawab : B

6.      6. Suatu gas ideal berada di dalam wadah bervolume 3 liter pada suhu 270C. Gas itu dipanaskan dengan tekanan tetap 1 atmosfer sampai mencapai suhu 2270C. hitung kerja yang dilakukan gas!

Penyelesaian:

Diketahui:

PA = PB = 1 atm = 105 Pa

VA = 3 liter = 3 x 10-3 m3

TA = 273 + 27 = 300 K

TB = 273 + 227 = 500 K

Ditanya: W?

Jawab:

Pada proses isobarik (tekanan tetap) berlaku:

VA/TA = VB/TB

(3 x 10-3)/500 = VB/300

VB = 5 x 103 m3

Sehingga,

W = P (VB – VA)

     = (105) {(5x10-3) - (3x10-3)}

     = 202,6 J

7.      Semua gas ideal mengalami proses isokhorik sehingga…

A. semua molekul kecepatannya sama

B. pada suhu tinggi kecepatan rata-rata molekul lebih besar

C. tekanan gas menjadi tetap

D. gas akan melakukan usaha

E. tidak memiliki energi dalam

Pembahasan :

Isokhorik = volume tetap.

             Jawab : B

8.      Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2.000 Joule dari suatu reservoir suhu tinggi dan membuangnya sebesar 1.200 Joule pada reservoir suhu rendah. Efisiensi mesin itu adalah ….

A. 80 %

B. 75 %

C. 60 %

D. 50 %

E. 40 %

Pembahasan

Diketahui :       Kalor yang diserap (Q_H) = 2000 Joule

Kalor yang dibuang (Q_L) = 1200 Joule

Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 2000 – 1200 = 800 Joule

Ditanya : Efisiensi mesin kalor (e)

Jawab :

Rumus efisiensi mesin kalor :

e = W / Q_H 

   = 800/2000

   = 0,4 x 100% = 40%

Jawaban yang benar adalah E.

 Soal Uraian

1.      ^{1. 2000}/₆₉₃ mol gas helium pada suhu tetap 27^oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314 J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium! 

Pembahasan
Data :
n = ²⁰⁰⁰/₆₉₃ mol
V₂ = 5 L
V₁ = 2,5 L
T = 27^oC = 300 K

Usaha yang dilakukan gas :
W = nRT ln (V₂ / V₁)
W = (²⁰⁰⁰/₆₉₃ mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K) ln ( ^{5 L} / _{2,5 L} )
W = (²⁰⁰⁰/₆₉₃) (8,314) (300) (0,693) = 4988,4 joule 

2.       2. Tiga mol gas memuai secara isotermal pada suhu 27⁰C, sehingga volumenya berubah dari 20 cm³menjadi 50 cm³. Hitung besar usaha yang dilakukan gas tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui:

n = 3 mol

R = 8,314 J/mol K

T  = 27⁰C + 273 = 300 K

V₁ = 2 x 10^-5 m³

V₂ = 5 x 10^-5 m³

Ditanya: W?

Jawab:

W = n R T ln V₂/V₁

       = (3) (8,314) (300) ln 5 x 10^-5/2 x 10^-5 

     = 6852,94 J