Home » Fisika » Soal dan pembahasan tentang mencari usaha dalam termodinamika

Soal dan pembahasan tentang mencari usaha dalam termodinamika

Soal dan pembahasan tentang mencari usaha dalam termodinamika

Soal 1:

Gas sebanyak dua liter dipanaskan dari suhu 47 derajat celcius sampai 127 derajat celcius pada tekanan 2\times 10^5 N/m2. Usaha gas tersebut sebesar ….

Also Read:

Jawab :

Diketahui :

V_1=2\text{ liter}=2\times 10^{-3}\text{   }m^{-3}

T_1=47^0\text{ Celcius}=47+273=320^0\text{ K}

T_2=127^0\text{ Celcius}=127+273=400^0\text{ K}

P=2\times 10^5\text{ N/m2}

Ditanya : Usaha (W) = ….?.

Jawab:

Ini merupakan soal tentang termodinamika khususnya isobarik. Karena dari soal terlihat tekanannya dibuat tetap. Kita tahu rumus untuk mencari usaha pada keadaan isobarik (tekanan tetap) adalah :

W=P\times \Delta V=P.(V_2-V_1)

Terlebih dahulu kita harus mencari nilai V_2 dulu dengan memakai persamaan :

\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}

\frac{2}{320}=\frac{V_2}{400}

V_2=\frac{2\times 400}{320}=2,5\text{ liter}=2,5\times 10^{-3}m^{-3}

Berarti:

\Delta V=V_2-V_1=(2,5-2).10^{-3}=0,5.10^{-3}m^{-3}

Jadi, usaha yang dilakukan oleh gas tersebut adalah :

W=P\times \Delta V=P.(V_2-V_1)

W=2\times 10^5\times 0,5\times 10^{-3}=100\text{ joule}

Soal 2 :

Perhatikan gambar di bawah ini!.

Usaha pada proses A-B sebesar ….

Jawab:

Usaha yang dilakukan dari A ke B adalah luas daerah dibawah kurva A-B. kita perhatikan bentuk bangun di bawah kurva A-B adalah berbentuk trapesium. Dan arahnya ke kanan. Arah ke kanan ini menunjukkan bahwa usaha yang dilakukan bernilai positif atau sistem aktif melakukan usaha terhadap lingkungan.

Dari gambar trapesium di atas kita dapatkan bahwa panjang-panjang sisi sejajarnya adalah :

5.10^5\text{ dan }6.10^5

Sedangkan tinggi trapesium adalah:

t=2.10^{-3}

Sehingga:

W=\text{ luas Trapesium di bawah Kurva}

W=\frac{5.10^5+6.10^5}{2}.2.10^{-3}=11.10^5.10^{-3}=11.10^2=1100

Jadi, besarnya usaha yang dilakukan dari A ke B adalah sebesar 1.100 Joule.

Soal 3:

Gas helium (M = 4 g/mol) sebanyak 8 gram mengalami ekspansi isotermik dari 2 liter menjadi 4 liter pada suhu 47 derajat celcius. Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas helium!. ( ln 2 = 0,693)

Jawab:

Diketahui :

M = 4 g/mol

Massa (m) = 8 g

Volume awal (v_1=2\text{ liter }=2.10^{-3}\text{ }m^3

Volume akhir (v_2=4\text{ liter }=4.10^{-3}\text{ }m^3$

Suhu ( T ) = 47 Celcius = 273 + 47 = 320 K

R = 8.314 J/kmol.K

Ditanya : W = …?.

Jawab :

Soal ini merupakan soal tentang termodinamika dalam kondisi isotermik. Usaha yang dilakukan oleh gas dalam kondisi isotermik secara matematis dirumuskan dengan:

W=nRT\ln (\frac{V_2}{V_1})

Dan didalam soal belum terlihat adanya nilai mol (n), kita tahu untuk mencari nilai mol kita memakai rumus :

\text{ mol }=\frac{\text{massa}}{\text{massa molar (M)}}=\frac{8}{4}=2\text{ mol}=2.10^{-3}\text{ kmol}

W=nRT\ln (\frac{V_2}{V_1})

W=2.10^{-3}.(8314).320\ln (\frac{4.10^{-3}}{2.10^{-3}})

W=2.10^{-3}.(8314).320\ln 2

W=5.320,960.10^{-3}.\ln 2

W=5.320,960.10^{-3}.(0,693)=3.687.425,28\text{ joule }=3,68742528\text{ kJ }=3,7\text{ kJ }

 

Soal dan pembahasan tentang mencari usaha dalam termodinamika | Made Astawan | 4.5

Artikel Terkait: Soal dan pembahasan tentang mencari usaha dalam termodinamika

  • Pengertian Termodinamika

    Termodinamika adalah cabang-cabang ilmu fisika yang mempelajari perpindahan energi dari satu bentuk ke bentuk lain, terutama perubahan energi panas ke dalam bentuk...

  • Menghitung gaya yang dikerjakan balok pada bidang miring

    Menghitung gaya yang dikerjakan balok pada bidang miring Perhatikan soal- soal berikut: Soal 1 #: Balok mula – mula diam, lalu ditarik...

  • Contoh soal dan pembahasan Hukum dan persamaan gas Ideal

    Hukum dan Persamaan Gas ideal Soal 1#: Gas ideal menempati ruangan dengan volume tetap. Jika suhu dinaikkan menjadi 1,5 kali semula, perbandingan...

  • Gelombang Bunyi dalam Gas

    Gelombang Bunyi dalam Gas Untuk menentukan laju perambatan bunyi dalam gas ideal dengan menggunakan Persamaan (i) pada artikel saya tentang Laju Gelombang...

  • Laju Gelombang Longitudinal

    Gelombang longitudinal merupakan salah satu pokok bahasan yang sangat penting. Apabila frekuensi gelombang longitudinal terletak dalam jangkauan pendengaran manusia, gelombang manusia dikenal...