Contoh soal dan jawaban Termodinamika

Pada kesempatan kali ini kami share contoh soal dan jawaban materi fisika tentang Termodinamika.

I. Kalor Jenis Gas.

1.  Hitunglah kalor jenis gas Oksigen pada volume dan tekanan tetap bila massa molekul gas Oksigen 32 gram/mol.

2.  Hitunglah kalor jenis gas-gas berikut ini pada volume dan tekanan tetap.

a.  Gas Neon monoatomik, bila masa molekulnya 2,018 gram/mol

b.  Gas Hidrogen diatomik, bila massa molekulnya 2,016 gram/mol

3.  Kapasitas panas jenis Nitrogen pada volume tetap adalah 7,14 x 10² J/kg ⁰ Carilah kapasitas panas jenisnya pada tekanan tetap. Diketahui massa molekul Nitrogen 28 gram/mol dan konstanta umum gas R = 8,317 J/mol⁰K

4.  Hitunglah kalor jenis gas Argon beratom satu pada volume tetap bila kalor jenisnya pada tekanan tetap 5,23 x 10² J/kg ⁰K = 1,67

5.  Hitunglah kalor jenis pada tekanan tetap dari gas Oksida zat lemas beratom dua bila kalor jenisnya pada volume tetap adalah 6,95 x 10² J/kg. ⁰K dan = 1,4

II. Hukum I Termodinamika

A. Untuk Proses Isobarik.

1.  Satu gram air ( 1 cc ) berubah menjadi 1,671 cc uap bila dididihkan pada tekanan     1 atm. Panas penguapan pada tekanan ini adalah 539 kal/gram. Hitunglah usaha luar pada penembakan energi dalam.

2.  satu liter air massanya 1 kg mendidih pada suhu 100⁰ C dengan tekanan 1,013 x 10⁵ N/m² diubah menjadi uap pada suhu 100⁰ C dan tekanan 1,013 x 10⁵ N/m² . Pada keadaan ini volume uap air adalah 1,674 liter. Carilah usaha luar yang dilakukan dan dihitung penambahan energi dalam. Panas penguapan air 2,26 . 10⁶ J/kg.

3.  Gas Nitrogen yang massanya 5 kg suhunya dinaikkan dari 10⁰ c menjadi 130⁰ c pada tekanan tetap. Tentukanlah :

a.  Panas yang ditambahkan

b.  Penambahan energi dalam

c.  Usaha luar yang dilakukan.

4.  Satu mol karbon monoksida dipanaskan dari 15⁰ C menjadi 16⁰ C pada tekanan tetap. Bila massa molekul karbon monoksida adalah 28,01 gram/mol c_p = 1,038 x 10³ J/kg ⁰K dan g = 1,4

Tentukanlah :

a.  Penambahan energi dalam.

b.  Usah luar yang dilakukan.

B. Untuk Proses Isokhorik ( Isovolumik )

1.  Temperatur 5 kg gas Nitrogen dinaikkan dari 10⁰ C menjadi 130⁰ C pada volume tetap. Bila c_v = 7,41 x 10² J/kg ⁰K , c_p = 1,04 x 10³ J/kg ⁰K, Tentukanlah :

a.  Usaha luar yang dilakukan.

b.  Penambahan energi dalam.

c.  Panas Yang ditambahkan.

2.  Suatu gas yang massanya 3 kg dinaikkan suhunya dari -20⁰ C menjadi 80⁰ C melalui proses isokhorik. Hitunglah penambahan energi dalam gas tersebut, bila diketahui:  c_p = 248 J/kg ⁰K,   c_v = 149 J/kg ⁰K

3.  Satu mol karbon monoksida dipanaskan dari 15⁰ C menjadi 16⁰ C pada volume tetap. Massa molekulnya 28,01 gram/mol. c_p = 1,03 x 10³ J/kg. ⁰ K dan g = 1,40 . Hitunglah penambahan energi dalam.

4.  Gas Ideal sebanyak 2 mol dengan tekanan 4 atsmosfer volumenya sebesar 8,2 liter. Gas ini mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi 8 atsmosfer. Bila diketahui : c_v = 3 kal/mol. ⁰C dan R = 0,08207 liter. atm/mol. ⁰ C ; tentukanlah :

a.  Usaha yang dilakukan.

b.  Panas yang ditambahkan.

C.  Untuk Proses Adiabatik.

1. Perbandingan kompresi sebuah mesin disel kira-kira 156. Jika pada permulaan gerak pemampatan silindernya berisi udara sebanyak 2 mol pada tekanan 15 N/m² dan suhu 247⁰ c, hitunglah tekanan dan suhu pada akhir gerak. Andai kata udara sebagai gas ideal dan pemampatanya secara adiabatik. massa molekul udara adalah 32 gram/mol. c_v = 650 J/kg⁰K dan c_p = 909 J/kg ⁰ Hitunglah usaha luar yang dilakukan.

2.  Suatu volume gas Nitrogen sebesar 22,4 liter pada tekanan 10⁵ N/m² dan suhu 0⁰ C dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 1/10 volume mula-mula. Carilah :

a.  Tekanan akhirnya.

b.  Suhu akhirnya.

c.  Usaha luar yang dilakukan.

Diketahui pula bahwa Mr = 28 gram/mol = 1,4   c_v = 741 J/kg ⁰K.

3.  Lima molekul gas Neon pada tekanan 2 x 10⁵ Nm^-2 dan suhu 27 ⁰C dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 1/3 dari volume mula-mula. Jika  g = 1,67  c_p=1,03 x 10³ J/kg ⁰K Mr = 20,2 gram/mol. Tentukan :

a.  Tekanan akhir pada proses ini.

b.  Temperatur akhir.

c.  Usaha luar yang dilakukan.

4.  Suatu gas ideal dengan = 1,5 dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi kali dari volume mula-mula. Bila pada awal proses tekanan gas 1 atm, tentukanlah tekanan gas pada akhir proses.

5.  Gas oksigen dengan tekanan 76 cm Hg dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi volume mula-mula. Bila gas Oksigen adalah gas diatomik dan R = 8,317 J/mol ⁰K ; Tentukanlah tekanan akhir gas tersebut.

6.  Volume gas pada suhu 20⁰ C mengembang secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula. Tentukanlah temperatur akhirnya bila g =1,4.

 III. Hukum II Termodinamika

A. Efisiensi Mesin.

1. Sebuah mesin Carnot yang reservoir suhu tingginya pada 127 ^oC menyerap 100 kalori dalam tiap-tiap siklus pada suhu ini dan mengeluarkan 80 kalori ke reservoir suhu rendah. Tentukanlah suhu reservoir terakhir ini.

2. Berapakah effisiensi suatu mesin yang menerima 200 kalori dari sebuah reservoir bersuhu 400 ^oK dan melepaskan 175 kalori ke sebuah reservoir lain yang bersuhu 320 ^o Jika mesin tersebut merupakan mesin carnot berapakah effisiensinya.

3. Hitunglah effisiensi ideal dari suatu mesin Carnot yang bekerja antara 100 ^oC dan 400 ^o

4. Sebuah mesin carnot yang menggunakan reservoir suhu rendah pada 7 ^oC, daya gunanya 40 %. Kemudian daya gunanya diperbesar 50 %. Berapakah reservoir suhu tingginya harus dinaikkan.

5. Mesin Carnot bekerja di antara dua reservoir panas yang bersuhu 400 ^oK dan 300^o Jika dalam tiap siklus, mesin menyerap panas sebanyak 1.200 kalori dari reservoir yang bersuhu 400 ^oK, maka berapakah panas yang dikeluarkan ke reservoir yang bersuhu 300 ^oK.

6. Sebuah mesin carnot bekerja diantara 450 ^oC dan 50^o Berapakah effisiensinya ?

Silakan download kunci jawaban Contoh soal dan jawaban Termodinamika

 Download Kunci Jawaban

Sekian Contoh soal dan Jawaban Termodinamika

Salam Manis dan salam persahabatan