Contoh Soal Pertemuan 1

1. Diagram PV di bawah ini menunjukkan siklus pada suatu gas. Tentukan usaha total yang dilakukan oleh gas!












Jawaban:
Usaha (W) = luas daerah di bawah grafik PV

W = {(3-1) x 105 } x (5-3) = 4 x 105 J

2. Suatu gas dalam wadah silinder tertutup mengalami proses seperti pada gambar di bawah ini. 

Tentukan usaha yang dilakukan oleh gas pada:
    a. proses AB
    b. Proses BC
    c. proses CA
    d. Keseluruhan proses ABCA



Jawaban:
  1. Usaha dari A ke B sama dengan luas ABDE dan bertanda positif karena arah proses ke kanan
                (VB > VA ). 
                WAB = luas ABDE = AB x BD
                                    = (100-25) L x (300 kPa)
                                    = (75 x 10-3 m3) (300 x 103 Pa)
                                    = 22.500 J


     b. Usaha dari B ke C sama dengan negatif luas BCED karena arah proses ke kiri (VC < VB ).
                WBC  = - luas BCDE = - ½ (CE + BD) ED
                                  = - ½ (100+300) kPa x (100-25) L
                                  = - ½ (400 x 103 Pa) (75 x 10-3 m3)
                                  = -15 000 J = -15 kJ

    c. Usaha dari CA sama dengan nol karena CA dengan sumbu V tidak membentuk bidang (luasnya = 0).

    d. Usaha keseluruhan proses (ABCA) sama dengan usaha proses AB + usaha proses BC + usaha CA
                WABCA = 22 500 – 15 000 + 0 = 7500 J

3.  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

4. Tiga mol gas memuai secara isotermal pada suhu 270C, sehingga volumenya berubah dari 20 cm3 menjadi 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

5. Sejumlah udara berekspansi secara adiabatik dari tekanan awal 2 atm dan volume awal 2 liter pada temperatur 200C menjdai dua kali volume awalnya γ = 1,4. Hitunglah:
a. Tekanan akhir
b. Temperatur akhir
c. Usaha yang dilakukan oleh gas

Penyelesaian:
Diketahui:
γ = 1,4
V1 = 2 liter
V2 = 4 liter
P1 = 2 atm
T1 = 20 + 273 = 293 K
Ditanya:
a. P2
b. T2
c. W

Jawab:


















c.

0 komentar:

Posting Komentar