Hukum Termodinamika – 1

Rumus : ∆U = Q – W

 

Dimana,

∆U = perubahan energi dalam (J)

Q = Kalor yang diterima atau dilepas (J)

W = usaha yang dilakukan / diterima (J)

Isobaris à tekanan tetap

Isotermis à suhu tetap (∆U = 0)

Isokhoris à volume tetap (W = 0)

Adiabatis à tidak terjadi perubahan kalor (Q = 0)

 

Catatan : siklus = daur sehingga ∆U = 0

 

Persamaan Gas

 

Boyle – Gay – Lussac

 

Adiabatis

Usaha, W  

    isobaris, W = P∆V

    isokhoris, W = 0 (Karena ∆V = 0)

catatan : ln 2 =  0,693

 

Siklus Carnot

Contoh soal dan Pembahasan

 

Soal : 01

Suatu gas memiliki volume mula – mula 2,0 m³ 

dipanaskan dalam kondisi isobaris, hingga volumenya 

menjadi 4,5 m³. Tekanan gas dijaga tetap pada nilai 2 atm. 

Tentukan nilai usaha yang diberikan ke lingkungan.           

( 1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa)

 

Pembahasan :

Usaha, W :

 

Soal : 02 (UMPTN 1995)

Jika 1,5 m³ gas Helium pada suhu 27 ⁰C dipanaskan 

secara isobarik sampai 87 ⁰C. Dan tekanan gas Helium 

2 x 10⁵ N/m², maka gas Helium melakukan usaha luar …

A.  60 kJ

B.  120 kJ

C.  280 kJ

D.  480 kJ

E.  660 kJ

 

Pembahasan :

 

Maka usaha,

Kunci : A

 

 

Soal : 03

2000/693 mol gas Helium pada suhu 27 ⁰C 

mengalami perubahan volume dari 2,5 liter 

menjadi 5 liter. Jika tetapan R = 8,314 J/mol.K 

dan ln 2 = 0,693. Maka usaha yang dilakukan 

gas Helium.

 

Pembahasan :

 

Soal : 04 (UN Fisika 2009)

Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, 

untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin 

menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, 

maka usaha yang dihasilkan adalah …

A.  120 J

B.  124 J

C.  135 J

D.  148 J

E.  200 J

 

Pembahasan :

 

Reservoir suhu rendah, T₂ = 400 K

Reservoir suhu tinggi, T₁ = 600 K

Menyerap kalor, Q₁ = 600 J

 

Usaha, W = … ?

Pembahasan :

 

Kunci : E

 

Soal : 05

Diagram P – V dari gas Helium yang mengalami proses

termodinamika seperti yang ditunjukkan pada gambar

di bawah ini.

Usaha yang dilakukan gas Helium pada proses ABC …  

A.  660 kJ

B.  400 kJ

C.  280 kJ

D.  120 kJ

E.  60 kJ

 

Pembahasan :

 

Usaha oleh proses ABC,

Usaha pada AB, W_AB = 0

Karena volumenya tetap (∆V=0)

 

Usaha pada BC, W_BC tekanan tetap (Isobarik)

Maka usaha ABC,

 

Kunci : B