Di pertemuan kali ini kita akan membahas beberapa contoh soal tentang materi Termodinamika. Berikut sudah kami sajikan kumpulan latihan soal termodinamika beserta jawaban dan pembahasannya.
Sekilas tentang Termodinamika
Termodinamika adalah ilmu fisika yang mempelajari perpindahan energi yang diakibatkan perbedaan panas. Termodinamika dirumuskan berdasarkan beberapa prinsip dan memiliki 3 hukum.
Untuk lebih lengkapnya, silakan baca di Termodinamika.
Contoh Soal Termodinamika dan Jawabannya
Untuk memperdalam pemahaman anda tentang termodinamika, mari kita bahas bersama beberapa contoh soal termodinamika yang sudah kami kumpulkan beserta pembahasannya di bawah ini.
1. Volume awal dari suatu gas adalah 3 m3 akan dipanaskan secara isobarik agar volume nya berubah menjadi 6 m3. Jika diketahui tekanan gas adalah 2 atm, berpakah usaha luar gas tersebut!
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)
V2 = 6 m3
V1 = 3 m3
P = 2 atm = 2,02 × 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap
W = P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 × 105 × (6 − 3)
W = 2,02 × 105 × 3
W = 6,06 × 105 Joule
Jadi, usaha luar gas tersebut adalah 6,06 × 105 Joule.
2. Suatu gas helium dengan volume 3,1 m3 bersuhu 37oC dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volumenya berubah menjadi 77oC. Jika diketahui tekanan gas helium 2 ×105 N/m2 , tentukan usaha luar gas tersebut!
V1 = 3,1 m3
T1 = 37oC = 310 K
T2 = 77oC = 350 K
P = 2 × 105 N/m2
V2/T2 = V1/T1
V2 = ( V1/T1 ) × T2 = ( 3,1/310 ) × 350 = 3,5 m3
W = PΔV
W = 2 × 105 × (3,5 − 3,1)
W = 2 × 105 × 0,4
W = 0,8 × 105 J
W = 80 × 103 J
W = 80 kJ
Jadi, usaha luar gas tersebut adalah 80 kJ.
3. 2000/693 mol gas helium di suhu tetap 27oC mengakibatkan volumenya berubah dari 3,5 liter menjadi 7 liter. Jika diketahui R = 8,314 J/mol K dan berapakah usaha yang dilakukan gas helium tersebut!
n = 2000/693 mol
V2 = 7 L
V1 = 3,5 L
T = 27oC = 300 K
Usaha yang dilakukan gas :
W = nRT ln (V2 / V1)
W = (2000/693 mol) × (8,314 J/mol K) × 300 K × ln ( 7 L / 3,5 L )
W = 2000/693 × 8,314 × 300 × 0,693 J
W = 4988,4 J
Jadi, usaha yang dilakukan gas helium tersebut adalah 4988,4 J.
4. 1 mol gas ideal monoatomik (Cp = 5/2 R) dalam kondisi isobarik mengalami perubahan pada tekanan 105 pa sehingga volumenya menjadi 3 kali lipat dari volume awal. Jika diketahui volume awalnya adalah 20 liter, maka kalor yang diserap gas adalah…
V1 = 20 l = 2 × 10-2 m3
V2 = 2 V1 = 2 × 2 × 10-2 m3 = 4 × 10-2 m3
p = 105 pa
Q = ΔU + W
Q = 3/2 nRΔT + pΔV
Q = 3/2 pΔV + pΔV
Q = 5/2 pΔV
Q = 5/2 × 105 pa × (4 × 10-2 m3 – 2 × 10-2 m3)
Q = 5/2 × 105 pa × 2 × 10-2 m3
Q = 5000 J
Jadi, kalor yang diserap gas adalah sebanyak 5000 Joule.
5. Volume awal dari suatu gas adalah 4 m3 akan dipanaskan secara isobarik dengan usaha luar gas tersebut adalah 6,06 × 105 Joule . Jika diketahui tekanan gas adalah 2 atm, berpakah volume gas tersebut setelah dipanaskan?
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)
V1 = 4 m3
W = 6,06 × 105 Joule
P = 2 atm = 2,02 × 105 Pa
Isobaris → Tekanan Tetap
W = P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
6,06 × 105 = 2,02 × 105 × (V2 − 4)
V2 − 4 = (6,06 × 105) / (2,02 × 105)
V2 − 4 = 3
V2 = 3 + 4
V2 = 7
Jadi, volume gas tersebut setelah dipanaskan adalah 7 m3.
Itulah beberapa pembahasan contoh soal termodinamika lengkap dengan jawaban dan pembahasannya yang bisa kami hadirkan saat ini. Semoga kumpulan soal di atas dapat membantu anda memahami persoalan termodinamika lainnya.
Sekian dari rumuspintar, selamat belajar.