THERMODINAMIKA SMA

LATIHAN SOAL

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 ⁰K. 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  dan panas jenis gasnya     = 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 panas jenis gas = 1,4

6.      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.

7.      1 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.

8.      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.

9. 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.

10. 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, carilah :

a. Usaha luar yang dilakukan.

b. Penambahan energi dalam.

c. Panas Yang ditambahkan.

11. 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
12.  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.
13. 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.

14. Perbandingan kompresi sebuah mesin disel V1/V2  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 ⁰K. Hitunglah usaha luar yang dilakukan.
15. 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.

16. Lima molekul gas Neon pada tekanan 2 x 10⁵ Nm^-2 dan suhu 27⁰ c dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 1/3 dari volume mula-mula. Bila           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.

17. 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.
18. 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. 
19. Volume gas pada suhu 20⁰ C mengembang secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula. Tentukanlah temperatur akhirnya bila  g =1,4.

20. Gas sebanyak 2mol dengan c_v = 12,6 J/mol ⁰K menjalani garis tertutup (1), (2) dan (3). Proses 2-3 berupa pemampatan isotermik. Hitunglah untuk tiap-tiap bagian garis tertutup itu :

a. Usaha oleh gas.

b. Panas yang ditambahkan pada gas.

c. Perubahan energi dalamnya.

21. Pada suatu prose tertentu diberikan panas sebanyak 500 kalori ke sistem yang bersangkutan dan pada waktu yang bersamaan dilakukan pula usaha mekanik sebesar 100 joule terhadap sistem tersebut. Berapakah tambahan energi dalamnya ?
22. Diagram di bawah ini menunjukkan tiga proses untuk suatu gas ideal, di titik             1 suhunya 600 ⁰K dan tekanannya 16 x 10⁵ Nm^-2 sedangkan volumenya 10^-3m³ . Dititik 2 volumenya 4 x 10^-3m³ dari proses 1-2 dan 1-3 salah satu berupa proses isotermik dan yang lain adiabatik. g = 1,5

a. Diantara proses 1-2 dan 1-3 yang manakah proses isotermik dan mana adiabatik ?

    Bagaimana kita dapat mengetahui ?

b. Hitung tekanan di titik 2 dan 3

c. Hitung suhu dititik 2 dan 3

d. Hitung volumenya di titik 3 pada proses itu.

23. Pada permulaan 2 mol zat asam ( gas diatomik ) suhunya 27⁰ c dan volumenya 0,02 m³. Gas disuruh mengembang secara isobaris sehingga volumenya menjadi dua kali lipat kemudian secara adiabatik hingga suhunya mencapai harga yang seperti permulaan lagi. R = 8,317 J/mol ⁰K. Tentukanlah :

a. Berapakah banyaknya energi dalam totalnya ?

b. Berapakah banyaknya panas yang ditambahkan ?

c. Berapakah usaha yang dilakukan  ?

d. Berapakah volume pada akhir proses ?

24. Sebuah mesin pemanas menggerakkan gas ideal monoatomik sebenyak 0,1 mol menurut garis tertutup dalam diagram P-V pada gambar di bawah ini. Proses 2-3 adalah proses adiabatik.

a. Tentukanlah suhu dan tekanan pada titik 1,2 dan 3.

b. Tentukanlah usaha total yang dilakukan gas.

25. 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.

26. 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 ^oK. Jika mesin tersebut merupakan mesin carnot berapakah effisiensinya.

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

28. 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.

29. Mesin Carnot bekerja di antara dua reservoir panas yang bersuhu 400 ^oK dan 300^oK. 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.

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