Mempelajari fisika memang asikk, apalagi ada pembahasan yang menyenangkan dalam bab Thermodinamika
semoga bermanfaat
1. Perhatikan gambar berikut ini!
Jika
kalor yang diserap reservoir suhu tinggi adalah 840 joule, tentukan :
a)
Efisiensi mesin Carnot
b)
Usaha mesin Carnot
|
Mesin Carnot terdiri dari dua proses
isotermal dan dua proses adiabatik.
Mesin Carnot adalah mesin bakar yang
menghasilkan usaha dari kalor yang diserap pada reservoir suhu tinggi dan
dilepas pada reservoir suhu rendah.
Efisiensi mesin Carnot dihitung berdasarkan
reservoir suhu tinggi (T₂) dan reservoir suhu rendah (T₁) atau kalor serap
(Q₁) dan kalor lepas (Q₂).
Usaha (W) = kalor serap (Q₁) - kalor lepas
(Q₂)
Diketahui
Reservoir suhu tinggi T₁ = 227⁰C
Reservoir suhu tinggi T₂ = 27⁰C
Kalor serap/masuk Q₁ = 840 joule
Ditanya :
Efisiensi mesin Carnot :
Penyelesaian :
Konversi satuan suhu menjadi Kelvin
T₁ = 227⁰C + 273 = 500 K
T₂ = 27⁰C + 273 = 300 K
Rumus efisiensi mesin Carnot
Substitusikan T₂ dan T₁
Diperoleh efisiensi mesin Carnot sebesar
0,4 atau 0,4 x 100% = 40%.
Berapa kalor yang dilepas (Q₂)?
Kalor yang dilepas atau kalor buang sebesar
540 joule.
Berapa usaha (W) yang dihasilkan?
W = Q₁ - Q₂
W = 840 – 540 = 300 J
|
2. Untuk menghasilkan kerja mekanik sebuah Mesin
Carnot bekerja pada suhu tinggi 800 K. Jika mesin menyerap kalor 400 J dan
suhu rendahnya 600 K, hitung
besar usaha yang dihasilkan mesin
tersebut.
|
Siklus
Merupakan suatu rangkaian sedemikian rupa sehingga akhirnya kembali kepada
keadaan semula.
Siklus
carnot merupakan suatu siklus termodinamika yang melibatkan proses isotermal,
isobarik, dan isokorik.
Pada siklus
carnot :
Persamaan
usaha yang dilakukan sistem adalah :
Persamaan
efisiensi mesin adalah :
atau
Keterangan
:
Q₁ : kalor
pada suhu tinggi
Q₂ : Kalor
pada suhu rendah
T₁ : Suhu
resrvoi tinggi
T₂ : Suhu
reservoir rendah
Diketahui:
Suhu pada
reservoir suhu tinggi
(T₁) = 600 K
Suhu pada
reservoir suhu rendah
(T₂) = 400 K
Kalor yang
diserap (Q₁) = 800 J
Ditanya:
Usaha yang
dihasilkan.
Jawaban:
Besar usaha
yang dihasilkan, bisa dicari dengan cara sebagai berikut :
Efisiensi
mesin
Besar
efisiensi mesin tersebut adalah :
Besar usaha
yang dilakukan
Besar usaha
yang dilakukan mesin adalah :
Jadi besar
usaha yang dilakukan mesin adalah 266,7 J.
|
3. Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya
bersuhu 200 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu
400 K, berapa % efisiensinya.
|
TERMODINAMIKA
Mesin Carnot terdiri dari dua proses
isotermal dan dua proses adiabatik.
Mesin Carnot adalah mesin bakar yang
menghasilkan usaha dari kalor yang diserap pada reservoir suhu tinggi dan
dilepas pada reservoir suhu rendah.
Efisiensi mesin Carnot dihitung berdasarkan
reservoir suhu tinggi (T₂) dan reservoir suhu rendah (T₁) atau kalor serap
(Q₁) dan kalor lepas (Q₂).
Keadaan
pertama
η = 40 % =
0,4
T₁ = 200 K
T₂ = 120 K
Keadaan kedua
T₁' = 400 K ←
diubah
T₂ = 120 K ←
tetap
η' = ___?
|
4. Diagram
P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti
gambar berikut!
Berapa
Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC.
|
Proses AB
Isokhorik
Wab = 0
Proses BC
Isotermik
Wbc =
2.10⁵. (3,5 - 1,5)
Wbc = 4.10⁵
J
Wbc = 400
kJ
Usaha pada
proses ABC
W = Wab +
Wbc
W = 0 + 400
kJ
W = 400 kJ
|
5. Kondisi gas helium yang bersuhu 270C
dipanaskan secara isobarik sampai 870C dan volumenya saat itu 2,0
m3. Jika tekanan gas helium 3 x 105 N/m2,
berapa usaha luar yang dilakukan oleh
gas helium ….
|
TERMODINAMIKA
• Usaha
oleh gas
p = 3×105
Pa
V1
= 1,5 m³
T1
= 27 °C = 300 K
T2
= 87 °C = 360 K
W = __?
Pers
keadaan (isobarik)
Usaha oleh
gas
|
6. Kondisi gas helium pada suhu tetap 27oC
mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika jumlah mol = 3 mol dan R = 8,314 J/mol K
serta ln 2 = 0,693 , besar usaha yang dilakukan gas helium…..
|
THERMODINAMIKA
DIK:
T=300K
V1=2,5
x 10-3 m3
n=3 mol
V2=5x10-3
m3
R=8,314 J/mol K
DIT: W
JAWAB:
|
7. Suatu
gas memiliki tekanan gas adalah 1,5 atm, volume awal 2,5 m3
dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3.
Jika 1 atm = 1 x 105 Pa, tentukan usaha luar gas tersebut!
|
THERMODINAMIKA
DIK:
P= 1,5 atm = 1,5x10-5 Pa
V1= 2,5 m3
V2= 4,5 m3
DIT:
W
JAWAB:
|
8. 2000/693 mol gas helium pada suhu tetap 27oC
mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314
J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!
|
THERMODINAMIKA
DIK:
n= 2000/693 mol
T1= 300 K
V1= 2,5x10-3 m3
v2= 5,0 x10-3 m3
R = 8,314 J/mol K
ln 2= 0,693
DIT: W
JAWAB:
|
9. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K,
untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu
rendah 400 K, hitung besar usaha yang
dihasilkan mesin tersebut.
|
THERMODINAMIKA
DIK:
T1= 600 K
Q= 600 J
T2= 400 K
DIT: W
JAWAB :
EFESIENSI MESIN
CARNOT
USAHA
|
0 Komentar