fisikaonline

Melayani siapa saja untuk belajar fisika kapan saja dan dimana saja

27 Latihan Soal Teori Kinetik Gas dan Termodinamika untuk Menghadapi Ulangan Harian (UH), Ulangan Akhir Semester (UAS), Ujian Sekolah (US)

 

Sahabat fisioner, untuk lebih memahami materi fisika serta untuk mempersiapkan diri untuk menghadapi ulangan harian (UH), ulangan akhir semester (UAS), ujian sekolah (US), seleksi nasional masuk perguruan tinggi negeri (SNMPTN), berikut akan diberikan contoh soal beserta tips dan trik pembahasannya. Bagaimana sudah siap? Ayo kita mulai!

Topik: Teori kinetik gas dan termodinamika

Teori kinetik gas dan termodinamika
Teori kinetik gas dan termodinamika
Teori kinetik gas dan termodinamika
Teori kinetik gas dan termodinamika

Soal-soal

1. Suatu gas dengan volume 2 m3 berada dalam bejana tertutup (tidak bocor) yang suhunya dijaga tetap, tekanan mula-mula gas tersebut adalah 2 Pa. Jika tekanannya dinaikkan menjadi 4 Pa, tentukanlah besar volumenya?

Penyelesaian:

Diketahui:

V1 = 2 m3

P1 = 2 Pa

P2 = 4 Pa

Ditanyakan: V2 = ….?

Jawab

Jadi besar volumenya menjadi 1 m3

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2. Tekanan suatu gas dengan volume 3 m3 yang berada dalam bejana tertutup (tidak bocor) dijaga tetap. Suhu mutlaknya mula-mula 100 K. Jika volumenya dirubah menjadi 6 m3, hitunglah besar suhu mutlaknya!

Penyelesaian:

Diketahui:

V1 = 3 m3

T1 = 100 K

V2 = 6 m3

Ditanyakan: 2 = ….?

Jawab

Jadi suhu mutlaknya menjadi 200 K.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3. Dalam tabung yang tertutup, volumenya dapat berubah-ubah dengan tutup yang dapat bergerak mula-mula memiliki volume 1,2 lt. Pada saat itu tekanannya diukur 1 atm dan suhunya 27O. Jika tutup tabung ditekan sehingga tekanan gas menjadi 1,2 atm ternyata volume gas menjadi 1,1 lt. Berapakah suhu gas tersebut?

Penyelesaian

Diketahui:

V1 = 1,2 lt

P1 = 1 atm

T1 = 27O + 273 = 300 K

V2 = 1,1 lt

P2 = 1,2 atm

Ditanyakan: T2 =….?

Jawab:

Jadi, gas tersebut adalah 570C

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4. Satu mol gas berada dalam tabung yang volumenya 50 liter. Bila suhu gas itu 227oC, berapa tekanan gas?

Penyelesaian:

Diketahui:

n = 1 mol

V = 50 L = 5 . 10-2 m3

R = 8,31.103 J/kmol K

T = 227oC = (227 + 273) K = 500 K

Ditanyakan: p = ....?

Jawab:

Jadi, besar tekanan gas 8,31.107 N/m2

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5. Diketahui di dalam sebuah bejana yang memiliki volume 1 m3 berisi 10 mol gas monoatomik dengan energi kinetik molekul rata-rata 1,5 × 10-20 Joule (bilangan Avogadro 6,02 × 1023 molekul/mol). Tentukan tekanan gas dalam bejana!

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6. Tentukan energi kinetik rata-rata partikel gas yang memiliki suhu 57oC!

Penyelesaian

Diketahui:

t = 57oC

Ditanyakan: Ek = ....?

Jawab:

Jadi besar energi kinetik rata-rata partikel gas tersebut adalah 6,83 x 10-21 J

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7. Sebuah tangki bervolume 2,4 m3 diisi dengan 2 kg gas. Tekanan dalam tangki 1,3 atm. Berapakah kecepatan efektif molekul-molekul gas itu?

Penyelesaian

Diketahui:

V = 2,4 m3

m = 2 kg

P = 1,3 atm

Ditanyakan v = ....?

Jawab:

Jadi, kecepatan efektif molekul-molekul gas adallah 687,52 m/s.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

8. Perhatikan gambar berikut!

Hitunglah besarnya usaha pada proses isobarik pada gambar tersebut!

Penyelesaian

Diketahui:

P = 2 . 105 Pa

V1 = 2 L = 2.10-3 m3

V2 = 4 L = 4.10-3 m3

Ditanyakan: w = ….?

Jawab:

W = pDV = p (V2 – V1) = 2 . 105 (4.10-3- 2.10-3)

W = 2 . 105 (2.10-3)

W = 4 . 102 Joule

Jadi besarnya usaha adalah 4 . 102 Joule.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

9. Suatu gas bertekanan 1 atm (1 atm = 1,013 . 105 Pa) mempunyai volum 4 L. Gas ini mengalami proses isobarik sehingga volum menjadi 6 L. Setelah itu gas mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi 2 atm.

a. Gambarkan diagram p – V pada proses tersebut!

b. Hitunglah usaha total yang dilakukan gas!

Penyelesaian

Diketahui:

p1 = 1 atm = 1,013 . 105 Pa

P2 = 2 atm = 2,026 . 105 Pa

V1 = 4 L = 4.10-3 m3

V2 = 6 L = 6.10-3 m3

Ditanyakan:

a.  Diagram p – V

b. W total = ....?

Jawab:

a.         Diagram p – V

b.         W total = WAB + WBC

                  = p1 (ΔVAB) + p (ΔVBC)

                  = p1 (VB - VA) + p (0)

                  = 1,013 . 105 (6.10-3 – 4.10-3)

                  = 202,6 J
Jadi usaha total yang dilakukan adalah 2202, 6 J.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
10. Suatu gas menyerap 1260 J (berarti Q = + 1260 J) dan serentak 450 J usaha dilakukan pada gas (berarti W = -450 J), maka perubahan energi dalam DU = Q – W = 1260 – (-450) = 1710 J.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
11. Suatu sistem menyerap kalor sebesar 2000 kalori dari lingkungannya (1 kal = 4,2 J) dan melakukan kerja sebesar 2400 J terhadap lingkungannya. Tentukan perubahan energi dalam sistem!
Penyelesaian
Diketahui:
ΔQ = + (2000 . 4,2) J = 8400 J
ΔW = + 2400 J
Ditanyakan: ΔU = ....?
Jawab:
ΔQ = ΔU + ΔW
ΔU = ΔQ – ΔW = 8400 – 2400 = 6000 J   
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
12. Hitunglah perubahan energi dalam gas apabila gas menyerap kalor sebesar 800 kalori dan melakukan usaha 1680 J!
Penyelesaian
Diketahui:
ΔQ = + (800 . 4,2) J = 3360 J
ΔW = + 1680 J
Ditanyakan: ΔU = ....?
Jawab:
ΔQ = ΔU + ΔW

ΔU = ΔQ – ΔW = 3360 – 1680 = 1680 J
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
13.Sebuah mesin menyerap kalor dari reservoir suhu tinggi sebesar 12000 J. Bila mesin melakukan usaha sebesar 4000 J, hitunglah:
a.kalor yang dikeluarkan mesin ke reservoir suhu rendah
b.efisiensi mesin
Penyelesaian
Diketahui:
Q1 = 11000 J
W = 4000 J
Ditanyakan:          
a.    Q2 = ....?
b.    η = ....?
Jawab:

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
14. Tentukan efisiensi mesin Carnot yang bekerja antara suhu 27oC dan 127oC!
Penyelesaian
Diketahui:
T1 = (127 + 273) = 400 K
T2 = (27 + 273) = 300 K
Ditanyakan: η = ....?
Jawab:
Jadi besar efisiensi mesin Carnot yang bekerja 20%.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
15. Suatu mesin pendingin memiliki suhu ruang pendingin -100 C dan suhu di luar 270 C, hitunglah koefisien performansi mesin tersebut!
Penyelesaian
Diketahui:
T1 = (25 + 273) = 298 K
T2 = (-10 + 273) = 263 K
Ditanyakan: cp = ....?
Jawab:
Jadi besar koefisien performansinya adalah 7,9

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
   

No comments:

Post a Comment