Soal Termodinamika

Pilihan Ganda

1. Jika reservoir suhu tinggi bersuhu 800 K, maka efisiensi maksimum mesin 40%. Agar efisiensi maksimumnya naik menjadi 50%, suhu reservoir suhu tinggi harus menjadi ….

      a.   900 K                  d.   1180 K

      b.   960 K                  e.   1600 K

      c.   1000 K

2. Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640 K maka efisiensinya ….

      a.   50,0 %                d.   62,5%

      b.   52,5%                 e.   64,0%

      c.   57,0%

3. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 727^OC mempunyai efisiensi 30%, maka reservoir suhu rendahnya adalah ….

      a.   327 ^OC                d.   427 ^OC

      b.   373 ^OC                e.   509 ^OC

      c.   417 ^OC

4. Sebuah mesin Carnot membangkitkan tenaga 2000 joule dari reservoir bertemperatur 1200K ke reservoir 400 K, maka mesin pada saat itu menghabiskan energi sebesar ….

      a.   2500 J                d.   3600 J

      b.   3000 J                e.   6000 J

      c.   3200 J

5. Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2000 joule dari suatu reservoir yang suhunya 500 k dan membuangnya sebesar 1200 joule pada reservoir yang bersuhu 250 K. Efisiensi mesin itu adalah ….

      a.   80 %                   d.   50 %

      b.   75 5                    e.   40 %

      c.   60 %

6. Energi kalor tidak seluruhnya dapat diubah menjadi energi mekanik atau usaha, sabagian akan terbuang.

      Pernyataan ini dikenal sebagai ….

      a.   hokum I Termodinamika

      b.   hokum kekekalan energi

      c.   hokum II Termodinamika

      d.   hokum Joule

      e.   hokum Boyle

7. Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa ….

      a.   kalor tidak dapat masuk ke dan keluar dari suatu sistem.    

      b.   energi adalah kekal

      c.   energi dalam adalah kekal

      d.   suhu adalah tetap

      e.   system tidak mendapat usaha dari luar

8. Pernyataan berikut berkaiatan dengan proses termodinamika :

      (1)  Pada proses isokhorik, gas tidak melakukan usaha

      (2)  Pada proses isobaric, gas melakukan/menerima usaha

      (3)  Pada proses isothermal, energi dalam gas berubah

      (4)  Pada proses adiabatic, gas selalu melakukan usaha

      Pernyataan yang benar adalah ….

      a.   (1), (2) dan (3)   

      b.   (1) dan (2)

      c.   (1) dan (4)

      d.   (2) (3) dan (4)

      e.   (3) dan (4)

Suatu tabung berisi 80 gram gas ideal monoatomik (massa molar = 40 gram/mol). Jika energi dalam gas itu 7470 joule, suhunya adalah ….

      a.   27^OC                  d.   300^OC

      b.   87^OC                  e.   327^OC

      c.   127^OC

10. Suatu tabung berisi 1,5 x 10²³ partikelgas ideal monoatomik. Jika energi kinetic rata-rata tiap partikel gas adalah 6,0 x 10-²¹J, energi dalam gas itu adalah ….

      a.   700 J                  d.   950 J

      b.   800 J                  e.   1000 J

      c.   900 J

11. Sebuah silinder berpiston  yang volumenya V, diisi udara dari tabung kompressor, sehingga volumenya menjadi 2V, usaha yang dilakukan gas pada tekanan tetap adalah...

A.  1/4 pV

B.  1/2 pV

C.  pV

D.  2pV

E.  4pV

12. Grafik disamping menyatakan hubungan antara tekanan gas terhadap volume. Usaha yang dilakukan gas setiap siklus adalah....

A. 600 J

B. 500 J

C. 300 J

D. 200 J

E. 100 J

13. Energi dalam sistem adalah...

A. Jumlah usaha maksimum yang dapat dikeluarkan sistem

B. jumlah energi kinetik total yang dimiliki sistem

C. total banyaknya usaha yang dilakuka sistem

D. banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sistem 1 K

E. banyaknya kalor yang dilepaskan sistem ketika suhunya diturunkan menjadi 0 K

14. Sebuah gas ideal dengan massa tertentu mengalami pemampatan secara adiabatik. Jika B merupakan kerja yang dialami oleh sistem (gas) dan  ΔT merupakan perubahan suhu dari sistem, maka berlaku keadaan.....

A.   B < 0 ; ΔT >0
B.   B <  0 ; ΔT < 0

C.   B >  0 ;  ΔT = 0

D.   B  =  0; ΔT > 0

E.   B  = 0;  ΔT = 0.

15. Jika gas ideal dalam ruangan tertutup diberi kalor sehingga mengembang secara isotermis, maka....

A. kecepatan rata-rata partikel bertambah

B. energi dalamnya berkurang

C. usaha luar gas sebanding dengan suhunya

D. energi kinetik partikel gas bertambah

E. gas melakukan usaha positif

16. Sebuah mesin Carnot menggunakan tanki suhu tinggi 627 derajat C. Jika tangki suhu rendah derajat C, maka effesiensinya adalah...

A.   44,4 %

B.   55,6 %

C.   65,6%

D.   75 %

E.   90 %

17. Suatu gas mengembang secara adiabatik ketika melakukan usaha 5 J. Kemudian gas dikompresi secara adiabatik, dengan usaha sebesar 80 J. Perubahan energi dalam gas ini adalah....

A. ΔU1  =  -5 ;  Δ U2  = 80 J

B.  ΔU1  =  -5 ;  Δ U2  = - 80 J

C.  ΔU1  =  5 ;  Δ U2  = - 80 J

D.  ΔU1  =  -80 ;  Δ U2  = 5 J

E.  ΔU1  =  80 ;  Δ U2  = -5 J

18. Suatu mesin Otto menerima kalor 250 kalori dari sebuah reservoir bersuhu 400 K dan melepaskan 175 kalori ke sebuah reservoir lain bersuhu 320K. Effisiensi mesin tersebut adalah....

A.  20 %

B.  25 %

C. 30 %

D. 70%

E. 80 %

19. Energi kalor tidak seluruhnya dapat diubah menjadi energi mekanik atau usaha, sebagian akan dibuang. Pernyataan ini sesuai dengan....
A. hukum kekekalan energi kinetik
B. hukum kekekalan energi mekanik
C. hukum nol Termodinamika
D. hukum I termodinamika
E. hukum II termodinamika

20. Suhu di dalam freezer - 23 derajat C. sedangkan suhu di luar = 27 derajat C. Setiap 30 menit dari mesin tersebut dapat dikeluar kalor  3 x 10 ⁶ joule. Daya listrik yang terpakai dalam menjalankan pesawat pendingin Carnot adalah..

A.  1/6 x 10 ⁴ W

B.  1/18 x 10 ⁴ W
C.  5/18 x 10 ⁴ W
D.  1/36 x 10 ⁴ W
E.   10 ⁴W

21. Besarnya kapasitas kalor gas untuk volume tetap (Cv) dan kapasitas kalor gas untuk tekanan tetap (Cp) pada  suhu sedang untuk diatomik adalah........
A.  Cv  =  3/2 nR;  Cp = 5/2 nR
B. Cv  =  5/2 nR;  Cp = 7/2 nR
C.  Cv  =  7/2 nR;  Cp = 9/2 nR
D. Cv  =  9/2 nR;  Cp = 11/2 nR
E. Cv  =  11/2 nR;  Cp = 13/2 nR

22. Suatu gas bervolume 1 m³ perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap hingga volumenya menjadi 2,5 m³. Jika usaha tersebut 6 x 10⁵ J, maka tekanan gas adalah….
A.  1,5 x 10⁵ N/m³  .

B.  2 x 10⁵ N/m³  .

C.  4 x 10⁵ N/m³  .

D.  4 x 10⁶ N/m³  .

E.  6 x 10⁶ N/m³  .

Essay


1. Satu kilogram bahan bakar (kalor pembakaran = 10.000 J/kg) habis terbakar dalam mesin yang dapat memindahkan air sebanyak 60 kg setinggi 8 m. Berapa persen dari kalor tersebut yang berhasil diubah menjadi usaha yang berguna?

2. Kalor sebanyak 8000 joule dihantarkan pada sistem selama proses berlangsung. Sistem 2000 joule melakukan sebanyak 6000 J. Berapa perubahan energi dalam yang dialami sistem tersebut ?

3. Gambar di samping adalah siklus yang dialami oleh mesin kalor. Berapa usaha yang dilakukan gas setiap siklus ?







4. Sejumlah makanan berada dalam lemari es yang mempunyai koeffisien performa 4,0. Jika usaha untuk memindahkan seluruh kalor yang dihasilkan mekanan adalah 1250 J, tentukan kalor yang dihasilkan makanan tersebut !

5. Suatu mesin hampir ideal yang bekerja antara suhu 27 derajat C dan 227 derajat C digunakan untuk menggerakkan sebuah generator yang tegangan keluarannya 220 V. Jika setiap detik mesin itu meyerap kalor 5500 J, tentukan kuat arus keluaran maksimum generator.

6. Temperatur 3 kg gas kripton bertambah dari -29 derajat C menjadi 89 derajat C.
a. Jika perubahan temperatur berlangsung pada volume tetap, hitung :
- jumlah kalor yang diberikan sistem
- usaha yang dilakukan
- perubahan energi dalam
b. Ulangi bagian a jika proses berlangsung dalam tekanan tetap. Untuk gas kripton, Cv = 0,037 kal/grderajatC dan Cp = 0,0595 kal/gderajatC.

7. Mesin pendingin ruangan menyerap kalor 8700 J dalam waktu satu detik. Jika suhu ruangan akan dipertahankan sebesar 17 derajat C, sedangkan suhu lingkungan tempat pembuangan kalor adalah 27 derajat C, tentukan daya listrik yang dibutuhkan !

8. Pada tekanan normal dengan temperatur 0 derajat C, volume 1 kg es berkurang 91 cm kubik akibat peleburan. Hitung perubahan energi dalam ketika 2 kg es melebur pada tekanan normal dan suhu 0 derajat C ( Lv,es  = 3,3 x10⁵ J/kg)


Sumber :
FISIKA untuk SMA/MA kelas XI, Goris Seran Daton, dkk, Penerbit Grasindo, 2007 
http://cendekiaislamiccenter.blogspot.com/2012/06/soal-latihan-18-fisika-kelas-11-sma.html