Jawaban Soal Diskusi Termodinamika

1. Tekanan ban sebuah mobil pada awal perjalanan adalah 270 kPa. Setelah menempuh perjalanan selama 3 jam, tekanan ban menjadi 300 kPa. Berapakah Perubahan tenaga dakhil udara dalam ban jika udara dianggap gas sempurna? (c_v= 20,88 J/mol dan volume ban dianggap tetap, 57 dm³)

Penyelesaian :

Dik      : P₁ = 270 kPa

              P₂ = 300 kPa

              t = 3 jam

              V = 57 dm ³ = 57 liter

Dit       :  U . . .?

Jawab :  U₁= 3/2 PV

                   = 3/2 . 270 . 57

                   = 405 . 57

                   = 23085 J

              U₂= 3/2 PV

                  =  3/2 . 300 . 57

                  = 450 . 57

                  = 25650 J

            ∆U = U₂-U₁

            2560-23085 J = 2565 J

2. Sebuah silinder dilengkapi dengan kelep didalamnya yang dapat bergerak bebas. Mula-mula kelep berada ditengah-tengah dan tiap bagian silinder berisi 1 kmol gas sempurna yang sama pada suhu 300 K dan tekanan 100 kPa. Pada setengah bagian kiri terdeapat pemanas listrik, sehingga suhu pada bagian kiri silinder naik menjadi 450 k. Bila silinder dan kelep isolator sempurna dan kapasitas panasnya dapat diabaikan, hitunglah banyaknya panas yang ditambahkan pada sistem oleh pemanas. (Panas jenis molar gas, c_v=12,7 J/mol K dan c_p=20,9 J/mol K)

Penyelesaian :

Dik      : T₁=300 K       P₁=100 kPa

              T₂=450 K

Dit       : Q . . .?

Jawab  :

            ∆U=U₂-U₁

                  =c_v(T₂-T₁)

                  =12,7(450-300)

                  =12,7(150)

                  =1905 j

            ∆H=c_p(T₂-T₁)

                  =20,9(450-300)

                  =20,9(150)

                  =3135 J

            W=∆H-∆U

            W=3135-1905

            W=1230 J

            Q=∆U+W

            Q=1905+1230

            Q=3135 J

3. Tekanan dalam suatu tanki ditunjukan oleh suatu pengukuran dari 200 psig. Tentukan tekanan absolut bila barometer menunjukan 76 cmHg (14,7)

Penyelesaian :

Dik      :  P_gauge=200 psig

               P_Atm=14,7 psig

Dit       : P_absolute= . . .?

Jawab :

            P_absolute=P_atm+P_gauge

                        =(14,7+200)

                        =214,7 psig

4. Termometer ber masa 0,055 kg dan kalor jenis 0,20 cal/g^oC menunjukan temperatur 15 ^oC. Termometer kemudian dicelupkan seluruhnya kedalam 0,3 kg air dan temperatur akhir 44,4 ^oC. Berapakah temperatur air sebelum dimasukan air?

Penyelesaian :

Dik      :  Masa termometer=0,055 kg

              c = 0,20 kal/g^oC

              ∆T = 15^oC

              M air =0,3 kg

              T₂=44,4 ^oC

Dit       : T_air=. . .?

Jawab :

            Q masuk = Q keluar

            M_air.c_air(T_air-T₂)             =          M_total.c_total 0,355(T₂-T_air)

                0,3 . 1(T-15)    =          1,2 (44,4-T)

            0,726 T                        =          23,4

                        T          =^oC

5. Sebuah sistem termodinamika mengalami siklus A-B-C-A seperti gambar diagram p – V  di bawah ini. Lengkapilah tabel dibawah ini dengan mengisi tanda + (plus) – (minus) atau nol yang sesuai dengan kuantitas termodinamika yang diasosiasikan untuk setiap proses.

	Q	W	S
A→B	+	+	+
B→C	+	0	+
C→A	-	-	0

A→B (isobarik)

W=P∆T

Q=m.c.P ∆T

∆U=Q-W

B→C (isokhorik)

W=P∆V=0
W=0

Q=m.c.∆T

∆U=Q

C→A (Isotermal)

∆U=0

Q=W=nRT