Kumpulan Soal Serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (Un) Fisika Sma Part 1 - Mesin Karnot Serta Hukum Kedua Termodinamika

gammafisblog.blogspot.com - Kali ini kita bakal mempelajari salah satu materi fisika yaitu "Mesin Karnot serta Hukum Kedua Termodinamika". Disini kita bakal membahas mengenai mesin kalor yang berkerja secara siklik, mesin, efisiensi mesin karnot, hukum kedua termodinamika serta entropi.

Koleksi Soal serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Mesin Karnot serta Hukum Kedua Termodinamika

Mesin Karnot

Pada artikel Sebelumnya Tentang "Hukum Pertama Termodinamika"
Hukum Pertama Termodinamika menyatakan tentang hukum kekekalan energi dimana kalor serta usaha dapat menyebabkan terjadinya perubahan energi dalam sistem (atau menyatakan tentang konversi energi).

Pada hukum pertama termodinamika antara kalor serta usaha enggak dibedakan, bakal namun ada perbedaan antara kalor serta usaha.

Perbedaan ini disebabkan karna pada kenyataanya suatu hal yang mustahil bagi kita membuat suatu alat siklus yang dapat merubah sejumlah energi yang masuk berupa kalor sama dengan usaha yang dikeluarkan. atau dalam artian semua kalor dirubah menjadi usaha.

Yang memungkinkan yaitu sebagian dari kalor diubah menjadi usaha. yang bakal dibahas dalam mesin karnot.

Hukum Kedua Termodinamika
Dalam hukum pertama termodinamika enggak mementukan sebuah proses yang mana dapat terjadi secara spontan serta mana yang tidak. pada kenyataanya cuma konversi energi serta transver energi tertentu saja yang dapat terjadi di alam.

Hukum kedua termodinamika menentukan proses mana saja yang dapat terjadi serta enggak terjadi.

Hukum kedua termodinamika menyangkal tetang hukum kekekalan energi dimana pada kenyataanya dua buah benda dengan suhu yang berbeda ketika kontak termal, energi selalu berpindah dari suhu yang tinggi kesuhu yang renda, enggak pernah terjadi kebalikkanya. atau benda jatuh dari keringgian tertentu lama kelamaan bakal diam, enggak pernah bola yang diam kemudian memantul keketinggian tertentu.

 

 Mesin Karnot

Mesin karnot yaitu suatu alat yang berkerja dalam proses siklik dimana alat ini menrima energi berupa kalor serta merubah atau mengeluarkanya sebagian dalam bentuk usaha/kerja.
Contonya pada mesin kendaraan bermotor. behan bakar berupa bensin/solar yang dibakar menghasilkan energi berupa kalor yang digunakan buat melakukan usaha pada piston yang menghasilkan gerak.

Oleh karna kerja atau usaha dalam siklik, maka energi dalam awal sam dengan energi dalam akhir, sehingga perubahan energi dalam sama dengan Nol.

Akibat dari perubahan energi dalam pada proses siklik sama denagn Nol, maka berdasarkan hukum pertama termodinamika diperoleh kalau "Usaha total yang dilakukan oleh mesin karnot sama dengan energi berupa kalor yang di transver atau yang dipindahkan ke mesin."

Mesin Karnot serta Usaha

kalau bahannya berupa gas, maka kerja total yang dilakukan pada satu siklus sama dengan luas daerah yang dibatasi oleh kurva.

"Efisiensi Termal e yaitu rasio dari kerja/usaha total yang dilakukan oleh mesin dalam proses siklik atau dalam satu siklus dengan energi yang diserap pada suhu tinggi selama siklus kerja"

Usaha serta Efisiensi Termal Pada Mesin Karnot

Hukum kedua (perumusan Clausius): Suatu hal yang mustahil membuat mesin yang bersiklus yang mentransfer energi dari benda satu ke benda yang lain dengan suhu tinggi tanpa masukkan energi dengan kerja.

Proses Yang Terjadi dalam Mesin Karnot

Didalam mesin karnot terjadi empat proses siklik yaitu proses pengembanagn ketika mesin menerima atau menyerap kalor pada suhu tinggi pada reservoar panas secara isotermal serta kemudian gas mengalami pengembangan kembali secara adiabatik dimana total kalor (Q = 0). Proses selanjutnya gas mengalami pemampatan dengan membuang sejumlah kalor pada reservoar dingin. Yang terakhir gas dimampatkan kembali secara adiabatik.

Proses Yang Terjadi Pada Mesin Karnot

Contoh Soal

1. suatu mesin uap yang mempunyai katel berkerja pada suhu 500K. Energi dari bahan bakar diserap oleh mesin uap serta mengubah air mejadi uap, yang kemudian uap menggerakkan piston. Suhu pada resesrvoar dingin mesin uap adalah suhu udara luar kira-kira 300K . Berapakah efisisensi termal maksimum dari mesim uap tersebut...?
A. 30 %
B. 40 %
C. 50 %
D. 60 %
E. 70 %

Jawabannya: B

Solusi:
Diketahui:
Th = 500 K
Tc = 300 K
Ditanya: e =...?
Jawab:

Efisiensi Mesin Uap

2. Sebuah mesin uap mempunyai efisiensi 30%. kalau mesin mengunakan suhu atmosfer pada reservoar dingin yaitu sebesar 300 K. berapakah suhu pada reservoar panas mesin ...?
A. 425 K
B. 426 K
C. 427 K
D. 428 K
E. 429 K

Jawabannya : E

Solusi:
Diketahui:
efisiensi mesin uap (e) = 30 %
Suhu pada reservoar dingin (Tc) = 300 K
Ditanya: Berapakah suhu pada reservoar panas mesin (Th) = ...?
Jawab:

Suhu Pada Reservoir Panas

3. Sebuah mesin karnot berkerja di antara dua reservoir bersuhu 527 C serta 127 C. kalau severvoir pada suhu tinggi diturunkan menjadi 227 C, maka efisiensi mula-mula serta akhir mesin karnot yaitu ...?
A. 30 % serta 20 %
B. 40 % serta 20 %
C. 50 % serta 20 %
D. 50 % serta 30 %
E. 60 % serta 40 %

Jawabannya : C

Solusi:
Diketahui:
Th = 527 C = 527 + 273 = 800 K
Tc = 127 C = 127 + 273 = 400 K
Th' = 227 C = 227 + 273 = 500 K
Ditanya : Efisiensi awal serta akhir mesin karnot =...?
Jawab:

Efisiensi Mesin Karnot

 4. Sebuah mesin karnot berkerja pada suhu antara 800 K serta 450 K, serta membuang energi panas sebesar 1 Kj setiap siklusnya. Usaha mesin karnot setiap siklusnya yaitu :...?
A. 0.79 kj
B. 1.00 Kj
C. 1.43 Kj
D. 1.72 Kj
E. 2.05 Kj

Jawabannya : A

Solusi :
Diketahui:
Th = 800 K
Tc = 450 K
Kalor yang dibuang (Qc) = 1 Kj
Ditanya: Usaha atau kerja mesin karnot dalam setiap siklus (W) =...?
Jawab:

Usaha pada Mesin Karnot

5. Perhatikangrafik P - V buat mesin karnot seperti pada gambar!
kalau mesin mengambil panas 1.000 J, maka banyaknya panas yang diubah menjadi usaha yaitu ...?
A. 400 J
B. 600 J
C. 1.000 J
D. 1.500 J
E. 2.500 J

Jawabannya : A

Solusi:
Diketahui:
Th = 1.000 K
Tc = 600 K
Qh = 1.000 J
Ditanya : Banyak Kalor yang diubah mwnjadi usaha (W) =...?
Jawab:

Usaha atau kerja

6. Perhatikangrafik P - V buat mesin karnot seperti pada gambar!
kalau mesin mengambil panas 1.500 J, maka banyaknya panas yang diubah menjadi usaha yaitu ...?
A. 300 J
B. 500 J
C. 750 J
D. 1.500 J
E. 2.000 J

Jawabannya : C

Solusi:
Diketahui:
Th = 900 K
Tc = 450 K
Qh = 1.500 J
Ditanya : Banyak Kalor yang diubah mwnjadi usaha (W) =...?
Jawab:

Tranformasi Kalor-Usaha

7. Sebuah mesin karnot berkerja pada suhu antara 600 K serta 400 K. kalau mesin melakukan kerja sebesar 500 J, seperti pada gambar !
Dari grafik P-V tersebut. Tentukan kalor yang diserap oleh mesin tiap siklusnya ...?
A. 500 J
B. 1.000 J
C. 1.500 J
D. 2.000 J
E. 2.500 J

Jawabannya:

Solusi:
Diketahui:
Th = 600 K
Tc = 400 K
W = 500 J
Ditanya: Kalor yang diserap (Qh) =...?
Jawab:

Kalor yang diserap

Itulah artikel tentang "Kumpulan Soal serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Mekanika (Gerak Lurus serta Gerak Melingkar)". Terimakasi Telah berkunjung, Mohon masukkannya agar artikel ini dapat lebih baik lagi serta Tetap semangat dalam belajar.

Bagikan Artikel ini