Soal dan Pembahasan Siklus Termodinamika
Soal dan Pembahasan Siklus Termodinamika
Soal Latihan 7.10
Petunjuk :
- Efisiensi mesin Carnot disimbolkan \eta.
- Efisiensi ini dapat dihitung menggunakan persamaan \eta = \left(1- \frac{Q-2}{Q_1} \right) \cdot 100 \% .
- Kalor yang diserap dari tandon bersuhu tinggi menunjukkan besaran Q_1, sedangkan kalor yang dilepaskan pada tandon bersuhu rendah menunjukkan besaran Q_2.
- Satuan SI dari kalor adalah joule.
Sebuah mesin Carnot mempunyai efisiensi 30%, sedangkan besarnya kalor
yang diserap dari tandon bersuhu tinggi adalah 1200 joule. Berapakah
kalor yang dilepaskan pada tandon bersuhu rendah?
Diketahui :
\eta = 30 \%
Q_1 = 1200 \ J
Ditanya :
Q_2 = ...?
Jawab :
\begin{aligned} \eta &= \left(1- \frac{Q-2}{Q_1} \right) \cdot 100 \% \\ 30 \% &=\left(1 - \frac{Q_2}{1200} \right) \cdot 100 \% \\ \frac{30}{100}&= \left(1 - \frac{Q_2}{1200} \right) \cdot \frac{100}{100} \\ \frac{30}{100}&= \left(1 - \frac{Q_2}{1200} \right) \\ \frac{Q_2}{1200} &= \frac{100}{100} - \frac{30}{100} \\ \frac{Q_2}{1200} &= \frac{70}{100} \\ Q_2 &= \frac{70 \cdot 1200}{100} \\ &= 840 \ J \\ \end{aligned}
Diketahui :
\eta = 30 \%
Q_1 = 1200 \ J
Ditanya :
Q_2 = ...?
Jawab :
\begin{aligned} \eta &= \left(1- \frac{Q-2}{Q_1} \right) \cdot 100 \% \\ 30 \% &=\left(1 - \frac{Q_2}{1200} \right) \cdot 100 \% \\ \frac{30}{100}&= \left(1 - \frac{Q_2}{1200} \right) \cdot \frac{100}{100} \\ \frac{30}{100}&= \left(1 - \frac{Q_2}{1200} \right) \\ \frac{Q_2}{1200} &= \frac{100}{100} - \frac{30}{100} \\ \frac{Q_2}{1200} &= \frac{70}{100} \\ Q_2 &= \frac{70 \cdot 1200}{100} \\ &= 840 \ J \\ \end{aligned}
Soal Latihan 7.11
Petunjuk :
- Mesin Carnot memiliki suhu tinggi sebesar T_1 dan suhu rendah sebesar T_2.
- Efisiensi mesin Carnot dapat dihitung menggunakan persamaan \eta = \left(1- \frac{T-2}{T_1} \right) \cdot 100 \% .
- Saat efisiensi mesin Carnot berubah, maka pada reservoir suhu tinggi T_1 terjadi perubahan suhu. Namun pada reservoir suhu rendah tidak terjad perubahan suhu atau T_2 nya tetap.
- Dalam ilmu termodinamika, suhu dalam satuan Kelvin.
- 50 \% = \frac{50}{100} = \frac{1}{2} = 0,5
- Bisa juga menggunakan rumus cepat yang terdapat di buku, yaitu : {T_1}' = \left( \frac{1-{\eta}}{1-{\eta}'} \right) \cdot T_1
Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi (800 K)
mempunyai efisiensi sebesar 25%. Berapakah suhu reservoir suhu tinggi
agar efisiensi naik menjadi 50%?
Diketahui :
T_1 = 800 \ K
{\eta} = 25 \% = 0,25
{\eta}' = 50 \% = 0,50
Ditanya :
{T_1}' = ...?
Jawab :
Cara 1
\begin{aligned} \eta &= \left(1- \frac{T_2}{T_1} \right) \cdot 100 \% \\ \frac{25}{100} &= \left(1- \frac{T_2}{800} \right) \cdot \frac{100}{100} \\ \frac{T_2}{800} &= 1 - \frac{25}{100} \\ \frac{T_2}{800} &= \frac{100}{100} - \frac{25}{100} \\ \frac{T_2}{800} &= \frac{75}{100} \\ T_2 &= \frac{75 \cdot 800}{100} \\ &= 600 \ K \\ \\ {\eta}' &= \left(1- \frac{{T_2}'}{{T_1}'} \right) \cdot 100 \% \\ \frac{50}{100} &= \left(1- \frac{600}{{T_1}'} \right) \cdot \frac{100}{100} \\ \frac{600}{{T_1}'} &= 1 - \frac{50}{100} \\ \frac{600}{{T_1}'} &= 1 - \frac{1}{2} \\ \frac{600}{{T_1}'} &= \frac{1}{2} \\ {T_1}' &= 600 \cdot 2 \\ &= 1200 \ K \end{aligned}
Cara 2
\begin{aligned} {{T_1}'} &= \left( \frac{1-{\eta}}{1-{\eta}'}\right) \cdot T_1 \\ &= \left( \frac{1-0,25}{1-0,50} \right) \cdot 800 \\ &= \frac{0,75}{0,50} \cdot 800 \\ &= 1200 \ K \end{aligned}
Diketahui :
T_1 = 800 \ K
{\eta} = 25 \% = 0,25
{\eta}' = 50 \% = 0,50
Ditanya :
{T_1}' = ...?
Jawab :
Cara 1
\begin{aligned} \eta &= \left(1- \frac{T_2}{T_1} \right) \cdot 100 \% \\ \frac{25}{100} &= \left(1- \frac{T_2}{800} \right) \cdot \frac{100}{100} \\ \frac{T_2}{800} &= 1 - \frac{25}{100} \\ \frac{T_2}{800} &= \frac{100}{100} - \frac{25}{100} \\ \frac{T_2}{800} &= \frac{75}{100} \\ T_2 &= \frac{75 \cdot 800}{100} \\ &= 600 \ K \\ \\ {\eta}' &= \left(1- \frac{{T_2}'}{{T_1}'} \right) \cdot 100 \% \\ \frac{50}{100} &= \left(1- \frac{600}{{T_1}'} \right) \cdot \frac{100}{100} \\ \frac{600}{{T_1}'} &= 1 - \frac{50}{100} \\ \frac{600}{{T_1}'} &= 1 - \frac{1}{2} \\ \frac{600}{{T_1}'} &= \frac{1}{2} \\ {T_1}' &= 600 \cdot 2 \\ &= 1200 \ K \end{aligned}
Cara 2
\begin{aligned} {{T_1}'} &= \left( \frac{1-{\eta}}{1-{\eta}'}\right) \cdot T_1 \\ &= \left( \frac{1-0,25}{1-0,50} \right) \cdot 800 \\ &= \frac{0,75}{0,50} \cdot 800 \\ &= 1200 \ K \end{aligned}
Baca Juga :
Soal Latihan 7.1 s.d 7.4
Soal Latihan 7.5 s.d 7.7
Soal Latihan 7.8 s.d 7.9
Uji Prestasi Mandiri 7.1
Soal Latihan 7.10 s.d 7.12
Soal Latihan 7.13 s.d 7.14
Soal Latihan 7.12
Petunjuk :
- Suhu yang lebih besar merupakan suhu pada reservoir suhu tinggi yang disimbolkan T_1.
- Suhu yang lebih kecil merupakan suhu pada reservoir suhu rendah yang disimbolkan T_2.
- Kalor yang diserap merupakan kalor pada reservoir suhu tinggi atau Q_1.
- Untuk menghitung besar usaha pada mesin Carnot, dapat menggunakan persamaan mesin Carnot yaitu : \frac{W}{Q_1} = \left( 1 - \frac{T_2}{T_1} \right)
- Kalor memiliki satuan SI berupa Joule.
- Suhu memiliki satuan SI berupa Kelvin
Grafik P-V dari siklus Carnot ABCDA seperti diagram berikut.Jika kalor yang diserap 800 joule, maka usaha yang dilakukan sistem adalah...
A. 400 joule B. 600 joule
C. 800 joule
D. 1.00 joule
E. 1.200 joule
Diketahui :
Q_1 = 800 \ Joule
T_1 = 800 \ K
T_2 = 200 \ K
Ditanya :
W = ...?
Jawab : B
\begin{aligned} \frac{W}{Q_1} &= \left( 1 - \frac{T_2}{T_1} \right) \\ \frac{W}{800}&= 1 - \frac{200}{800} \\ \frac{W}{800} &= \frac{4}{4} - \frac{1}{4} \\ \frac{W}{800} &= \frac{3}{4} \\ W &= \frac{3}{4} \cdot 800 \\ &= 600 \ Joule \end{aligned}
A. 400 joule B. 600 joule
C. 800 joule
D. 1.00 joule
E. 1.200 joule
Diketahui :
Q_1 = 800 \ Joule
T_1 = 800 \ K
T_2 = 200 \ K
Ditanya :
W = ...?
Jawab : B
\begin{aligned} \frac{W}{Q_1} &= \left( 1 - \frac{T_2}{T_1} \right) \\ \frac{W}{800}&= 1 - \frac{200}{800} \\ \frac{W}{800} &= \frac{4}{4} - \frac{1}{4} \\ \frac{W}{800} &= \frac{3}{4} \\ W &= \frac{3}{4} \cdot 800 \\ &= 600 \ Joule \end{aligned}
Post a Comment for " Soal dan Pembahasan Siklus Termodinamika"