Contoh Soal Termodinamika dan Pembahasannya Kelas 11 + PDF
Soalskul.com - Apakah kamu sedang mencari contoh soal termodinamika beserta pembahasannya? Kamu datang di artikel yang tepat karena disini kami sudah menyediakan banyak contoh soal yang bisa kamu pelajari.
Mungkin banyak dari kita yang asing dengan istilah
termodinamika. Akan tetapi setelah menginjak kelas 11 kita akan diajari materi
terkait termodinamika ini. Dalam kehidupan sehari-hari termodinamika banyak
dipergunakan.
Seperti misalnya termodinamika digunakan dalam berbagai
jenis mesin, seperti mesin mobil, mesin pesawat terbang, dan lain sebagainya.
Mesin bekerja dengan mengubah energi panas menjadi energi gerak. Contohnya,
mesin mobil menggunakan energi panas dari pembakaran bahan bakar untuk
menggerakkan piston yang kemudian menggerakkan roda.
Pengertian Termodinamika
Pada intinya termodinamika berkaitan dengan perubahan atau
pergerakan energi panas. Konsep utamanya adalah dengan mengubah kalor/panas
menjadi sebuah energi, termasuk proses dari aliran energi tersebut dan akibat
yang dihasilkan oleh perpindahan energi tersebut.
Termodinamika adalah ilmu yang mempelajari tentang energi,
khususnya energi panas dan perubahannya. Energi panas adalah energi yang
berpindah dari satu benda ke benda lain karena perbedaan suhu.
Baca: Contoh Soal dan Pembahasan Tekanan Zat Padat
Hukum Termodinamika
Terdapat 4 hukum termodinamika yang menjelaskan tentang hubungan antara energi panas dan perubahannya.
1. Hukum Termodinamika 0 (Hukum Kesetimbangan Termal)
Hukum Termodinamika 0 menyatakan bahwa jika dua benda dalam keadaan setimbang termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut dalam keadaan setimbang termal satu sama lain.
2. Hukum Termodinamika 1 (Hukum Kekekalan Energi)
Hukum Termodinamika 1 menyatakan bahwa energi total dari suatu sistem selalu konstan. Energi total tersebut terdiri dari energi panas dan energi dalam.
3. Hukum Termodinamika 2 (Hukum Arah Reaksi Sistem)
Hukum Termodinamika 2 menyatakan bahwa kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah.
4. Hukum Termodinamika 3 (Hukum Kesetimbangan Termodinamika)
Hukum Termodinamika 3 menyatakan bahwa entropi semesta
selalu bertambah. Entropi adalah ukuran ketidakteraturan suatu sistem.
Baca: Contoh Soal Dan Pembahasan Dimensi Tiga
Contoh Soal Termodinamika Kelas 11 dan Pembahasannya
Tanpa berlama lama lagi, berikut kami sajikan beberapa contoh soal termodinamika kelas 11 beserta jawaban dan pembahasannya.
Soal 1
Sebuah gas yang berada di dalam ruang tertutup mengalami proses pemuaian dengan menyerap kalor sebesar 350 J dan melakukan usaha sebesar 250 J. Berapa kenaikan energi dalam gas?
Pembahasan
Berdasarkan hukum kekekalan energi,
∆U = Q - W
∆U = 350 J - 250 J
∆U = 100 J
Jadi, kenaikan energi dalam gas tersebut adalah sebesar 100 J.
Soal 2
Sebuah gas yang berada di dalam sistem diberi kalor sebesar 200 joule. Setelah itu gas diberi usaha sebesar 125 joule. Berapakah perubahan energi dalam gas?
Pembahasan
Berdasarkan hukum kekekalan energi,
∆U = Q - W
∆U = 200 J - 125 J
∆U = 75 J
Jadi, perubahan energi dalam gas tersebut menjadi 325 joule.
Soal 3
Sebuah mesin pendingin menyerap kalor sebesar 1000 J dari suatu ruangan dan membuang kalor sebesar 750 J ke lingkungan. Berapa usaha yang dilakukan oleh mesin pendingin tersebut?
Pembahasan
Berdasarkan hukum kekekalan energi,
Q_s - Q_l = W
1000 J - 750 J = W
250 J = W
Jadi, usaha yang dilakukan oleh mesin pendingin tersebut adalah sebesar 250 J.
Soal 4
Sebuah mesin pendingin menyerap kalor sebesar 1000 J dari suatu ruangan dan membuang kalor sebesar 750 J ke lingkungan. Berapa efisiensi mesin pendingin tersebut?
Penyelesaian
Efisiensi mesin pendingin didefinisikan sebagai perbandingan antara kalor yang diserap dari ruangan (Qs) dengan kerja yang dilakukan oleh mesin pendingin (W).
Efisiensi = Qs/W
Efisiensi = 1000 J / 250 J
Efisiensi = 4
Jadi, efisiensi mesin pendingin tersebut adalah sebesar 4.
Soal 5
Sebuah mesin Carnot bekerja antara suhu 1000 K dan 300 K. Berapa efisiensi mesin Carnot tersebut?
Penyelesaian
Efisiensi mesin Carnot dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
Efisiensi = 1 - T_2/T_1
Efisiensi = 1 - 300 K / 1000 K
Efisiensi = 0,7
Jadi, efisiensi mesin Carnot tersebut adalah sebesar 0,7 atau 70%.
Baca: Soal dan Pembahasan SCPC IPDN 2019
Soal 6
Sebuah gas ideal mengalami proses isotermik dari volume 5 m3 ke volume 10 m3. Jika tekanan gas pada awal proses adalah 100 Pa, berapakah tekanan gas pada akhir proses?
Penyelesaian
Pada proses isotermik, energi dalam gas tetap. Oleh karena itu, perubahan energi dalam gas (∆U) adalah nol.
∆U = 0
Q - W = 0
Q = W
P_1V_1 = P_2V_2
100 Pa * 5 m3 = P_2 * 10 m3
P_2 = 50 Pa
Jadi, tekanan gas pada akhir proses adalah sebesar 50 Pa.
Soal 7
Sebuah gas ideal mengalami proses adiabatik dari volume 5 m3 ke volume 10 m3. Jika suhu gas pada awal proses adalah 300 K, berapakah suhu gas pada akhir proses?
Penyelesaian
Pada proses adiabatik, tidak ada perpindahan kalor antara sistem dan lingkungan. Oleh karena itu, perubahan energi dalam gas (∆U) adalah sama dengan kerja yang dilakukan oleh gas.
∆U = W
nCv(T_2 - T_1) = -P_1V_1(V_2/V_1 - 1)
C_v adalah kalor jenis gas konstan
T_2 = T_1 - P_1V_1/nCv
T_2 = 300 K - 100 Pa * 5 m3 / (0,08314 kJ/kgK * 5 kg)
T_2 = 230 K
Jadi, suhu gas pada akhir proses adalah sebesar 230 K.
Soal 8
Sebuah benda hitam memiliki luas permukaan 1 m2 dan suhu 400 K. Berapakah laju radiasi yang dipancarkan oleh benda tersebut?
Penyelesaian
Laju radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
P = σAT^4
σ adalah konstanta Stefan-Boltzmann (5,670 * 10^-8 W/m^2K^4)
P = 5,670 * 10^-8 W/m^2K^4 * 1 m^2 * (400 K)^4
P = 81,7 W
Jadi, laju radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam tersebut adalah sebesar 81,7 W.
Soal 9
Penyelesaian
Q=3000 joule, W=2000 joule, ditanya ∆U?
maka penyelesaiannya adalah:
∆U = Q - W
∆U = 3000 - 2000 = 1000 joule
Soal 10
Penyelesaian
4 siklus = 2 detik maka 1 siklus 0,5 detik
Q1 = 2000 joule
Q2 = 1500 joule
W = 2000 - 1500 = 500 joule
P = W/t = 500/0.5
P = 1000 watt = 103 watt
Soal Termodinamika Kelas 11 PDF
Bila soal-soal diatas kurang lengkap, kamu bisa download kumpulan soal termodinamika dibawah ini untuk meningkatkan pemahaman kita dengan berlatih soal. Contoh soal dibawah kami dapatkan dari berbagai sumber terpercaya di internet. Untuk mengunduhnya klik tombol download dibawah lalu ikuti intruksi yang diberikan.
Soal Termodinamika PDF 1 >> Dapatkan Disini
Soal Termodinamika PDF 2 >> Dapatkan Disini
Soal Termodinamika PDF 3 >> Dapatkan Disini
Soal Termodinamika PDF 4 >> Dapatkan Disini
Soal Termodinamika PDF 5 >> Dapatkan Disini
Penutup
Itulah sedikit pembahasan tentang termodinamika kelas 11 beserta contoh soal dan pembahasannya. Semoga pembahasan kali ini bisa membantu kalian semua dalam mendalami materi termodinamika ini ya!! soal termodinamika kelas 11, kuliah pdf, 1, 2, kimia, isobarik, 3, pilihan ganda, fisika, essay, dan pembahasan, termodinamika merupakan salah satu teori utama fisika yang membahas tentang, dalam kehidupan sehari hari, ppt , bunyi hukum, materi, buku termodinamika pdf.
