Proses
termodinamika adalah perubahan keadaan gas, yaitu
tekanan, volume dan suhunya. Perubahan ini diiringi dengan perubahan kalor,
usaha dan energi dalamnya. Gas dalam ruang tertutup dapat mengalami beberapa
proses yaitu proses isobarik, proses isotermal, proses isokhorik, dan proses
adiabatik.
a. Proses
Isobarik (Tekanan selalu Konstan)
Proses isobarik merupakan proses
perubahan sistem pada tekanan tetap. Jika sejumlah kalor diberikan kepada
sistem dengan tekanan tetap, volumenya akan bertambah seiring pertambaham kalor
yang masuk. Ini berarti sistem melakukan usaha. Berdasarkan uraian tersebut,
pada proses isobarik berlaku persamaan:
Sedangkan besarnya usaha yang dilakukan
= luasan yang diarsir grafik p-V di bawah, rumus usahanya :
Perubahan energi dalam sistem dinyatakan
dengan persamaan berikut.
b. Proses Isotermik (Suhu selalu Konstan)
Proses perubahan keadaan sistem pada suhu
tetap. Menurut Hukum Boyle, pada proses ini berlaku persamaan berikut.
P
V = konstan
P1V1
= P2V2
Berdasarkan
persamaan perubahan energi dalam (ΔU = Q - W ), didapatkan bahwa usaha yang
dilakukan sama dengan jumlah kalor yang diberikan. Karena suhunya tetap maka
pada proses isotermis ini tidak terjadi perubahan energi dalam: ΔU
= 0
Jadi,
pada proses isotermik berlaku persamaan berikut.
Q = W +
ΔU
Q = W
Sedang usahanya dapat dihitung dari luas daerah di bawah
kurva, besarnya seperti berikut.
Pada
proses isokhorik, sistem tidak mengalami perubahan volume, walaupun sejumlah
kalor memasuki atau keluar sistem. Ini memberikan pengertian bahwa sistem tidak
melakukan atau menerima usaha. Dengan kata lain, usaha yang dilakukan sistem
atau yang dilakukan lingkungan pada sistem sama dengan nol (W= 0)
Jadi,
pada proses isokhorik berlaku persamaan:
Q = W +
ΔU
Q = 0 + ΔU
Q = ΔU
d. Proses Adiabatik
Proses
adiabatik adalah proses perubahan sistem tanpa ada kalor yang masuk atau keluar
dari sistem. Walaupun tidak ada kalor yang masuk atau keluar, tetapi suhunya
tidak tetap. Proses adiabatik dapat dilakukan dengan cara menutup sistem
serapat-rapatnya, sehingga tidak ada pertukaran kalor dengan lingkungan (Q = 0).
Jadi,
pada proses adibatik berlaku persamaan:
Q = W +
ΔU
0 = W + ΔU
ΔU = -W
Sumber: https://sumberbelajar.belajar.kemdikbud.go.id/
Contoh Soal dan Pembahasan
Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti grafik P – V
berikut.
Tentukanlah:
a. usaha gas dari A ke B,
b. usaha gas dari B ke C,
c. usaha gas dari C ke A,
dan
d. usaha netto gas dalam satu siklus.
PEMBAHASAN
a. Usaha gas dari A ke B ( Proses Isobarik
Karena Tekanan Tetap), Maka:
WAB = P (V2 – V1)
WAB = 3 x 105 (6.10-3
– 2.10-3)
WAB = 3 x 105 (4. 10-3)
WAB = 12 x 102 J
b. Proses B ke C adalah proses isokhorik. Oleh karena VC
= VB, usaha yang dilakukan gas WBC = 0 J
c. Proses dari C ke A adalah
isotermal. Maka usaha dari C ke A adalah :
WCA = nRT
ln (VA/VC) = pCVC ln (VA/VC)
= pAVA ln (VA/VC) (ingat:
pV = nRT)
Jadi:
WCA = pAVA ln (VA/VC)
WCA = (1 × 105) (6 × 10–3) ln 2/6
WCA = 6 x 102 (-1,0986)
WCA = -6,59 x 102 J
d. Usaha netto gas dalam satu siklus ABCA :
Wsiklus = WAB + WBC + WCA
Wsiklus =12 x 102 J + 0 +
(-6,59 x 102 J)
Wsiklus = 5,41 x 102 J
SOAL EVALUASI DIRI
SOAL 01
Sejumlah
gas ideal mengalami proses seperti gambar berikut.
Proses
yang menggambarkan adiabatis dan isokhorik berturut-turut ditunjukkan pada
nomor …..
A. 5 -1
dan 2 – 3
B. 1 – 2 dan
2 – 3
C. 3 - 4 dan 4 – 5
D. 2 – 3 dan
5 – 1
E. 1 – 2 dan
4 - 5
SOAL 02
Suatu gas
ideal mengalami
proses siklus seperti pada gambar P −
V di bawah. Kerja yang
dihasilkan pada
proses siklus ini adalah....kilojoule.
A. 200
B. 400
C. 600
D. 800
E. 1000
B. 400
C. 600
D. 800
E. 1000
SOAL 03
Diagram P−V dari
gas helium yang mengalami
proses termodinamika
ditunjukkan
seperti
gambar
berikut!
Usaha yang dilakukan
gas helium pada
proses ABC sebesar….
A. 660 kJ
B. 400 kJ
C. 280 kJ
D. 120 kJ
E. 60 kJ
A. 660 kJ
B. 400 kJ
C. 280 kJ
D. 120 kJ
E. 60 kJ
Untuk Persiapan UTBK 2020, Ayo #BelajarDiRumahAja tentang PEMBAHASAN SOAL UTBK FISIKA 2019 #StayHome Materi TERMODINAMIKA #WithMe
Klik DISINI
Post a Comment