SOAL KONSEP TERMODINAMIKA

Proses termodinamika adalah perubahan keadaan gas (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. 

1. Proses Isobarik
   - Tekanan tetap (P₁ = P₂)
   - Volumenya akan bertambah seiring pertambaham kalor
   - Sistem melakukan usaha (W = p.ΔV)
   - Perubahan energi dalam (ΔU = Q - W)
    
2. Proses Isotermik 
   - Suhu tetap (T₁ = T₂)
   - Energi dalam sistem tidak berubah (ΔU = 0)
   - Persamaan proses isotermal (Q = W)
    
3. Proses Isokhorik 
   - Volume tetap (V₁ = V₂)
   - Tidak ada usaha (W = 0)
   - Persamaan isokhorik  (ΔU = Q)
    
4. Proses Adiabatik
   - Tanpa ada kalor yang masuk atau keluar (Q = 0)
   - Persamaan adiabatik (ΔU = -W )

Soal :

1. Perhatikan pernyataan berikut. 

(1) Pada proses isokhorik, gas tidak melakukan usaha. 

(2) Pada proses isobarik, gas selalu mengembang. 

(3) Pada proses adiabatik, gas selalu mengembang. 

(4) Pada proses isotermik, energi dalam gas tetap. 

Pernyataan yang sesuai dengan konsep termodinamika adalah ....

A. (1) dan (2)                   D. (2), (3), dan (4)

B. (1), (2), dan (3)            E. (3) dan (4)

C. (1) dan (4)

Pembahasan : 

1) Isokhorik adalah keadaan gas dimana volume bernilai tetap, sehingga usaha pada gas adalah nol atau gas tidak melakukan usaha. (BENAR)

2) Isobarik adalah keadaan gas dimana tekanan bernilai tetap, sehingga volume pada keadaan ini bisa mengembang dan bisa juga menyusut bergantung pada suhu pada sistem. (SALAH)

3) Adiabatik adalah keadaan gas dimana kalor bernilai nol, sehingga usaha memiliki nilai yang berlawanan dengan perubahan energi dalam. Ini menandakan bahwa volume pada keadaan ini bisa mengembang dan bisa juga menyusut. (SALAH)

4) Isotermik adalah keadaan gas dimana suhu bernilai tetap, sehingga perubahan energi dalam bernilai nol yang artinya energi dalam gas bernilai tetap. (BENAR) 

Jadi, pernyataan yang benar adalah C. 1 dan 4.

2. Perhatikan pernyataan berikut. 

(1) Pada proses isokhorik, gas selalu mengembang. 

(2) Pada proses isobarik, gas selalu mengembang. 

(3) Pada proses adiabatik, tidak terjadi pertukaran kalor. 

(4) Pada proses isotermik, energi dalam gas tetap. 

Pernyataan yang sesuai dengan konsep termodinamika adalah ....

A. (1) dan (2)                   D. (2), (3), dan (4)

B. (1), (2), dan (3)            E. (3) dan (4)

C. (1) dan (4)

Pembahasan : 

1) Isokhorik adalah keadaan gas dimana volume bernilai tetap, maka gas tidak mengembang. (SALAH)

2) Isobarik adalah keadaan gas dimana tekanan bernilai tetap, sehingga volume bisa mengembang dan bisa juga menyusut bergantung pada suhu pada sistem. (SALAH)

3) Adiabatik adalah keadaan gas dimana kalor bernilai nol, artinya tidak terjadi pertukaran kalor. (BENAR)

4) Isotermik adalah keadaan gas dimana suhu bernilai tetap,maka energi dalam gas bernilai tetap. (BENAR)

 

Jadi, pernyataan yang benar adalah E. 3 dan 4.

3. Perubahan keadaan gas ideal pada tekanan tetap pernyataan yang benar adalah

1) Isobarik

2) Tidak melakukan usaha luar

3) Volume selalu menyusut

4) Suhu gas ideal naik

A. (1) dan (2)          D. (2) dan (4)

B. (1) dan (4)          E. (3) dan (4)

C. (2) dan (3)

Pembahasan :

Jika tekanan tetap, proses termodinamika:

- Isobarik 

- Sistem melakukan usaha (W = p.ΔV)

- Volume bisa mengembang ataupun menyusut 

- Suhu gas ideal bisa naik ataupun turun

 

4. Gas ideal dalam suatu ruangan mengalami proses pemuaian secara isokoris. Pada proses ini . . .

A. dibutuhkan usaha luar

B. suhunya tetap

C. tekanan gas ideal bertambah

D. suhu gas ideal naik

E. suhu gas ideal turun

 

Pembahasan :

Saat terjadi proses pemuaian secara isokoris, maka

- Tidak ada usaha (W = 0) 

- Suhu gas ideal naik

- Tekanan gas ideal berkurang

5. Perhatikan gambar berikut.

Proses bermula dari A terus B, C, D dan kembali keadaan A. Berapa besar usaha yang dihailkan oleh 1 siklus tersebut?

Pembahasan :

Hukum I Termodinamika

ΔU = Q - W

 

Mari kita hitung usaha setiap prosesnya:

1. Proses dari A ke B (isokhorik/Volume tetap)

Sehingga W_AB = 0

 

2. Proses dari B ke C (isobarik/Tekanan tetap)

Sehingga W_BC = P.ΔV

 

3. Proses dari C ke D (isokhorik/Volume tetap)

Sehingga W_CD = 0

 

4. Proses dari D ke A (isobarik/Tekanan tetap)

Sehingga W_DA = P.ΔV

Usaha yang dilakukan untuk 1 siklus ABCDA adalah jumlah dari masing-masing usaha tiap proses.

W_ABCD = W_AB + W_BC + W_CD + W_DA

W_ABCD = 2 P.ΔV

6. Di dalam ruang tertutup berisi gas ideal, mula-mula terjadi pemuaian secara isotermal, kemudian dimampatkan secara isobarik akhirnya kembali ke keadaan semula secara adiabatik. Siklus proses tersebut pada grafik P-V adalah . . .

Pembahasan :

Ada 4 proses termodinamika gas ideal • isobarik = tekanan tetap (P = c) • isokhorik = volume tetap (V = c) • isotermal = suhu tetap (T = c) • adiabatik = tanpa kalor (Q = 0) 
 

Siklus adalah proses yang berawal pada satu keadaan dan berakhir kembali pada keadaan semula. Jika digambarkan dengan diagram P-V maka siklus berupa kurva tertutup.

• Awalnya, proses isotermal, pemuaian (siklus meningkat) 

• Lanjut, proses isobarik (tekanan tetap), dimampatkan = dikompres

• Kemudian, proses isobarik (tekanan tetap), dimampatkan = dikompres

• Akhirnya, kembali posisi awal, proses adiabatik (grafik lebih curam ke posisi awal/ke bawah)

 

Tips :
Kita bisa cari 1 kata kunci untuk menemukan siklus grafik, yaitu isobarik. Seharusnya memiliki garis lurus pada proses isobarik tersebut, karena tekanan awal & tekanan akhir adalah tetap (P₁ = P₂).

Share :