Latihan Soal Termodinamika

Hai sobat generasi fisika! Hari ini sobat guru akan membagikan latihan soal termodinamika. Materi ini di pelajari pada jenjang kelas XI SMA.

Sobat generasi fisika bisa mendownload latihan soalnya disini :

LATIHAN SOAL

PILIHAN GANDA

Soal- soal Pilihan Ganda

Pilihlah salah satu jawaban yang benar

1.       Sejumlah massa gas didinginkan sehingga volumnya berkurang dari 4,0 L menjadi 2,5 L pada tekanan konstan 1,0 × 10⁵ Pa. Usaha luar yang dilakukan pada gas adalah …

a.       -1,5 × 10 J                    d. -1,5 × 10⁴ J

b.       -1,5 × 10² J                   e. -1,5 × 10⁵ J

c.       -1,5 × 10³ J

2.       Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada diagram p-V di bawah ini.

Kerja yang dihasilkan pada siklus ini adalah

a.       200 kJ                          d. 800 kJ

b.       400 kJ                          e. 1000 kJ

c.       600 kJ

3.       Diagram p-V di bawah menggambarkan proses satu siklus penuh yang dialami gas ideal dengan keadaan awal (p₁,V₁). Usaha yang telah dilakukan gas dalam satu siklus adalah …

a.       (p₁-p₂) (V₁-V₂)              d. p₂ (V₁-V₂)

b.       (p₁-p₂) V₂                                           e.p₁ V₂

c.       p₂V₂-p₁V₁

4.       Suatu gas memuai dari 10 liter menjadi       50 liter pada tekanan tetap. Jika usaha yang dilakukan oleh gas adalah 3 joule, maka tekanan gas pada saat itu adalah …

a.       2,5 × 10⁴ Pa                  d. 7,5 × 10⁴ Pa

b.       4,5 × 10⁴  Pa                  e. 8,0 × 10⁴ Pa

c.       5,0 × 10⁴ Pa

5.       Suatu rangkaian proses seperti grafik  di bawah menurut nomornya adalah

a.       isotermis, isobarik dan isokhorik

b.       isokhorik, isobarik dan isotermis

c.       isokhorik, isotermis dan isobarik

d.       isobarik, isotermis dan isokhorik

e.       isobarik, isokhorik dan isotermis

6.       Jika sejimlah gas ideal mengalami proses adiabatik, maka

(1)    terjadi perubahan volum pada sistem itu

(2)    terjadi perubahan suhu pada sistem itu

(3)    terjadi perubahan tekanan pada sistem itu

(4)    tidak terjadi pertukaran kalor antara sistem itu dengan luar system

Pernyataan yang benar adalah …

a.       (1), (2) dan (3)              d. (1) dan(3)

b.       (2) dan (4)                    e. (4) saja

c.       (1), (2), (3) dan (4)

7.       Suatu proses yang tidak ada penambahan atau pengurangan kalor disebut …

a.       adiabatik                      d. isotermis

b.       isobarik            e. isovolum

c.       isokhorik

8.       Berikut ini adalah pernyataan yang berkaitan dengan proses termodinamika:

(1)    pada proses isokhoris, gas tidak melakukan usaha

(2)    pada proses isobaris, gas melakukan atau menerima usaha

(3)    pada proses isotermis, energi dalam gas berubah

(4)    pada proses adiabatik, gas melakukan usaha

Pernyatan yang benar adalah …

a.       (1), (2) dan (3)              d. (1) dan(3)

b.       (2) dan (4)                    e. (4) saja

c.       (1), (2), (3) dan (4)

9.       Proses di bawah ini benar, kecuali pada proses ..

a.       adiabatis ΔW=ΔU d. isokhoris ΔQ=ΔU

b.       isobaris W=p ΔV   e. adiabatis ΔQ=0

c.       isokhoris ΔW=0

10.   Suatu sistem menerima panas 200 kalori      (1 kalori = 4,2 joule) tanpa melakukan usaha luar, perubahan energi dalam sistem tersebut adalah …

a.       – 840 joule                   d. 48 joule

b.       – 480 joule                   e. 840 joule

c.       – 48 joule

11.   Suatu sistem menyerap 400 kalori dan melakukan kerja 600 joule (1 kalori = 4,2 joule), perubahan energi dalam sistem tersebut adalah …

a.       400 joule                      d. 1680 joule

b.       600 joule                      e. 2280 joule

c.       1080 joule

12.   Suatu sistem melakukan perubahan energi dalam 500 J dan sistem tersebut melakukan kerja 900 J. Jumlah panas yang diterima sistem tersebut adalah …

a.       - 400 J                          d. 900 J

b.       - 400 J                          e. 1400 J

c.       400 J

13.   Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa

a.       kalor tidak dapat masuk ke dalam dan keluar dari suatu sistem

b.       energi adalah kekal

c.       energi dalam adalah kekal

d.       suhu adalah tetap

e.       sistem tidak mendapat usaha dari luar

14.   Sejumlah gas ideal yang massanya m menjalani proses pada tekanan P. Jika volumnya berubah dari V₁ menjadi V₂ dan suhunya berubah dari T₁ menjadi­T₂ sedangkan C_p adalah kapasitas kalor pada P tetap dan C_v adalah kapasitas kalor pada V tetap, maka perubahan energi dalamnya …

a.       m C_p (T₂-T₁)                  d. m C_p (V₂-V₁)

b.       m C_v (T₂-T₁)                  e. m C_v (V₂-V₁)

c.       m C_v (V₂T₂-V₁T₁)

15.   Massa jenis nitrogen pada keadaan normal (p=1 atm, t= 0^oC) adalah 2,5 kg/m³. Apabila tekanan udara 2 atm dan suhu 273^oC, massa jenis nitrogen sebesar …

a.       1,5 kg/m³                     d. 2,5 kg/m³

b.       2,0 kg/m³                     e. 2,75 kg/m³

c.       2,25 kg/m³

16.   Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 3 mol poliatomik pada tekanan tetap dari  320 K menjadi 370 K adalah 4,99 kJ. Besar kapasitas kalor molar pada tekanan tetap adalah …

a.       33,27 J/mol K               d. 63,27 J/mol K

b.       43,27 J/mol K               e. 73,27 J/mol K

c.       53,27 J/mol K

17.   Sebuah mesin menerima 200 kalori dari sebuah reservoir bersuhu 400 K dan melepaskan 175 kalori pada sebuah reservoir lain bersuhu 350 K, maka efisiensi mesin adalah …

a.       12,5%                          d. 25,0%

b.       14,3%                          e. 87,5%

c.       20,0%

18.   Efisiensi sebuah mesin yang mengambil    2400 J kalor selama fase pempanasan dan kehilangan 1500 J pada proses pembuangan adalah ….

a.       12,5%                          d. 37,5%

b.       25,0%                          e. 45,0%

c.       30,0%

 19.   Proses pemanasan suatu gas ideal digambarkan seperti grafik P-V berikut ini! Besar usah yang dilakukan gas pada siklus ABC adalah …

a.       4,5 J

b.       6,0 J

c.       9,0 J

d.       12,0 J

e.       24,0 J

(Soal UN 2010)

20.   Koefisien performasi sebuah kulkas adalah 4,5. Energi listrik yang digunakan untuk memindahkan 3600 joule kalor dari makanan yang terdapat dalam kulkas adalah ...

a.       400 J                            d. 700 J

b.       500 J                            e. 800 J

c.       600 J

21.   Mesin Kalor memindahkan Q₁ dari reservoir panas, melakukan usaha W dan membuang kalor Q₂ ke reservoir dingin. Jika  maka efisisensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) adalah …

a.                                d. 

b.                            e. 

c.       

22.   Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya. Pernyataan tersebut dikemukakan oleh …

a.       Kelvin-Planck              d. Carnot

b.       Otto                             e. Clausius

c.       Celsius

23.   Ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah usaha adalah ….

a.       entalpi                          d. entropi

b.       kalor laten                    e. kalor jenis

c.       energi dalam fungsi keadaan

24.   Sebuah mesin Carnot bekerja pada suhu reservoir antara 300 K dan 750 K. Efisiensi mesin tersebut …

a.       80%                             d. 65%

b.       75%                             e. 60%

c.       70%

25.   Perhatikan gambar berikut!

Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah …

a.     300 J

b.    400 J

c.     500 J

d.     600 J

e.     700 J

(Soal  UN 2010)

URAIAN

KALOR JENIS GAS

1.       Hitunglah kalor jenis gas Oksigen pada volume dan tekanan tetap bila massa molekul gas Oksigen 32 gram/mol.

2.       Hitunglah kalor jenis gas-gas berikut ini pada volume dan tekanan tetap.

a. Gas Neon monoatomik, bila masa molekulnya 2,018 gram/mol

b. Gas Hidrogen diatomik, bila massa molekulnya 2,016 gram/mol

3.       Kapasitas panas jenis Nitrogen pada volume tetap adalah 7,14×10² J/kg K. Carilah kapasitas panas jenisnya pada tekanan tetap. Diketahui massa molekul Nitrogen 28 gram/mol dan konstanta umum gas R = 8,317 J/molK

4.       Hitunglah kalor jenis gas Argon beratom satu pada volume tetap bila kalor jenisnya pada tekanan tetap 5,23×10² J/kg ⁰K; γ =1,67

5.       Hitunglah kalor jenis pada tekanan tetap dari gas Oksida zat lemas beratom dua bila kalor jenisnya pada volume tetap adalah 6,95×10² J/kg. ⁰K dan γ = 1,4

 ISOBARIK

6.       Satu gram air (1 cc) berubah menjadi 1,671 cc uap bila dididihkan pada tekanan 1 atm. Panas penguapan pada tekanan ini adalah 539 kal/gram. Hitunglah usaha luar pada penembakkan energi dalam.

7.       Satu liter air massanya 1 kg mendidih pada suhu 100 ^oC dengan tekanan 1,013×10⁵ N/m² diubah menjadi uap pada suhu 100 ^oC dan tekanan 1,013×10⁵ N/m² . Pada keadaan ini volume uap air adalah 1,674 liter. Carilah usaha luar yang dilakukan dan dihitung penambahan energi dalam. Panas penguapan air 2,26×10⁶ J/kg.

8.       Gas Nitrogen yang massanya 5 kg suhunya dinaikkan dari 10 ^oC menjadi 130 ^oC pada tekanan tetap. Tentukanlah :

a.       Panas yang ditambahkan

b.       Penambahan energi dalam

c.       Usaha luar yang dilakukan.

9.       Satu mol karbon monoksida dipanaskan dari 15 ^oC menjadi 16 ^oC pada tekanan tetap. Bila massa molekul karbon monoksida adalah 28,01 gram/mol c_p = 1,038×10³ J/kg K dan γ = 1,4

Tentukanlah:

a.       penambahan energi dalam.

b.       usaha luar yang dilakukan.

ISOKHORIK

10.   Temperatur 5 kg gas Nitrogen dinaikkan dari 10 ^oC menjadi130 ^oC pada volume tetap. Bila c_v = 7,41×10² J/kg ⁰K , c_p = 1,04×10³ J/kg ⁰K, carilah :

a.       usaha luar yang dilakukan.

b.       penambahan energi dalam.

c.       panas yang ditambahkan.

11.   Suatu gas yang massanya 3 kg dinaikkan suhunya dari – 20 ^oC  menjadi 80 ^oC melalui proses isokhorik. Hitunglah penambahan energi dalam gas tersebut, bila diketahui c_p = 248 J/kg K,   c_v = 149 J/kg K

12.   Satu mol karbon monoksida dipanaskan dari 15 ^oC menjadi 16 ^oC pada volume tetap. Massa molekulnya 28,01 gram/mol. c_p = 1,03×10³ J/kg.K dan g = 1,40 . Hitunglah penambahan energi dalam.

13.   Gas Ideal sebanyak 2 mol dengan tekanan 4 atmosfer volumenya sebesar 8,2 liter. Gas ini mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi 8 atmosfer. Bila diketahui: c_v = 3 kal/mol. ^oC dan R = 0,08207 liter. atm/mol. ^oC ; tentukanlah:

a.       usaha yang dilakukan.

b.       panas yang ditambahkan.

ADIABATIK

14.   Perbandingan kompresi sebuah mesin disel  kira-kira 1,56. Jika pada permulaan gerak pemampatan silindernya berisi udara sebanyak 2 mol pada tekanan 15 N/m² dan suhu 247 ^oC, hitunglah tekanan dan suhu pada akhir gerak. Andai kata udara sebagai gas ideal dan pemampatannya secara adiabatik. Massa molekul udara adalah 32 gram/mol. c_v = 650 J/kgK dan c_p = 909 J/kg K. Hitunglah usaha luar yang dilakukan.

15.   Suatu volume gas Nitrogen sebesar 22,4 liter pada tekanan 10⁵ N/m² dan suhu 0 ^oC dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 1/10 volume mula-mula. Carilah :

a.       tekanan akhirnya.

b.       suhu akhirnya.

c.       usaha luar yang dilakukan.

Diketahui pula bahwa M_r = 28 gram/mol; γ = 1,4;  c_v = 741 J/kg ⁰K.

16.   Lima molekul gas Neon pada tekanan 2×10⁵ Nm^-2 dan suhu 27^oC dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 1/3 dari volume mula-mula. Bila  g = 1,67; c_p = 1,03×10³ J/kg K; M_r = 20,2 gram/mol. Tentukan :

a.       tekanan akhir pada proses ini.

b.       temperatur akhir.

c.       usaha luar yang dilakukan.

17.   Suatu gas ideal dengan = 1,5 dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi kali dari volume mula-mula. Bila pada awal proses tekanan gas 1 atm, tentukanlah tekanan gas pada akhir proses.

18.   Gas oksigen dengan tekanan 76 cm Hg dimampatkan secara adiabatik sehingga volumenya menjadi volume mula-mula. Bila gas Oksigen adalah gas diatomik dan R = 8,317 J/mol K; Tentukanlah tekanan akhir gas tersebut.

19.   Volume gas pada suhu 20 ^oC mengembang secara adiabatik sehingga volumenya menjadi 2 kali volume mula-mula. Tentukanlah temperatur akhirnya bila  g =1,4.

HUKUM II TERMODINAMIKA

20.   Gas sebanyak 2 mol dengan c_v = 12,6 J/mol K menjalani garis tertutup (1), (2) dan (3). Proses 2-3 berupa pemampatan isotermik. Hitunglah untuk tiap-tiap bagian garis tertutup itu :

a.       usaha oleh gas.

b.       panas yang ditambahkan pada gas.

c.       perubahan energi dalamnya.

21.   Pada suatu proses tertentu diberikan panas sebanyak 500 kalori ke sistem yang bersangkutan dan pada waktu yang bersamaan dilakukan pula usaha mekanik sebesar 100 joule terhadap sistem tersebut. Berapakah tambahan energi dalamnya?

22.   Diagram di bawah ini menunjukkan tiga proses untuk suatu gas ideal, di titik 1 suhunya 600 K dan tekanannya 16×10⁵ Nm^-2 sedangkan volumenya 10^-3 m³. Di titik 2 volumenya 4×10^-3 m³ dari proses 1-2 dan 1-3 salah satu berupa proses isotermik dan yang lain adiabatik. g = 1,5

a.       Di antara proses 1-2 dan 1-3 yang manakah proses isotermik dan mana adiabatik?

b.       Bagaimana kita dapat mengetahui?

c.       Hitung tekanan di titik 2 dan 3

d.       Hitung suhu di titik 2 dan 3

e.       Hitung volumenya di titik 3 pada proses itu.

23.   Pada permulaan 2 mol zat asam (gas diatomik) suhunya 27 ^oC dan volumenya 0,02 m³. Gas disuruh mengembang secara isobarik sehingga volumenya menjadi dua kali lipat kemudian secara adiabatik hingga suhunya mencapai harga yang seperti permulaan lagi. R = 8,317 J/mol K. Tentukanlah :

a.       Berapakah banyaknya energi dalam totalnya?

b.       Berapakah banyaknya panas yang ditambahkan?

c.       Berapakah usaha yang dilakukan?

d.       Berapakah volume pada akhir proses?

24.   Sebuah mesin pemanas menggerakkan gas ideal monoatomik sebanyak 0,1 mol menurut garis tertutup dalam diagram P – V pada gambar di bawah ini. Proses 2-3 adalah proses adiabatik.

a.       Tentukanlah suhu dan tekanan pada titik 1,2 dan 3.

b.       Tentukanlah usaha total yang dilakukan gas.

HUKUM II TERMODINAMIKA

25.   Sebuah mesin Carnot yang reservoir suhu tingginya pada 127 ^oC menyerap 100 kalori dalam tiap-tiap siklus pada suhu ini dan mengeluarkan 80 kalori ke reservoir suhu rendah. Tentukanlah suhu reservoir terakhir ini.

26.   Berapakah efisiensi suatu mesin yang menerima 200 kalori dari sebuah reservoir bersuhu 400 K dan melepaskan 175 kalori ke sebuah reservoir lain yang bersuhu 320 K. Jika mesin tersebut merupakan mesin carnot berapakah efisiensinya.

27.   Hitunglah efisiensi ideal dari suatu mesin Carnot yang bekerja antara 100 ^oC dan 400 ^oC.

28.   Sebuah mesin carnot yang menggunakan reservoir suhu rendah pada 7 ^oC, daya gunanya 40 %. Kemudian daya gunanya diperbesar 50 %. Berapakah reservoir suhu tingginya harus dinaikkan.

29.   Mesin Carnot bekerja di antara dua reservoir panas yang bersuhu 400 K dan 300 K. Jika dalam tiap siklus, mesin menyerap panas sebanyak 1.200 kalori dari reservoir yang bersuhu 400 K, maka berapakah panas yang dikeluarkan ke reservoir yang bersuhu 300 K.

30.   Sebuah mesin carnot bekerja di antara 450 ^oC dan 50 ^oC. Berapakah efisiensinya?