1. Sekolah Dasar
  2. Sekolah Menengah Pertama
  3. Sekolah Menengah Atas
  4. Mata Pelajaran
  5. Programming

Dalam sebuah mesin gas sebanyak 0,5 mol mengembang dengan cepat

Berikut ini adalah pertanyaan dari intannabila778 pada mata pelajaran Fisika untuk jenjang Sekolah Menengah Atas

Dalam sebuah mesin gas sebanyak 0,5 mol mengembang dengan cepat secara adiabatic dalam silinder. Dalam proses tersebut suhu turun dari 1150 K menjadi 400 K. Berapa kerja yang dilakukan gas?​

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

Jadi, kerja yang dilakukan gas :

  • Jika gas berupa gas monoatomikadalah4.676,625 J.
  • Jika gas berupa gas diatomikadalah14.237,725 J.

Pendahuluan

Hai ! Disini saya akan membahas mengenai materi termodinamika, yaitu sistem adiabatik. Dalam proses adiabatik, benda dimasukkan dalam bejana yang tidak dapat ditembus oleh gas, fluida, atau hal lain yang memengaruhi prosesnya. Dalam proses adiabatik pula tidak terjadi pertukaran kalor (Q = 0). Hal inilah yang menyebabkan, munculnya persamaan-persamaan berikut :

\sf{Q = \Delta U + W}

\sf{0 = \Delta U + W}

\therefore \boxed{\sf{\bold{\Delta U = - W}}} atau \boxed{\sf{\bold{W = -\Delta U}}}

Dengan ketentuan :

  • Q = kalor yang diserap atau dilepas (J)
  • \sf{\Delta U} = perubahan tenaga dalam oleh gas (J)
  • W = kerja yang dilakukan sistem (J)

Pembahasan

Nah, proses adiabatik ini dapat terjadi di dua kondisi gas, yaitu kondisi monoatomik dan diatomik. Tentunya, berbeda nama, juga berbeda rumus. Perhatikan betul-betul persamaan di bawah ini.

Kondisi Monoatomik

\boxed{\sf{\bold{\Delta U = \frac{3}{2} \cdot n \cdot R \cdot \Delta T}}}

Dengan ketentuan :

  • \sf{\Delta U} = perubahan tenaga dalam oleh gas (J)
  • n = jumlah zat gas (mol)
  • R = tetapan gas umum = 8,314 J/mol.K
  • \sf{\Delta T} = perubahan suhu (K)

Kondisi Diatomik

Pada suhu rendah ( \sf{\pm 200 \: K} )

\boxed{\sf{\bold{U = \frac{3}{2} \cdot n \cdot R \cdot T}}}

Pada suhu sedang ( \sf{\pm 600 \: K} )

\boxed{\sf{\bold{U = \frac{5}{2} \cdot n \cdot R \cdot T}}}

Pada suhu tinggi ( \sf{\pm 1.000 \: K} )

\boxed{\sf{\bold{U = \frac{7}{2} \cdot n \cdot R \cdot T}}}

Dengan ketentuan :

  • U = tenaga dalam oleh gas pada saat gas tertentu (J)
  • n = jumlah zat gas (mol)
  • R = tetapan gas umum = 8,314 J/mol.K
  • T = suhu gas saat ini (K)

Langkah Penyelesaian :

Diketahui :

  • n = jumlah zat gas = 0,5 mol
  • R = tetapan gas umum = 8,314 J/mol.K
  • \sf{T_2} = suhu akhir gas = 400 K
  • \sf{T_1} = suhu awal gas = 1.150 K

Ditanya : W = ... J

Jawaban :

Ketika gas adalah "Gas Monoatomik"

  • Hitung nilai \sf{\Delta U}

\sf{\Delta U = \frac{3}{2} \cdot n \cdot R \cdot \Delta T}

\sf{\Delta U = \frac{3}{2} \cdot 0,5 \cdot R \cdot (T_2 - T_1)}

\sf{\Delta U = 0,75 \cdot 8,314 \cdot (400 - 1.150)}

\sf{\Delta U = 0,75 \cdot 8,314 \cdot (-750)}

\sf{\Delta U = 0,75 \cdot 8,314 \cdot (-750)}

\sf{\bold{\Delta U = -4.676,625 \: J}}

  • Hitung kemudian nilai W

\sf{W = -\Delta U}

\sf{W = - (-4.676,625)}

\boxed{\sf{W = 4.676,625 \: J}}

Ketika gas adalah "Gas Diatomik"

  • Hitung nilai \sf{U_1} , yaitu saat suhu 1.150 K. Gunakan rumus \boxed{\sf{\bold{U = \frac{7}{2} \cdot n \cdot R \cdot T}}} karena berada pada suhu tinggi.

\sf{U_1 = \frac{7}{2} \cdot n \cdot R \cdot T}

\sf{U_1 = \frac{7}{2} \cdot 0,5 \cdot 8,314 \cdot 1.150}

\sf{\bold{U_1 = 16.731,925 \: J}}

  • Hitung nilai \sf{U_2} , yaitu saat suhu 400 K. Gunakan rumus \boxed{\sf{\bold{U = \frac{3}{2} \cdot n \cdot R \cdot T}}} karena berada pada suhu rendah.

\sf{U_2 = \frac{3}{2} \cdot n \cdot R \cdot T}

\sf{U_2 = \frac{3}{2} \cdot 0,5 \cdot 8,314 \cdot 400}

\sf{\bold{U_2 = 2.494,2 \: J}}

  • Hitung nilai \sf{\Delta U} (perubahan tenaga dalam)

\sf{\Delta U = U_2 - U_1}

\sf{\Delta U = 2.494,2 - 16.731,925}

\sf{\bold{\Delta U = -14.237,725 \: J}}

  • Hitung kemudian nilai W

\sf{W = -\Delta U}

\sf{W = - (-14.237,725)}

\boxed{\sf{W = 14.237,725 \: J}}

Kesimpulan :

Jadi, kerja yang dilakukan gas

  • Jika gas berupa gas monoatomik adalah 4.676,625 J.
  • Jika gas berupa gas diatomik adalah 14.237,725 J.

Pelajari Lebih Lanjut :

Detail Jawaban :

Kelas : 11

Mata Pelajaran : Fisika

Materi : Bab 6 – Teori Kinetik Gas

Kata Kunci : proses adiabatik; kerja adiabatik (gas monoatomik); kerja adiabatik (gas diatomik).

Kode Kategorisasi : 11.6.6

Semoga dengan pertanyaan yang sudah terjawab oleh MDKP dapat membantu memudahkan mengerjakan soal, tugas dan PR sekolah kalian.

Apabila terdapat kesalahan dalam mengerjakan soal, silahkan koreksi jawaban dengan mengirimkan email ke yomemimo.com melalui halaman Contact

Last Update: Sun, 03 Apr 22
<< Previous Post
Next Post >>