Jawaban:

1. Proses isotermik adalah proses pada suhu konstan, sehingga untuk menentukan usaha luar kita perlu menggunakan rumus PV = nRT.

Usaha luar adalah ΔU = ΔQ - ΔW = nCv ΔT - (P₂V₁ - P₁V₂), dimana ΔQ adalah perubahan kalor, ΔW adalah usaha, n adalah jumlah mol, Cv adalah kalor spesifik pada volume konstan, T adalah suhu, P adalah tekanan, dan V adalah volume.

Untuk gas ideal, kalor spesifik pada volume konstan Cv = (3/2)R.

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui, kita dapat menemukan bahwa ΔU = 0 karena suhu konstan. Oleh karena itu, ΔQ = ΔW, dan usaha luar = nCv ΔT - (P₂V₁ - P₁V₂) = nCv ΔT - (1 atm - 2 atm) x (2 mol) x (8.31 J/molK) x (300 K) = 0.

2. Usaha 2000J diberikan secara adiabatik, sehingga ΔQ = 0 dan ΔU = ΔW = 2000 J.

Usaha adiabatik = ΔU = ΔW = nCv ΔT = (1/2) nR ΔT, sehingga ΔT = 2 ΔU / (nR) = 2 x 2000 J / (0,5 mol x 8.31 J/molK) = 763 K.

Suhu awal gas = suhu akhir gas - ΔT = 2 x 300 K - 763 K = -163 K.

3. Pertumbuhan gas pada tekanan konstan membuat ΔU = ΔQ + ΔW, dimana ΔW = -P ΔV.

Substitusikan nilai-nilai yang diketahui, ΔU = ΔQ + ΔW = 200 J + (-1 atm x (2 L - 1 L)) = 200 J - 1 atm L = 200 J - 101.3 J = 99.3 J.

4. Efisiensi mesin adalah rasio antara kalor diterima oleh mesin dan kalor diserap.

η = Q₂ / Q₁ = 700 kkal / 700 kkal = 1 (atau 100%).

5. Efisiensi kulkas adalah rasio antara kalor yang diterima dan kalor yang dikeluarkan.

η = Q₁ / Q₂ = 6 J / (T₂ - T₁) (T₂ adalah suhu paling rendah kulkas), sehingga T₂ = T₁ + Q₁ / η = 300 K + 6 J / η.

Penjelasan: