gas nitrogen dengan massa 280gram ditekan secara isoternal pada suhu

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

gas nitrogen dengan massa 280gram ditekan secara isoternal pada suhu 47°c sehingga volume akhir menjadi 0,5 dikali volume awal usaha gas tersebut

Jawaban dan Penjelasan

Berikut ini adalah pilihan jawaban terbaik dari pertanyaan diatas.

Jika gas nitrogen yang massanya 280 gram, dan pada suhu 47°C ditekan hingga volume akhirnya menjadi 0,5 volume awal, maka usaha yang diterima oleh gas tersebut adalah 18.357 J. Kita akan mendapatkan hasil ini, bila kita menggunakan rumus dari proses termodinamika isotermal.

Penjelasan Dengan Langkah - Langkah:

Termodinamika merupakan suatu ilmu yang menggambarkan usaha untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya.

Proses-proses dalam termodika yaitu :

Isokhorik (volume tetap)
Isobarik (tekanan Tetap)
Isotermal/isotermik (temperatur tetap)
Adiabatik

Pada soal, diketahui, proses berlangsung secara isotermal, sehingga rumus yang kita pakai adalah:

$\boxed{\bf W = n \ . \ R \ . \ T \ . \ ln(\dfrac{V_2}{V_1})}$

Keterangan:

W = usaha yang dilakukan gas (J)

n = jumlah mol gas

R = konstanta gas (8,314 J/mol K)

T = suhu mutlak (K)

V2 = volume akhir gas (m³)

V1 = volume awal gas (m³)

-------------------------------------

Diketahui:

massa nitrogen (m) = 280 g.
suhu mutlak = 47°C = 320 K.
volume akhir (V2) = 0,5 V1.

Ditanya:

usaha gas (W) = ...?

Jawaban:

→ Pertama - tama carilah jumlah mol pada gas. (Mr Nitrogen adalah 28).

$\sf n = \dfrac{m}{mr}\\\\\\n = \dfrac{280}{28}\\\\\\n = 10 \ mol$

→ Kemudian barulah kita mencari usaha gas tersebut.

$\sf W = n \ . \ R \ . \ T \ . \ ln(\dfrac{V_2}{V_1})\\\\\\W = 10 \ . \ 8,314 \ . \ 320 \ . \ ln(\dfrac{0,5V_1}{V_1})\\\\\\W =10 \ . \ 8,314 \ . \ 320 \ . \ ln(0,5)\\\\\\W = 10 \ . \ 8,314 \ . \ 320 \ . \ (-0,69)\\\\\\\boxed{\bf W = -18.357\ J}$