Jawaban:

a. Diagram P-V pada proses tersebut sebagai berikut:

      C           D

       |-----------|

       |           |

       |           |

       |           |

       |           |

       |           |

A ----|           |---- B

       |           |

       |           |

       |           |

       |           |

       |           |

      |-----------|

      E           F

Proses awal A ke B adalah isokhorik, sehingga volume konstan, sehingga garis vertikal. Proses selanjutnya B ke C adalah isobarik, sehingga tekanan konstan, sehingga garis horizontal. Proses terakhir C ke A kembali isokhorik, sehingga volume kembali konstan dan garis vertikal.

b. Diketahui suhu awal T1 = 300 K, tekanan awal P1 = 2 x 10^5 Pa, volume awal V1 = 1,5 m^3. Suatu gas ideal monoatomik, sehingga C = 5/2nR.

Pada proses isokhorik dari A ke B, tekanan bertambah menjadi P2 = 4 x 10^5 Pa, sedangkan volume konstan V1 = 1,5 m^3. Menggunakan hukum gas ideal:

P1/T1 = P2/T2

T2 = (P2/P1)T1

T2 = (4 x 10^5 Pa / 2 x 10^5 Pa) x 300 K

T2 = 600 K

Pada proses isobarik dari B ke C, tekanan tetap P2 = 4 x 10^5 Pa, sedangkan volume bertambah menjadi V2 = 4,5 m^3. Menggunakan hukum gas ideal:

V1/T2 = V2/T3

T3 = (V2/V1)T2

T3 = (4,5 m^3 / 1,5 m^3) x 600 K

T3 = 1800 K

Pada proses isokhorik dari C ke A, volume kembali konstan V2 = 4,5 m^3, sedangkan tekanan berkurang menjadi P1 = 2 x 10^5 Pa. Menggunakan hukum gas ideal:

P2/T3 = P1/T4

T4 = (P1/P2)T3

T4 = (2 x 10^5 Pa / 4 x 10^5 Pa) x 1800 K

T4 = 900 K

Jadi, suhu pada tiap-tiap akhir proses adalah T2 = 600 K, T3 = 1800 K, dan T4 = 900 K.

c. Usaha total yang dilakukan gas dapat dihitung dengan cara menghitung luas daerah di bawah kurva pada diagram P-V. Usaha ini dapat dihitung sebagai:

W = nC∆T

W = nC(T3 - T2)

W = n(5/2R)(1800 K - 600 K)

W = n(5/2)(8.31 J/mol.K)(1200 K)

W = 24915 J

Jadi, usaha total yang dilakukan gas adalah 24.915 J.

d. Energi dalamnya dapat dihitung menggunakan persamaan:

E = Q + W

Karena proses ini tidak melibatkan transfer panas (Q=0), maka energi dalam

Penjelasan: