183
Teori Kinetik Gas dan Termodinamika
CONTOH SOAL
3. Hukum I Termodinamika
Apabila sistem gas menyerap kalor dari lingkungan sebesar Q
1
, maka oleh sistem mungkin akan diubah menjadi:
a. usaha luar W dan perubahan energi dalam Δ U, b. energi dalam saja U, dan
c. usaha luar saja W.
Secara sistematis, peristiwa di atas dapat dinyatakan sebagai: Q = W + U
Persamaan ini dikenal sebagai persamaan untuk hukum I Termo- dinamika. Bunyi hukum I Termodinamika adalah “Energi tidak dapat
diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja.” Berdasarkan uraian tersebut terbukti bahwa kalor Q
yang diserap sistem tidak hilang. Oleh sistem, kalor ini akan diubah menjadi usaha luar W dan atau penambahan energi dalam Δ U.
Suatu sistem gas monoatomik pada suhu 27º C memiliki tekanan sebesar 1,5 × 10
5
Pa dan bervolume 15 liter. Sistem menyerap kalor dari lingkungan secara isobarik sehingga suhunya naik menjadi 127º C.
Tentukan volume gas sekarang, usaha luar yang dilakukan gas, penambahan energi dalam gas, dan besarnya kalor yang diserap gas
Diketahui : T
1
= 27 + 273 = 300 K P
1
= 1,5 × 10
5
Nm
2
V
1
= 15 liter = 15 × 10
-3
m
3
T
2
= 127 + 273= 400 K Ditanyakan: a. V
2
= ...? b. W = ...?
c. Δ U= ...? d. Q = ...?
Jawab :
a.
1 1
V T
=
2 2
V T
Þ V
2
=
2 1
T T
V
1
=
400 300
x 1,5 × 10
-3
= 20 × 10
-3
m
3
b. W = PV = PV
2
– V
1
= 1,5 × 10
5
× 20 × 10
-3
– 15 × 10
-3
= 1,5 × 10
5
× 5 × 10
-3
= 7,5 × 10² J
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMA MA Kelas XI
184
UJI PEMAHAMAN
c. U = P
2
V
2
– P
1
V
1
=
3 2
P V
2
– V
1
=
3 2
× 1,5 × 10
5
× 5 × 10
-3
=
3 2
× 7,5 × 10
2
= 11,25 × 10
2
J d. Q = W + U = 7,5 × 10
2
+ 11,25 × 10
2
= 18,75 × 10
2
J
Kerjakan soal-soal di bawah ini di dalam buku tugas Anda 1. Tuliskan 3 kemungkinan yang akan terjadi jika sejumlah gas
menyerap kalor dari lingkungan tempatnya berada ? 2. Bagaimana pernyataan hukum I termodinamika tentang energi?
3. Apakah yang dimaksud proses isotermal pada termodinamika ? 4. Sejumlah gas ideal volumenya 0,8 m
3
dengan tekanan 200 Nm
2
. Jika jumlah gas adalah 0,4 mol, maka berapakah suhu mutlak
yang dimiliki oleh gas tersebut? 5. Dalam sebuah silinder kaca yang volumenya 5 liter terdapat 0,6
mol gas dengan suhu 27
o
C. Jika gas ditekan dengan suhu tetap sampai volumenya 4 liter dengan tekanan awal 5.000 Nm
2
, maka tentukan usaha yang diterima gas dari lingkungannya?
4. Hukum II Termodinamika
Kategori