SMART SOLUTION UN FISIKA SMA 2013 (SKL 3 Indikator 3.3 Termodinamika Mesin Kalor (Mesin Carnot))
Smart Solution
UJIAN NASIONAL
TAHUN PELAJARAN 2012/2013
Disusun Per Indikator Kisi-Kisi UN 2013
Fisika SMA
Disusun Oleh :
Pak Anang
3.3
Menentukan besaran fisis yang berkaitan dengan proses termodinamika pada mesin kalor.
Proses Termodinamika
Mesin Kalor
Siklus
Mesin Carnot
Siklus adalah rangkaian proses
perubahan suatu gas tertentu
dari keadaan awal yang selalu
kembali pada keadaan awalnya.
Mesin Carnot adalah mesin yang
mempunyai efisiensi maksimum
dan Mesin Carnot inilah yang
dianggap mesin paling ideal.
Siklus Carnot
1. Proses pemuaian secara �
�
(A ke B) menyerap kalor
dan
mengubahnya menjadi .
A
B
�
2. Proses pemuaian secara �
(B ke C) melakukan usaha .
3. Proses penampatan secara �
(C ke D) melepas kalor .
D
C �
4. Proses pemampatan secara
(D ke A)
�
�
�
�
Usaha Mesin Carnot
=
−
=
( −
�
)
�
Efisiensi Mesin Carnot
�=( −
�=
×
�
)×
�
%
%
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 83
TRIK SUPERKILAT:
Pada mesin Carnot berlaku perbandingan senilai
�
�����‼ Efisiensi adalah � =
� −�
�
=
� −�
�
Jadi ketiga variabel tersebut nilainya adalah sebanding satu sama lain, satu hal yang perlu
diperhatikan adalah definisi atau pengertian masing-masing variabel, yakni:
(Kalor yang diserap, kalor yang diterima, kalor yang diambil, kalor yang diberikan pada gas oleh � )
(Kalor yang dilepas, kalor yang dibuang, kalor yang keluar, kalor yang diberikan pada gas oleh � )
� (Suhu reservoir tinggi)
� (Suhu reservoir rendah)
°�
Ingat!!! Satuan suhu adalah Kelvin
Contoh soal:
�
Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 523°C dan reservoir suhu rendah
Jika kalor yang diserap adalah 1.600 J, maka tentukan:
a. Usaha yang dilakukan
b. Efisiensi mesin Carnot
!!!
°C.
Penyelesaian TRIK SUPERKILAT:
Ingat, satuan suhu Kelvin.
Jadi suhu tinggi � = 523 + 273 = 800K, dan suhu rendah � = 23 + 273 = 300 K
Bentuk tabel seperti di bawah ini dan letakkan variabel sesuai dengan perbandingannya:
�
� −�
.
�
� −�
Cara Kerja TRIK SUPERKILAT:
Nilai � − � jelas adalah 800 dikurangi 300 sama dengan 500.
Sehingga terlihat jelas perbandingan yang akan digunakan untuk mencari
.
adalah:
=
a. Dan � ‼! �
‼ Nilai dari usaha adalah 1.000 J didapatkan dengan menyelesaikan
perbandingan tersebut.
b. Dan nilai dari efisiensi pun didapatkan dari tabel yakni � =
×
%= , %
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 84
CONTOH SOAL
Menentukan usaha � yang dilakukan mesin Carnot
−
1. Perhatikan grafik
(N/m2)
A
B
D
� = .
K
� =
C
untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini!
(m3)
K
Jika mesin mengambil panas 1.000 J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah ....
�
A. 400 J
TRIK SUPERKILAT
=
( − )
B. 600 J
�
.
.
1.000 1.000
=
C. 1.000 J
)
= .
∙( −
W
400
D. 1.500 J
Tanpa menghitung
.
(menggunakan logika
E. 2.500 J
600
= .
∙(
)=
2. Perhatikan gambar di bawah!
(N/m2)
= .
A
B
D
C
J
� =
� =
K
(m3)
J
perbandingan senilai)
bisa telihat nilai
=
J :)
K
Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah .... J
�
TRIK SUPERKILAT
A. 300 J
=
( − )
.
�
B. 400 J
1.000
900
=
C. 500 J
450
)
= .
∙( −
Tanpa menghitung
D. 600 J
udah ketahuan nilai
450
E. 700 J
usaha adalah
= .
∙(
)=
J
−
3. Perhatikan grafik
(N/m2)
� =
A
B
D
C
� =
°C
(m3)
°C
separuhnya 1.000,
Jadi,
=
J :)
mesin Carnot di bawah ini!
�
ℎ
ℎ�
�
Jika mesin menyerap kalor sebanyak 6.000 J, usaha yang dilakukan mesin Carnot sebesar ....
TRIK SUPERKILAT
A. 2.000 J
.
B. 4.000 J
6.000
600
=
C. 5.000 J
Tanpa menghitung perkalian silang udah
200
D. 6.000 J
ketahuan nilai usaha adalah sepuluh kalinya
400
200,
E. 8.000 J
Jadi,
−
4. Perhatikan grafik
(N/m2)
A
B
D
� =
C
� =
K
(m3)
= .
J :)
untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini!
K
Jika mesin mengambil panas 1.000 J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah ....
A. 400 J
TRIK SUPERKILAT
.
B. 600 J
1.000
500
=
C. 1.000 J
Tanpa menghitung perkalian silang udah
300
D. 1.500 J
ketahuan nilai usaha adalah dua kalinya 300,
200
E. 2.500 J
Jadi,
=
J :)
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 85
5. Sebuah mesin bekerja dalam suatu siklus Carnot seperti gambar di bawah ini!
(N/m2)
A
B
D
� =
C
� =
�
°C
°C
ℎ
ℎ�
�
(m3)
Jika kalor yang dibuang 4.000 Joule, usaha yang dihasilkan mesin adalah ....
A. 4.000 J
TRIK SUPERKILAT
B. 8.000 J
900
=
.
C. 12.000 J
Tanpa menghitung perkalian silang udah
600
D. 15.000 J
ketahuan nilai usaha adalah dua kalinya
4.000
300
4.000,
E. 16.000 J
Jadi,
= .
J :)
6. Perhatikan grafik − mesin Carnot di samping!
= 10.000 J maka besar usaha
Jika kalor yang diserap
yang dilakukan mesin Carnot adalah ....
A. 1.500 J TRIK SUPERKILAT
.
B. 4.000 J 10.000 800
=
C. 5.000 J
Tanpa menghitung perkalian silang
400
D. 6.000 J
udah ketahuan nilai usaha adalah
400
E. 8.000 J
setengah kalinya 10.000,
Jadi,
= .
J :)
7. Gambar − dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti gambar berikut!
Jika mesin menyerap kalor 800 J, maka usaha yang dilakukan
adalah ....
A. 105,5 J TRIK SUPERKILAT
800
600
=
⇒
=
×
= ⋯??
B. 252,6 J
Tanpa menghitung dengan pasti kita
350
C. 336,6 J
pasti paham nilainya separuhnya 800
D. 466,7 J
250
lebih dikit. Jadi jawaban D.
E. 636,7 J
Jadi,
=
, J
8. Sebuah mesin bekerja dalam suatu siklus
mesin Carnot seperti gambar di samping!
Jika kalor yang terbuang 2.000 Joule, besar usaha
yang dihasilkan mesin adalah ....
A. 800 Joule
TRIK SUPERKILAT
.
B. 8.000 Joule
2.000
=
.
C. 12.000 Joule
Tanpa menghitung perkalian silang
1.600
D. 20.000 Joule
udah ketahuan tuh nilai usaha
E. 80.000 Joule 2.000 400
adalah lima kali 1.600.
= .
Jadi,
J
9. Gambar − dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti
gambar di samping. Jika mesin menyerap kalor 840 J,
usaha yang dilakukan adalah ....
A. 600 Joule
TRIK SUPERKILAT
B. 570 Joule
840
600
=
⇒
=
×
= ⋯??
C. 540 Joule
350
Tanpa menghitung dengan pasti kita
D. 490 Joule
pasti paham nilainya separuhnya 840
250
E. 420 Joule
lebih dikit. Jadi jawaban D.
Jadi,
=
J
10. Mesin Carnot bekerja diantara 2 reservoir bersuhu 27°C dan 227°C. Kalor yang masuk dalam
ℎ
ℎ� �
sistem 1.000 Joule. Usaha yang dihasilkan adalah .... �
A. 200 Joule
TRIK SUPERKILAT
.
B. 300 Joule
1.000
500
=
C. 400 Joule
200
Tanpa menghitung perkalian silang kita pasti tahu
D. 500 Joule
nilainya adalah dua kalinya 200.
300
E. 600 Joule
Jadi,
=
J
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 86
11. Sebuah mesin Carnot memiliki spesifikasi seperti gambar di samping. Usaha yang dihasilkan
�
ℎ
ℎ� �
mesin Carnot adalah ....
A.
TRIK SUPERKILAT
B.
500
C.
200
D.
300
=
⇒
=
×
Nah, udah ketahuan tuh nilainya
usaha adalah dari
E.
Menentukan kalor yang diserap �
oleh mesin Carnot
12. Suatu mesin Carnot berkerja diantara suhu 600 K dan 400 K dan
menghasilkan kerja 500 J seperti pada gambar di samping!
Dari grafik P − V mesin Carnot tersebut, kalor yang diserap
oleh sistem tiap siklus adalah ....
A. 500 J
TRIK SUPERKILAT
B. 1.000 J
600
=
C. 1.500 J
D
Nah, tanpa menghitung perkalian
200
D. 2.000 J
silangnya, kita pasti bisa menebak
400
E. 2.500 J
bahwa nilai
adalah tiga kalinya
= .
dari 500. Sehingga
J
A
600K
B
C
= 500 J
400K
13. Dari grafik hubungan − pada mesin Carnot di gambar di samping dapat diketahui bahwa
kalor yang diserap mesin tiap siklus adalah ....
A. ×
J TRIK SUPERKILAT
=
B. ×
J
×
900
Nah, tanpa menghitung
C.
×
J
300
×
perkalian silangnya, kita pasti
D. ×
J
bisa menebak bahwa nilai
600
E. ×
J
adalah tiga kalinya dari ×
.
Menentukan kalor yang dilepas �
Sehingga
=
×
oleh mesin Carnot
J
14. Mesin ideal Carnot bekerja diantara 2 reservoir 800K dan 1.000K. Jika kalor yang diserap sistem
200 kal, maka kalor yang dibuang adalah ....
TRIK SUPERKILAT
A. 160 kal
.
200
1.000
=
B. 120 kal
C. 110 kal
200
200 adalah seperlima dari 1.000
D. 100 kal
berarti seperlima dari 800 adalah
800
160 kal.
E. 95 kal
15. Pada grafik − mesin Carnot di bawah ini, = .
J. Banyak kalor yang dilepas oleh
mesin tiap siklus adalah ....
TRIK SUPERKILAT
A. 2.250 J
.
B. 3.600 J
800
=
C. 3.750 J
6.000
500
6.000 adalah 12 kali dari 500, maka
D. 6.000 J
adalah 12 kali dari 300 sehingga
300
E. 9.600 J
= .
J.
16. Sebuah mesin Carnot bekerja di antara dua reservoir panas 487°C dan reservoir dingin 107°C.
Jika mesin tersebut menyerap kalor 800 joule dari reservoir panas, maka jumlah kalor yang
dibuang dari mesin adalah ....
�
ℎ
ℎ� �
A. 200 Joule
TRIK SUPERKILAT
B. 300 Joule
800
760
=
C. 400 Joule
380
Tanpa menghitung jelas bahwa
D. 800 Joule
nilai
adalah separuh dari 800
E. 1.200 Joule
380
=
J.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 87
Menentukan efisiensi � dari mesin Carnot
17. Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2.000 Joule dari suatu reservoir suhu tinggi dan
membuangnya sebesar 1.200 Joule pada reservoir rendah. Efisiensi mesin itu adalah ....
A. 80%
TRIK SUPERKILAT
� � �
�
ℎ ×
%
B. 75%
2.000
C. 60%
Jadi, besarnya efisiensi adalah
D. 50%
×
%= %
.
E. 40%
.
18. Efisiensi mesin Carnot yang tiap siklusnya menyerap kalor pada suhu 960K dan membuang
kalor pada suhu 576K adalah ....
� −�
TRIK SUPERKILAT
A. 40%
� � �
�
ℎ
×
%
�
960
B. 50%
Jadi, besarnya efisiensi adalah
×
%= %
C. 56%
D. 60%
576
Kok bisa? Main feeling saja ya.. dibulatkan
E. 80%
mendekati
hehehe…
19. Suatu mesin Carnot mempunyai reservoir suhu tinggi 373°C dan reservoir suhu dingin 50°C.
Efisiensi yang dihasilkan mesin tiap siklus adalah ....
� −�
TRIK SUPERKILAT
A. 50%
� � �
�
ℎ
×
%
�
B. 58%
646
Jadi, besarnya efisiensi adalah %
C. 70%
D. 85%
Kok bisa? Main feeling saja ya.. 323 kan separuh
323
E. 137%
dari 646, ya kan?
Menentukan suhu rendah �
mesin Carnot
20. Jika sebuah mesin Carnot menggunakan reservoir dengan suhu tinggi 900°K dan mempunyai
efisiensi 60%, maka suhu yang rendah adalah ....
A. 700K
� � �
� % artinya taruh angka 60 di W dan
TRIK SUPERKILAT
100
di
hehe… :
B. 400K
100
900
C. 387K
60
Sehingga jelas perbandingannya sekarang adalah
D. 360K
=
E. 187K
�
Jadi nilai � =
Menentukan variabel pada perubahan efisiensi mesin Carnot
K
21. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 800K mempunyai efisiensi
sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, maka suhu reservoir suhu tinggi dinaikkan
Dari dua kondisi tersebut kita bisa menarik
menjadi .... KONDISI 1
KONDISI 2
kesimpulan bahwa:
A. 900K
�
100
800
100
B. 960K
Nilai suhu rendah adalah tetap, kan tidak berubah
50
C. 1.000K 40
ya kan? Berarti rumus cepatnya adalah:
Tetap
50
Tetap
D. 1.180K 60
−� � = −� �
, ×
= , �
E. 1.600K
� =
K
22. Suhu tinggi reservoir mesin Carnot 500K dan efisiensinya 60%. Agar efisiensi mesin Carnot itu
menjadi 80% maka suhu tinggi reservoir mesin Carnot itu menjadi ....
A. 375K
−� � = −� �
B. 500K
, ×
= , �
C. 1.000K
K
� = .
D. 1.500K
E. 2.000K
23. Contoh soal lainnya menyusul ya... Pembahasan soal di SKL ini akan segera diupdate... Kunjungi
terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di http://pakanang.blogspot.com. Terima kasih.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 88
PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012
1.
Suatu gas ideal mengalami proses tertutup A → B → C
→ A. Dalam suatu siklus gas tersebut melakukan usaha
sebesar ....
A. −2,0 . 103 J TRIK SUPERKILAT:
= Luas segitiga
B. −5,5 . 103 J
5
C. −8,0 . 10 J = . . .
D. −2,0 . 106 J = , .
J
E. −4,0 . 106 J Tanda negatif karena berlawanan arah jarum jam.
Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut
disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal
20November 2012 yang lalu.
Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html.
Terimakasih,
Pak Anang.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 89
UJIAN NASIONAL
TAHUN PELAJARAN 2012/2013
Disusun Per Indikator Kisi-Kisi UN 2013
Fisika SMA
Disusun Oleh :
Pak Anang
3.3
Menentukan besaran fisis yang berkaitan dengan proses termodinamika pada mesin kalor.
Proses Termodinamika
Mesin Kalor
Siklus
Mesin Carnot
Siklus adalah rangkaian proses
perubahan suatu gas tertentu
dari keadaan awal yang selalu
kembali pada keadaan awalnya.
Mesin Carnot adalah mesin yang
mempunyai efisiensi maksimum
dan Mesin Carnot inilah yang
dianggap mesin paling ideal.
Siklus Carnot
1. Proses pemuaian secara �
�
(A ke B) menyerap kalor
dan
mengubahnya menjadi .
A
B
�
2. Proses pemuaian secara �
(B ke C) melakukan usaha .
3. Proses penampatan secara �
(C ke D) melepas kalor .
D
C �
4. Proses pemampatan secara
(D ke A)
�
�
�
�
Usaha Mesin Carnot
=
−
=
( −
�
)
�
Efisiensi Mesin Carnot
�=( −
�=
×
�
)×
�
%
%
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 83
TRIK SUPERKILAT:
Pada mesin Carnot berlaku perbandingan senilai
�
�����‼ Efisiensi adalah � =
� −�
�
=
� −�
�
Jadi ketiga variabel tersebut nilainya adalah sebanding satu sama lain, satu hal yang perlu
diperhatikan adalah definisi atau pengertian masing-masing variabel, yakni:
(Kalor yang diserap, kalor yang diterima, kalor yang diambil, kalor yang diberikan pada gas oleh � )
(Kalor yang dilepas, kalor yang dibuang, kalor yang keluar, kalor yang diberikan pada gas oleh � )
� (Suhu reservoir tinggi)
� (Suhu reservoir rendah)
°�
Ingat!!! Satuan suhu adalah Kelvin
Contoh soal:
�
Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 523°C dan reservoir suhu rendah
Jika kalor yang diserap adalah 1.600 J, maka tentukan:
a. Usaha yang dilakukan
b. Efisiensi mesin Carnot
!!!
°C.
Penyelesaian TRIK SUPERKILAT:
Ingat, satuan suhu Kelvin.
Jadi suhu tinggi � = 523 + 273 = 800K, dan suhu rendah � = 23 + 273 = 300 K
Bentuk tabel seperti di bawah ini dan letakkan variabel sesuai dengan perbandingannya:
�
� −�
.
�
� −�
Cara Kerja TRIK SUPERKILAT:
Nilai � − � jelas adalah 800 dikurangi 300 sama dengan 500.
Sehingga terlihat jelas perbandingan yang akan digunakan untuk mencari
.
adalah:
=
a. Dan � ‼! �
‼ Nilai dari usaha adalah 1.000 J didapatkan dengan menyelesaikan
perbandingan tersebut.
b. Dan nilai dari efisiensi pun didapatkan dari tabel yakni � =
×
%= , %
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 84
CONTOH SOAL
Menentukan usaha � yang dilakukan mesin Carnot
−
1. Perhatikan grafik
(N/m2)
A
B
D
� = .
K
� =
C
untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini!
(m3)
K
Jika mesin mengambil panas 1.000 J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah ....
�
A. 400 J
TRIK SUPERKILAT
=
( − )
B. 600 J
�
.
.
1.000 1.000
=
C. 1.000 J
)
= .
∙( −
W
400
D. 1.500 J
Tanpa menghitung
.
(menggunakan logika
E. 2.500 J
600
= .
∙(
)=
2. Perhatikan gambar di bawah!
(N/m2)
= .
A
B
D
C
J
� =
� =
K
(m3)
J
perbandingan senilai)
bisa telihat nilai
=
J :)
K
Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah .... J
�
TRIK SUPERKILAT
A. 300 J
=
( − )
.
�
B. 400 J
1.000
900
=
C. 500 J
450
)
= .
∙( −
Tanpa menghitung
D. 600 J
udah ketahuan nilai
450
E. 700 J
usaha adalah
= .
∙(
)=
J
−
3. Perhatikan grafik
(N/m2)
� =
A
B
D
C
� =
°C
(m3)
°C
separuhnya 1.000,
Jadi,
=
J :)
mesin Carnot di bawah ini!
�
ℎ
ℎ�
�
Jika mesin menyerap kalor sebanyak 6.000 J, usaha yang dilakukan mesin Carnot sebesar ....
TRIK SUPERKILAT
A. 2.000 J
.
B. 4.000 J
6.000
600
=
C. 5.000 J
Tanpa menghitung perkalian silang udah
200
D. 6.000 J
ketahuan nilai usaha adalah sepuluh kalinya
400
200,
E. 8.000 J
Jadi,
−
4. Perhatikan grafik
(N/m2)
A
B
D
� =
C
� =
K
(m3)
= .
J :)
untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini!
K
Jika mesin mengambil panas 1.000 J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah ....
A. 400 J
TRIK SUPERKILAT
.
B. 600 J
1.000
500
=
C. 1.000 J
Tanpa menghitung perkalian silang udah
300
D. 1.500 J
ketahuan nilai usaha adalah dua kalinya 300,
200
E. 2.500 J
Jadi,
=
J :)
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 85
5. Sebuah mesin bekerja dalam suatu siklus Carnot seperti gambar di bawah ini!
(N/m2)
A
B
D
� =
C
� =
�
°C
°C
ℎ
ℎ�
�
(m3)
Jika kalor yang dibuang 4.000 Joule, usaha yang dihasilkan mesin adalah ....
A. 4.000 J
TRIK SUPERKILAT
B. 8.000 J
900
=
.
C. 12.000 J
Tanpa menghitung perkalian silang udah
600
D. 15.000 J
ketahuan nilai usaha adalah dua kalinya
4.000
300
4.000,
E. 16.000 J
Jadi,
= .
J :)
6. Perhatikan grafik − mesin Carnot di samping!
= 10.000 J maka besar usaha
Jika kalor yang diserap
yang dilakukan mesin Carnot adalah ....
A. 1.500 J TRIK SUPERKILAT
.
B. 4.000 J 10.000 800
=
C. 5.000 J
Tanpa menghitung perkalian silang
400
D. 6.000 J
udah ketahuan nilai usaha adalah
400
E. 8.000 J
setengah kalinya 10.000,
Jadi,
= .
J :)
7. Gambar − dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti gambar berikut!
Jika mesin menyerap kalor 800 J, maka usaha yang dilakukan
adalah ....
A. 105,5 J TRIK SUPERKILAT
800
600
=
⇒
=
×
= ⋯??
B. 252,6 J
Tanpa menghitung dengan pasti kita
350
C. 336,6 J
pasti paham nilainya separuhnya 800
D. 466,7 J
250
lebih dikit. Jadi jawaban D.
E. 636,7 J
Jadi,
=
, J
8. Sebuah mesin bekerja dalam suatu siklus
mesin Carnot seperti gambar di samping!
Jika kalor yang terbuang 2.000 Joule, besar usaha
yang dihasilkan mesin adalah ....
A. 800 Joule
TRIK SUPERKILAT
.
B. 8.000 Joule
2.000
=
.
C. 12.000 Joule
Tanpa menghitung perkalian silang
1.600
D. 20.000 Joule
udah ketahuan tuh nilai usaha
E. 80.000 Joule 2.000 400
adalah lima kali 1.600.
= .
Jadi,
J
9. Gambar − dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti
gambar di samping. Jika mesin menyerap kalor 840 J,
usaha yang dilakukan adalah ....
A. 600 Joule
TRIK SUPERKILAT
B. 570 Joule
840
600
=
⇒
=
×
= ⋯??
C. 540 Joule
350
Tanpa menghitung dengan pasti kita
D. 490 Joule
pasti paham nilainya separuhnya 840
250
E. 420 Joule
lebih dikit. Jadi jawaban D.
Jadi,
=
J
10. Mesin Carnot bekerja diantara 2 reservoir bersuhu 27°C dan 227°C. Kalor yang masuk dalam
ℎ
ℎ� �
sistem 1.000 Joule. Usaha yang dihasilkan adalah .... �
A. 200 Joule
TRIK SUPERKILAT
.
B. 300 Joule
1.000
500
=
C. 400 Joule
200
Tanpa menghitung perkalian silang kita pasti tahu
D. 500 Joule
nilainya adalah dua kalinya 200.
300
E. 600 Joule
Jadi,
=
J
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 86
11. Sebuah mesin Carnot memiliki spesifikasi seperti gambar di samping. Usaha yang dihasilkan
�
ℎ
ℎ� �
mesin Carnot adalah ....
A.
TRIK SUPERKILAT
B.
500
C.
200
D.
300
=
⇒
=
×
Nah, udah ketahuan tuh nilainya
usaha adalah dari
E.
Menentukan kalor yang diserap �
oleh mesin Carnot
12. Suatu mesin Carnot berkerja diantara suhu 600 K dan 400 K dan
menghasilkan kerja 500 J seperti pada gambar di samping!
Dari grafik P − V mesin Carnot tersebut, kalor yang diserap
oleh sistem tiap siklus adalah ....
A. 500 J
TRIK SUPERKILAT
B. 1.000 J
600
=
C. 1.500 J
D
Nah, tanpa menghitung perkalian
200
D. 2.000 J
silangnya, kita pasti bisa menebak
400
E. 2.500 J
bahwa nilai
adalah tiga kalinya
= .
dari 500. Sehingga
J
A
600K
B
C
= 500 J
400K
13. Dari grafik hubungan − pada mesin Carnot di gambar di samping dapat diketahui bahwa
kalor yang diserap mesin tiap siklus adalah ....
A. ×
J TRIK SUPERKILAT
=
B. ×
J
×
900
Nah, tanpa menghitung
C.
×
J
300
×
perkalian silangnya, kita pasti
D. ×
J
bisa menebak bahwa nilai
600
E. ×
J
adalah tiga kalinya dari ×
.
Menentukan kalor yang dilepas �
Sehingga
=
×
oleh mesin Carnot
J
14. Mesin ideal Carnot bekerja diantara 2 reservoir 800K dan 1.000K. Jika kalor yang diserap sistem
200 kal, maka kalor yang dibuang adalah ....
TRIK SUPERKILAT
A. 160 kal
.
200
1.000
=
B. 120 kal
C. 110 kal
200
200 adalah seperlima dari 1.000
D. 100 kal
berarti seperlima dari 800 adalah
800
160 kal.
E. 95 kal
15. Pada grafik − mesin Carnot di bawah ini, = .
J. Banyak kalor yang dilepas oleh
mesin tiap siklus adalah ....
TRIK SUPERKILAT
A. 2.250 J
.
B. 3.600 J
800
=
C. 3.750 J
6.000
500
6.000 adalah 12 kali dari 500, maka
D. 6.000 J
adalah 12 kali dari 300 sehingga
300
E. 9.600 J
= .
J.
16. Sebuah mesin Carnot bekerja di antara dua reservoir panas 487°C dan reservoir dingin 107°C.
Jika mesin tersebut menyerap kalor 800 joule dari reservoir panas, maka jumlah kalor yang
dibuang dari mesin adalah ....
�
ℎ
ℎ� �
A. 200 Joule
TRIK SUPERKILAT
B. 300 Joule
800
760
=
C. 400 Joule
380
Tanpa menghitung jelas bahwa
D. 800 Joule
nilai
adalah separuh dari 800
E. 1.200 Joule
380
=
J.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 87
Menentukan efisiensi � dari mesin Carnot
17. Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2.000 Joule dari suatu reservoir suhu tinggi dan
membuangnya sebesar 1.200 Joule pada reservoir rendah. Efisiensi mesin itu adalah ....
A. 80%
TRIK SUPERKILAT
� � �
�
ℎ ×
%
B. 75%
2.000
C. 60%
Jadi, besarnya efisiensi adalah
D. 50%
×
%= %
.
E. 40%
.
18. Efisiensi mesin Carnot yang tiap siklusnya menyerap kalor pada suhu 960K dan membuang
kalor pada suhu 576K adalah ....
� −�
TRIK SUPERKILAT
A. 40%
� � �
�
ℎ
×
%
�
960
B. 50%
Jadi, besarnya efisiensi adalah
×
%= %
C. 56%
D. 60%
576
Kok bisa? Main feeling saja ya.. dibulatkan
E. 80%
mendekati
hehehe…
19. Suatu mesin Carnot mempunyai reservoir suhu tinggi 373°C dan reservoir suhu dingin 50°C.
Efisiensi yang dihasilkan mesin tiap siklus adalah ....
� −�
TRIK SUPERKILAT
A. 50%
� � �
�
ℎ
×
%
�
B. 58%
646
Jadi, besarnya efisiensi adalah %
C. 70%
D. 85%
Kok bisa? Main feeling saja ya.. 323 kan separuh
323
E. 137%
dari 646, ya kan?
Menentukan suhu rendah �
mesin Carnot
20. Jika sebuah mesin Carnot menggunakan reservoir dengan suhu tinggi 900°K dan mempunyai
efisiensi 60%, maka suhu yang rendah adalah ....
A. 700K
� � �
� % artinya taruh angka 60 di W dan
TRIK SUPERKILAT
100
di
hehe… :
B. 400K
100
900
C. 387K
60
Sehingga jelas perbandingannya sekarang adalah
D. 360K
=
E. 187K
�
Jadi nilai � =
Menentukan variabel pada perubahan efisiensi mesin Carnot
K
21. Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 800K mempunyai efisiensi
sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, maka suhu reservoir suhu tinggi dinaikkan
Dari dua kondisi tersebut kita bisa menarik
menjadi .... KONDISI 1
KONDISI 2
kesimpulan bahwa:
A. 900K
�
100
800
100
B. 960K
Nilai suhu rendah adalah tetap, kan tidak berubah
50
C. 1.000K 40
ya kan? Berarti rumus cepatnya adalah:
Tetap
50
Tetap
D. 1.180K 60
−� � = −� �
, ×
= , �
E. 1.600K
� =
K
22. Suhu tinggi reservoir mesin Carnot 500K dan efisiensinya 60%. Agar efisiensi mesin Carnot itu
menjadi 80% maka suhu tinggi reservoir mesin Carnot itu menjadi ....
A. 375K
−� � = −� �
B. 500K
, ×
= , �
C. 1.000K
K
� = .
D. 1.500K
E. 2.000K
23. Contoh soal lainnya menyusul ya... Pembahasan soal di SKL ini akan segera diupdate... Kunjungi
terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di http://pakanang.blogspot.com. Terima kasih.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 88
PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012
1.
Suatu gas ideal mengalami proses tertutup A → B → C
→ A. Dalam suatu siklus gas tersebut melakukan usaha
sebesar ....
A. −2,0 . 103 J TRIK SUPERKILAT:
= Luas segitiga
B. −5,5 . 103 J
5
C. −8,0 . 10 J = . . .
D. −2,0 . 106 J = , .
J
E. −4,0 . 106 J Tanda negatif karena berlawanan arah jarum jam.
Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut
disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal
20November 2012 yang lalu.
Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html.
Terimakasih,
Pak Anang.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com)
Halaman 89