Pada halaman ini akan dibahas mengenai Soal dan Pembahasan Hukum I Termodinamika. Semua informasi ini kami rangkum dari berbagai sumber. Semoga memberikan faedah bagi kita semua.
Soal 1
Tentukan perubahan energi dalam gas apabila: (a) gas menyerap kalor 600 kalori dan serentak melakukan usaha 400 J, (b) gas menyerap kalor 300 kalori dan serentak usaha 450 J dilakuakan pada gas, dan (c) gas mengeluarkan 1400 kalori pada volum tetap (1 kalori = 4,2 J)
Jawab:
(a) Q = +600 (4,2 J) = 2520 J (gas menyerap kalor), W = +400 J (gas melakukan usaha), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
+2520 J = ∆U + 400 J
∆U = 2120 J
(b) Q = +300 (4,2 J) = 1260 J (gas menyerap kalor), W = –450 J (usaha dilakukan pada gas), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
+12600 J = ∆U + (–400 J)
∆U = 1710 J
(c) Q = –1400 (4,2 J) = –5880 J (gas menerima kalor), W = 0 (pada volum tetap sistem/gas tidak melakukan usaha), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
–5880 J = ∆U + 0
∆U = –5880 J
Soal 2
Dua mol gas ideal memuai dari I ke F melalui tiga lintasan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Hitung usaha, energi dalam dan kalor yang dilakukan gas sepanjang lintasan IAF, IF, dan IBF. Nyatakan dalam joule.
Jawab:
1 atm = 1,0 x 105 Pa, 1 L = 10-3 m3, tetapan gas R = 8,31 J/mol, banyaknya zat n = 2 mol.
Usaha sama dengan luas daerah di bawah grafik p – V:
WIAF = luas segiempat IAF1B1
= panjang x lebar = IA x AF1
WIAF = (2L) x (4 atm) = (2 x 10-3 m3)(4 x 105 Pa) = 800 J
WIF = luas ∆IFB + luas segiempat BFF1B1
= [(BF x BI)/2] + [BF x BB1]
WIF = [(2L) x (3atm)/2] + [2L x 1 atm]
WIF = 5 atm L = 5 x 105 Pa x 10-3 m3 = 500 J
WIBF = luas segiempat BFF1B1
WIBF = (2L) x (1 atm) = (2 x 10-3 m3)(1 x 105 Pa) = 200 J
Energi dalam gas pada ketiga lintasan IAF, IF, dan IBF sama besarnya karena keadaan awal I dan keadaan akhir F adalah sama:
∆U = UF – UI = 3/2 nR(TF – TI) untuk ketiga lintasan
∆U = 3/2 (nRTF – nRTI)
∆U = 3/2 (pVF – pVI) = 3/2 [(1 atm)(4 L) – (4 atm)(2 L)]
= –6 atm L
∆U = –600 J
Kalor Q dihitung dengan menggunakan hukum pertama termodinamika,
Q = ∆U + W
QIAF = ∆UIAF + WIAF = (–600 J) + 800 J = 200 J
QIF = ∆UIF + WIF = (–600 J) + 500 J = –100 J
QIBF = ∆UIBF + WIBF = (–600 J) + 200 J = –400 J
Soal 1
Tentukan perubahan energi dalam gas apabila: (a) gas menyerap kalor 600 kalori dan serentak melakukan usaha 400 J, (b) gas menyerap kalor 300 kalori dan serentak usaha 450 J dilakuakan pada gas, dan (c) gas mengeluarkan 1400 kalori pada volum tetap (1 kalori = 4,2 J)
Jawab:
(a) Q = +600 (4,2 J) = 2520 J (gas menyerap kalor), W = +400 J (gas melakukan usaha), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
+2520 J = ∆U + 400 J
∆U = 2120 J
(b) Q = +300 (4,2 J) = 1260 J (gas menyerap kalor), W = –450 J (usaha dilakukan pada gas), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
+12600 J = ∆U + (–400 J)
∆U = 1710 J
(c) Q = –1400 (4,2 J) = –5880 J (gas menerima kalor), W = 0 (pada volum tetap sistem/gas tidak melakukan usaha), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
–5880 J = ∆U + 0
∆U = –5880 J
Tentukan perubahan energi dalam gas apabila: (a) gas menyerap kalor 600 kalori dan serentak melakukan usaha 400 J, (b) gas menyerap kalor 300 kalori dan serentak usaha 450 J dilakuakan pada gas, dan (c) gas mengeluarkan 1400 kalori pada volum tetap (1 kalori = 4,2 J)
Jawab:
(a) Q = +600 (4,2 J) = 2520 J (gas menyerap kalor), W = +400 J (gas melakukan usaha), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
+2520 J = ∆U + 400 J∆U = 2120 J
Q = ∆U + W
+12600 J = ∆U + (–400 J)
∆U = 1710 J
(c) Q = –1400 (4,2 J) = –5880 J (gas menerima kalor), W = 0 (pada volum tetap sistem/gas tidak melakukan usaha), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
–5880 J = ∆U + 0
∆U = –5880 J
Soal 2
Dua mol gas ideal memuai dari I ke F melalui tiga lintasan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Hitung usaha, energi dalam dan kalor yang dilakukan gas sepanjang lintasan IAF, IF, dan IBF. Nyatakan dalam joule.
Jawab:
1 atm = 1,0 x 105 Pa, 1 L = 10-3 m3, tetapan gas R = 8,31 J/mol, banyaknya zat n = 2 mol.
Usaha sama dengan luas daerah di bawah grafik p – V:
WIAF = luas segiempat IAF1B1
= panjang x lebar = IA x AF1
WIAF = (2L) x (4 atm) = (2 x 10-3 m3)(4 x 105 Pa) = 800 J
WIF = luas ∆IFB + luas segiempat BFF1B1
= [(BF x BI)/2] + [BF x BB1]
WIF = [(2L) x (3atm)/2] + [2L x 1 atm]
WIF = 5 atm L = 5 x 105 Pa x 10-3 m3 = 500 J
WIBF = luas segiempat BFF1B1
WIBF = (2L) x (1 atm) = (2 x 10-3 m3)(1 x 105 Pa) = 200 J
Energi dalam gas pada ketiga lintasan IAF, IF, dan IBF sama besarnya karena keadaan awal I dan keadaan akhir F adalah sama:
∆U = UF – UI = 3/2 nR(TF – TI) untuk ketiga lintasan
∆U = 3/2 (nRTF – nRTI)
∆U = 3/2 (pVF – pVI) = 3/2 [(1 atm)(4 L) – (4 atm)(2 L)]
= –6 atm L
∆U = –600 J
Kalor Q dihitung dengan menggunakan hukum pertama termodinamika,
Q = ∆U + W
QIAF = ∆UIAF + WIAF = (–600 J) + 800 J = 200 J
QIF = ∆UIF + WIF = (–600 J) + 500 J = –100 J
QIBF = ∆UIBF + WIBF = (–600 J) + 200 J = –400 J
Soal 1
Tentukan perubahan energi dalam gas apabila: (a) gas menyerap kalor 600 kalori dan serentak melakukan usaha 400 J, (b) gas menyerap kalor 300 kalori dan serentak usaha 450 J dilakuakan pada gas, dan (c) gas mengeluarkan 1400 kalori pada volum tetap (1 kalori = 4,2 J)
Jawab:
(a) Q = +600 (4,2 J) = 2520 J (gas menyerap kalor), W = +400 J (gas melakukan usaha), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
+2520 J = ∆U + 400 J
∆U = 2120 J
(b) Q = +300 (4,2 J) = 1260 J (gas menyerap kalor), W = –450 J (usaha dilakukan pada gas), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
+12600 J = ∆U + (–400 J)
∆U = 1710 J
(c) Q = –1400 (4,2 J) = –5880 J (gas menerima kalor), W = 0 (pada volum tetap sistem/gas tidak melakukan usaha), maka ∆U dihitung dengan persamaan,
Q = ∆U + W
–5880 J = ∆U + 0
∆U = –5880 J
Tidak ada komentar:
Posting Komentar