Latihan Soal Fisika SMA Kelas 11 Bab 10: Energi Panas dan Termodinamika (bagian 2)

Soal

Jika gas ideal mengalami perubahan volume dari 0,02 m³ menjadi 0,05 m³ pada tekanan konstan 2 × 10⁵ Pa, berapakah usaha yang dilakukan gas?
1. 6000 J
2. 4000 J
3. 5000 J
4. 3000 J
5. 7000 J
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: A. 6000 J Pembahasan: $W = P Δ V = (2 \times 1 0^{5}) \times (0, 05 - 0, 02) = 2 \times 1 0^{5} \times 0, 03 = 6000 J$
Soal

Jika sistem gas menerima kalor Q dan melakukan usaha W, maka perubahan energi dalam ΔU adalah …
1. ΔU = Q + W
2. ΔU = Q × W
3. ΔU = W - Q
4. ΔU = Q - W
5. ΔU = Q / W
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: D. ΔU = Q - W Pembahasan: Berdasarkan hukum pertama termodinamika, perubahan energi dalam sistem ( $Δ U$ ) bergantung pada kalor yang diterima (Q) dan usaha yang dilakukan oleh sistem (W). Persamaannya adalah: $Δ U = Q - W$ Artinya, sebagian kalor yang diterima digunakan untuk menaikkan energi dalam sistem, sedangkan sisanya dipakai untuk melakukan usaha terhadap lingkungan.
Soal

Mengapa ketika kita menekan piston pada sebuah pompa ban, suhu udara di dalam pompa naik?
1. Karena terjadi konveksi udara dalam pompa
2. Karena terjadi radiasi kalor ke dinding pompa
3. Karena usaha luar menambah energi dalam gas
4. Karena gas mengalami pendinginan adiabatik
5. Karena udara keluar dari pompa
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: C. Karena usaha luar menambah energi dalam gas Pembahasan: Saat piston pompa ditekan, kita melakukan usaha luar pada gas di dalam pompa. Usaha ini menyebabkan volume gas berkurang sehingga energi dalam gas meningkat. Akibatnya, suhu udara di dalam pompa naik karena energi kinetik partikel gas bertambah.
Soal

Sebuah mesin pendingin bekerja dengan menyerap kalor $Q_{2} = 500 J$ dari reservoir bersuhu rendah, dan membutuhkan usaha luar $W = 200 J$ . Besar kalor yang dilepaskan ke reservoir bersuhu tinggi adalah …
1. 300 J
2. 400 J
3. 500 J
4. 600 J
5. 700 J
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: E. $700 J$ Pembahasan: Pada mesin pendingin berlaku hukum kekekalan energi: $Q_{1} = Q_{2} + W$ Dengan $Q_{2} = 500 J$ dan $W = 200 J$ , maka: $Q_{1} = 500 + 200 = 700 J$ Artinya kalor yang dilepaskan ke reservoir bersuhu tinggi adalah 700 J.
Soal

Menurut perumusan Clausius tentang Hukum II Termodinamika, mengapa tidak mungkin ada mesin pendingin yang bekerja tanpa membutuhkan usaha dari luar?
1. Karena perpindahan kalor dari suhu rendah ke suhu tinggi memerlukan usaha tambahan.
2. Karena kalor dapat berpindah sendiri dari suhu rendah ke suhu tinggi.
3. Karena mesin pendingin hanya menyerap kalor tanpa melepas kalor.
4. Karena suhu reservoir tinggi dan rendah selalu sama.
5. Karena mesin pendingin memiliki efisiensi tak terhingga.
Lihat pembahasan
Jawaban Benar: A. Karena perpindahan kalor dari suhu rendah ke suhu tinggi memerlukan usaha tambahan. Pembahasan: Hukum II Termodinamika (perumusan Clausius) menyatakan bahwa tidak mungkin kalor mengalir secara spontan dari reservoir bersuhu rendah ke reservoir bersuhu tinggi tanpa ada usaha dari luar. Oleh sebab itu, mesin pendingin selalu membutuhkan energi tambahan berupa usaha (W). Tanpa adanya usaha ini, proses tidak mungkin berlangsung dan mesin tidak dapat berfungsi.

← SebelumnyaBagian 1 Selesai →Bab lain di Fisika

Gratis — tolong sebarkan

Materi dan latihan di sini bisa dipakai siapa saja tanpa membayar dan tanpa mendaftar. Aplikasi Fitri Learning membawa semuanya ke HP, lengkap dengan nilai dan pembahasan, dan jalan tanpa internet setelah diunduh sekali.

Gratis, tanpa akunUnduh aplikasinya → Ilmu yang bermanfaatBagikan ke WhatsApp