Network
INFOTEMANGGUNG.COM – Jawaban pertanyaan sebelum piston diberi beban, volume awal gas di dalam tabung adalah 400 cm.
Namun, setelah piston diberi beban sebesar 1 kg, volume gas menjadi 300 cm³.
Jika selama penyusutan dibebaskan kalor sebanyak 2 kalori, dan luas permukaan piston 15 cm², tentukan perubahan energi dalam gas, berikut ini jawaban lengkapnya.
Baca Juga: Kunci Jawaban IPS Kelas 7 Halaman 109 Kurikulum Merdeka: Terumbu Karang Beserta Jawabannya
Berdasarkan pertanyaan diatas, kasus tersebut melibatkan perubahan volume gas dari 400 cm³ menjadi 300 cm³.
Selama proses ini, 2 kalori panas dilepaskan, sementara piston diberi beban sebesar 1 kg.
Dengan menerapkan hukum termodinamika pertama, kita dapat menghitung perubahan energi dalam gas tersebut.
Penghitungan melibatkan perhitungan kerja yang dilakukan pada sistem dan panas yang terlibat.
Hasilnya mengungkapkan bahwa energi dalam gas berkurang sekitar 56.97 joule selama proses penyusutan.
Ini menyoroti pentingnya pemahaman tentang perubahan energi dalam sistem termodinamika kompleks.
Pembahasan tersebut sangat menarik untuk dibahas, berikut ini jawaban lengkapnya.
Soal
Sebelum piston diberi beban, volume awal gas di dalam tabung adalah 400 cm.
Namun, setelah piston diberi beban sebesar 1 kg, volume gas menjadi 300 cm³.
Jika selama penyusutan dibebaskan kalor sebanyak 2 kalori, dan luas permukaan piston 15 cm², tentukan perubahan energi dalam gas.
Jawaban
Dalam masalah ini, kita dapat menggunakan hukum termodinamika pertama, yang dikenal sebagai Persamaan Energi Termodinamika Pertama:
ΔU = Q - W
Di mana:
ΔU adalah perubahan energi dalam sistem (gas).
Q adalah panas yang ditambahkan atau dikeluarkan dari sistem.
W adalah kerja yang dilakukan pada atau oleh sistem.
Diberikan bahwa selama penyusutan (proses tersebut), kalor sebanyak 2 kalori (Q = 2 kalori) dibebaskan dan volumenya berkurang dari 400 cm³ menjadi 300 cm³.
Selain itu, piston diberi beban (berarti ada perubahan dalam kerja sistem). Volume berkurang, sehingga pekerjaan dilakukan pada gas oleh piston. Kita tahu bahwa:
W = -PΔV
Di mana:
W adalah kerja yang dilakukan pada sistem.
P adalah tekanan pada gas.
ΔV adalah perubahan volume gas.
Namun, kita belum memiliki informasi tentang tekanan pada gas. Kita perlu menghitung tekanan menggunakan data yang diberikan:
Luas permukaan piston (A) = 15 cm²
Beban (F) = 1 kg × 9,8 m/s² (gravitasi) = 9,8 N
Tekanan (P) = F / A
Jadi, tekanan pada gas adalah:
P = 9,8 N / 15 cm² = 0,6533 N/cm²
Sekarang kita dapat menghitung kerja yang dilakukan pada sistem (W) selama proses penyusutan:
ΔV = 300 cm³ - 400 cm³ = -100 cm³ (karena volume berkurang)
W = -PΔV = -0,6533 N/cm² × -100 cm³ = 65,33 N cm = 65,33 joule
Sekarang kita dapat menghitung perubahan energi dalam gas (ΔU) menggunakan Persamaan Energi Termodinamika Pertama:
ΔU = Q - W
ΔU = 2 kalori × 4.18 joule/kalori - 65,33 joule
ΔU ≈ 8.36 joule - 65,33 joule
ΔU ≈ -56.97 joule
Baca Juga: Rekomendasi Isi Life Mapping Mahasiswa Baru Sampai Semester 8
Perubahan energi dalam gas adalah sekitar -56.97 joule. Tanda negatif menunjukkan bahwa energi dalam gas telah berkurang selama proses ini.***
Dapatkan informasi terbaru terkait dunia pendidikan dengan bergabung di grup telegram kami. Mari bergabung di Grup Telegram dengan cara klik tombol dibawah ini:
Kamu juga bisa request kunci jawaban atau info lainnya dengan topik pendidikan.
