|
Show
Postingan ini membahas contoh soal mesin Carnot / siklus Carnot dan pembahasannya atau penyelesaiannya. Mesin Carnot merupakan model mesin ideal yang dapat meningkatkan efisiensi melalui suatu siklus yang dikenal dengan siklus Carnot. Rumus yang berlaku pada mesin Carnot sebagai berikut: E = ( ) x 100 %E = (1 – ) x 100 % E = (1 – ) x 100 % Keterangan:
Contoh soal 1 (UN 2013) Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA dibawah ini.  Berdasarkan data grafik diatas, efisiensi mesin Carnot adalah…A. 10% B. 20% C. 25% D. 30% E. 35% Pembahasan / penyelesaian soal E = (1 – ) x 100 %E = (1 – ) x 100 % E = ( – ) x 100 % E = x 100% = 30% Soal ini jawabannya D. Contoh soal 2 (UN 2013) Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika usaha yang dilakukan mesin W, maka kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah adalah…A. W B. 2 W C. 3 W D. 4 W E. 6 W Pembahasan / penyelesaian soal E = 1 –E = – = = E = Q 1 = = = 3WW = Q 1 – Q2 Q 2 = Q1 – W = 3W – W = 2WSoal ini jawabannya B. Contoh soal 3 (UN 2013) Pada grafik P-V mesin Carnot dibawah ini diketahui usaha yang dilakukan 7200 J. Besar kalor yang dilepas sistem adalah…A. 21.600 J B. 18.400 J C. 10.800 J D. 3.600 J E. 1.800 J Pembahasan / penyelesaian soal E = 1 –E = – = = E = Q 1 = = = 10.800 JW = Q 1 – Q2 Q 2 = Q1 – W = 10.800 J – 7.200 J = 3.600 JSoal ini jawabannya D. Contoh soal 4 Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2.000 J dari suatu reservoir suhu tinggi dan membuangnya sebesar 1.200 J pada reservoir suhu rendah. Efisiensi mesin itu adalah…A. 80% B. 75% C. 60% D. 50% E. 40% Pembahasan / penyelesaian soal E = (1 – ) x 100 %E = (1 – ) x 100 % E = ( – ) x 100 % = x 100% = 60% Soal ini jawabannya C. Contoh soal 5 Perhatikan grafik P-V dibawah ini. Jika kalor yang diserap (Q1) = 10.000 joule maka besar usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah…A. 1.500 J B. 4.000 JC. 5.000 J D. 6.000 J E. 8.000 J Pembahasan / penyelesaian soal E = 1 – = 0,5E = W = W. Q 1 = 10.000 J x 0,5 = 5.000 JSoal ini jawabannya C. Contoh soal 6 (UN 2014) Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 600 K mempunyai efisiensi 40%. Supaya efisiensi mesin menjadi 75% dengan suhu reservoir rendah tetap, maka reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi…A. 480 K B. 840 K C. 900 K D. 1028 K E. 1440 K Pembahasan / penyelesaian soal E = (1 – ) x 100 %40% = (1 – ) x 100 % 1 – = = 0,4 = 1 – 0,4 = 0,6 T 2 = 0,6 . 600 K = 360 K.Selanjutnya kita hitung suhu T1 ketika efisiensi dinaikkan menjadi 75% = 0,75 dengan cara dibawah ini: E = 1 –0,75 = 1 – = 1 – 0,75 = 0,25 T 1 = = 1.440 KSoal ini jawabannya E. Contoh soal 7 Sebuah mesin Carnot dengan reservoir suhu tinggi 800 K memiliki efisiensi 20%. Agar efisiensinya meningkat menjadi 36% dengan reservoir suhu rendah tetap, maka suhu pada reservoir suhu tinggi diubah menjadi…A. 527°C B. 727°C C. 840°C D. 1000 °C E. 1.273 °C Pembahasan / penyelesaian soal E = 1 –0,2 = 1 – = 1 – 0,2 = 0,8 T 2 = 0,8 x 800 K = 640 K Selanjutnya kita hitung suhu tinggi ketika efisiensi = 36% = 0,360,36 = 1 – = 1 – 0,36 = 0,64 T 1 = = 1000 K = 1273 °CSoal ini jawabannya E. Soal latihan mesin CarnotSoal 1 – Sebuah mesin Carnot dengan reservoir suhu tinggi 600 K memiliki efisiensi 20%. Agar efisiensinya meningkat menjadi 52%, maka suhu pada reservoir tinggi diubah menjadi…A. 720 K B. 840 K C. 920 K D. 1000 K E. 1200 K Soal 2 – Suatu mesin Carnot mempunyai reservoir suhu tinggi 373°C dan reservoir suhu rendah 50°C. Efisiensi mesin yang dihasilkan mesin tiap siklus adalah…A. 50% B. 58% C. 70% D. 85% E. 137% Soal 3 – Suatu mesin Carnot menggunakan reservoir suhu tinggi 900 K mempunyai efisiensi 60%. Suhu reservoir rendah adalah…A. 700 K B. 400 K C. 387°C D. 360°C E. 187°C Soal 4 – Sebuah mesin bekerja dalam suatu mesin Carnot seperti gambar dibawah ini. Jika kalor yang terbuang 2000 J, besar usaha yang dihasilkan mesin adalah…A. 800 J B. 8000 J C. 12.000 J D. 20.000 J E. 80.000 J Soal 5 – Perhatikan gambar. Sebuah mesin kalor bekerja dalam suatu siklus Carnot dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika mesin menyerap kalor Q1 dari suhu tinggi dan membuang kalor Q2, maka usaha yang dihasilkan dalam satu siklus adalah…A. 0,6 kkal B. 1,4 kkal C. 22 kkal D. 58 kkal E. 80 kkal 1. Soal UN 2008/2009 P12 No.18 Perhatikan grafik P – V mesin Carnot di samping! Jika kalor yang diserap (Q1) = 10.000 joule maka besar usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah… A. 1.500 J B. 4.000 J C. 5.000 J D. 6.000 J E. 8.000 J Pembahasan Diketahui : Suhu rendah (T2) = 400 K Suhu tinggi (T1) = 800 K Kalor yang diserap (Q1) = 10.000 Joule Ditanya : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W) Jawab : Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :W = e Q1 W = (1/2)(10.000) = 5000 Joule Jawaban yang benar adalah C. 2. Soal UN 2010/2011 P25 Perhatikan gambar di samping! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah… A. 300 J B. 400 J C. 500 J D. 600 J E. 700 J Pembahasan Diketahui : Suhu rendah (TL) = 400 K Suhu tinggi (TH) = 600 K Kalor yang diserap (Q1) = 600 Joule Ditanya : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W) Jawab : Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :W = e Q1 W = (1/3)(600) = 200 Joule Jawaban yang benar adalah E. 3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.19 Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA di bawah ini! Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah… A. 10 % B. 20 % C. 25 % D. 30 % E. 35 % Pembahasan Diketahui : Suhu rendah (TL) = 350 K Suhu tinggi (TH) = 500 K Ditanya : Efisiensi mesin Carnot (e) Jawab : Efisiensi mesin Carnot : e = (TH – TL) / TH e = (500 – 350) / 500 e = 150 / 500 e = 0,3 e = 30/100 = 30 % Jawaban yang benar adalah D. 4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.19 Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika usaha yang dilakukan oleh mesin adalah W, maka kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah adalah… A. W B. 2 W C. 3 W D. 4 W E. 6 W Pembahasan Diketahui : Suhu rendah (TL) = 400 K Suhu tinggi (TH) = 600 K Ditanya : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q2) Jawab : Efisiensi mesin Carnot :e = (TH – TL) / TH e = (600 – 400) / 600 e = 200 / 600 e = 1/3 Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :W = e Q1 Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q1 = kalor yang diserap mesin. W = (1/3)(Q1) 3W = Q1 Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :Q2 = Q1 – W Q2 = 3W – W Q2 = 2W Jawaban yang benar adalah B. 5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.19 Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika kalor yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah… A. 3.000 J B. 4.000 J C. 4.800 J D. 6.000 J E. 8.000 J Pembahasan Diketahui : Suhu rendah (TL) = 500 K Suhu tinggi (TH) = 800 K Kalor yang dilepaskan (Q2) = 3000 Joule Ditanya : Kalor yang diserap sistem (Q1) Jawab : Efisiensi mesin Carnot :e = (TH – TL) / TH e = (800 – 500) /8600 e = 300 / 800 e = 3/8 Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :W = e Q1 W = (3/8)(Q1) 8W/3 = Q1 Q2 = Q1 – W Q2 = 8W/3 – 3W/3 Q2 = 5W/3 3Q2 = 5W W = 3Q2/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800 Kalor yang diserap sistem :Q1 = W + Q2 = 1800 + 3000 = 4800 Joule Jawaban yang benar adalah C. 6. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.19 Sebuah mesin Carnot menerima kalor dari reservoir suhu tinggi 800 K dan mempunyai efisiensi 50%. Agar efisiensi menjadi 80% dengan mempertahankan suhu reservoir rendah tetap, maka suhu tinggi harus diubah menjadi…. A. 1.600 K B. 2.000 K C. 2.400 K D. 4.000 K E. 6.400 K Pembahasan Diketahui : Jika suhu tinggi (TH) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5 Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8 Jawab : Suhu rendah = 400 Kelvin Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80 % ? Suhu tinggi = 2.000 Kelvin Jawaban yang benar adalah B. 7. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.19 Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 600 K mempunyai efisiensi 40%. Supaya efisiensi mesin menjadi 75% dengan suhu reservoir rendah tetap, maka reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi…. A. 480 K B. 840 K C. 900 K D. 1028 K E. 1440 K Pembahasan Diketahui : Jika suhu tinggi (TH) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4 Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75 Jawab : Suhu rendah = 360 Kelvin Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75 % ? Suhu tinggi = 1440 Kelvin Jawaban yang benar adalah E. |
Pada grafik PV di atas W 600 J banyaknya kalor yang dilepas oleh mesin Carnot tiap siklus adalah
Pos Terkait
Copyright © 2024 toptenid.com Inc.
