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…
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…
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…
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…
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…
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.