Besar Usaha Yang Dilakukan Mesin Dalam Satu Siklus Adalah

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 (T
H
) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5

Ditanya :



Berapa suhu tinggi (T


H


) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8

Jawab :

Suhu rendah = 400 Kelvin

Berapa suhu tinggi (T


H


) 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 (T
H
) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4

Ditanya :



Berapa suhu tinggi (T


H


) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75

Jawab :

Suhu rendah = 360 Kelvin

Berapa suhu tinggi (T


H


) agar efisiensi (e) = 75 % ?

Suhu tinggi = 1440 Kelvin

Jawaban yang benar adalah E.