5 Du a mol gas Are on (Ar)pada suhu 74^circ C dan tek man 1 angka aklur pad a NIM) 2.atm men galami prose s isobarik seh ingga suhu akh irnya m enjadi 225^circ C Hitunglah: a) Volu me aw l dan akhi r gas b) Besa usaha yang dilaku ikan gas c)Apak ah sistem melal kukan atau me enerin na usaha? d) Perubahan energi dalam e) Kalor f) Ap akah sisten meny erap atal meiepas kaior?

Mari kita selesaikan soal ini satu per satu.

a) Volume awal dan akhir gas

Kita menggunakan hukum Charles untuk gas ideal:
\[ \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2} \]

Di mana:
- \( V_1 \) adalah volume awal \( T_1 \) adalah suhu awal dalam Kelvin
- \( V_2 \) adalah volume akhir
- \( T_2 \) adalah suhu akhir dalam Kelvin

Suhu dalam Kelvin dapat dihitung dengan menambahkan 273 ke suhu Celsius.

Suhu awal:
\[ T_1 = 74^{\circ}C + 273 = 347 \, K \]

Suhu akhir:
\[ T_2 = 225^{\circ}C + 273 = 498 \, K \]

Karena tekanan dan jumlah mol gas tetap, maka:
\[ \frac{V_1}{347} = \frac{V_2}{498} \]

Jika kita asumsikan \( V_1 = 1 \, \text{L} \) (volume awal), maka:
\[ V_2 = V_1 \times \frac{498}{347} = 1 \times \frac{498}{347} \approx 1.43 \, \text{L} \]

b) Besar usaha yang dilakukan gas

Usaha (W) yang dilakukan oleh gas pada tekanan konstan dapat dihitung dengan rumus:
\[ W = P \Delta V \]

Di mana:
- \( P \) adalah tekanan
- \( \Delta V \) adalah perubahan volume

Perubahan volume:
\[ \Delta V = V_2 - V_1 = 1.43 \, \text{L} - 1 \, \text{L} = 0.43 \, \text{L} \]

Tekanan:
\[ P = 2 \, \text{atm} \]

Mengubah satuan tekanan ke Pascal (1 atm = 101325 Pa):
\[ P = 2 \times 101325 \, \text{Pa} = 202650 \, \text{Pa} \]

Maka usaha yang dilakukan:
\[ W = 202650 \, \text{Pa} \times 0.43 \, \text{L} = 86835 \, \text{J} \]

c) Apakah sistem melakukan atau menyerap usaha?

Sistem melakukan usaha melakukan ekspansi melawan tekanan luar.

d) Perubahan energi dalam

Perubahan energi dalam (\(\Delta U\)) untuk proses isobarik dapat dihitung dengan rumus:
\[ \Delta U = mC_v\Delta T \]

Di mana:
- \( m \) adalah massa mol gas (untuk Ar, \( m = 1 \, \text{mol} \))
- \( C_v \) adalah kapasitas panas molar pada tekanan konstan
- \( \Delta T \) adalah perubahan suhu

Kapasitas panas molar untuk gas monatomik seperti Ar adalah \( C_v = \frac{3}{2} R \), di mana \( R \) adalah konstanta gas universal (8.314 J/(mol·K)).

Perubahan suhu:
\[ \Delta T = T_2 - T_1 = 498 \, K - 347 \, K = 151 \, K \]

Maka:
\[ \Delta U = 1 \times \frac{3}{2} \times 8.314 \times 151 \approx 373.5 \, \text{J} \]

e) Kalor

Kalor (\( Q \)) yang diserap oleh gas dapat dihitung dengan rumus:
\[ Q = mC_p\Delta T \]

Di mana:
- \( C_p \) adalah kapasitas panas molar pada tekanan konstan

Kapasitas panas molar pada tekanan konstan untuk gas monatomik seperti Ar adalah \( C_p = C_v + R = \frac{5}{2} R \).

Maka:
\[ Q = 1 \times \left(\frac{5}{2} \times 8.314\right) \times 151 \approx 628.7 \, \text{J} \]

f) Apakah sistem menyerap atau melepaskan kalor?

Sistem menyerap kalor karena suhu gas meningkat.

Ringkasan jawaban:
a) Volume awal: 1 L, Volume akhir: