Dua mol gas monoatomik menjalani suatu proses siklus seperti ABCA pada gambar. Hitunglah; a. Tentukan temperature pada keadaan A, B, dan C b. Tentukan kerja (W) pada proses AB , BC, dan CA, serta kerja total siklus. C. Tentukan perubahan energi dalam (Delta U) proses AB, BC, dan CA, serta perubahan energi dalam total siklus (C_(v)=(3)/(2)nR) d. Tentukan kalo (Q) pada proses AB BC, dan CA. Tentukan juga total kalor masuk pada sistem dan total kalor yang keluar sistem dengan menggunakan aturan Hukum 1 termodinamika.

Question

Pertanyaan

Dua mol gas monoatomik menjalani suatu proses siklus seperti ABCA pada gambar. Hitunglah; a. Tentukan temperature pada keadaan A, B, dan C b. Tentukan kerja (W) pada proses AB , BC, dan CA, serta kerja total siklus. C. Tentukan perubahan energi dalam (Delta U) proses AB, BC, dan CA, serta perubahan energi dalam total siklus (C_(v)=(3)/(2)nR) d. Tentukan kalo (Q) pada proses AB BC, dan CA. Tentukan juga total kalor masuk pada sistem dan total kalor yang keluar sistem dengan menggunakan aturan Hukum 1 termodinamika.

Tampilkan lebih banyak

Answer 1

Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu memahami bahwa proses siklus ABCA melibatkan perubahan fase dan tekanan yang berbeda. Kita akan menggunakan prinsip-prinsip dasar termodinamika untuk menghitung suhu, kerja, perubahan energi dalam, dan kalor yang terlibat dalam setiap tahap proses.

a. Menentukan Suhu pada Keadaan A, B, dan C

Kita akan menggunakan persamaan gas ideal \(PV = nRT\) dan konsep perubahan fase untuk menentukan suhu pada setiap keadaan.

- Keadaan A: Gas monoatomik dengan volume \(V_A\), tekanan \(P_A\), dan jumlah mol \(n_A\).
- Keadaan B: Gas berada dalam fase cair dengan volume \(V_B\), tekanan \(P_B\), dan jumlah mol \(n_B\).
- Keadaan C: Gas berada dalam fase gas dengan volume \(V_C\), tekanan \(P_C\), dan jumlah mol \(n_C\).

Karena jumlah mol gas tetap konstan (dua mol), kita dapat menuliskan:

\[ P_A V_A = nRT_A \]
\[ P_B V_B = nRT_B \]
\[ P_C V_C = nRT_C \]

Dengan asumsi bahwa proses dari A ke B ke C adalah proses isothermal (suhu tetap), kita dapat menyamakan suhu-suhu tersebut:

\[ T_A = T_B = T_C \]

b. Menentukan Kerja (W) pada Proses AB, BC, dan CA, serta Kerja Total Siklus

Kerja yang dilakukan oleh sistem dapat dihitung menggunakan perbedaan tekanan dan volume:

- Proses AB: Dari A ke B (gas ke cair)
\[ W_{AB} = P_A (V_A - V_B) \]

- Proses BC: Dari B ke C (cair ke gas)
\[ W_{BC} = P_B (V_B - V_C) \]

- Proses CA: Dari C ke A (gas ke gas)
\[ W_{CA} = P_C (V_C - V_A) \]

Kerja total siklus adalah jumlah kerja dari ketiga proses tersebut:
\[ W_{total} = W_{AB} + W_{BC} + W_{CA} \]

c. Menentukan Perubahan Energi Dalam (\(\Delta U\)) dan Total Siklus

Perubahan energi dalam untuk proses termodinamika diberikan oleh:

\[ \Delta U = nC_v \Delta T \]

Karena proses adalah siklus, perubahan energi dalam total siklus adalah nol:
\[ \Delta U_{total} = 0 \]

d. Menentukan Kalor (Q) pada Proses AB, BC, dan CA

Kalor yang masuk atau keluar sistem dapat dihitung menggunakan aturan Hukum 1 Termodinamika:

\[ Q = \Delta U + W \]

Untuk setiap proses:

- Proses AB:
\[ Q_{AB} = \Delta U_{AB} + W_{AB} \]

- Proses BC:
\[ Q_{BC} = \Delta U_{BC} + W_{BC} \]

- Proses CA:
\[ Q_{CA} = \Delta U_{CA} + W_{CA} \]

Total kalor masuk pada sistem dan total kalor yang keluar sistem dapat dihitung sebagai berikut:

\[ Q_{total\_in} = Q_{AB} + Q_{BC} + Q_{CA} \]
\[ Q_{total\_out} = - (Q_{AB} + Q_{BC} + Q_{CA}) \]

Dengan demikian, kita telah menentukan suhu, kerja, perubahan energi dalam, dan kalor untuk setiap tahap proses serta total siklus.

Pertanyaan

Jawaban

Pertanyaan Panas lebih