0,03m^3 nitrogen yang terkandung dalam silinder di belakang piston awalnya berada pada tekanan 1,05 bar dan suhu 15^circ C . Gas dikompresi secara isotermal dan reversibel hingga tekanannya menjadi 4,2 bar.Hitung perubahan entropi , aliran kalor, dan kerja yang dilakukan dan buat sketsa proses tersebut pada diagram ap -V dan T-S Asumsikan nitrogen bertindak sebagai gas sempurna. Berat molekul nitrogen=28

Question

Pertanyaan

0,03m^3 nitrogen yang terkandung dalam silinder di belakang piston awalnya berada pada tekanan 1,05 bar dan suhu 15^circ C . Gas dikompresi secara isotermal dan reversibel hingga tekanannya menjadi 4,2 bar.Hitung perubahan entropi , aliran kalor, dan kerja yang dilakukan dan buat sketsa proses tersebut pada diagram ap -V dan T-S Asumsikan nitrogen bertindak sebagai gas sempurna. Berat molekul nitrogen=28

Tampilkan lebih banyak

Answer 1

Berikut adalah langkah-langkah untuk menyelesaikan soal ini:

1. Hitung perubahan entropi:

Perubahan entropi untuk proses isotermal reversibel diberikan oleh:

$\Delta S = nR \ln \frac{V_2}{V_1}$

di mana:

* $n$ adalah jumlah mol nitrogen
* $R$ adalah konstanta gas ideal ($8.314 \ J/mol \cdot K$)
* $V_1$ adalah volume awal
* $V_2$ adalah volume akhir

Pertama, kita perlu menghitung jumlah mol nitrogen:

$n = \frac{m}{M} = \frac{\rho V}{M} = \frac{1.25 \ kg/m^3 \times 0.03 \ m^3}{28 \ g/mol} = 0.0134 \ mol$

Kemudian, kita dapat menggunakan hukum Boyle untuk menemukan volume akhir:

$P_1V_1 = P_2V_2$

$V_2 = \frac{P_1V_1}{P_2} = \frac{1.05 \ bar \times 0.03 \ m^3}{4.2 \ bar} = 0.0075 \ m^3$

Sekarang kita dapat menghitung perubahan entropi:

$\Delta S = 0.0134 \ mol \times 8.314 \ J/mol \cdot K \times \ln \frac{0.0075 \ m^3}{0.03 \ m^3} = -0.039 \ J/K$

2. Hitung aliran kalor:

Karena prosesnya isotermal, perubahan suhu adalah nol, dan aliran kalor sama dengan kerja yang dilakukan:

$Q = W$

3. Hitung kerja yang dilakukan:

Kerja yang dilakukan dalam proses isotermal reversibel diberikan oleh:

$W = nRT \ln \frac{V_2}{V_1}$

$W = 0.0134 \ mol \times 8.314 \ J/mol \cdot K \times 288.15 \ K \times \ln \frac{0.0075 \ m^3}{0.03 \ m^3} = -3.9 \ J$

4. Sketsa proses pada diagram p-V dan T-S:

* Diagram p-V: Proses isotermal ditunjukkan sebagai hiperbola. Tekanan awal adalah 1.05 bar dan tekanan akhir adalah 4.2 bar. Volume awal adalah 0.03 m^3 dan volume akhir adalah 0.0075 m^3.
* Diagram T-S: Proses isotermal ditunjukkan sebagai garis horizontal pada suhu konstan 288.15 K. Entropi awal adalah 0 dan entropi akhir adalah -0.039 J/K.

Jawaban:

* Perubahan entropi: -0.039 J/K
* Aliran kalor: -3.9 J
* Kerja yang dilakukan: -3.9 J

Catatan:

* Kerja yang dilakukan dan aliran kalor negatif karena sistem melakukan kerja pada lingkungan dan kehilangan kalor.
* Diagram p-V dan T-S harus menunjukkan proses isotermal reversibel.

Pertanyaan

Jawaban

Pertanyaan Panas lebih