Contoh Soal Panas Kalor …. Jawab Panas/kalor I

Contoh soal jawab Panas/Kalor I

  1. a. Berapakah volume 64 gram gas Oksigen (O2) pada tekanan dan suhu standard (tekanan 1atm, suhu 0 oC), bila gas oksigen dianggap gas ideal.

b. Berapa jumlah molekul gas oksigen tersebut!

Diketahui: Konstanta gas universal R = 8,315 J / mol. K, konstanta Boltzman

kB = 1,38066 1023 J / K, tekanan 1 atm = 1,013 M Pa, Berat atom O = 16.

Jawab:

    1. 64 gram gas O2 = 64 / (2 16) mol = 2 mol

Untuk gas ideal: PV = n R T = 2 RT = (2 mol) (8,315 J/mol.K)(273 K) = 4540 J

sehingga diperoleh: = 4481 106 m3

= 44,81 liter

b. Untuk gas ideal berlaku: PV = n R T = N kB T = konstan

sehingga: n R = N kB atau

Jadi jumlah molekul 2 mol O2 = 12,044 1023 (= 2 NA)

  1. Sebongkah es bermassa 200 gram, suhu 10 0C dipanaskan sehingga mencair pada suhu 0 0C dan kemudian mendidih pada suhu 100 0C (tekanan tetap, yaitu 1 atm.). Berapa kalor yang diperlukan memanaskan es sampai dengan sebagian air, yaitu 10 gram berubah menjadi uap.

Diketahui: Kalor jenis air = 1 cal / g. 0C, kalor jenis es = 0,5 cal / g 0C, kalor lebur es = 80 cal / g, kalor penguapan air = 540 cal / g.

Jawab:

Kalor untuk memanaskan 200 gram es dari 10 0C ke 0 0C adalah:

(200 g) (0,5 cal / g 0C) (10 0C) = 1 000 cal

Kalor untuk mencairkan 200 gram es pada suhu 0 0C menjadi air pada suhu 0 0C adalah:

(200 g) (80 cal / g) = 16 000 cal

Kalor untuk memanaskan 200 gram air dari suhu 0 0C ke 100 0C adalah:

(200 g) (1 cal / g. 0C) (100 0C) = 20 000 cal

Kalor untuk menguapkan 10 gram air pada suhu 100 0C menjadi uap pada suhu 100 0C:

(10 g) (540 cal / g) = 5 400 cal

Jadi kalor total = (1 000 + 16 000 + 20 000 + 5 400) cal = 42 400 cal

  1. Sebuah balok aluminium sepanjang 20 cm disambung dengan balok besi sepanjang 30 cm (lihat gambar). Luas penampang kedua balok sama, yaitu 10 cm2. Pada ujung kiri

(aluminium), suhunya dibuat tetap =

0 0C Alum. Besi 200 0C0 0C. Pada ujung kanan (besi) suhu-

nya dibuat tetap = 200 0C.

20 cm30 cm

a. Berapa arus kalor H yang mengalir dari kanan kekiri.

b. Berapa suhu bidang batas antara aluminium dan besi.

Diketahui: konduktivitas (daya hantar) panas aluminium = 210 W / m.K, konduktivitas panas besi = 73 W / m.K

Jawab:

Dalam keadaan setimbang kalor yang melewati aluminium = kalor yang melewati besi.

Pada balok berlaku:

Misalkan suhu pada bidang batas aluminium/besi adalah X, maka:

Pada aluminium berlaku

W

Pada balok besi berlaku

W

Keduanya harus sama, sehingga:

129,33 X = 4866 X = 37,62

Jadi suhu pada bidang batas aluminium-besi adalah 37,62 0C (jawab soal b).

Untuk menghitung H, dapat dipakai arus kalor pada aluminium atau pada besi, misal pada

aluminium: H = 105 (X) W = 105 (37,62) W = 3950 W (jawab soal a)

Catatan: Kalau dihitung pada balok besi, hasilnya harus sama. 1 W = 1 J / s.

4. Hitung usaha yang dilakukan oleh 1 mol gas bila kondisi gas berubah dari A ke B, dari

dari B ke C, dari C kembali ke A (lihat gamb).

PDari A ke B adalah proses isobaric,

A Bdari B ke C adalah proses isovolumik, dan

dari C ke A adalah proses isothermik.

Diketahui: tekanan dan volume di titik A

Cadalah P1 dan V1, tekanan dan volume di titik

VC adalah P2 dan V2, dan pada kurva CA berla-

ku RT = 2500 J / mol. Gas dianggap ideal.

Berapakah usaha total yang dilakukan oleh gas tersebut.

Jawab:

Bila kaeadaan gas berubah, maka usaha yang dilakukan oleh gas adalah:

Usaha oleh gas saat berubah dari A ke B (isobarik) adalah W = P V = P1 (V2 V1)

Usaha oleh gas saat berubah dari B ke C (isovolumik) adalah W = 0 (karena V = 0)

Usaha oleh gas saat berubah dari C ke A (isothermik) adalah

Pada proses isothermik berlaku PV = n R T = RT = 2500 P (V) = 2500 / V

Usaha oleh gas

Jadi usaha total oleh gas adalah W = P1 (V2 V1) 2500 ( ln V2 ln V1)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>