LATIHAN SOAL FISIKA DASAR 1

Semester ganjil 2009/2010

 1. Benar atau salah: Jika pernyataan benar, jelaskan mengapa benar, jika salah berikan contoh penyanggah.

a.      Suhu ketika air mendidih tidak bergantung pada tekanan. ( salah )

b.      Bila sebuah sistem berubah dari keadaan A ke keadaan B, jumlah panas yang ditambahkan ke dalam sistem adalah sama untuk semua proses ( benar )

c.       Bila sebuah sistem berubah dari keadaan A ke keadaan B, usaha yang dilakukan sistem adalah sama untuk semua proses     ( benar )

d.      Bila sebuah sistem berubah dari keadaan A ke keadaan B, prubahan energi internal (energi dalam) sistem adalah sama untuk semua proses

e.       Energi internal sejumlah tertentu gas ideal hanya tergantung pada suhu mutlaknya

f.       Untuk semua bahan yang memuai jika dipanaskan, c_p lebih besar daripada c_v

2. Untuk menaikkan suhu 1 liter air dari suhu ruang sampai sekitar 100°C manakah proses yang lebih hemat dari segi pemakaian energi (a) air dipanaskan dalam panci yang terbuka atau (b) air dipanaskan dalam panci yang tertutup rapat. Jelaskan jawaban anda.

3. Manakah yang lebih cepat, merebus telur dalam panci terbuka berisi air mendidih (a) di puncak gunung yang tinggi atau (b) di pantai. Jelaskan jawaban anda!

4. Suatu wadah berisi 1 kg air cair dan 1 kg uap pada keadaan seimbang pada 0.3 MPa.

a.       Berapakah temperatur dari campuran ini dalam °C?

b.      Jika dibuat pada tekanan konstan dan temperatur dinaikkan sampai 310 °C, berapakah perubahan volumenya?

c.       Perlihatkan hal tersebut dalam PV diagram.

5. Satu mol gas ideal mula-mula tekanannya 3 atm, volumenya 1 L dan energi dalamnya 456 J. Gas kemudian berekspansi pada tekanan tetap sampai volumenya 3 L, kemudian didinginkan pada volume konstan sampai tekanannya menjadi 2 atm. (a) Tunjukkan proses yang dialami gas dalam diagram p – V, (b) hitunglah usaha yang dilakukan gas, dan (c) hitunglah kalor yang ditambahkan pada gas selama proses tersebut.

6. Satu mol gas ideal yang mula-mula ada pada tekanan 1 atm dan suhu 0°C ditekan secara isotermis dan kuasi statik sehingga tekanannya menjadi 2 atm. Hitung (a) volume gas mula-mula, (b) usaha yang diperlukan untuk menekan gas dan (c) panas yang dikeluarkan gas selama proses kompresi tersebut.

7. Sebuah mesin kalor bekerja pada dua isobarik (10⁵Pa dan 3×10⁵Pa) dan dua isokhorik (0,5 L dan 2 L). (a) Gambarkan siklus mesin tersebut dalam diagram p-V. (b) Hitung kerja yang dihasilkan mesin tiap siklus.

8. Sebuah mesin Carnot bekerja pada suhu 400 K dan 900 K. (a) tentukan efisiensi mesin. Jika kalor yang diserap sistem pada tandon suhu tinggi adalah 5000 J tiap siklusnya, tentukan (b) kalor yang dibuang sistem pada tandon suhu rendah dan (c) kerja yang dilakukan sistem tiap siklus.

9. Sebuah sistem termodinamika mengalami siklus A-B-C-A seperti gambar diagram p - V di bawah ini. (a) Lengkapilah tabel di bawah ini dengan mengisi tanda + (plus), - (minus) atau 0 (nol) yang sesuai dengan kuantitas termodinamika yang diasosiasikan untuk setiap proses (b) Hitunglah nilai numerik dari kerja yang dilakukan oleh sistem untuk siklus lengkap A-B-C-A.

Proses	Q	W	ΔU
A→B
B→C
C→A

                                  

10.  Sebuah cairan bermassa jenis 2 gram/cm³ dimasukkan ke dalam tabung U. Setelah itu dimasukkan cairan X (warna hitam pekat) ke dalam tabung tersebut sehingga keadaannya menjadi seperti gambar berikut, berapakah massa jenis cairan X.

11.  Sebuah kubus yang mengapung di atas air raksa dengan seperempat bagian volumenya terbenam. Berapakah massa relatif  kubus tersebut.

12.  Air bermassa 10 kg pada suhu 20^oC dicampur dengan 2 kg es pada suhu –5^oC pada tekanan tetap 1 atm sampai keseimbangan tercapai. Hitung perubahan entropi sistem.

Cp air = 4,18x10³  Joule kg^-1 K^-1; Cp es = 2,09x10³  Joule kg^-1 K^-1; L_es-air = 3,34x10⁵ Joule kg^-1

13.  Suatu mesin Carnot mempunyai efisiensi 2/3, berapakah:

a.       perbandingan usaha dan kalor masuk

b.      perbandingan kalor masuk dan kalor keluar

c.       selisih suhu kalor masuk terhadap suhu kalor keluar dibanding suhu kalor masuk

d.      perbandingan usaha dengan kalor keluar

14.  Sebuah balok kayu mengapung di dalam air murni dengan sepertiga dari volumenya muncul ke permukaan, tetapi jika dicelupkan ke dalam minyak ternyata 0,9 bagian dari volumenya terbenam, maka berapakah massa jenis kayu dan massa jenis minyak.

15.  Berapakah panas yang dibutuhkan untuk mempertahankan suhu 45^oC sebuah ruangan dengan luas dinding 100 m², tebal dinding 2 mm, suhu udara dalam pada suhu udara lingkungan 30^oC. Laju aliran udara ke ruangan tersebut 0.3 m³/detik. Diketahui konduktivitas dinding adalah 0.2 W/m^oC dan koefisien konveksi udara ke dinding luar dan dalam masing-masing 3 W/m²-^oC