soal-soal tentang termodinamika-hukum termodinamika II

HUKUM TERMODINAMIKA II

1. sebuah mesin bensin dalam truk yang besar menerima 10000 J panas dan menghasilkan 2000 J kerja mekanik pada setiap siklus. Panas diperoleh dengan cara membakar bensin dengan panas pembakaran L_c = 5 x 10⁴ J/kg. a) berapa  efisiensi termal mesin ini? b) Berapa banyak panas terbuang pada setiap siklus? c) Berapa banyak bensin terbakar pada setiap siklus? d) jika mesin mengalami 25 siklus per sekon, berapa daya keluaran dalam watt? dalam daya kuda? e) berapa banyak bensin terbakar per sekon? per jam?
2. sebuah mesin carnot mengambil 2000 J panas dari reservoir pada 500 K, melakukan kerja, dan membuang sejumlah panas ke reservoir pada 350 K. Berapa banyak kerja yang dilakukan, berapa banyak panas yang terbuang, dan berapa efisiensinya?

1.     Diket :Q_H = 10000 J

                    W = 2000 J

                   L_c = 5 x 10⁴ J/kg

        Ditanya  : a) e =....?

                        b) Q_c=...?

                        c) m=....?

                        d) P=...?

                        e) massa/s, massa/jam=....?

       Jawab: a) e = W/ Q_H

                                           = 20％

                   b)  Q_c= W - Q_H = - 8000 J

                   c)  Q_H= m.L_c

                                        m = 0,2 g

                   d) P = (2000 J/siklus)(25 siklus/s)

                           = 50000 W = 50 kW

                           = 50000 W 1hp/746W

                            = 67 hp

                 e) massa/s = (0,2 g/siklus)(25 siklus/s) = 5 g/s

                    massa/jam= 5 g/s (3600 s/1jam)

                                     = 18000 g/jam = 18 kg/jam

2. Diket : Q_H = 2000 J, T_H = 500 K, T_C = 350 K

    Ditanya : W, Q_C, e =.......?

    Jawab : Q_C = - Q_H (T_C/T_H)

                      = - 1400 J

                 W = Q_H + Q_C

                      = 2000 J + (-1400) J

                      = 600 J

                  e = W/ Q_H

                                 = 600 J/ 2000 J

                    = 0,30

                   = 30 ％

                        

1. sebuah mesin diesel menghasilkan 2200 J kerja mekanik dan membuang 4300 J panas pada setiap siklus. a) berapa banyak panas yang harus diberikan ke mesin pada setiap siklus? b) berapa efisiensi termal mesin?
2. sebuah mesn pesawat mengambil 9000 J panas dan membuang 6400 J setiap siklus. a) berapa kerja mekanik keluaran dari mesin setiap siklus? b) berapa efisiensi termal mesin?
3. sebuah mesin bensin mengambil 16100 J panas dan menghasilkan 3700 J kerja per siklus. Panas diperoleh dari pembakaran bensin dengan panas pembakaran 4,6 x 10⁴ J/kg. a)berapa efisiensi termalnya? b) berapa banyak kalor dibuang dalam setiap siklus? c) berapa massa bensin yang dibakar dalam setiap siklus? d) jika mesin mengalami 60 siklus per detik, berapa daya keluarannya dalam kilowatt? dalam hp?
4. berapa rasio kompresi yang harus dimiliki siklus otto untuk mencapai efisiensi ideal 65% jika Ɣ= 1,4?
5. sebuah pendingin memiliki koifisien kinerja 2,1. setiap siklus menyerap 3,4 x 10⁴ J panas dari reservoir dingin. a) berapa banyak energi mekanik yang dibutuhkan dalam setiap siklus untuk menjalankan pendingin? b) selama setiap siklus, berapa banyak panas yang dibuang ke reservoir dengan suhu yang lebih tinggi?
6. sebuah mesin carnot dengan reservoir suhu-tinggi pada 620 K mengambil 550 J panas pada suhu ini dalam setiap siklus dan memberikan 335 J ke reservoir suhu-rendah. a) berapa banyak kerja mekanik yang dilakukan mesin selama setiap siklus? b) berapa suhu reservoir suhu-rendah? c) berapa efisiensi termal siklus?

1. diket

W = 2200 J

Qc= 4300 J

ditanya : a), Q_H = ?...

                                     b), e = ?...

jawab a) w = [Q_H] - [Q_c]

                                                   Q_H = 2200 + 4300

                                                          =  6500 J

                                b) e =   W 

                                              Q_H

                                         = 2200 J

                                      6500 J

                                   = 0,34

                                    = 34％

2. diket

Q_H = 9000J

Qc = 6400J

ditanya : a), W = ?...

                                     b), e = ?...

jawab a) w = [Q_H] - [Q_c]

                       = 9000J + 6400J

                       =  2600 J

                                b) e =   W 

                                               Q_H

                                          = 2600 J

                                      9000 J

                                   = 0,29

                                    = 29％

3.diket

Q_H = 16100 j

W  = 3700 j

Lc  = 4,6 x 10⁴ j/g

ditanya : a) e = ?

                                     b)  Qc = ?

                                      c) m = ?

                                     d)   P jika t= 60 siklus/s. = ?

jawab : a)  e =   W   

                          Q_H

                        =  3700 J

                       16100 J

                    = 0,23  

                   = 23％

         b) Q_C = W - Q_H

                            = 3700 J - 16100 J

                 = - 12.400 J

        c) Q_H = m. L_C

                  = 16100 J / (4,6 x 10⁴ J/g)

                  = 0,35 g

         d) P = 3700 J x 60 siklus/s

                 = 222000 W

                 = 222 kW

                 = 222000 W x 1hp/746 W

                 = 297,6 hp

4. Diket : e = 65%

               Ɣ= 1,4

    Ditanya : r =....?

   Jawab : e = 1 -  (1/r^Ɣ-1)

                         0,65 = 1 -  (1/r^1,4-1)

                  1  = 0,35-r^0,4

                r^0,4 = 2,86

          r = 2,86^1/0,4

                r = 13,8

5. Diket : K = 2,1

               Q_C = 3,4 x 10⁴ J

    Ditanya : a) W=....?

                   b) Q_H =...?

   Jawab : a) K = | Q_C |

                                           | W |

                   2,1 = 3,4 x 10⁴ J

                                                   | W |

                      | W |= 1,62 x 10⁴ J

                   

5. b)   | Q_H | =   | Q_C | -   | W |

                   = 3,4 x 10⁴ J + 1,62 x 10⁴ J

                   = 5,02 x 10⁴ J

6. Diket : T_H = 620 K

                Q_H = 550 J

                Q_C = 335 J

    Ditanya : a) W=...?

                   b) T_C =...?

                   c) e=...?

     Jawab : a) W = | Q_H | -   | Q_C |

                           = 550 J - 335 J

                           = 215 J

                  b) Q_C       T_C

                      Q_H        T_H

                       T_C = 335 J. 620 K

                                       550 J

                        T_C = 377,6 K

6.c) e= 1 -  T_C/ T_H

  = 1 – (377,6 K / 620 K)

    = 620 K – (377,6 K/620 K)

           = 0,39

           = 39%