Uas Termo 2017 [PDF]

Citation preview

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA



FAKULTAS MIPA SOAL UJIAN AKHIR SEMESTER GASAL 2017/2018 Nama Mata Kuliah Kode Mata kuliah Prodi/Kelas Semester



: : : :



Termodinamika FIS 6307 Pendidikan Fisika/A/I 3



Pengampu Hari/Tanggal Waktu Dikumpulkan



: : : :



Dr. Sukardiyono Rabu / 03-01-2017 – 09.30 WIB Di Lab Fisika Lanjut



Petunjuk pengerjaan:  Boleh membuka buku !  Berjanjilah bahwa dalam mengerjakan tugas ini tidak menyontek pekerjaan teman, dengan menuliskan dan menandatangani pernyataan di akhir lembar jawan pernyataan sbb : “Dengan ini saya menyatakan bahwa pekerjaan di atas merupakan hasil kerja sendiri dan tidak menyontek pekerjaan teman. Saya bersedia menerima sanksi bila melanggar pernyataan ini”  Kerjakan secara urut pada kertas folio bergaris sebanyak 4 dari 6 soal yang tersedia! 1. Udara dengan massa 2,4 kg pada 150 kPa dan 120C dalam sebuah tabung berbentuk silinder yang dilengkapi piston yang bisa bergerak bebas tanpa gesekan. Udara sekarang ditekan sampai tekanannya menjadi 600 kPa. Selama proses, panas dipindahkan dari udara sedemikian rupa sehingga suhu di dalam silinder tetap konstan. Hitung input pekerjaan selama proses ini. 2. Silinder yang dilengkapi piston tanpa gesekan mengandung 2 kg nitrogen pada 100 kPa dan 300 K. Selanjutnya Nitrogen dikompres secara perlahan sesuai dengan hubungan PV1,4 = konstan sampai mencapai suhu akhir 360 K. Hitung usaha yang dilakukan selama proses ini. 3. Silinder dilengkapi piston berisi 50 kg air pada 250 kPa dan 250C. Luas penampang piston adalah 0,1 m2. Selanjutnya panas ditransfer ke air, menyebabkan sebagian menguap dan mengembang. Bila volumenya mencapai 0,2 m3, piston mencapai pegas linier yang konstanta pegasnya adalah 100 kN/m. Kelebihan panas ditransfer sampai piston naik 20 cm lebih. Tentukan (a) tekanan dan suhu akhir, (b) usaha yang dilakukan selama proses berlangsung, dan (c) Juga tunjukkan proses pada diagram P-V. 4. Satu mole gas ideal monatomik mula-mula (kondisi O) pada suhu To dinaikkan volumenya menjadi tiga kali volume semula pada suhu tetap. Kemudian tekanan dan volume gas diubah secara adiabatis sampai tekanan dan volume tertentu supaya dapat dikembalikan ke kondisi mula-mula O secara isobaris. a) Gambarkan diagram P-V ketiga proses ini! b) Untuk proses isotermis hitunglah kerja, panas yang diabsorbsi/dipancarkan, perubahan energi dalam dan perubahan entropi. Nyatakan jawaban dalam R dan To. c) Lakukan hal serupa (b) untuk proses isobaris. 5. Dua reservoir panas pada suhu 900 K (P) dan 300 K (D). a) Panas sebesar 100 kalori dipindahkan dari reservoir P dan dimasukkan ke D, hitung perubahan entropi universe! b) Mesin panas reversibel beroperasi antara P dan D. Untuk setiap 100 kalori panas yang dipindahkan dari P, hitung kerja yang dibutuhkan, dan hitung juga panas yang masuk ke D! c) Hitung perubahan entropi universe pada bagian (b)! 2



6. Fluks energi surya sekitar 4 J cm /s. Dalam suatu kolektor tak berfokus, temperatur o



permukaan dapat mencapai 90 C. Apabila dioperasikan mesin pemanas yang menggunakan o



kolektor sebagai sumber panas dan suatu reservoir suhu rendah pada 25 C, hitung luas kolektor yang dibutuhkan jika mesin pemanas ini diharapkan memproduksi 1 PK (sekitar 750 watt). Anggap mesin beroperasi dengan efisiensi maksimal. (Petunjuk: Fluks secara matematik adalah energi kali luasan per satuan waktu) ============ Selamat Mengerjakan ============