pada tekanan tetap 120 kpa, sejumlah gas memuai dari 2L menjadi 3,5 L. gas mengalami penambahan energi internal 430 joule karena gas...

Kelas: XI

Mata pelajaran: Fisika

Materi:  Termodinamika Gas Ideal

Kata Kunci: Perubahan Energi, Usaha, Proses Isobarik

Jawaban pendek:

Pada tekanan tetap 120 kpa, sejumlah gas memuai dari 2 L menjadi 3,5 L. gas mengalami penambahan energi internal 430 joule karena gas... menerima kalor, serta mengalami usaha pada proses isobarik. Usaha pada proses isobarik ini terjadi akibat pemuaian (penambahan volume).

Jawaban panjang:

Para proses ini, gas akan mengalami perubahan energi internal sebesar ΔU. Besar dari perubahan energi (ΔU) adalah sebesar perubahan kalor dikurangi dengan usaha.

ΔU = Q - W

Proses yang terjadi pada soal ini adalah proses isobarik, yaitu proses dimana gas memiliki tekanan tetap atau p₁= p₂ = p.

Besarnya usaha (w) yang dilakukan pada gas, terkait dengan perubahan volumenya (ΔV), dapat dinyatakan dalam rumus:

W = p. ΔV

dimana:

W = usaha (dalam satuan joule)

p = tekanan (dalam satuan N/m² atau Pascal)

ΔV = perubahan volume (dalam satuan m³)

Sehingga, bila diketahui pada proses isobarik dimana gas memiliki tekanan tetap sebesar 120 kPa (1,2 x 10⁵ Pascal), dan berubah volumenya dari 2 liter (2 x 10⁻³ m³) menjadi 3,5 liter (3,5 x 10⁻³ m³), maka besarnya usaha yang dilakukan adalah:

W = p. ΔV

     = (1,2 x 10⁵) (3,5 x 10⁻³ - 2 x 10⁻³)

     = (1,2 x 10⁵) (1,5 x 10⁻³)

     = 1,8 x 10² joule

     = 180 joule

Dari sini diketahui besar usaha (W) adalah 180 joule, dan perubahan energi  (ΔU) sebesar 430 joule. Sehingga perubahan kalor adalah:

ΔU = Q - W

Q = ΔU + W

    = 430 + 180

    = 620 joule.