Pembahasan Soal SBMPTN Mesin Carnot Suhu dan kalor

1. Mesin carnot dioperasikan antara 2 reservoir kalor masing-masing suhunya T₁ dan T₂, dengan T₂ > T₁. Efisiensi mesin tersebut 40% dan besarnya T₁ = 27 ^oC. Supaya efisiensinya naik menjadi 60%, maka besarnya perubahan T₂ adalah ....
   

   250 K 300 K 350 K 400 K 500 K

   
   Pembahasan :
   Dik : T₁ = 27 ^oC = 300 K; η = 40%, η' = 60%
   
   Berdasarkan teori termodinamika, efisiensi mesin Carnot dapat dihitung dengan rumus berikut :
   

   η = W = Q1 - Q2 = Tt - Tr Q1 Q1 Tt

   
   Dengan :
   η = efisiensi mesin carnot
   Q₁ = kalor yang diserap
   Q₂ = kalor yang dilepas
   W = usaha
   T_t = suhu resevoir tinggi
   T_r = suhu reservoir rendah 
   
   Keadaan Pertama 
   

   ⇒ η =	Tt - Tr	=	T2 - T1
   	Tt		T2

   ⇒ 40% =	T2 - 300
   	T2

   ⇒ 0,4 =	T2 - 300
   	T2

   ⇒ 0,4 T₂ = T₂ - 300
   ⇒ -0,6 T₂ = -300
   ⇒ T₂ = 500 K
   
   Keadaan Kedua
   Efisiensi dinaikkan menjadi 60%
   

   ⇒ η' =	Tt - Tr	=	T2 - T1
   	Tt		T2

   ⇒ 60% =	T2 - 300
   	T2

   ⇒ 0,6 =	T2 - 300
   	T2

   ⇒ 0,6 T₂ = T₂ - 300
   ⇒ -0,4 T₂ = -300
   ⇒ T₂ = 750 K
   
   Besar perubahan T₂ adalah :
   ⇒ ΔT₂ = 750 - 500
   ⇒ ΔT₂ = 250 K
   

   Jawaban : A

2. Suatu mesin carnot menerima 2000 J dari reservoir panas dan melepaskan 1750 J pada reservoir dingin. Dengan demikian, efisiensi mesin itu adalah .....

   A. 6,25%	D. 25%
   B. 10%	E. 87,5%
   C. 12,5%

   
   Pembahasan :
   Dik :  Q₁ = 2000 J, Q₂ = 1750 J.
   
   Efisiensi mesin Carnot :
   

   ⇒ η =	Q1 - Q2
   	Q2

   ⇒ η =	2000 - 1750
   	2000

   ⇒ η =	250
   	2000

   ⇒ η = 0,125
   ⇒ η = 12,5 %
   

   Jawaban : C

3. Suatu pesawat pendingin Carnot mempunyai koefisien kinerja 6,5. Jika reservoir yang tinggi sama dengan 27 ^oC, maka reservoir yang bersuhu rendah adalah ....

   A. -5 oC	D. -12 oC
   B. -8 oC	E. -13 oC
   C. -10 oC

   
   Pembahasan :
   Dik : T_t = 27 ^oC = 300 K; Kp = 6,5
   
   Berdasarkan teori termodinamika, koefisien kinerja atau koefisien performa mesin pendingin dapat dihitung dengan rumus :
   

   Kp = Q2 = Q2 = Tr W Q1 - Q2 Tt - Tr

   
   Dengan :
   Kp = koefisien performa
   Q₁ = kalor yang diberikan pada tempertaur tinggi
   Q₂ = kalor yang diserap pada temperatur tinggi
   W = usaha
   T_t = suhu resevoir tinggi
   T_r = suhu reservoir rendah 
   
   Berdasarkan rumus tersebut :
   

   ⇒ Kp =	Tr
   	Tt - Tr

   ⇒ 6,5 =	Tr
   	300 - Tr

   ⇒ 6,5(300 - T_r) = T_r
   ⇒ 1950 - 6,5T_r = T_r
   ⇒ 1950 = 7,5T_r
   ⇒ T_r = 260 K
   ⇒ T_r = -13 ^oC .
   

   Jawaban : E

Share ke Facebook >>

Edutafsi.com adalah blog tentang bahan belajar. Gunakan menu atau penelusuran untuk menemukan bahan belajar yang ingin dipelajari.