Usaha pada setiap satu siklus mesin kalor tersebut

Jika mesin melakukan kerja sebanyak 6 siklus persekon, maka daya keluaran mesin itu adalah E. 3150 Watt

Table of Contents Show

PEMBAHASAN
Pelajari lebih lanjut :
Detil Jawaban :
Video yang berhubungan

PEMBAHASAN

Untuk menyelesaikan persoalan ini , kita mesti ingat kembali Hukum Pertama Termodinamika yang bunyinya sebagai berikut :

ΔU = Q + W

dimana :

ΔU = Perubahan Energi Dalam Gas ( Joule )

Q = Kalor yang di lepas atau di serap ( Joule )

W = Usaha pada gas ( Joule )

Untuk mencari Usaha ( W ) yang dikerjakan pada gas saat tekanan tetap dapat di pakai rumus:

W = - P . ΔV

dimana :

P = tekanan gas ideal ( Pascal )

ΔV = perubahan volume gas ( m³ )

Untuk mencari kecepatan efektif ( rms ) dari partikel gas adalah :

v = √ ( 3kt / m )

dimana :

v = kecepatan efektif partikel ( m/s )

k = 1,38 . 10⁻²³ J/K

T = suhu mutlak gas ( K )

m = massa partikel ( kg )

Energi kinetik translasi rata-rata dari partikel bisa di cari dengan rumus :

Ek = (3/2) k . T

dimana :

Ek = Energi kinetik partikel gas ( Joule )

k = 1,38 . 10⁻²³ J/K

T = Suhu Mutlak gas ( K )

Mesin Carnot adalah mesin yang menggunakan energi panas dengan efisiensi yang maksimum. Besar efisiensi mesin ini bisa di cari dengan cara:

η = ( 1 - T₂ / T₁ ) x 100%

dimana :

η = efisiensi mesin carnot

T₁ = suhu reservoir tinggi (K)

T₂ = suhu reservoir rendah (K)

Mesin pendingin adalah kebalikan dari mesin kalor. Pada mesin kalor di hasilkan usaha/kerja saat panas berpindah dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah. Sebaliknya pada mesin pendingin di perlukan usaha/kerja agar panas bisa berpindah dari suhu yang rendah ke suhu yang tinggi.

Contoh mesin pendingin dalam sehari-hari adalah kulkas , pendingin ruangan dan sebagainya.

KK = Qʟ / W

dimana :

KK = koefisien kerja ( koefisien performansi )

Qʟ = kalor pada reservoir bersuhu rendah ( Joule )

W = usaha/kerja input ( Joule )

Mari sekarang kita mencoba menyelesaikan soalnya.

Diketahui:

Pa = 1,2 x 10⁵ Pa

Pb = 7,2 x 10⁵ Pa

Va = 2,5 x 10⁻⁴ m³

Vb = 2 x 10⁻³ m³

Ditanyakan:

Daya = P = ?

Penyelesaian:

Jikalau di ketahui Grafik Tekanan terhadap Volume , maka untuk mencari usaha atau kerja yang dilakukan oleh sistem bisa dengan cara mencari luas daerah yang di bentuk oleh siklus mesin tersebut.

Dalam soal ini siklus mesin membentuk luas daerah segitiga , sehingga mencari usaha satu siklus bisa di tempuh dengan cara sebagai berikut ini :

Usaha = W = Luas Segitiga

W = ½ . ( Vb - Va ) . ( Pb - Pa )

W = ½ . ( 2 x 10⁻³ - 2,5 x 10⁻⁴ ) . ( 7,2 x 10⁵ - 1,2 x 10⁵ )

W = ½ . ( 1,75 x 10⁻³ ) . ( 6 x 10⁵ )

W = 525 Joule

Berhubung dalam 1 sekon terjadi 6 siklus , maka daya keluaran mesin adalah :

P = 6 W / t

P = 6 (525) / 1

P = 3150 / 1

P = 3150 Watt

Pelajari lebih lanjut :

: brainly.co.id/tugas/21020109

: brainly.co.id/tugas/18466584

: brainly.co.id/tugas/19703998

---------------------------

Detil Jawaban :

Fisika

Termodinamika

11.6.7

Usaha, Luas daerah , Grafik P Vs V , Energi Dalam

9 Contoh soal mesin kalor (penerapan hukum II termodinamika)

1. Dalam satu siklus, sebuah mesin menyerap 3000 Joule kalor dari reservoir suhu tinggi dan membuang 1000 Joule kalor pada reservoir suhu rendah. Tentukan efisiensi mesin kalor tersebut!

Pembahasan
Mesin kalor yang dimaksudkan pada soal-soal pada halaman ini tidak sama dengan mesin Carnot. Mesin Carnot merupakan mesin kalor ideal dan hanya ada secara teoritis. Sebaliknya mesin kalor yang dimaksudkan pada soal ini adalah mesin kalor nyata, bukan mesin kalor teoritis (mesin Carnot).
Diketahui :
Kalor yang diserap (QH) = 3000 Joule
Kalor yang dibuang (QL) = 1000 JouleUsaha yang dihasilkan mesin (W) = 3000 – 1000 = 2000 Joule

Ditanya : Efisiensi mesin kalor (e)

Jawab :

2. Suatu mesin kalor menghasilkan usaha 2000 Joule dan membuang kalor sebanyak 500 Joule dalam satu siklus. Efisiensi mesin tersebut adalah…

Pembahasan
Diketahui :Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 2000 Joule

Kalor yang dibuang (QL) = 5000 Joule

Kalor yang diserap (QH) = 2000 + 5000 = 7000 Joule
Ditanya : Efisiensi mesin kalor (e)
Jawab :

3. Mesin sebuah mobil mempunyai efisiensi 30%. Jika mesin tersebut menghasilkan usaha 10.000 Joule tiap siklus, berapa kalor yang dibuang oleh mesin setiap siklus ?Pembahasan

Diketahui :

Efisiensi (e) = 30 % = 30/100 = 0,3Usaha yang dihasilkan mesin (W) = 3000 Joule

Ditanya : Kalor yang dibuang mesin setiap siklus (QL)

Jawab :
Hitung kalor yang diserap (QH) menggunakan rumus efisiensi (e) mesin kalor :

Kalor yang dibuang per siklus (QL) = kalor yang diserap (QH) – usaha yang dihasilkan (W)
QL = 10.000 Joule – 3000 Joule
QL = 7000 Joule

Efisiensi mesin kalor, mesin Carnot

4. Sebuah mesin kalor menyerap panas sebesar 3.000 Joule dari suatu reservoir suhu tinggi dan membuangnya sebesar 2.400 Joule pada reservoir suhu rendah. Efisiensi mesin itu adalah ….A. 10 %B. 15 %C. 20 %D. 30 %E. 40 %Pembahasan :

Diketahui :

QH = 3000 Joule, QL = 2400 Joule.
Ditanya :Efisiensi (e) mesin kalor ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah C.

5. Sebuah mesin Carnot mempunyai reservoir suhu tinggi 300 oC dan reservoir suhu rendah 80 oC. Efisiensi mesin itu adalah…A. 38 %B. 45 %C. 50 %D. 58 %E. 67 %Pembahasan :

Diketahui :

TL = 80oC = (80 + 273) K = 353 K
TH = 300oC = (300 + 273) K = 573 KJika suhu diketahui dalam satuan Celcius maka harus diubah ke satuan Kelvin (Kelvin adalah satuan Sistem Internasional besaran suhu).

Ditanya :

Efisiensi (e) mesin Carnot ?

Jawab :

Jawaban yang benar adalah A.

6. Suhu tinggi reservoir mesin Carnot 600 K dan efisiensinya 60 %. Agar efisiensi mesin Carnot itu menjadi 70 % maka suhu tinggi reservoir mesin Carnot itu menjadi…A. 500 KB. 800 KC. 1000 KD. 1200 KE. 1500 KPembahasan :

Diketahui :

Data 1 : TH = 600 K, e = 60 %
Data 2 : TH = …. K ?, e = 70 %
Ditanya :
Suhu tinggi (TH)
Jawab :
Gunakan data 1 untuk menghitung suhu rendah (TL).

Gunakan TL dan data 2 untuk menghitung suhu tinggi (TH) :

Untuk mencapai efisiensi 70 % maka suhu tinggi = 800 Kelvin.
Jawaban yang benar adalah B.

7. Perhatikan grafik P-V mesin Carnot di bawah. Jika W = 5000 Joule maka jumlah kalor yang dilepas oleh mesin setiap siklus adalah …A. 2.315 JouleB. 3.475 JouleC. 3.750 JouleD. 5.000 Joule

E. 5.600 Joule

Pembahasan :
Diketahui :W = 5000 Joule

TH = 780 K

TL = 320 K
Ditanya :
Q2 ?
Jawab :Efisiensi mesin Carnot :

e = 1 – (TL/TH) = 1 – (320/780) = 1 – 0,41 = 0,59

Hanya 59 % kalor yang digunakan untuk melakukan Usaha. Gunakan data ini untuk menghitung kalor yang diserap oleh mesin Carnot (Q1).
(0,59)(Q1) = 5000 Joule
Q1 = 5000 Joule/0,59 = 8475 JouleJumlah kalor yang diserap oleh mesin adalah 8475 Joule.Jumlah kalor yang dilepas oleh mesin tiap siklus :

W = Q1 – Q2

5000 Joule = 8475 Joule – Q2
Q2 = 8475 Joule – 5000 Joule
Q2 = 3475 Joule
Jawaban yang benar adalah B.

8. Perhatikan diagram P-V mesin Carnot di bawah!. Jika kalor yang diserap (Q1) = 8000 Joule maka usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah…A. 1640 JB. 4720 JC. 5640 JD. 6270 J

E. 8840 J

Pembahasan :
Diketahui :
Q1 = 8000 J
TH = 820 K
TL = 380 K
Ditanya :W ?

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

e = 1 – (TL/TH) = 1 – (380/820) = 1 – 0,46 = 0,54

Hanya 54 % kalor yang digunakan untuk melakukan usaha. Gunakan data ini untuk menghitung usaha yang dilakukan mesin Carnot (W).(0,59)(8000) = 4720 JouleUsaha yang dilakukan oleh mesin Carnot adalah 4720 Joule.

Jawaban yang benar adalah B.

9. Sebuah mesin Carnot bekerja di antara reservoir panas 520 oC dan reservoir dingin 110 oC. Jika mesin tersebut menyerap kalor 3000 Joule dari reservoir panas, maka jumlah kalor yang dibuang dari mesin adalah …A. 450 jouleB. 800 jouleC. 1000 juoleD. 1200 jouleE. 1440 joulePembahasan :

Diketahui :

TH = 520 + 273 = 793 K
TL = 110 + 273 = 383 K
Q1 = 3000 J
Ditanya :
Q2 = … ?
Jawab :Efisiensi mesin Carnot :e = 1 – (383/793) = 1 – 0,48 = 0,52Gunakan data ini untuk menghitung usaha yang dilakukan oleh mesin (W)(0,52)(3000) = 1560 JouleUsaha yang dilakukan oleh mesin adalah 1560 Joule.Jumlah kalor yang dibuang oleh mesin :

Q2 = 3000 Joule – 1560 Joule

Q2 = 1440 Joule
Kalor yang dibuang oleh mesin adalah 1440 Joule.