Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Termodinamika

Posted on

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal teori kinetik gas dan termodinamika ini mencakup sedikit subtopik dalam penggalan teori kinetik gas dan termodinamika ialah sifat-sifat gas ideal, persamaan keadaan gas ideal, proses dan bisnis gas, teori kinetik gas ideal, aturan pertama termodinamika, aturan kedua termodinamika, dan mesin kalor. Dari sedikit soal yang pernah keluar dalam soal SBMPTN bidang study fisika, model soal ihwal teori kinetik gas dan termodinamika yang kerap keluar antara lain memilih sifat-sifat proses adiabatik, menganalisis proses isobarik suatu gas ideal monoatomik, memilih momentum rata-rata molekul gas, menganalisis proses siklus yang dialami oleh gas ideal, memilih jumlah kalor yang dibutuhkan untuk proses peningkatan volume, memilih bisnis yang dilakukan gas dalam proses isobaris, memilih jumlah partikel gas apabila energi kinetik translasi diketahui, memilih bisnis yang dilakukan gas selama proses isotermal dan massa maksimum gas yang sanggup disimpan.

Soal 1
Gas ideal dalam suatu ruangan mengalami proses pemuaian secara adiabatik. Pada proses ini …
A. Dibutuhkan kalor untuk bisnis luar
B. Dibutuhkan kalor untuk komplemen energi dalam
C. Tekanan gas ideal bertambah
D. Suhu gas ideal naik
E. Suhu gas ideal turun

Pembahasan :
Proses adiabatik merupakan proses dalam hal ini pemuaian yang ditandai dengan tak adanya kalor yang masuk atau keluar sistem sesampai lalu berlaku ΔU = -W.

Jika gas memuai secara adiabatik, maka gas melaksanakan kerja dan menjadikan penurunan energi dalam sistem. Energi dalam sistem berkurang sebesar ΔU sesampai lalu suhu gas juga turun.

Jawaban : E 

Soal 2
Suatu gas ideal monoatomik di dalam ruang tertutup memiliki tekanan 1,2 x 105 Pa dan volume 40 liter. Bila gas memuai secara isobarik sesampai lalu volumenya menjadi 50 liter, maka gas akan menyerap kalor dari lingkungan sebesar 2 x 103 J. Pada simpulan proses …
(1) Suhu gas akan bertambah
(2) Gas melaksanakan bisnis sebesar 1,2 x 103 J
(3) Gas mengalami perubahan energi dalam 800 J
(4) Massa jenis gas bertambah

Pembahasan :
Dik : P = 1,2 x 105 Pa, V1 = 40 L = 0,04 m3, V2 = 50 L = 0,05 m3, Q = 2 x 103 J

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Gaya, Bisnis Dan Energi

Pada proses isobarik, tekanan tetap sesampai lalu berlaku:

V1  = V2
T1 T2
0,04  = 0,05
T1 T2

⇒ T2 = 5/4 T1
⇒ T2 = 1,25 T1
Karena T2 lebih besar dari T1, berarti suhu gas bertambah (1) Benar.

Usaha yang dilakukan gas untuk proses isobarik:
⇒ W = P.ΔV
⇒ W = P(V2 – V1)
⇒ W = 1,2 x 105 (0,05 – 0,04)
⇒ W = 1,2 x 103 J
Pernyataan (2) Benar.

Karena pernyataan 1 dan 2 benar, maka pernyataan 3 niscaya benar. Selanjutnya kita cek pernyataan 4 untuk memastikan jawabannya. Sebagaimana yang kita tahu massa jenis dirumuskan sebagai berikut :
⇒ ρ = m/V

Dari rumus tersebut sanggup kita lihat bahwa massa jenis gas berbanding terbalik dengan volume gas. Karena volume gas bertambah dan massanya tetap, maka massa jenis gas berkurang. Pernyataan (4) Salah.

Jadi, opsi yang benar merupakan 1 ,2, dan 3.

Jawaban : A 

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Teori Relativitas Khusus.

Soal 3
Dua tabung diisi dengan gas berbeda tenamun keduanya berada pada suhu yang sama. Diketahui Ma dan Mb merupakan berat molekul kedua gas tersebut. Dengan demikian, besar momentum rata-rata molekul kedua gas ialah Pa dan Pb akan berkaitan satu sama lain berdasarkan rumus …
A. Pa = Pb
B. Pa = Pb √Ma/Mb
C. Pa = Pb x Ma/Mb
D. Pa = Pb x Mb/Ma
E. Pa = Pb √Mb/Ma

Pembahasan :
Momentum partikel
⇒ p = m.v

⇒ p = m 3kT
m

⇒ p = √3mkT

Perbandingan momentum:

pa  = 3Ma.kT
pb 3Mb.kT
pa  = Ma
pb Mb

⇒ Pa = Pb √Ma/Mb

Jawaban : B

Soal 4
Gas ideal yang melaksanakan pengembangan volume secara isobaris tak melaksanakan bisnis.

SEBAB

Usaha yang dilakukan oleh gas ideal saat mengembang sebanding dengan perubahan tekanan gas.

Pembahasan :
Proses isobaris merupakan proses yang dialami oleh suatu gas ideal dimana tekanannya tetap. Gas ideal yang melaksanakan perluasan volume secara isobaris melaksanakan bisnis sebesar W = P.ΔV.

Dari rumus tersebut sanggup kita lihat bahwa bisnis yang dilakukan oleh gas ideal saat mengembang secara isobaris berbanding lurus dengan perubahan volumenya.

Baca Juga:   Model Soal Sbmptn Cahaya & Alat Optik

Jadi, pernyataan dan alasan salah.

Jawaban : E

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Gelombang Bunyi – Efek Doppler.

Soal 5
Satu mol gas ideal mengalami proses isotermal pada suhu T sesampai lalu volumenya menjadi dua kali. Jika R merupakan konstanta gas molar, bisnis yang dikerjakan oleh gas selama proses tersebut merupakan …
A. RTV
B. RT lnV
C. 2RT
D. RT ln2
E. RT ln(2V)

Pembahasan :
Dik : V2 = 2V1.

Pada proses isotermal, suhunya tetap. Usaha pada proses iostermal:
⇒ W = R T ln (V2/V1)
⇒ W = R T ln (2V1/V1)
⇒ W = R T ln 2

Jawaban : D

Soal 6
Satu mol gas oksigen dipanasi pada tekanan tetap dan diawali pada temperatur 27o C. Jika diketahui konstanta gas 2 kKal/mol oK, maka jumlah kalor yang diharapkan semoga volume gas menjadi dua kali volume awal merupakan …
A. 0,75 kKal
B. 1,0 kKal
C. 1,5 kKal
D. 3,25 kKal
E. 4,6 kKal

Pembahasan :
Dik : n = 1 mol, T1 = 27o C = 300 K, R = 2 kKal/mol oK, V2 = 2V1.

Pada tekanan tetap (isobaris) berlaku:

V1  = V2
T1 T2
V1  = 2V1
300 T2

⇒ T2 = 600 K

Kalor yang dibutuhkan:
⇒ Q = 5/2 n.R.ΔT
⇒ Q = 5/2 x 1 x 2 (600 – 300)
⇒ Q = 5/2 (600)
⇒ Q = 1500 Kal
⇒ Q = 1,5 kKal.

 Jawaban : C

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Bumi Antariksa – Hukum Keppler.

Soal 7
Dua m3 gas helium bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik hingga 77oC. Jika tekanannya 3 x 105 N/m2, maka bisnis yang dilakukan gas merupakan …
A. 100 kJ
B. 140 kJ
C. 200 kJ
D. 260 kJ
E. 320 kJ

Pembahasan :
Dik :  T1 = 27o C = 300 K, T2 = 77o C = 350 K, V1 = 2 m3, P = 3 x 105 N/m2.

Untuk proses isobarik berlaku:

V1  = V2
T1 T2
2  = V1
300 350

⇒ V1 = 7/3 m3.

Usaha yang dilakukan gas:
⇒ W = P.ΔV
⇒ W = P(V2 – V1)
⇒ W = 3 x 105 (7/3 – 2)
⇒ W = 3 x 105 (1/3)
⇒ W = 105 J
⇒ W = 100 kJ.

Jawaban : A

Soal 8
Tekanan sebuah gas dalam ember yang volumenya 100 cm3 merupakan 200 kPa dan rata-rata energi kinetik translasi masing-masing partikel merupakan 6,0 x 10-21 Joule. Jumlah partikel gas pada ember tersebut merupakan ….
A. 3 x 1021
B. 5 x 1021
C. 8 x 1021
D. 10 x 1021
E. 12 x 1021

Baca Juga:   Pembahasan Soal Sbmptn Mekanika Dan Aturan Newton

Pembahasan :
Dik : V = 100 cm3 = 10-4 m3, P = 200 kPa = 2 x 105 N/m2, Ek = 6,0 x 10-21 J

Jumlah partikel gas:

⇒ N = 3/2 PV
Ek
⇒ N = 3/2 (2 x 105)(10-4)
6,0 x 10-21
⇒ N =  30
6,0 x 10-21

⇒ N = 5 x 10-21

Jawaban : B

Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Inti dan Radioaktivitas.

Soal 9
Suatu gas ideal mengalami proses siklus menyerupai diagram P-V di bawah ini

Pembahasan soal SBMPTN bidang study fisika ihwal teori kinetik gas dan termodinamika ini Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Termodinamika

Pernyataan yang benar ihwal siklus tersebut merupakan …
(1) Usaha dari a ke b merupakan 1,5 x 104 J
(2) Usaha dari b ke c merupakan 0,5 x 104 J
(3) Usaha dari c ke a merupakan nol
(4) Usaha neto dalam satu siklus merupakan 1,0 x 104 J

Pembahasan :
Usaha dari a ke b
⇒ Wab = luas trapesium abde
⇒ Wab = ½ (2 + 1) 105 (0,2 – 0,1)
⇒ Wab = 1,5 x 104 J

Usaha dari b ke c
⇒ Wbc = luas segiempat bced
⇒ Wbc = 1 x 105 (0,1 – 0,2)
⇒ Wbc = -104 J

Karena pernyataan 1 benar dan pernyataan 2 salah, maka sanggup dipastikan pernyataan 3 benar dan pernyataan 4 salah. Jadi, opsi yang benar merupakan 1 dan 3.

Jawaban : B

Soal 10
Sebuah tabung gas yang memiliki katup pengaman akan melepaskan gas dari dalam tabung apabila tekanannya mencapai 2 x106 Pa. Pada suhu 10o C tabung ini sanggup berisi gas tertentu maksimum 15 kg. Apabila suhu dinaikkan menjadi 30o C, maka massa maksimum gas yang sanggup tersimpan merupakan sekitar …
A. 5,2 kg
B. 14,0 kg
C. 15,1 kg
D. 16,3 kg
E. 45,3 kg

Pembahasan :
Dik : T2 = 30o C = 303 K, T1 = 10o C = 283 K, m1 = 15 kg.

Perubahan gas memenuhi persamaan

P1.V1  = P2.V2
m1.T1 m2T2

Tekanan dan volume gas konstan, sesampai kemudian:

1  = 1
m1.T1 m2T2

⇒ m1.T1 = m2T2
⇒ 15 (283) = 303 m2
⇒ m2 = 14,0 kg.

Jawaban : B