Sebuah mesin carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 600k mempunyai efisiensi 20

Fisikastudycenter.com- Soal dan Pembahasan UN Fisika SMA Ujian Nasional 2014 Nomor 16-20.

Soal No. 16

Sebatang baja bersuhu 45° C dipanaskan sampai suhu 85° C sehingga panjangnya menjadi 50,02 cm. Jika koefisien muai panjang baja 1,0 × 10−5 ° C−1 , maka panjang batang baja mula-mula adalah.... A. 50 cm B. 48 cm C. 46 cm D. 45 cm

E. 40 cm

Pembahasan Data soal: ΔT = 85 − 45 = 40°C lt = 50,02 cm

α = 1,0 × 10−5 ° C−1

lo =....

Pemuaian panjang, menentukan panjang awal:

Soal No. 17
Enam kilogram batang timah hitam dengan kalor jenis 1400 J.kg−1 °C−1 bersuhu 60° C dicelupkan ke dalam 20 kg air dengan kalor jenis 4200 J.kg−1 °C−1. Setelah terjadi kesetimbangan termal suhu akhir campuran 20° C. Suhu air mula-mula adalah…. A. 20° C B. 18° C C. 16° C D. 12° C E. 10° C

Pembahasan

Data: Timah

mt = 6 kg

Tt = 60° C ΔT = 60° C − 40° C = 20° C

ct = 1400 J.kg−1 °C−1

Air

ma = 20 kg ct = 4200 J.kg−1 °C−1

Suhu akhir

Takhir = 20°C

Tair =..... Azas black, kalor dari timah diserap oleh air, sehingga suhu timah turun, suhu airnya naik.

Soal No. 18

Suatu gas ideal mula-mula menempati ruangan yang volumenya V dan suhu T dan tekanan P.

Tabung I Tabung II

Jika gas dipanaskan kondisinya seperti pada tabung 2, maka volume gas menjadi.... A. 1/2 V B. 8/9 V C. 9/8 V D. 2/3 V E. 3/2 V

Pembahasan

Data soal: Tekanan menjadi 4/3 mula-mula:

P1 = 3

P2 = 4 Suhu menjadi 3/2 mula-mula:

T1 = 2

T2 = 3
V2 = ..... V1

Soal No. 19

Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 600 K mempunyai efisiensi 20%. Agar efisiensinya maksimum naik menjadi 60%, suhu reservoir rendah tetap, maka seharusnya suhu reservoir suhu tinggi adalah.... A. 1400 K B. 1200 K C. 950 K D. 850 K E. 800 K

Pembahasan

Rumus efisiensi (dalam pecahan), Tr untuk suhu rendah, Tt untuk suhu tinggi:

Kondisi I, mesin carnot η = 20% = 0,2 → (1 − η) = 0,8
Suhu rendahnya: Tr = 0,8 × 600 = 480 K

Kondisi II, η = 60% = 0,6 → (1 − η) = 0,4

Dengan Tr = 480 K, maka suhu tingginya:
Tt = 480 / 0,4 = 1200 K

Soal No. 20

Perhatikan pernyataan berikut! (1) dapat dipantulkan (2) dapat berinterferensi (3) dapat dipolarisasikan (4) merambat tidak memerlukan medium (5) bentuk gelombang longitudinal Pernyataan yang merupakan ciri-ciri gelombang bunyi adalah.... A. (1), (2), dan (3) B. (1), (3), dan (4) C. (1), (4), dan (5) D. (1), (2), dan (5) E. (2), (3), dan (4)

Pembahasan

Tentang sifat-sifat gelombang bunyi: (1) dapat dipantulkan → Benar (2) dapat berinterferensi → Benar (3) dapat dipolarisasikan → Salah (Polarisasi untuk gelomang Transversal, sementara bunyi gelombang longitudinal) (4) merambat tidak memerlukan medium → Salah (5) bentuk gelombang longitudinal → Benar

Tentang ini bisa diulang di pembahasaan materi sifat gelombang bunyi, di soal nomor 10.

1, 2, 5 Benar. Jawaban: D. (1), (2), dan (5)

Home / Fisika / Soal IPA

Sebuah mesin carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 600K mempunyai efisiensi 40%. Supaya efisiensi mesin menjadi 75% dengan suhu reservoir rendah tetap, reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi ....

Efisiensi mesin carnot dirumuskan:

Mula-mula T1 = 600K dan η = 40% maka suhu rendahnya:

Kemudian efisiensinya dijadikan 75% dengan suhu rendah tetap:

Soal di atas bisa kita selesaikan dengan rumus berikut:

Jadi reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi 1.440K

------------#------------

Jangan lupa komentar & sarannya
Email:

Diketahui :

Ditanya :

Penyelesaian :

Efisiensi mesin Carnot adalah perbandingan dari panas yang berubah menjadi usaha dengan panas yang diserap. Secara matematis, hubungan antara efisiensi dan suhu ditunjukkan melalui rumus :

Maka perlu dicari nilai terlebih dahulu :

Keadaan pertama:

Keadaan kedua:

Karena nilai , maka nilai adalah

Jadi, jawaban yang tepat adalah B.