Termodinamika

Mesin uap sudah ditemukan jauh sebelum para ilmuwan membahas tentang energi
yang dimiliki gas. Apakah gas itu, bagaimanakah sifat-sifatnya ? Bagaimanakah
prinsip kerja mesin uap itu?
Semua pertanyaan di atas dapat kalian pelajari pada bab ini. Oleh sebab itu setelah
belajar bab ini kalian diharapkan dapat:
1. menjelaskan sifat-sifat gas ideal monoatomik,
2. menentukan hubungan besaran-besaran yang menjelaskan tentang keadaan gas
baik dengan hukum Boyle-Guy Lussac maupun dengan persamaan umum gas,
3. menjelaskan berlakunya hukum I Termodinamika pada suatu proses sistem gas,
4. menentukan usaha, perubahan energi dalam dan perubahan kalor pada proses
termodinamika
5. menerapkan siklus Carnot pada mesin kalor.
B A B
8
Sumber: www.sci.news.co
126 Fisika SMA Kelas XI
A. Sifat-sifat Gas Ideal
Gambar 8.1.
Keadaan partikel gas
monoatomik.
Gambar 8.2.
Tekanan volume gas berbanding
terbalik.
(a)
(b)
F
p1>
V1<
p2<
V2>
1. Pengertian gas ideal
Seperti yang telah diketahui fase zat ada tiga yaitu
padat, cair dan gas. Udara merupakan contoh dari fase
gas. Gas ideal merupakan kumpulan dari partikel-partikel
suatu zat yang jaraknya cukup jauh dibandingkan dengan
ukuran partikelnya. Lihat Gambar 8.1. Partikel-partikel
itu selalu bergerak secara acak ke segala arah. Pada saat
partikel-partikel gas ideal itu bertumbukan antar partikel
atau dengan dinding akan terjadi tumbukan lenting sempurna
sehingga tidak terjadi kehilangan energi.
Apa yang dinamakan gas monoatomik? mono
berarti satu atomik berarti atom. Jadi gas monoatomik
berarti gas yang partikel-partikelnya berupa atom tunggal.
Lihat kembali Gambar 8.1. Contoh gas monoatomik
adalah gas helium, neon, dan argon. Untuk kelas XI SMA
ini masih dibatasi gas monoatomik. Sebenarnya ada gas
yang lain, seperti gas diatomik; oksigen (O2), Nitrogen
(N2), dan ada lagi gas triatomik; Karbondioksida (CO2)
dan uap air (H2O).
Untuk mengetahui sifat-sifat lain tentang gas monoatomik
dapat kalian cermati penjelasan berikut.
2. Persamaan umum gas
Pernah melihat atau mendengar alat masak Preswere
Cooler (Presto)? Alat tersebut digunakan untuk
memasak dengan memanfaatkan tekanan gas. Tekanan
gas dapat diatur dengan mengatur suhu dan volumenya.
Dari penjelasan ini dapat diketahui bahwa gas memiliki
besaran-besaran diantaranya adalah tekanan P, volume
V dan suhu T. Hubungan ketiga besaran inilah yang dipelajari
dalam bagian ini.
a. Hukum Boyle - Guy Lussac
Keadaan tekanan, volume dan suhu gas dimulai
penjelasannya oleh Boyle. Boyle mengalami keadaan
gas yang suhunya tetap. Pada saat gas ditekan ternyata
volumenya mengecil dan saat volumenya diperbesar
tekanannya kecil. Keadaan di atas menjelaskan bahwa
pada suhu yang tetap tekanan gas berbanding terbalik
dengan volumenya.
PV = tetap ......................................(8.1)
Termodinamika 127
Gambar 8.3
Gas yang dipanaskan dapat
menggeser pistornya sehingga
volumenya membesar.
Persamaan 8.1 ini yang kemudian dikenal sebagai
hukum Boyle.
Keadaan berikutnya dijelaskan oleh Guy Lussac.
Menurut Guy Lussac, pada gas yang tekanannya tetap
maka volumenya akan sebanding dengan suhunya. Coba
lihat Gambar 8.3. Jika ada gas dalam ruang tertutup dengan
P = teta p dipanaskan maka volumenya akan berubah.
Hubungan ini dapat dir umuskan sebagai berikut.
= tetap .....................................(8.2)
Persamaan 8.1 dan persamaan 8.2 di atas jika
digabung akan menjadi satu persamaan yang dapat
menggambarkan keadaan perubahan P, V dan T (tidak
ada yang tetap). Persamaan gabungan itulah yang dinamakan
hukum Boyle-Guy Lussac. Persamaannya dapat
kalian lihat di bawah.
= tetap .....................................(8.3)
Persamaan 8.3 ini akan berlaku jika perubahan
keadaan gas terjadi pada ruang tertutup dan jumlah partikelnya
tetap.
CONTOH 8.1
Dalam tabung yang tertutup, volumenya dapat
berubah-ubah dengan tutup yang dapat bergerak
mula-mula memiliki volume 1,2 lt. Pada saat itu
tekanannya diukur 1 atm dan suhunya 27O. Jika tutup
tabung ditekan sehingga tekanan gas menjadi 1,2 atm
ternyata volume gas menjadi 1,1 lt. Berapakah suhu
gas tersebut?
Penyelesaian
V1 = 1,2 lt
P1 = 1 atm
T1 = 27O + 273 = 300 K
V2 = 1,1 lt
P2 = 1,2 atm
T2 = ?
128 Fisika SMA Kelas XI
Dari persamaan 8.3 dapat ditentukan suhu T2 pada
gas tertutup itu.
=
=
T2 = 300 . 1,1 = 330 K
atau T2 = 330 - 273 = 57OC
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
1. Pada sebuah pistor diisi gas dengan volume 2,2 lt
dan tekanannya 2.105pa. Jika tekanan gas tersebut
ditambah menjadi 6.105pa pada suhu tetap maka
berapakah volume gas seharusnya?
2. Gas dalam ruang tertutup memiliki volume 0,8
liter, tekanan 3,2 atm dan suhu 57OC. Berapakah
tekanan gas tersebut agar volumenya menjadi 2,4
liter dan suhunya 87OC?
b. Persamaan umum gas
Coba kalian perhatikan kembali persamaan 8.3.
Persamaan tersebut berlaku pada ruang tertutup yang
jumlah partikelnya terjaga tetap. Bagaimana jika jumlah
partikel itu berubah? Kalian tentu sering melihat balon
yang ditiup. Meniup balon berarti menambah jumlah partikel.
Pada saat itu volume benda akan bertambah. Berarti
jumlah partikel sebanding dengan volumenya.
Contoh kedua adalah saat memompa ban dalam
roda sepeda atau mobil. Saat dipompa berarti jumlah
partikelnya bertambah. Pertambahan itu dapat memperbesar
tekanan sedangkan volume dan suhu tetap. Dari
penjelasan itu terlihat bahwa sebanding dengan
jumlah partikelnya. Pembandingnya dinamakan konstanta
Stefan-Boltzmann, dan disimbolkan k.
Termodinamika 129
~ N
= N k
PV = N k T ......................................(8.4)
dengan : P = tekanan gas (N/m2 atau Pa)
V = volume gas (m3)
T = suhu gas (K)
N = jumlah partikel
k = 1,38 . 10-23 J/K
Persamaan 8.4 itulah yang dikenal sebagai persamaan
umum gas. Nilai N dapat diubah menjadi N = n N0.
n = jumlah mol dan N0 bilangan Avogadrol 6,022 . 1023
partikel/mol. Dan nilai N0k dapat diubah menjadi R = N0k
= 8,314 Jmol-1K-1. Dengan substitusi nilai N dan R maka
persamaan 8.4 dapat diubah menjadi seperti berikut.
PV = n R T .................................(8.5)
CONTOH 8.2
1,2 kg gas ideal disimpan pada suatu silinder. Pada
saat diukur tekanannya 2.105Pa dan suhu 27OC. Jika
sejumlah gas sejenis dimasukkan lagi ternyata suhunya
menjadi 87OC dan tekanan menjadi 3.105Pa.
Berapakah massa gas yang dimasukkan tadi?
Penyelesaian
m1 = 1,2 kg P1 = 2.105 Pa
T1 = 27O + 273 = 300 K
T2 = 87O + 273 = 360 K
P2 = 3.105 Pa
m = ?
Pada setiap keadaan gas berlaku persamaan umum
gas.
PV = n R T
Substitusikan n = sehingga diperoleh:
PV = R T
130 Fisika SMA Kelas XI
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
V, Mr dan R nilainya tetap sehingga berlaku hubungan
= tetap
=
=
m2 = 1,5 kg.
Berarti penambahan massanya:
m = m2 - m1
= 1,5 - 1,2 = 0,3 kg.
Sejumlah gas ideal mula-mula bertekanan 10 atm
dan suhunya 127OC dalam wadah yang tetap. Jika
2/5 bagian massa gas keluar ternyata suhunya tinggal
27OC maka berapakah tekanannya sekarang.
3. Azas Ekuipartisi
Setiap gas mengandung partikel-partikel yang selalu
bergerak. Mengapa selalu bergerak? Partikel-partikel
itu dapat bergerak karena memiliki energi. Energinya
dinamakan energi kinetik. Energi kinetik rata-rata partikel
gas besarnya memenuhi suatu aturan tertentu seperti
berikut.
“Jika pada gas berlaku hukum Newton maka semua
derajat kebebasan gerak partikel akan menyumbang
energi kinetik sebesar 1/2 kT.”
Aturan di atas itulah yang dikenal sebagai Azas
ekuipartisi atau azas bagi rata. Besar energi kinetik ratarata
partikel menjadi sebesar
= f (1/2 kT) .................................(8.6)
dengan : =energi kinetik rata-rata partikel
(joule)
T = suhu gas (K)
f = derajat kebebasan
k = ketetapan Baltzum.
Termodinamika 131
a. Energi gaya monoatomik
Seperti penjelasan didepan untuk kelas XI saat
ini dibatasi pada gas monoatomik. Partikel-partikel
gas monoatomik memiliki tiga derajat kebebasan. Lihat
Gambar 8.4. Berarti energi kinetik rata-rata partikelnya
memenuhi persamaan berikut.
= kT ..................................(8.7)
Dalam sejumlah gas dapat mengandung banyak
partikel (N partikel). Setiap partikel tersebut memiliki
energi, jumlah semua energi kinetik partikel-partikel itu
dinamakan energi dalam gas dan disimbulkan U sesuai
persamaan berikut.
U = N
U = N kT ...........................(8.8)
U = n R T
CONTOH 8.3
1 mol gas helium (Mr He = 4 gr/mol) memiliki suhu
27OC. Tentukan:
a. Energi kinetik rata-rata partikel
b. Energi dalam gas.
Penyelesaian
n = 1 mol
Mr He = 4
T = 27OC + 273 = 300 K
a. Energi kinetik rata-rata sebesar :
= kT
= x 1,38 . 10-23 x 300 = 6,21 . 10-21 joule
b. Energi dalam gas
N = m No
= 1 . 6,022 . 1023 = 6,022 . 1023
U = N
= 6,022 . 1023 . 6,21 . 10-21 = 3,7 . 103 joule
Gambar 8.4
vx
vy
vy
(
( )
(
132 Fisika SMA Kelas XI
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
2 mol gas argon memiliki suhu 127OC. Tentukan :
a. Energi kinetik rata-rata
b. Energi dalam gas.
b. Kecepatan efektif
Setiap partikel pada gas memiliki energi kinetik
dan untuk gas ideal energi kinetik rata-ratanya memenuhi
persamaan 8.7. Bagaimana dengan kecepatannya, apakah
bisa diukur atau bisa dihitung? Jawabnya dapat diperhatikan
dari definisi energi kinetik itu sendiri, = mv2.
Dari hubungan ini dapat diturunkan seperti berikut.
= kT
m = kT
=
adalah nilai rata-rata kecepatan partikel kuadrat.
Jika diakarkan akan mendapatkan nilai yang dinamakan
road mean square velsiti (vrms). Nilai akar rata-rata kuadrat
dalam bahasa Indonesia dikenal sebagai nilai efektif. Jadi
vrms = vef dan besarnya memenuhi:
vef =
vef = ..................................(8.9)
dengan : vef = kecepatan efektif partikel
T = suhu gas (K)
m = massa partikel (kg)
k = 1,38 . 10-23 J/K
Nilai vef itu juga dapat disubstitusikan nilai
k =
dan mNo = Mr. Jika nilai ini disubstitusikan ke persamaan
8.9 dapat diperoleh persamaan berikut.
Termodinamika 133
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
Partikel-partikel gas ideal ada suhu 27OC memiliki
kecepatan efektif 200 m/s. Berapakah suhu gas ideal
tersebut agar kecepatan efektif partikelnya menjadi
400 m/s?
vef = ...................................(8.10)
CONTOH 8.4
Tentukan perbandingan kecepatan efektif partikel-partikel
gas helium (Mr = 4 gr/mol) pada suhu 27OC dan kecepatan
efektif partikel-partikel gas neon (Mr = 10 gr/mol) pada
suhu 127OC!
Penyelesaian
Mr (He) = 4 gr/mol
T (He) = 27OC + 273 = 300 K
Mr (Ne) = 10 gr/mol
T (Ne) = 127OC + 273 = 400 K
R = 8,314 jmol-1k-1
Untuk gas He :
vef =
= = = 43,25 m/s
Untuk gas Neon :
vef =
= = = 31,58 m/s
Berarti perbandingannya :
= = 1,37
134 Fisika SMA Kelas XI
1. Gas dalam silinder tertutup suhunya
27oC saat tekanannya 78 cmHg.
Jika suhunya dinaikkan menjadi
127oC maka berapakah tekanannya
sekarang?
2. Gas dalam ruang tertutup bertekanan
7 atm dan suhunya 42oC memiliki
volume 8 liter. Jika tekanan gas
dijadikan 8 atm dan suhu 87oC maka
tentukan volumenya saat ini !
3. Gelembung udara dengan volume 3
mm3 dilepas dari dasar danau sedalam
20m. Andaikan suhu di kedalaman itu
– 3 oC dan suhu di permukaan 27oC,
maka berapakah volume gelembung
ketika sampai dipermukaan ? (Tekanan
udara luar = 105 N/m2 , g = 10 m/s2)
4. Diketahui volume tabung B dua kali
volume tabung A, keduanya terisi gas
ideal. Volume tabung penghubung
dapat diabaikan. Gas A berada pada
suhu 300 K. Bila jumlah molekul
dalam A adalah N dan jumlah molekul
B adalah 3N, maka tentukan suhu gas
dalam B !
A
B
3N
N
300K
5. Rapat massa suatu gas ideal pada
suhu T dan tekanan P adalah p. Jika
tekanan gas tersebut dijadikan 1,5P
dan suhunya diturunkan menjadi
0,3T maka berapakah rapat massa gas
dalam keadaan terakhir ini?
6. Sebuah tangki bervolume 8314 Cm3
berisi gas oksigen (berat molekul 32
kg/kmol) pada suhu 47oC dan tekanan
alat 25 . 105 Pa. Jika tekanan udara
luar 1 x 105 Pa, maka hitunglah massa
oksigen !
7. Sebuah tabung yang volumenya
1 liter mempunyai lubang yang
memungkinkan udara keluar dari
tabung. Mula-mula suhu udara dalam
tabung 27oC. Tabung dipanaskan
hingga suhunya 127oC. Tentukan
perbandingan antara massa gas
yang keluar dari tabung dan massa
awalnya!
8. Gas dalam tabung yang suhunya
27oC dipanaskan pada volume tetap,
hingga kecepatan rata-rata partikel gas
menjadi 2 kali semua. Berapakah
kenaikan suhu gas tersebut ?
9. Gas neon (Ne) adalah gas monoatomik.
Jika suhunya 27 oC. Jika ada dua gram
gas neon (M = 10 gr/mol) maka
tentukan:
a. energi kinetik rata-rata partikel,
b. energi dalam gas !
LATIHAN 8.1
B. Hukum I Termodinamika
1. Hukum I Termodinamika
Apa yang kalian perkirakan akan terjadi jika sejumlah
gas dalam suatu ruang tertutup dipanaskan? Keadaan
yang langsung bisa dilihat suhunya naik dan mungkin
volumenya bertambah. Kejadian inilah yang dijelaskan
pada hukum I Termodinamika.
“Pada saat gas dalam ruang tertutup diberi kalor
maka kalor tersebut akan dimanfaatkan untuk melakukan
usaha dan merubah energi dalamnya.”
Hubungan di atas dapat dinamakan kekekalan energi dan
dituliskan sebagai berikut.
Termodinamika 135
Q = W + U ........................................(8.11)
dengan Q = perubahan kalor sistem
W = usaha sistem
U = perubahan energi dalam
Sesuai persamaan 8.11 maka untuk gas ideal monoatomik
berlaku persamaan berikut.
U = n R T
atau U = N k T ..................(8.12)
CONTOH 8.5
Kedalam sejumlah gas dialirkan kalor sebesar 300
joule. Kemudian gas dikenai kerja 120 joule. Berapakah
perubahan energi dalam gas?
Penyelesaian
Q = 300 joule (menyerap)
W = -120 joule (dikenai kerja)
Perubahan energi dalamnya memenuhi :
Q = W + U
300 = -120 + U
U = 420 joule
berarti energi dalamnya naik.
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
Dari dalam gas diserap kalor sebesar 1205 joule. Sehingga
energi dalamnya turun 1000 joule. Tentukan
usaha yang dilakukan gas.
2. Proses-proses termodinamika
Proses termodinamika adalah perubahan keadaan
gas, yaitu tekanan, volume dan suhunya. Perubahan ini
diiringi dengan perubahan kalor, usaha dan energi dalamnya.
Proses-proses yang memiliki sifat-sifat khusus ada
empat contoh seperti berikut.
a. Proses Isobarik
Proses isobarik adalah proses perubahan gas dengan
tahanan tetap. Pada garis P - V proses isobarik dapat
digambarkan seperti pada Gambar 8.5. Usaha proses
isobarik dapat ditentukan dari luas kurva di bawah gra.k
P - V.
Gambar 8.5
Proses Isobarik
p
p A B
VA VB V
136 Fisika SMA Kelas XI
W = P (VB - VA) ................................(8.13)
CONTOH 8.6
Sejumlah gas ideal mengalir proses isobarik pada
tekanan 2 atm. Jika volumenya berubah dari 1,5 lt
menjadi 2 lt maka tentukan:
a. usaha gas,
b. pembentukan energi dalam,
c. kalor yang diserap gas!
Penyelesaian
P = 2 atm = 2.105 Pa
VA = 1,5 lt = 1,5 . 10-3 m3
VB = 2 lt = 2 . 10-3 m3
a. Usaha gas memenuhi:
W = P (VB - VA)
= 2 . 105 . (2.10-3 - 1,5.10-3)
= 100 joule
b. Perubahan energi dalam sebesar:
U = n R T
= (n R TB - n R TA)
= (PBVB - PAVA)
= (2.105 . 2.10-3 - 2.105 . 1,5.10-3)
= (100) = 150 joule
c. Kalor yang diserap gas memenuhi:
Q = W + U
= 100 + 150 = 250 joule
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
Gas ideal dalam wadah memiliki tekanan 1,5 atm dan
volume 10 lt. Pada saat gas menyerap kalor ternyata
volumenya menjadi 12 lt dan tekanan tetap. Tentukan
kalor yang diserap gas tersebut!
Termodinamika 137
b. Proses Isotermis
Proses isotermis adalah proses perubahan gas dengan
suhu tetap. Perhatikan gra.k padaG ambar 8.6. Pada
proses ini berlaku hukum Boyle.
PA VA = PB VB ....................................(8.14)
Karena suhunya tetap maka pada proses isotermis
ini tidak terjadi perubahan energi dalam U = 0. Sedang
usahanya dapat dihitung dari luas daerah di bawah kurva,
besarnya seperti berikut.
W = n R T Pn ................................(8.15)
Coba kalian buktikan secara matematis.
CONTOH 8.7
1. Gas ideal yang volumenya 1,25 liter dan tekanan
3,2 atm. Jika gas menyerap kalor pada suhu tetap
dan tekanannya menjadi 2,5 atm maka berapakah
volume gas sekarang?
Penyelesaian
PA = 3,2 atm , VB = 1,25
liter
PB = 2,5 atm , VB = ?
Pada proses isotermis berlaku:
PB VB = PA VA
2,5 . VB = 3,2 . 1,25
VB = 1,6 liter
2. Tiga mol gas ideal menyerap kalor 225 joule.
Kemudian gas melakukan kerja pada suhu tetap.
Berapakah kerja yang dilakukan gas?
Penyelesaian
Suhu tetap = proses isotermis
U = 0
Q = 225 joule
Berarti usaha gas memenuhi:
Q = W + U
225 = W + 0
W = 225 joule
pA
v V B
pB
p
vA
Gambar 8.6
Proses Isotermis
Gambar 8.7
Proses Isokhoris
pB
pA
V V
A
B
p
138 Fisika SMA Kelas XI
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian
coba soal berikut.
10 mol gas helium dapat menyerap kalor dari luas
sebesar 1.02 kj untuk mengubah volumenya pada
suhu tetap. Berapakah usaha yang dilakukan gas?
c. Proses Isokhoris
Proses isokhoris adalah proses perubahan gas dengan
volume tetap. Pada grafik P.V dapat digambarkan
seperti pada Gambar 8.7. Karena volumenya tetap berarti
usaha pada gas ini nol, W = 0. Untuk lebih jelasnya dapat
kalian cermati contoh berikut.
CONTOH 8.8
10 mol gas helium disimpan dalam tabung tertutup,
volume 2 lt tetap memiliki tekanan 1,2.106Pa. Jika gas
menyerap kalor sehingga tekanan menjadi 2.106Pa
maka tentukan:
a. perubahan energi dalam,
b. kalor yang diserap gas!
Penyelesaian
V = 2 lt = 2.10-3m3
PA = 1,2.106Pa
PB = 2.106Pa
a. Perubahan energi dalam sebesar:
U= n R T
= (n R TB - n R TA)
= (PBVB - PAVA)
= (2.106 . 2.10-3 - 1,2.106 . 2.10-3)
= (400 - 240) = 240 joule
b. Kalor yang diserap:
Q = W + U
Q = 0 + 240 = 240 joule
Termodinamika 139
Gambar 8.8
Proses adiabatis
pp
A
vA vB
pB
V
Isoteris
adiaba-
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
5 mol gas ideal memiliki suhu 27OC. Kemudian kalor
dialirkan kedalam gas sehingga suhunya menjadi
67OC. R = 8,314 J/K. Tentukan:
a. perubahan energi dalam,
b. kalor yang diserap gas.
d. Adiabatis
Pada proses isotermis sudah kalian ketahui, U = 0
dan pada proses isokoris, W = 0. Bagaiaman jika terjadi
proses termodinamika tetapi Q = 0 ? Proses yang inilah
yang dinamakan proses adiabatis. Berdasarkan hukum
I Termodinamika maka proses adiabatis memiliki sifat
dibawah.
Q = 0
W = - U .....................................(8.16)
CONTOH 8.9
2 mol gas ideal memiliki suhu 37OC ternyata tanpa ada
perubahan kalor pada sistem gas suhunya naik menjadi
62OC. R = 8,314 J/K. Berapakah:
a. perubahan energi dalamnya,
b. usaha sistem gas!
Penyelesaian
n = 2 mol
T1 = 37OC
T2 = 62OC
R = 8,314 J/K
a. Perubahan energi dalamnya memenuhi:
U = n R T
= .2.8,314 . (62O - 37O)
= 623,66 Joule
140 Fisika SMA Kelas XI
Gambar 8.9
1
2
0,5 2
p
4V(lt)
A
B C
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
2 gr gas helium (Mr He = 4 gr/mol) bersuhu 77OC
tiba-tiba turun suhunya menjadi 27OC tanpa proses
perubahan kalor sistem. Tentukan usaha yang lakukan
sistem?
e. Proses lain dan gabungan proses
Proses-proses selain 4 proses ideal diatas dapat
terjadi. Untuk memudahkan penyelesaian dapat digambarkan
grafik P - V prosesnya. Dari grafik tersebut dapat
ditentukan usaha proses sama dengan luas kurva dan
perubahan energi dalamnya U = n R T.
Sedangkan gabungan proses adalah gabungan dua
proses adiabatis yang berkelanjutan. Pada gabungan
proses ini berlaku hukum I termodinamika secara menyeluruh.
CONTOH 8.10
Sejumlah gas ideal mengalami proses ABC seperti
Gambar 8.9. tentukan:
a. usaha total proses,
b. perubahan energi dalam total,
c. perubahan kalor sistem!
Penyelesaian
a. Usaha total proses dapat ditentukan dari luas
kurva.
W = luas AB (trapesium) + luas BC
(persegi panjang)
=
= 225 + 200 = 425 joule
b. Perubahan energi dalam.
U = n R T
Termodinamika 141
1. Dua jenis gas ideal mempunyai energi
dalam mula-mula yang sama besar.
Pada masing-masing gas tersebut
dialirkan panas sebesar 250 J. Jika
pada gas ideal pertama dilakukan
kerja sebesar 400 J, sedangkan pada
gas ideal kedua melakukan kerja
sebesar 300 J, maka setelah proses
selesai, tentukan selisih antara energi
dalam gas ideal pertama dengan
energi gas ideal kedua?
2. 1,5m3 gas helium yang bersuhu 27OC
dipanaskan secara isobarik sampai
87OC. Jika tekanan gas helium 2 x
105 N/m2, maka tentukan usaha yang
dilakukan gas helium!
3. Sepuluh mol gas ideal menempati
suatu silinder berpengisap tanpa
gesekan, mula-mula mempunyai
suhu T. Gas tersebut kemudian
dipanaskan pada tekanan konstan
sehingga volumenya menjadi 3 kali
lebih besar. Bila R adalah tata pan gas
universal, maka berapakah besarnya
usaha yang telah dilakukan oleh gas
untuk menaikkan volumenya tadi?
4. Pada 2,8 gram gas nit rogen
dilakukan proses isokhoris sehinggga
temperaturnya berubah dari 20O C
menjadi 70OC. Berapakah perubahan
energi dalam dari gas tersebut? (cv =
4,9 kal/mol K; cp = 6,9 kal/mol K)
LATIHAN 8.2
v(l t)
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
= (n R Tc - n R TA)
= (PcVc - PAVA)
= (1.4.102 - 2.0,5.102)
= 450 joule
c. penentuan kalornya:
Q = W + U
= 425 + 450 = 875 joule
Q(+) berarti menyerap kalor.
Perhatikan proses ABC pada gra.k P - V disamping.
Tentukan kalor yang diserap sistem gas tersebut!
142 Fisika SMA Kelas XI
7. Suatu sistem mengalami proses
adiabatik. Pada sistem dilakukan usaha
255 J. jika perubahan energi dalam
sistem itu DU dan kalor yang diserap
sistem adalah Q, maka tentukan nilai
DU dan Q!
8. Gas menjalani proses A-B-C. Tentukan
kalor yang dibutuhkan untuk proses
tersebut!
5. Tiga mol gas helium mengalami
proses seperti gambar. Gas menjalani
proses C ke A tanpa terjadi perubahan
energi dalam, maka hitunglah volume
saat di A (VA)!
6. Sejumlah gas ideal dengan massa
tertentu mengalami pemampatan
secara adiabatik. Jika W adalah kerja
yang dilakukan oleh sistem (gas)
dan DT adalah perubahan suhu dari
sistem, maka tentukan nillai dari W
dan DT itu!
P(Nm-2)
5.105
2.105
A
VA 6 V(m3)
B
3 5
3
1
B C
A
V ( l
P (atm)
Termodinamika 143
C. Siklus Carnot dan Mesin Kalor
Gambar 8.11
Model mesin kalor.
Reservoir suhu
tinggi T1
Reservoir suhu
rendah T2
Q1
Q2
M e - W
1. Siklus Carnot
Pada saat belajar termodinamika kalian akan menemui
gabungan proses-proses yang akan kembali ke keadaan
semula atau siklus yang dinamakan siklus Carnot.
Siklus Carnot inilah yang dapat digunakan sebagai acuan
untuk membuat mesin kalo r.
Siklus Carnot terdiri atas empat proses yaitu 2
proses adiabatis dan 2 proses isotermis lihat Gambar
8.10. AB dan CD adalah proses isotermis. Sedangkan BC
dan DA adalah proses adiabatis. Pada proses AB proses
menyerap kalor Q1 dan saat proses CD melepas kalor sisa
Q2. Selama siklus terjadi dapat menghasilkan usaha. Dan
berlaku hubungan seperti persamaan berikut.
Q1
= W + Q2
atau W = Q1 - Q2 .......................(8.17)
2. Mesin Kalor
Dari siklus Carnot diatas untuk kemudian dapat
dibuat suatu mesin yang dapat memanfaatkan suatu aliran
kalor secara spontan sehingga dinamakan mesin kalor.
Perhatikan mesin kalor pada Gambar 8.11.
Sesuai dengan siklus carnot maka dapat dijelaskan
prinsip kerja mesin kalor. Mesin kalor menyerap kalor
dari reservois bersuhu tinggi T1 sebesar Q1. Mesin menghasilkan
kerja sebesar W dan membuang sisa kalornya ke
reservois bersuhu rendah T2 sebesar Q2. Hubungan Q1, W
dan Q2 sesuai persamaan 8.17.
Dari penjelasan diatas terlihat bahwa tidak ada
sebuah mesin yang memanfaatkan semua kalor yang
diserap Q1 untuk melakukan kerja W. Pasti selalu ada
yang terbuang. Artinya setiap mesin kalor selalu memiliki
efisiensi. E.siensi mesin kalor ini dide.nisikan sebagai
berikut.
= x 100% ...............................(8.18)
Jika disubstitusikan nilai W dari persamaan 8.17
dapat diperoleh persamaan berikut.
= x 100%
= x 100% .......................(8.19)
Gambar 8.10
Siklus Carnot
A
B
D C
Q1
Q2
p
V
144 Fisika SMA Kelas XI
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba
soal berikut.
CONTOH 8.11
Sebuah mesin kalor menyerap kalor dari reservois
1000 K sebesar 250 kal. Kemudian membuang usahanya
ke reservois bersuhu 300 K sebesar 100 kal.
Tentukan efisiensi mesin kalor tersebut!
Penyelesaian
T1 = 1000 K Q1 = 250 kal
T2 = 300 K Q2 = 100 kal
Efisiensi mesin memenuhi:
= x 100 %
= x 100 % = 60%
Sebuah mesin kalor membuang kalor sisa pembakarannya
sebesar 350 kal ke reservois suhu rendah.
Jika efisiensi mesin tersebut sebesar 45 % maka
tentukan usaha yang dihasilkan mesin tersebut!
Efisiensi Maksimum
Siklus Carnot merupakan model mesin kalor yang
ideal. Apakah sifat-sifatnya? Pada mesin ideal ini kalornya
sebanding dengan suhu.
Q ~ T
Dari hubungan tersebut dapat ditentukan efisiensi
mesin ideal, yang berarti efisiensi itu merupakan efisiensi
maksimum. Efisiensi maksimum dari mesin carnot tersebut
sebagai berikut.
= x 100% ..........................(8.20)
CONTOH 8.12
Sebuah mesin carnot menyerap kalor dari tempat bersuhu
227OC dan membuangnya pada tempat bersuhu
27OC. Mesin tersebut mampu menyerap kalor 2.105
joule tiap setengah menitnya. Tentukan:
Termodinamika 145
a. e.siensi mesin,
b. usaha yang dihasilkan mesin,
c. daya mesin!
Penyelesaian
T1 = 227OC + 273 = 500 K
T2 = 27OC + 273 = 300 K
Q1 = 2.105 joule
t = 0,5 menit = 30 s.
a. E.siensi mesin carnot memenuhi e.siensi maksimum.
= x 100 %
= x 100 % = 40 %.
b. Usaha yang dihasilkan mesin.
= . 100 %
40% = . 100%
W = 0,4 . 2.105 = 8.104 joule
c. Daya mesin adalah:
P = = = 2,67 . 103 watt
Mesin carnot bekerja pada dua reservois bersuhu 127OC dan
-23OC. Setiap menit mesin tersebut membuang kalornya
sebesar 4.104 joule. Tentukan:
a. e.siensi mesin,
b. usaha yang dihasilkan mesin,
c. daya mesin!
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal
berikut.
146 Fisika SMA Kelas XI
107OC. Jika mesin tersebut menyerap
kalor 800 J dari reservoir panas, maka
jumlah kalor yang dibuang dari mesin
adalah ….
7. Suatu mesin carnot yang bekerja antara
suhu 27OC dan 227OC digunakan untuk
menggerakkan sebuah generator yang
tegangan keluarnya 220 V. Jika setiap
detik, mesin Carnot itu menyerap
kalor 5500 J, maka berapakah kuat
arus keluaran maksimum generator?
8. Perhatikan gambar siklus Carnot di
bawah ini!
Jika usaha yang dilakukan 2 x 104 J,
maka berapakah kalor yang dilepas
(Q2)?
P (Nm-2)
Q1
Q2
W
T1 = 627OC
T2 = 447OC
V (m3)
1. Coba jelaskan kembali tentang prosesproses
pada siklus Carnot ! Proses
manakah sistem akan menyerap dan
melepas kalor ? dan pada proses
manakah sistem akan menghasilkan
usaha?
2. Sebuah mesin tidak mungkin memiliki
efisiensi 100 %. Jelaskan mengapa
bisa demikian?
3. Suatu mesin menerima 1250 kalori
dari sebuah reservoir bersuhu 400 K,
dan melepaskan 1200 kalori ke sebuah
reservoir lain yang suhunya 320 K.
Berapakah efisiensi mesin itu?
4. Sebuah mesin Carnot yang
menggunakan reservoir suhu tinggi
727o C mempunyai efisiensi 30 %,
maka tentukan suhu pada reservoir
suhu rendahnya!
5. Sebuah mesin Carnot yang
menggunakan reservoir suhu tinggi
800 K mempunyai efisiensi 20 %.
Untuk menaikkan efisiensi menjadi
36 % maka berapakah suhu reservoir
kalor suhu tinggi harus dinaikkan?
6. Sebuah mesin Carnot bekerja diantara
dua reservoir panas 487o C dan
reservoir dingin
LATIHAN 8.3
Termodinamika 147
1. Pada suatu gas tertutup berlaku:
a. Hukum Boyle-Guy Lussac
b. Persamaan umum gas
PV = nRT atau PV = NkT
R = tetapan umum gas; 8,314 J/mol-1K-1
k = tetapan Boltzmann; 1,38.10-23 J/K
2. Pada azas Ekmipartisi menjelaskan
a. Energi kinetik rata-rata partikel gas ideal:
= f( kT)
b. Untuk gas monoatomik: =
c. Kecepatan efektif partikel sebesar: vef =
atau vef =
3. Pada suatu sistem gas berlaku hukum I Termodinamika
yaitu hukum kekekalan energi panas (kalor)
Q = W + U dan U = n R T atau U = N
k T
4. Proses ideal termodinamika:
a. Proses Isobarik
􀂊 P = tetap
􀂊W = P V
􀂊Q = W + U
b. Proses isotermis
􀂊 T = tetap
􀂊 U = 0
􀂊P1V1 = P2V2
􀂊W = n RT Pn
􀂊Q = W
5. Mesin kalor adalah mesin yang memanfaatkan aliran
kalor dari suhu tinggi ke suhu rendah secara spontan
untuk menghasilkan usaha. E.siensinya:
= x 100% atau = x 100%
6. Mesin Carnot memiliki e.siensi maksimum dan
merupakan mesin ideal.
Q ~ T = x 100%.
c. Proses Isokhoris
􀂊V = tetap
􀂊W = 0
􀂊Q = U
d. Proses Adiabatis
􀂊Q = 0
􀂊W = U
e. Proses sembarang (lain)
􀂊W = luas kurva
Rangkuman Bab 8
=
kT
148 Fisika SMA Kelas XI
1. Berikut yang merupakan ciri gas ideal
adalah:
A. Dalam geraknya partikel-partikel
tidak memenuhi hukum newton
tentang gerak.
B. Selalu terjadi tumbukan antar
molekul-molekul secara lenting
sebagian.
C. Antar partikel tidak terjadi tarikmenarik
D. Massa partikel dapat dianggap
nol
E. Terdiri dari partikel yang selalu
bergerak.
2. Jika isi suatu gas yang memenuhi
hukum Boyle dijadikan setengahnya,
maka tekanan menjadi dua kalinya.
Hal ini disebabkan oleh karena ....
A. molekul-molekul merapat
sehingga kerapatannya menjadi
dua kali.
B. molekul-molekul bergetar dua
kali lebih cepat
C. molekul-molekul beratnya
menjadi dua kali
D. banyaknya molekul menjadi dua
kali
E. energi kinetik molekul-molekul
menjadi dua kali.
3. Suatu gas yang suhunya 127OC
dipanaskan menjadi 227OC pada
tekanan tetap. Volume gas sebelum
dipanaskan adalah V. Volume gas
setelah dipanaskan adalah ....
A. 1/3 V D. 3/2 V
B. 1/2 V E. 2 V
C. 5/4 V
4. Suatu gas berada dalam ruang tertutup
dengan volume 5 lt, tekanan 1 atm
dan suhu 87OC. Bila volume dijadikan
1/2 nya dan suhu diturunkan menjadi
27OC, maka tekanan gas berubah
menjadi ... kali.
A. 5/3 D. 2/4
B. 3/2 E. 3/5
C. 3/4
5. Persamaan keadaan gas ideal ditulis
dalam bentuk = bilangan tetap,
yang bergantung pada ....
A. jenis gas D. volume gas
B. suhu gas E. banya partikel
C. tekanan gas
6. Sebuah tangki bervolume 8314 cm3
berisi gas oksigen (berat molekul 32
kg/kmol) pada suhu 47OC dan tekanan
alat 25 . 105 Pa. Jika tekanan udara
luar 1 x 105 Pa, maka massa oksigen
adalah ....
A. 0,24 kg D. 0,4 kg
B. 0,25 kg E. 0,5 kg
C. 0,26 kg
7. Rapat massa suatu gas ideal pada
suhu T dan tekanan P adalah ρ. Jika
tekanan gas tersebut dijadikan 1,5P
dan suhunya diturunkan menjadi 0,3T
maka rapat massa gas dalam keadaan
terakhir ini adalah ....
A. 0,3ρ D. 5ρ
Β. 0,7ρ E. 7ρ
C. 3ρ
8. Gas berada dalam tabung yang
berlubang sehingga memungkinkan
gas keluar dari tabung. Jika suhu
jadikan 227OC dari suhu 27OC, maka
massa yang keluar dari tabung adalah
....
A. 2/5 dari massanya awal
B. 3/5 dari massanya awal
C. 1/2 dari massanya awal
D. 3/4 dari massanya awal
E. 1/4 dari massanya awal
9. Jika konstanta Boltzmann k = 1,38 x
10-23 J/K, maka energi kinetik sebuah
atom gas helium pada suhu 127OC
adalah ....
A. 4,12 x 10-21 joule
B. 2,07 x 10-21 joule
C. 5,59 x 10-21 joule
D. 8,28 x 10-21 joule
E. 12,42 x 10-21 joule
10. Gas dalam tabung yang suhunya
27OC dipanaskan pada volume tetap,
hingga kecepatan rata-rata partikel
gas menjadi dua kali semula. Berarti
kenaikan suhu gas tersebut sebesar
....
A. 27OC D. 900OC
B. 300OC E. 1200OC
C. 600OC
Evaluasi Bab
Termodinamika 149
11. Seorang pelari melakukan usaha
2,5.105 J dalam suatu latihan rutin.
Sedangkan energi dalamnya berkurang
6,5105 J, maka dalam latihan itu orang
tersebut ….
A. Menyerap kalor 4,0 x 105 J
B. Mengeluarkan kalor 4,0 x 105 J
C. Menyerap kalor 9,0 x 105 J
D. Mengeluarkan kalor 9,0 x 105 J
E. Mengeluarkan kalor 2,5 x 105 J
12. Perhatikan pernyataan-pernyataan
berikut!
(1) Pada proses isokhorik, gas tidak
melakukan usaha
(2) Pada proses isobarik, gas selalu
mengembang
(3) Pada proses adiabatik, gas selalu
mengembang
(4) Pada proses isotermik, energi
dalam gas tetap
Pernyataan yang sesuai dengan konsep
termodinamika adalah ....
A. 1 dan 2 D. 2, 3 dan 4
B. 1, 2 dan 3 E. 3 dan 4
C. 1 dan 4
13. Suatu gas volumenya 1,5 m3 perlahan
– perlahan dipanaskan pada tekanan
tet ap hingga volumenya menjadi 2 m3.
Jika usaha luar gas tersebut 1,5 x 105
Joule, maka tekanan gas adalah ….
A. 6 x 105 Nm-2 D. 5 x 105 Nm-
2
B. 2 x 105 Nm-2 E. 3 x 105 Nm-
2
C. 1,2 x 105 Nm-2
14. Suatu sistem melepaskan panas 200
kalori tanpa melakukan usaha luar,
maka perubahan energi dalam sistem
tersebut sebesar ....
A. –840 J D. 47,6 J
B. –480 J E. 470 J
C. –48 J
15. Gas ideal dalam suat u ruangan
mengalami proses pemuaian secara
adiabatik. Pada proses ini ….
A. dibutuhkan kalor untuk usaha
kuat
B. dibutuhkan kalor untuk tambahan
energi dalam
C. tekanan gas ideal bertambah
D. suhu gas ideal naik
E. suhu gas ideal turun
16. Grafik berikut memberi hubungan
antara tekanan (P) dan volume (V)
dari jumlah massa gas ideal. Dari
grafik tersebut, kalor yang dibutuhkan
gas selama proses adalah ….
A. 1,5 joule
B. 2,1 joule
C. 3,5 joule
D. 4,0 joule
E. 6,0 joule
17. Sebuah mesin kalor Carnot bekerja
diantara dua reservoir bersuhu 5270
C dan 1270 C. Apabila reservoir suhu
tinggi diturunkan menjadi 2270 C,
maka efi siensi mula-mula dan terakhir
masing-masing adalah .…
A. 30% dan 20%
B. 40% dan 20%
C. 50% dan 20%
D. 50% dan 30%
E. 60% dan 40%
18. Suatu mesin kalor Carnot dengan
efisiensi 60% dioperasikan antara
2 reservoir kalor, reservoir bersuhu
rendah 270 C. Agar mesin Carnot
tersebut daya gunanya menjadi 80%,
maka diperlukan kenaikan suhu
reservoir kalor bersuhu tinggi sebesar
.…
A. 50 K D. 500 K
B. 150 K E. 750 K
C. 250 K
19. Perhatikan gambar siklus Carnot di
bawah ini!
T1 = 900 K, T2 = 720 K, W = 4 x 104
J. Kalor yang dilepas (Q2) adalah ….
A. 1,0 x 105 joule
B. 1,2 x 105 joule
C. 1,6 x 105 joule
D. 7,2 x 105 joule
E. 9,0 x 105 joule
20. Sebuah mesin Carnot bekerja pada
suhu antara 800 K dan 450 K, serta
membuang energi panas sebesar 1 kJ
setiap siklusnya. Usaha mesin setiap
siklusnya adalah .…
A. 0,79 kJ. D. 1,72 kJ.
B. 1,00 kJ. E. 2,05 kJ.
C. 1,43 kJ.
1 2
1
2
p
V(m3)
P (Nm-2)
Q1
W
Q2
T1
T2
V (m3)
150 Fisika SMA Kelas XI
Glosarium
Adiabatik : proses perubahan suatu sistem gas tanpa adanya kalor yang
diserap atau dilepas
Debit : laju aliran fluida, dirumuskan perkalian luas penampang dengan
kecepatannya
Deferensial : limit perubahan besaran sesaat tiap satu satuan waktu untuk
selang waktu mendekati nol
Derajat kebebasan : bagian dari setiap gerak yang dapat menyumbangkan energi
Diatomik : gas yang senyawanya mengandung dua atom
Efisiensi : perbandingan hasil perubahan energi yang diharapkan dengan
sumber energi
Elastis : mudah berubah bentuk atau ukurannya dan mudah kembali ke
keadaan semula
Elevasi : sudut kemiringan dari arah gerak parabola terhadap horisontal
Fluida : zat yang dapat mengalir
Frekuensi : banyaknya getaran yang terjadi tiap satu detik
Gaya konservatif : gaya yang dapat menyebabkan terjadinya kekekalan energi
mekanik
Impuls : hasil kali gaya yang bekerja dengan selang waktu gaya bekerja
Integral : anti turunan atau anti deperensial
Isobarik : proses perubahan suatu sistem gas pada tekanan tetap
Isokorik : proses perubahan suatu sistem gas pada volume tetap
Isotermis : proses perubahan suatu sistem gas pada suhu tetap
Koefisien restitusi : koefisien kelentingan tumbukan dan dinyatakan sebagai nilai
negatif perbandingan kecepatan relatif setelah dengan sebelum
tumbukan
Kontinuitas : kekekalan debit suatu fluida
Medan gravitasi : daerah yang masih dipengaruhi oleh gaya gravitasi
Momen inersia : suatu besaran yang tetap pada gerak rotasi, dirumuskan sebagai
hasil kali antara massa dengan kuadrat jaraknya
Momentum linier : jumlah gerak, menyatakan hasil kali antara massa dengan
kecepatannya
Momentum sudut : jumlah gerak yang dimiliki oleh benda yang bergerak rotasi
Monoatomik : gas yang senyawanya mengandung satu atom
Parabola : garis melengkung yang memenuhi fungsi kuadrat
Periode : waktu yang dibutuhkan untuk satu kali getaran
Reservoir : tempat penyimpanan barang cadangan (seperti air dan bahan
bakar gas)
Siklus : gabungan proses-proses yang dapat kembali ke keadaan
semula
Glosarium
Termo- 151
1. Massa 1 kg = 103 g
1 g = 10-3 kg
1 u = 1,66 x 10-27 kg
1 ton = 1000 kg
2. Panjang 1 A = 10-10 m
1 nm = 10-9 m
1 cm = 10-2 m = 0,394 in
1 m = 10-3 km = 3,28 ft = 39,4 in
1 km = 103 = 0,621 mi
1 in = 2,54 cm = 2,54 x 10-2 m
1 ft = 0,305 m = 30,5 cm
1 pc (parsec) = 3,09 x 1013 km
3. Luas 1 cm2 = 10-4 m2 = 0,1550 in.2
= 1,08 x 10-3 ft2
1 m2 = 104 cm2 = 10,76 ft2 = 1550
in2
1 in2 = 6,94 x 10-3 ft2 = 6,45 cm2
= 6,45 x 10-4 m2
1 ft2 = 144 in.2 = 9,29 x 10-2 m2
= 929 cm2
4. Volume 1 cm3 = 10-6 m3 = 3,35 x 10-5 ft3
= 6,10 x 10-3 in3
1 m3 = 106 cm3 = 103 L = 35,3 ft3
= 6,10 x 104 in.3 = 264 gal
1 liter = 103 cm3 = 10-3 m3
= 0,264 gal
1 in.3 = 5,79 x 10-4 ft3 = 16,4 cm3
= 1,64 x 10-5 m3
1 ft3 = 1728 in.3 = 7,48 gal
= 0,0283 m3 = 28,3 L
1 gal = 231 in.3 = 0,134 ft3 = 3,785
L
5. Waktu 1 jam = 60 min = 3600 s
1 hari = 24 jam = 1440 min
= 8,64 x 104 s
1 tahun = 365 hari = 8,76
x 103 jam
= 5,26 x 105 min =
3,16 x 107 s
6. Kecepatan 1 m/s = 3,60 km/h = 3,28
ft/s
= 2,24 mi/h
1 km/h = 0,278 m/s = 0,621 mi/h = 0,911
ft/s
1 ft/s = 0,682 mi/h = 0,305 m/s = 1,10
km/h
1 mi/h = 1,467 ft/s = 1,609 km/h = 0,447
m/s
60 mi/h = 88 ft/s
7. Gaya 1 N = 0,225 lb
1 lb = 4,45 N
1 kg pada permukaan bumi = 2,2 lb = 9,8
N
1 dyne = 10-5 N = 2,25 x 10-6 lb
8. Tekanan 1 Pa = 1 N/m2 = 1,45 x 10-4
lb/in.2
= 7,5 x 10-3 mm Hg
1 mm Hg = 133 Pa = 0,02 lb/in.2
1 atm = 14,7 lb/in.2 = 101,3 Pa = 30 in.Hg
= 760 mm Hg
1 bar = 105 Pa = 100 kPa
9. Energi 1 J = 0,738 ft lb = 0,239 cal
= 9,48 x 10-4 Btu = 6,24 x 1018 eV
1 kkal = 4186 J = 3,968 Btu
1 kal = 4,186 J = 3,97 x 10-3 Btu = 3,09 ft
lb
1 ft lb = 1,36 J = 1,29 x 10-3 Btu
1 eV = 1,60 x 10-19 J
1 kWh = 3,6 x 106 J
1 erg = 10-7 J = 7,38 x 10-6 ft lb
10. Daya 1 W = 1 J/s = 0,738 ft lb/s
= 1,34 x 10-3 hp
= 3,41 Btu/h
1 ft lb/s = 1,36 W = 1,82 x 10-3 hp
1 hp = 550 ft lb/s = 745,7 W
= 2545 Btu/h
Besaran Simbol Nilai tetapannya
Kecepatan cahaya (c) 3 x 108 m/s
Konstanta gravitasi G 6,67 x 10-11 Nm2/mg2
Tetapan Stefan-Botzmann ( ) 5,67 x 10-8 W/2K4
Tetapan Botzmann’s (k) 1,38 x 10-23 J/K
Tetapan Avogadro NA 6,022 x 1023 mol-1
Konstanta gas R = NAk 8,31 J/mol K
Hukum Coulomb’s k = 8,99 x 109 N m2/C2
Muatan elektron l 1,60 x 10-19 C
Permitivitas vakum 8,85 x 10-12 C/Nm2
Permeabilitas vakum 4 x 10-7 T m/A =
1,26 x 10-6 T m/A
Tetapan planck’s h 6,63 x 10-34 J s
h = h/2 1,05 x 10-34 J s
Massa atom u 1,66 x 10-27 kg 931 MeV
Massa elektron me 9,10939 x 10-31 kg = 5,94 x 10-4 u 0,511 MeV
Massa neutron mn 1,67500 x 10-27 kg = 1,008665 u 939,57 MeV
Massa proton mp 1,67565 x 10-27 kg = 1,007267 u 938,28 MeV
Ketetapan Fisika
Konversi Satuan
Ketetapan Fisika SMA Kelas XI
Fisika SMA Kelas XI
DAFTAR PUSTAKA
Poon B. Sc., Danny, Dip. Ed. 1996. Living Physics, MC Problems For HKCEE. Hongkong:
Goodman Publisher.
Halliday, David. Resnick, Robert. 1996. Fisika. Jilid 1 &2 (terjemahan). Edisi ketiga.
Jakarta: Erlangga.
Departemen Pendidikan Nasional. 1989 - 2005. Soal-soal UMPTN dan SPMB Fisika.
Jakarta.
Departemen Pendidikan Nasional. 2003. Silabus Kurikulum Berbasis Kompetensi
Sekolah Menengah Atas dan Madrasah Aliyah Untuk Mata Pelajaran:Fisika.
Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta.
J. Bueche, Frederick. Ph. D. 1992. Seri Buku Schaum, Teori dan Soal-soal Fisika. Edisi
Ketujuh (terjemahan). Jakarta: Erlangga.
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Giancoli. Jilid... (terjemahan). Edisi Kelima. Jakarta:
Erlangga.
Glencoe. 1999. Glencoe PHYSICS, Priciples and Problems. New York: Mc. Graw-
Hill Companies.
Marcelo, Alonso. Edward, J. Finn. 1994. Dasar-dasar Fisika Universitas. Jilid... (terjemahan).
Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga.
Young, Hugh, D. Anf Freedman, Roger, A. 2004. Sears and Zemansky’s : University
Physics. San Fransisco: Pearson Education, Inc.
S. Walker, J. 2002. Physics. New Jersey : Prentice-Hall. Inc.
D., Ken, R. , Martins. 2002. Physics, 2nd Edition. United Kingdom : Melson Thornes
Limited.
L, Peter. 2000. Jendela IPTEK, Gaya dan Gerak. Jakarta : Balai Pustaka.
152 Daftar Pustaka Fisika SMA Kelas XI
Termo- 153
Evaluasi Bab 1
1. C 9. E 17. E
3. E 11. D 19. D
5. E 13. B
7. D 15. D
Evaluasi Bab 2
1. C 7. E 13. C
3. B 9. E 15. E
5. B 11. C
Evaluasi Bab 3
1. D 9. C 17. C
3. C 11. D 19. C
5. E 13. B
7. E 15. D
Evaluasi Bab 4
1. B 7. A 13.B
3. C 9. B
5. A 11. B
Evaluasi Bab 5
1. E 11. A
3. D 13. D
5. A 15. A
7. B
9. E
Evaluasi Bab 6
1. C 11. B
3. B 13. E
5. C 15. B
7. D
9. C
Evaluasi Bab 7
1. E 11. C
3. C 13. D
5. A 15. E
7. C
9. E
Evaluasi Bab 8
1. C 11. B
3. C 13. B
5. E 15. D
7. D 17. C
9. D 19. C
Kunci Fisika SMA Kelas XI
Kunci Fisika SMA Kelas XI
154 Fisika SMA Kelas XI
A
Adiabatis, 139
Ayunan balistik, 82
Azas Bernoulli, 119
Azas ekuipartisi, 130
B
Benda melayang, 116
Benda tenggelam, 116
Benda terapung, 116
D
Debit, 118
Deferensial, 3
Derajat kebebasan, 130
EE
fisiensi, 143
Elastis sebagian, 80
Elastis sempurna, 78
Energi dalam, 131
Energi gerak rotasi, 98
Energi getaran, 50
Energi kinetik, 59
Energi mekanik, 65
Energi potensial, 58
F
Frekuensi, 48
G
Gabungan proses, 140
Gaya Archimedes, 113
Gaya konservatif, 65
Gaya pemulih, 48
Gerak parabola, 14
Getaran, 46
H
Hukum Boyle-Guy Lussac, 126
Hukum Gravitasi, 24
Hukum Kepler, 30
Hukum Pascal, 112
I
Impuls, 73
Integral, 5
Isobarik, 135
Isokhoris, 138
Isotermis, 137
K
Kalor, 134
Kecepatan, 2
Kecepatan efektif, 132
Kecepatan getar, 46
Indeks Fisika SMA Kelas XI
Kecepatan orbit, 32
Kekekalan momentum, 77
Kekekalan momentum sudut, 99
Keseimbangan, 92
Koefisien restitusi, 78
Konstanta Gravitasi umum, 24
Kontinuitas, 118
M
Menggelinding, 96
Mesin Carnot, 143
Modulus elastisitas, 38
Momen gaya, 88
Momen inersia, 89
Momentum linier, 72
Momentum sudut, 99
Monoatomik, 126
P
Percepatan, 7
Percepatan getar, 47
Percepatan gravitasi, 25
Percepatan linier, 12
Percepatan sudut, 11
Percepatan tangensial, 12
Periode, 48
Perpaduan gerak, 14
Perpindahan, 2
Persamaan umum Gas, 128
Perubahan Energi dalam, 135
R
Regangan, 38
S
Siklus, 143
Siklus Carnot, 143
Simpangan, 46
Susunan paralel, 43
Susunan seri, 43
T Tegangan, 38
Tekanan hidrostatis, 110
Tidak elastis, 81
Titik berat, 102
Titik terjauh, 16
Titik tertinggi (titik puncak), 16
Tumbukan, 78
U
Usaha, 56
Usaha Sistem, 135
INDEKS FISIKA KELAS XI
Bu ku ini telah dinilai oleh Ba dan Standar Nasional Pendidik an (B NS P) dan telah
dinyatak an layak sebagai buku teks pelaja ra n berd asar kan Pera tura n Menteri
Pendidik an Nasional Re publik In donesia Nomor 27 Tahun 2007 tanggal 25 Ju li 2007
Tentang Penetapan Bu ku Teks Pelaja ra n Yang Memenuhi Syar at Ke layaka n Untuk
Digunaka n Dalam Pros es Pembelaj ar an.
ISBN 978-979-068-166-8 (No. Jilid Lengkap)
ISBN 978-979-068-170-5
Harga Eceran Tertinggi (HET) Rp8.551,-
Comments