Contoh Soal Hukum 1 Termodinamika

Hukum termodinamika pertama adalah salah satu hukum termodinamika yang paling penting. Hukum ini menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dihancurkan, tetapi hanya dapat diubah bentuknya dari satu bentuk ke bentuk lain. Berikut ini adalah contoh soal hukum termodinamika pertama:

1. Sebuah mesin kalor menerima 1000 J kalor dari sumber panas pada suhu 400 K dan mengeluarkan 800 J kalor ke lingkungan pada suhu 300 K. Berapa kerja yang dihasilkan oleh mesin kalor tersebut?

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita dapat menggunakan rumus hukum termodinamika pertama, yaitu:

Q = W + ΔE

Q adalah kalor yang diterima oleh mesin kalor, W adalah kerja yang dihasilkan oleh mesin kalor, dan ΔE adalah perubahan energi internal sistem. Karena tidak ada perubahan energi internal pada sistem, ΔE sama dengan nol. Dengan mengganti nilai Q dan T ke dalam rumus, kita dapat menyelesaikan masalah ini:

1000 J = W + 300 K / 400 K × 800 J
1000 J = W + 600 J
W = 400 J

Jadi, mesin kalor tersebut menghasilkan kerja sebesar 400 J.

2. Sebuah bejana terisolasi termal mengandung 1 kg air pada suhu 20 °C. Bejana tersebut kemudian diletakkan di atas kompor dan dipanaskan hingga suhu air menjadi 100 °C. Berapa kalor yang diperlukan untuk memanaskan air?

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita dapat menggunakan rumus Q = m × c × ΔT, di mana m adalah massa benda, c adalah kapasitas kalor jenis benda, dan ΔT adalah perbedaan suhu. Mengganti nilai m, c, dan ΔT, kita dapat menyelesaikan masalah ini:

Q = 1 kg × 4186 J/kg.K × (100 °C – 20 °C)
Q = 376,740 J

Jadi, kalor yang diperlukan untuk memanaskan air adalah 376,740 J.

3. Sebuah mesin pendingin menerima 2000 J kalor dari lingkungan pada suhu 25 °C dan membuang 1000 J kalor ke ruangan pada suhu 35 °C. Berapa kerja yang diperlukan oleh mesin pendingin?

Untuk menyelesaikan masalah ini, kita dapat menggunakan rumus hukum termodinamika pertama, yaitu:

Q = W + ΔE

Karena mesin pendingin mengeluarkan kalor ke lingkungan, Q harus bernilai negatif. Dengan mengganti nilai Q dan T ke dalam rumus, kita dapat menyelesaikan masalah ini:

-2000 J = W + 298 K / 308 K × -1000 J
-2000 J = W – 307 J
W = 1693 J

Jadi, mesin pendingin memerlukan kerja sebesar 1693 J.

Dalam hukum termodinamika pertama adalah prinsip yang sangat penting dalam termodinamika
Chord ‘Sing Tak Tunggu’