√Pembahasan Soal Mesin Carnot (mesin Kalor Ideal) ⊗ Full Pembahasanya

Pembahasan Soal MIPA , Baik dari segi perhitungan serta rumus singkatnya, sangatlah dibutuhkan untuk membantu dalam menyelesaikan permasalahan yang dihadapi oleh setiap siswa.Kebanyakan dari siswa itu kurang menyukainya karena mereka menganggapnya sangatlah rumit dan susah dengan berbagai rumus yang ada.

√Pembahasan Soal Mesin Carnot (mesin Kalor Ideal) ⊗ Full Pembahasanya

Dan jika kita lihat dari sisi yang positif, MIPA -Matemarika dan csnya jika kita nalar dari segi logika sebenarnya sangatlagh mudah. Dan kita tidak perlu menghapal rumusnya. Sebab pada dasarnya MIPA meruapakan ilmu pasti yang memang sudah di tentukan dan di golongkan solusi dari permasalahan yang ada,.

Trik Menyukai MIPA : kita jangan anggap MIPA itu pelajaran yang membosankan,dan susah, saat belajar MIPA kita hubungankan dengan dengan kehidupan sehari-hari, belajar MIPA bisa kita buat ke sebuah cerita yang menarik

Pembahasan soal mesin Carnot (mesin kalor ideal)

1. Soal UN 2008/2009 P12 No.18

Perhatikan grafik P – V mesin Carnot di samping! Jika kalor yang diserap (Q1) = 10.000 joule maka besar usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah…

A. 1.500 J

B. 4.000 J

C. 5.000 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (T2) = 400 K

Suhu tinggi (T1) = 800 K

Kalor yang diserap (Q1) = 10.000 Joule

Ditanya : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W)

Jawab :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

W = (1/2)(10.000) = 5000 Joule

Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN 2010/2011 P25

Perhatikan gambar di samping! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah…

A. 300 J

B. 400 J

C. 500 J

D. 600 J

E. 700 J

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 400 K

Suhu tinggi (TH) = 600 K

Kalor yang diserap (Q1) = 600 Joule

Ditanya : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W)

Jawab :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

W = (1/3)(600) = 200 Joule

Jawaban yang benar adalah E.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.19

Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA di bawah ini! Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah…

A. 10 %

B. 20 %

C. 25 %

D. 30 %

E. 35 %

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 350 K

Suhu tinggi (TH) = 500 K

Ditanya : Efisiensi mesin Carnot (e)

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (TH – TL) / TH

e = (500 – 350) / 500

e = 150 / 500

e = 0,3

e = 30/100 = 30 %

Jawaban yang benar adalah D.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.19

Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika usaha yang dilakukan oleh mesin adalah W, maka kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah adalah…

A. W

B. 2 W

C. 3 W

D. 4 W

E. 6 W

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 400 K

Suhu tinggi (TH) = 600 K

Ditanya : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q2)

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (TH – TL) / TH

e = (600 – 400) / 600

e = 200 / 600

e = 1/3

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q1 = kalor yang diserap mesin.

W = (1/3)(Q1)

3W = Q1

Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :

Q2 = Q1 – W

Q2 = 3W – W

Q2 = 2W

Jawaban yang benar adalah B.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.19

Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika kalor yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah…

A. 3.000 J

B. 4.000 J

C. 4.800 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 500 K

Suhu tinggi (TH) = 800 K

Kalor yang dilepaskan (Q2) = 3000 Joule

Ditanya : Kalor yang diserap sistem (Q1)

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (TH – TL) / TH

e = (800 – 500) /8600

e = 300 / 800

e = 3/8

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

W = (3/8)(Q1)

8W/3 = Q1

Q2 = Q1 – W

Q2 = 8W/3 – 3W/3

Q2 = 5W/3

3Q2 = 5W

W = 3Q2/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

Kalor yang diserap sistem :

Q1 = W + Q2 = 1800 + 3000 = 4800 Joule

Jawaban yang benar adalah C.

6. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.19

Sebuah mesin Carnot menerima kalor dari reservoir suhu tinggi 800 K dan mempunyai efisiensi 50%. Agar efisiensi menjadi 80% dengan mempertahankan suhu reservoir rendah tetap, maka suhu tinggi harus diubah menjadi….

A. 1.600 K

B. 2.000 K

C. 2.400 K

D. 4.000 K

E. 6.400 K

Pembahasan

Diketahui :

Jika suhu tinggi (TH) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5

Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8

Jawab :

Suhu rendah = 400 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80 % ?

Suhu tinggi = 2.000 Kelvin

Jawaban yang benar adalah B.

7. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.19

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

A. 480 K

B. 840 K

C. 900 K

D. 1028 K

E. 1440 K

Pembahasan

Diketahui :

Jika suhu tinggi (TH) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4

Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75

Jawab :

Suhu rendah = 360 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75 % ?

Suhu tinggi = 1440 Kelvin

Jawaban yang benar adalah E.

Termodinamika 188.28 KB

Pembahasan soal mesin Carnot (mesin kalor ideal)

1. Soal UN 2008/2009 P12 No.18

Perhatikan grafik P – V mesin Carnot di samping! Jika kalor yang diserap (Q1) = 10.000 joule maka besar usaha yang dilakukan mesin Carnot adalah…

A. 1.500 J

B. 4.000 J

C. 5.000 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (T2) = 400 K

Suhu tinggi (T1) = 800 K

Kalor yang diserap (Q1) = 10.000 Joule

Ditanya : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W)

Jawab :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

W = (1/2)(10.000) = 5000 Joule

Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN 2010/2011 P25

Perhatikan gambar di samping! Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah…

A. 300 J

B. 400 J

C. 500 J

D. 600 J

E. 700 J

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 400 K

Suhu tinggi (TH) = 600 K

Kalor yang diserap (Q1) = 600 Joule

Ditanya : Usaha yang dihasilkan mesin Carnot (W)

Jawab :

Efisiensi mesin kalor ideal (mesin Carnot) :

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

W = (1/3)(600) = 200 Joule

Jawaban yang benar adalah E.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.19

Perhatikan grafik siklus Carnot ABCDA di bawah ini! Berdasarkan data pada grafik, efisiensi mesin Carnot adalah…

A. 10 %

B. 20 %

C. 25 %

D. 30 %

E. 35 %

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 350 K

Suhu tinggi (TH) = 500 K

Ditanya : Efisiensi mesin Carnot (e)

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (TH – TL) / TH

e = (500 – 350) / 500

e = 150 / 500

e = 0,3

e = 30/100 = 30 %

Jawaban yang benar adalah D.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.19

Pada grafik P-V mesin Carnot berikut diketahui reservoir suhu tinggi 600 K dan suhu rendah 400 K. Jika usaha yang dilakukan oleh mesin adalah W, maka kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah adalah…

A. W

B. 2 W

C. 3 W

D. 4 W

E. 6 W

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 400 K

Suhu tinggi (TH) = 600 K

Ditanya : Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah (Q2)

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (TH – TL) / TH

e = (600 – 400) / 600

e = 200 / 600

e = 1/3

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

Keterangan : W = usaha yang dilakukan mesin, e = efisiensi mesin, Q1 = kalor yang diserap mesin.

W = (1/3)(Q1)

3W = Q1

Kalor yang dikeluarkan pada suhu rendah :

Q2 = Q1 – W

Q2 = 3W – W

Q2 = 2W

Jawaban yang benar adalah B.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.19

Grafik P-V dari sebuah siklus Carnot terlihat seperti gambar berikut. Jika kalor yang dilepas ke lingkungan 3.000 Joule, maka kalor yang diserap sistem adalah…

A. 3.000 J

B. 4.000 J

C. 4.800 J

D. 6.000 J

E. 8.000 J

Pembahasan

Diketahui :

Suhu rendah (TL) = 500 K

Suhu tinggi (TH) = 800 K

Kalor yang dilepaskan (Q2) = 3000 Joule

Ditanya : Kalor yang diserap sistem (Q1)

Jawab :

Efisiensi mesin Carnot :

e = (TH – TL) / TH

e = (800 – 500) /8600

e = 300 / 800

e = 3/8

Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot :

W = e Q1

W = (3/8)(Q1)

8W/3 = Q1

Q2 = Q1 – W

Q2 = 8W/3 – 3W/3

Q2 = 5W/3

3Q2 = 5W

W = 3Q2/5 = 3(3000)/5 = 9000/5 = 1800

Kalor yang diserap sistem :

Q1 = W + Q2 = 1800 + 3000 = 4800 Joule

Jawaban yang benar adalah C.

6. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.19

Sebuah mesin Carnot menerima kalor dari reservoir suhu tinggi 800 K dan mempunyai efisiensi 50%. Agar efisiensi menjadi 80% dengan mempertahankan suhu reservoir rendah tetap, maka suhu tinggi harus diubah menjadi….

A. 1.600 K

B. 2.000 K

C. 2.400 K

D. 4.000 K

E. 6.400 K

Pembahasan

Diketahui :

Jika suhu tinggi (TH) = 800 K , efisiensi (e) = 50% = 0,5

Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80% = 0,8

Jawab :

Suhu rendah = 400 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 80 % ?

Suhu tinggi = 2.000 Kelvin

Jawaban yang benar adalah B.

7. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.19

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

A. 480 K

B. 840 K

C. 900 K

D. 1028 K

E. 1440 K

Pembahasan

Diketahui :

Jika suhu tinggi (TH) = 600 K , efisiensi (e) = 40% = 0,4

Ditanya : Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75% = 0,75

Jawab :

Suhu rendah = 360 Kelvin

Berapa suhu tinggi (TH) agar efisiensi (e) = 75 % ?

Suhu tinggi = 1440 Kelvin

Jawaban yang benar adalah E.

Termodinamika 188.28 KB

Pembahasan soal mikroskop

1. Soal UN 2009/2010 P12 No.18

Amatilah diagram pembentukan bayangan oleh mikroskop berikut ini!

Jika berkas sinar yang keluar dari lensa okuler merupakan berkas sejajar, dan mata yang mengamati berpenglihatan normal, maka perbesaran mikroskop adalah …. (Sn = 25 cm)

A. 10 kali

B. 18 kali

C. 22 kali

D. 30 kali

E. 50 kali

Pembahasan

Diketahui :

Panjang fokus lensa obyektif (fob) = 2 cm

Jarak benda dari lensa obyektif (sob) = 2,2 cm

Titik dekat normal (N) = 25 cm

Panjang fokus lensa okuler (fok) = 25 cm

Ditanya : M

Jawab :

Jika bayangan akhir berjarak tak berhingga maka mata berakomodasi minimum, sebaliknya bila bayangan berjarak berhingga maka mata berakomodasi maksimum. Bayangan akhir pada gambar di atas menunjukkan bayangan berjarak tak berhingga sehingga mata berakomodasi minimum.

Terlebih dahulu hitung jarak bayangan dari lensa obyektif (sob‘). Lensa obyektif merupakan lensa cembung karenanya jarak bayangan dihitung menggunakan rumus lensa cembung. Panjang fokus lensa cembung positif karena titik fokus lensa cembung dilalui cahaya.

1/sob‘ = 1/fob – 1/sob = 1/2 – 1/2,2 = 11/22 – 10/22 = 1/22

sob‘ = 22/1 = 22 cm

Jadi perbesaran bayangan mikroksop adalah :

Jawaban yang benar adalah A.

2. Soal UN 2011/2012 C61 No.24

Perhatikan gambar jalannya sinar pembentukan bayangan pada mikroskop berikut :

Jarak lensa obyektif dan lensa okuler dari mikroskop tersebut adalah…

A. 20 cm

B. 24 cm

C. 25 cm

D. 27 cm

E. 29 cm

Pembahasan

Mikroskop digunakan untuk melihat benda yang berukuran sangat kecil atau benda yang tidak dapat dilihat langsung dengan jelas oleh mata. Mikroskop yang paling sederhana terdiri dari dua lensa konvergen alias lensa cembung. Lensa yang berjarak dekat dengan benda atau obyek disebut lensa obyektif. Lensa yang berjarak dekat dengan mata disebut lensa okuler atau lensa mata. Lensa obyektif berfungsi untuk menghasilkan bayangan nyata. Bayangan nyata yang dihasilkan oleh lensa obyektif dianggap sebagai benda oleh lensa okuler. Selanjutnya lensa okuler memperbesar bayangan tersebut sehingga dapat dilihat dengan jelas oleh mata.

Diketahui :

Panjang fokus lensa obyektif (fob) = 1,8 cm (fokus positif karena lensanya konvergen/cembung)

Panjang fokus lensa okuler (fok) = 6 cm (fokus positif karena lensanya konvergen/cembung)

Jarak benda dari lensa obyektif (sob) = 2 cm (jarak benda positif karena benda dilalui cahaya)

Ditanya : Jarak lensa obyektif dan lensa okuler dari mikroskop (panjang tabung = d)

Jawab :

Jarak bayangan dari lensa obyektif (sob’) :

1/sob + 1/sob’ = 1/fob

1/sob’ = 1/fob – 1/sob

1/sob’ = 1/1,8 – 1/2 = 10/18 – 9/18 = 1/18

sob’ = 18 cm

Bayangan yang dibentuk lensa obyektif tepat berada di titik fokus pertama lensa okuler, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di atas.

Jarak lensa obyektif dan lensa okuler (panjang tabung = d) :

l = sob’ + fok = 18 cm + 6 cm = 24 cm

Jawaban yang benar adalah B.

3. Soal UN 2011/2012 A81 No.24

Perhatikan diagram pembentukan bayangan pada mikroskop berikut.

Jarak benda terhadap lensa obyektif 1,1 cm, jarak fokus obyektif 1 cm dan jarak fokus okuler 5 cm maka perbesaran bayangan mikroskop tersebut adalah…

A. 25 kali

B. 30 kali

C. 40 kali

D. 50 kali

E. 55 kali

Pembahasan

Diketahui :

Jarak benda dari lensa obyektif (sob) = 1,1 cm (jarak benda positif karena benda dilalui cahaya)

Panjang fokus lensa obyektif (fob) = 1 cm (fokus positif karena lensanya konvergen/cembung)

Panjang fokus lensa okuler (fok) = 5 cm (fokus positif karena lensanya konvergen/cembung)

Ditanya : Perbesaran bayangan mikroskop (M)

Jawab :

Perbesaran total mikroskop adalah hasil kali perbesaran linear lensa obyektif (mob) dan perbesaran sudut lensa okuler (Mok).

Perbesaran lensa obyektif

Rumus perbesaran linear lensa obyektif (mob) :

mob = hob’/hob = sob’/sob = (l – fok)/sob

Keterangan :

hob’ = tinggi bayangan yang dibentuk lensa obyektif

hob = tinggi benda

sob’ = jarak bayangan dari lensa obyektif

sob = jarak benda dari lensa obyektif

fok = fokus lensa okuler

l = panjang tabung = jarak antara kedua lensa = jarak bayangan yang dibentuk lensa obyektif (sob’) + panjang fokus lensa okuler (fok)

Jarak bayangan dari lensa obyektif (sob’) :

Terlebih dahulu hitung jarak bayangan dari lensa obyektif.

1/sob + 1/sob’ = 1/fob

1/sob’ = 1/fob – 1/sob

1/sob’ = 1/1 – 1/1,1 = 11/11 – 10/11 = 1/11

sob’ = 11 cm

Bayangan yang dibentuk lensa obyektif tepat berada di titik fokus pertama lensa okuler, sebagaimana ditunjukkan pada gambar di atas.

Perbesaran lensa obyektif (mob) :

mob = sob’/sob = 11 cm / 1,1 cm = 10

Perbesaran lensa okuler

Jika mata berakomodasi minimum atau mata rileks, di mana bayangan yang dibentuk lensa okuler berada pada jarak tak berhingga sebagaimana ditunjukkan pada gambar di dekat lensa okuler di atas (dua garis lurus paralel sejajar) maka rumus perbesaran sudut lensa okuler (Mok) adalah :

Mok = N / fok

Keterangan :

N = titik dekat mata normal (25 cm)

fok = panjang fokus lensa okuler = 5 cm

Perbesaran sudut lensa okuler (Mok) :

Mok = N / fok = 25 cm / 5 cm = 5

Perbesaran total mikroskop

M = mob x Mok = 10 x 5 = 50

Jawaban yang benar adalah D.

4. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.22

Perhatikan gambar jalannya sinar pembentukan bayangan pada mikroskop berikut :

Jarak lensa obyektif dan lensa okuler dari mikroskop tersebut adalah….

A. 20 cm

B. 24 cm

C. 25 cm

D. 27 cm

E. 29 cm

Pembahasan

Diketahui :

Jarak benda dari lensa obyektif (sob) = 2 cm

Panjang fokus lensa obyektif (fob) = 1,8 cm

Jarak bayangan nyata dari lensa okuler (sok) = 6 cm

Panjang fokus lensa okuler (fok) = 6 cm

Ditanya : Jarak lensa obyektif dan lensa okuler (panjang tabung mikroskop)

Jawab :

Amati gambar di atas. Ketika mata berakomodasi minimum, bayangan akhir yang dibentuk oleh lensa okuler berada pada jarak tak berhingga. Agar bayangan akhir yang dihasilkan oleh lensa okuler berjarak tak berhingga maka bayangan nyata yang dihasilkan oleh lensa obyektif harus berada di titik fokus lensa okuler. Dengan demikian, jarak lensa obyektif dan lensa okuler (l) = jarak bayangan nyata dari lensa obyektif (sob’) + panjang fokus lensa okuler (fok).

Jarak bayangan nyata dari lensa obyektif (sob’) :

1/sob + 1/sob’ = 1/fob

1/sob’ = 1/fob – 1/sob

1/sob’ = 1/1,8 – 1/2

1/sob’ = 10/18 – 9/18 = 1/18

sob’ = 18 cm

Jarak lensa obyektif dan lensa okuler (panjang tabung mikroskop) :

l = sob’ + fok

l = 18 cm + 6 cm

l = 24 cm

Jawaban yang benar adalah B.

Alat optik 248.70 KB

Tweet

Subscribe to receive free email updates: