Contoh Soal Fisika Hukum Termodinamika, Materi, & Pembahasannya

tirto.id - Contoh soal dan kunci jawaban berikut berisi tentang Hukum Termodinamika. Hukum Termodinamika diajarkan kepada siswa yang duduk di jenjang pendidikan SMA kelas 11 semester 2. Contoh soal ini dapat dipakai untuk sarana berlatih dalam menghadapi ujian akhir semester (UAS).

Hukum Termodinamika menjadi salah satu materi di mata pelajaran Fisika di kelas 11 SMA Kurikulum Merdeka. Termodinamika adalah salah satu cabang ilmu fisika yang membahas hukum dasar dan konversi energi termal atau panas menjadi dinamika atau gerakan. Secara etimologi, termodinamika berasal bahasa Yunani yaitu "thermos" dan "dynamic" yang berarti panas dan kerja atau pergerakan.

Contoh soal fisika termodinamika memuat bahan dari pembahasan teori Hukum Kekekalan Energi. Hukum tersebut menjadi Hukum I Termodinamika.

Materi Fisika Hukum Termodinamika

Dalam rumus termodinamika lambang yang paling utama adalah Q (kalor) dan W (kerja).

Hukum I Termodinamika merupakan salah satu contoh hukum kekekalan energi. Dilansir dari laman Sumber Belajar Kemdikbud, energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, melainkan hanya dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk lainnya.

Bunyi hukum I Termodinamika adalah panas yang ditambahkan pada suatu sistem sama dengan perubahan energi internal sistem ditambah usaha yang dilakukan oleh sistem.

Berdasarkan hukum tersebut, dalam setiap proses saat kalor (Q) diberikan pada sistem dan sistem melakukan usaha (W), akan terjadi perubahan energi dalam ΔU (baca: delta U).

Dalam rumus matematikanya menjadi seperti ini:

Rumus Hukum I Termodinamika

Δ U=Q-W atau Q= DU+W

Dengan satuan Joule.

Contoh Soal Materi Fisika Hukum Termodinamika dan Jawabannya

Berikut adalah contoh soal materi fisika Hukum Termodinamika beserta jawaban dan penjelasannya.

1. Sebanyak 4 liter gas ideal pada tekanan 2 atm dipanaskan sehingga volumenya

mengembang dengan tekanan konstan sampai mencapai 6 l. Berapa usaha yang dilakukan oleh gas?

Diketahui:

V = 4 l, P1 = 2 atm, V2 = 6 l

Jawaban:

W = P.Δ V

W = 2. (6-4)

W = 2. 2

W = 4 atm.l

2. Jika kalor sebanyak 2000 Joule ditambahkan pada sistem, sedangkan sistem melakukan kerja 1000 Joule, berapakah perubahan energi dalam sistem?

Jawaban:

Δ U = Q-W

Δ U = 2000J - 1000J

Δ U = 1000J

3. Jika kalor sebanyak 2000 Joule meninggalkan sistem dan sistem melakukan kerja 1000 Joule, berapakah perubahan energi dalam sistem?

Jawaban:

Δ U = Q-W

Δ U = -2000J - 1000J

Δ U = -3000J

4. Jika kalor sebanyak 2000 Joule ditambahkan pada sistem dan kerja 1000 Joule dilakukan pada sistem, berapakah perubahan energi dalam sistem?

Jawaban:

Δ U = Q-W

Δ U = 2000J - (-1000J)

Δ U = 3000J

5. 30 kJ usaha dilakukan pada sistem dengan cara mengaduk, dan 10 kkal panas dibuang. Berapakah perubahan tenaga internal sistem?

Jawaban:

Usaha yang dilakukan W = -30 kJ, kalor yang keluar

Q = -10 kkal = -10. 4,18 kJ = -41,8 kJ

Tenaga internal sistem:

ΔU = Q - W = -41,8 kJ + 30 kJ = -11,8 kJ.