Smart Solution
UJIAN NASIONAL
TAHUN PELAJARAN 2012/2013
Disusun Per Indikator Kisi-Kisi UN 2013
Fisika SMA
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 83
3.3 Menentukan besaran fisis yang berkaitan dengan proses termodinamika pada mesin kalor.
Proses Termodinamika
Mesin Kalor
Siklus
Mesin Carnot
Siklus adalah rangkaian proses Mesin Carnot adalah mesin yang perubahan suatu gas tertentu mempunyai efisiensi maksimum dari keadaan awal yang selalu dan Mesin Carnot inilah yang kembali pada keadaan awalnya. dianggap mesin paling ideal.
Siklus Carnot
Usaha Mesin Carnot
= −
= ( −�� )
Efisiensi Mesin Carnot
� = ( −�� ) × %
� = × %
A
B
C D
�
�
1. Proses pemuaian secara � � (A ke B) menyerap kalor dan mengubahnya menjadi .
2. Proses pemuaian secara � � (B ke C) melakukan usaha .
3. Proses penampatan secara � � (C ke D) melepas kalor .
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 84
TRIK SUPERKILAT:
Pada mesin Carnot berlaku perbandingan senilai
�
�����‼Efisiensi adalah
� − �
�
Jadi ketiga variabel tersebut nilainya adalah sebanding satu sama lain, satu hal yang perlu diperhatikan adalah definisi atau pengertian masing-masing variabel, yakni:
(Kalor yang diserap, kalor yang diterima, kalor yang diambil, kalor yang diberikan pada gas oleh �)
(Kalor yang dilepas, kalor yang dibuang, kalor yang keluar, kalor yang diberikan pada gas oleh � )
� (Suhu reservoir tinggi)
� (Suhu reservoir rendah)
Ingat!!! Satuan suhu adalah Kelvin
°� � !!!
Contoh soal:
Sebuah mesin Carnot bekerja pada reservoir suhu tinggi 523°C dan reservoir suhu rendah °C. Jika kalor yang diserap adalah 1.600 J, maka tentukan:
a. Usaha yang dilakukan b. Efisiensi mesin Carnot
Penyelesaian TRIK SUPERKILAT:
Ingat, satuan suhu Kelvin.
Jadi suhu tinggi � = 523 + 273 = 800K, dan suhu rendah � = 23 + 273 = 300 K
Bentuk tabel seperti di bawah ini dan letakkan variabel sesuai dengan perbandingannya:
� � − �
�
.
� − �
Cara Kerja TRIK SUPERKILAT:
Nilai � − � jelas adalah 800 dikurangi 300 sama dengan 500.
Sehingga terlihat jelas perbandingan yang akan digunakan untuk mencari adalah: .
=
a. Dan � ‼!� ‼ Nilai dari usaha adalah 1.000 J didapatkan dengan menyelesaikan perbandingan tersebut.
b. Dan nilai dari efisiensi pun didapatkan dari tabel yakni � = × % = , %
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 85
CONTOH SOAL Menentukan usaha � yang dilakukan mesin Carnot
1. Perhatikan grafik − untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini!
Jika mesin mengambil panas 1.000 J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah .... A. 400 J
B. 600 J C. 1.000 J D. 1.500 J E. 2.500 J
2. Perhatikan gambar di bawah!
Besar usaha yang dilakukan mesin dalam satu siklus adalah .... J A. 300 J
B. 400 J C. 500 J D. 600 J E. 700 J
3. Perhatikan grafik − mesin Carnot di bawah ini!
Jika mesin menyerap kalor sebanyak 6.000 J, usaha yang dilakukan mesin Carnot sebesar .... A. 2.000 J
B. 4.000 J C. 5.000 J D. 6.000 J E. 8.000 J
4. Perhatikan grafik − untuk mesin Carnot seperti gambar di bawah ini!
Jika mesin mengambil panas 1.000 J, banyaknya panas yang diubah menjadi usaha adalah .... A. 400 J
TRIK SUPERKILAT
1.000 1.000
Tanpa menghitung (menggunakan logika perbandingan senilai)
bisa telihat nilai =
J :)
TRIK SUPERKILAT
1.000 900
450
450
. =
Tanpa menghitung udah ketahuan nilai usaha adalah separuhnya 1.000,
Jadi, = J :)
TRIK SUPERKILAT
6.000 600
200
400
. =
Tanpa menghitung perkalian silang udah ketahuan nilai usaha adalah sepuluh kalinya 200,
Jadi, = . J :)
TRIK SUPERKILAT
1.000 500
300
200
. =
Tanpa menghitung perkalian silang udah ketahuan nilai usaha adalah dua kalinya 300,
Jadi, = J :)
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 86
5. Sebuah mesin bekerja dalam suatu siklus Carnot seperti gambar di bawah ini!
Jika kalor yang dibuang 4.000 Joule, usaha yang dihasilkan mesin adalah .... A. 4.000 J
B. 8.000 J C. 12.000 J D. 15.000 J E. 16.000 J
6. Perhatikan grafik − mesin Carnot di samping!
Jika kalor yang diserap = 10.000 J 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
7. Gambar − dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti gambar berikut! Jika mesin menyerap kalor 800 J, maka usaha yang dilakukan
adalah ....
8. Sebuah mesin bekerja dalam suatu siklus mesin Carnot seperti gambar di samping!
Jika kalor yang terbuang 2.000 Joule, besar usaha yang dihasilkan mesin adalah ....
A. 800 Joule B. 8.000 Joule C. 12.000 Joule D. 20.000 Joule E. 80.000 Joule
9. Gambar − dari sebuah mesin Carnot terlihat seperti gambar di samping. Jika mesin menyerap kalor 840 J, usaha yang dilakukan adalah ....
A. 600 Joule B. 570 Joule C. 540 Joule D. 490 Joule E. 420 Joule
10.Mesin Carnot bekerja diantara 2 reservoir bersuhu 27°C dan 227°C. Kalor yang masuk dalam sistem 1.000 Joule. Usaha yang dihasilkan adalah ....
A. 200 Joule
TRIK SUPERKILAT 900
600
4.000 300
. =
Tanpa menghitung perkalian silang udah ketahuan nilai usaha adalah dua kalinya 4.000,
Jadi, = . J :)
TRIK SUPERKILAT
10.000 800
400
400
. =
Tanpa menghitung perkalian silang udah ketahuan nilai usaha adalah setengah kalinya 10.000,
Jadi, = . J :)
� ℎ ℎ � �
TRIK SUPERKILAT
800 600
350
250
= ⇒ = × = ⋯ ? ?
Tanpa menghitung dengan pasti kita pasti paham nilainya separuhnya 800 lebih dikit. Jadi jawaban D.
Jadi, = , J
TRIK SUPERKILAT 2.000
1.600
2.000 400
. =
.
Tanpa menghitung perkalian silang udah ketahuan tuh nilai usaha adalah lima kali 1.600.
Jadi, = . J
TRIK SUPERKILAT
840 600
350
250
= ⇒ = × = ⋯ ? ?
Tanpa menghitung dengan pasti kita pasti paham nilainya separuhnya 840 lebih dikit. Jadi jawaban D.
Jadi, = J
TRIK SUPERKILAT
840 600
350
250
. =
Tanpa menghitung perkalian silang kita pasti tahu
nilainya adalah dua kalinya 200.
Jadi, = J
TRIK SUPERKILAT
1.000 500
200
300
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 87
11.Sebuah mesin Carnot memiliki spesifikasi seperti gambar di samping. Usaha yang dihasilkan mesin Carnot adalah ....
A. B. C. D. E.
Menentukan kalor yang diserap � oleh mesin Carnot
12.Suatu mesin Carnot berkerja diantara suhu 600 K dan 400 K dan menghasilkan kerja 500 J seperti pada gambar di samping! Dari grafik P − V mesin Carnot tersebut, kalor yang diserap oleh sistem tiap siklus adalah ....
A. 500 J B. 1.000 J C. 1.500 J D. 2.000 J E. 2.500 J
13.Dari grafik hubungan − pada mesin Carnot di gambar di samping dapat diketahui bahwa kalor yang diserap mesin tiap siklus adalah ....
A. × J B. × J C. × J D. × J E. × J
Menentukan kalor yang dilepas � oleh mesin Carnot
14.Mesin ideal Carnot bekerja diantara 2 reservoir 800K dan 1.000K. Jika kalor yang diserap sistem 200 kal, maka kalor yang dibuang adalah ....
A. 160 kal mesin tiap siklus adalah ....
A. 2.250 J B. 3.600 J C. 3.750 J D. 6.000 J E. 9.600 J
16.Sebuah mesin Carnot bekerja di antara dua reservoir panas 487°C dan reservoir dingin 107°C. Jika mesin tersebut menyerap kalor 800 joule dari reservoir panas, maka jumlah kalor yang dibuang dari mesin adalah ....
A. 200 Joule
TRIK SUPERKILAT 500
200
300
= ⇒ = ×
Nah, udah ketahuan tuh nilainya usaha adalah dari
� ℎ ℎ � �
TRIK SUPERKILAT 600
200
400
=
Nah, tanpa menghitung perkalian silangnya, kita pasti bisa menebak
bahwa nilai adalah tiga kalinya
dari 500. Sehingga = . J
TRIK SUPERKILAT 900
× 300
600
× =
Nah, tanpa menghitung perkalian silangnya, kita pasti bisa menebak bahwa nilai
adalah tiga kalinya dari × .
Sehingga = × J
TRIK SUPERKILAT
200 1.000
200
800
= .
200 adalah seperlima dari 1.000 berarti seperlima dari 800 adalah 160 kal.
TRIK SUPERKILAT 800
6.000 500
300
. =
6.000 adalah 12 kali dari 500, maka adalah 12 kali dari 300 sehingga
= . J.
TRIK SUPERKILAT
800 760
380
380
=
Tanpa menghitung jelas bahwa
nilai adalah separuh dari 800
= J.
� ℎ ℎ � �
TRIK SUPERKILAT
800 760
380
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 88
Menentukan efisiensi � dari mesin Carnot
17.Sebuah mesin menyerap panas sebesar 2.000 Joule dari suatu reservoir suhu tinggi dan membuangnya sebesar 1.200 Joule pada reservoir rendah. Efisiensi mesin itu adalah .... A. 80%
B. 75% C. 60% D. 50% E. 40%
18.Efisiensi mesin Carnot yang tiap siklusnya menyerap kalor pada suhu 960K dan membuang kalor pada suhu 576K adalah ....
A. 40% B. 50% C. 56% D. 60% E. 80%
19.Suatu mesin Carnot mempunyai reservoir suhu tinggi 373°C dan reservoir suhu dingin 50°C. Efisiensi yang dihasilkan mesin tiap siklus adalah ....
A. 50%
Menentukan suhu rendah � mesin Carnot
20.Jika sebuah mesin Carnot menggunakan reservoir dengan suhu tinggi 900°K dan mempunyai efisiensi 60%, maka suhu yang rendah adalah ....
A. 700K B. 400K C. 387K D. 360K E. 187K
Menentukan variabel pada perubahan efisiensi mesin Carnot
21.Sebuah mesin Carnot yang menggunakan reservoir suhu tinggi 800K mempunyai efisiensi sebesar 40%. Agar efisiensinya naik menjadi 50%, maka suhu reservoir suhu tinggi dinaikkan menjadi ....
22.Suhu tinggi reservoir mesin Carnot 500K dan efisiensinya 60%. Agar efisiensi mesin Carnot itu menjadi 80% maka suhu tinggi reservoir mesin Carnot itu menjadi ....
A. 375K B. 500K C. 1.000K D. 1.500K E. 2.000K
23.Contoh soal lainnya menyusul ya... Pembahasan soal di SKL ini akan segera diupdate... Kunjungi terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di
http://pak-anang.blogspot.com. Terima kasih.
� � � � ℎ × %
Jadi, besarnya efisiensi adalah
. × % = %
TRIK SUPERKILAT 2.000
.
� � � � ℎ� − �� × %
Jadi, besarnya efisiensi adalah × % = %
Kok bisa? Main feeling saja ya.. dibulatkan
mendekati hehehe…
TRIK SUPERKILAT 960
576
� � � � ℎ� − �� × %
Jadi, besarnya efisiensi adalah %
Kok bisa? Main feeling saja ya.. 323 kan separuh dari 646, ya kan?
TRIK SUPERKILAT 646
323
TRIK SUPERKILAT
100 900
60
� � � � % artinya taruh angka 60 di W dan
100 di hehe… :
Sehingga jelas perbandingannya sekarang adalah
= �
Dari dua kondisi tersebut kita bisa menarik kesimpulan bahwa:
Nilai suhu rendah adalah tetap, kan tidak berubah ya kan? Berarti rumus cepatnya adalah:
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 89
PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012
1. Suatu gas ideal mengalami proses tertutup A → B → C
→ A. Dalam suatu siklus gas tersebut melakukan usaha
sebesar ....
A. −2,0 . 103 J B. −5,5 . 103 J C. −8,0 . 105 J D. −2,0 . 106 J
E. −4,0 . 106 J
Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut
disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal 20November 2012 yang lalu.
Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html.
Terimakasih, Pak Anang.
TRIK SUPERKILAT:
= Luas segitiga = . . . = , . J
