SOAL LITERASI

Soal 1 (Kontekstual: Prinsip Kerja Lemari Es / Kulkas Rumah)

Teks Bacaan:

Di dapur rumah Rian (17 tahun), lemari es (kulkas) bekerja terus-menerus untuk menjaga makanan dan minuman tetap dingin. Kulkas memanfaatkan sistem pendingin yang beroperasi dalam sebuah siklus termodinamika tertutup (Siklus Kompresi Uap). Cairan pendingin (refrigerant/freon) dipompa oleh kompresor untuk menyerap kalor dari dalam ruang kulkas yang bersuhu rendah (Q2), lalu membuang kalor tersebut ke udara luar dapur yang bersuhu lebih tinggi (Q1). Proses pemindahan kalor dari tempat dingin ke tempat panas ini tidak terjadi secara spontan, melainkan membutuhkan masukan kerja mekanik (W) dari energi listrik PLN.

Berdasarkan teks di atas dan Hukum II Termodinamika, alasan utama mengapa kompresor kulkas memerlukan daya listrik (W) saat beroperasi adalah...

A. Kalor secara alami hanya mengalir dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah, sehingga butuh kerja luar untuk memindahkan kalor dalam arah sebaliknya.

B. Listrik diperlukan untuk menghancurkan cairan freon agar berubah menjadi energi dingin murni.

C. Kompresor membutuhkan energi untuk menetralkan seluruh kalor agar suhu di luar dapur ikut menurun.

D. Listrik berfungsi mengubah sistem terbuka kulkas menjadi sistem isolasi sempurna tanpa pelepasan kalor.

E. Kerja listrik dibutuhkan untuk mencegah terjadinya fluktuasi tekanan udara di dalam kabin kulkas.

Soal 2 (Kontekstual: Efisiensi Mesin Kendaraan Bermotor)

Teks Bacaan:

Sepeda motor yang dikendarai Budi memanfaatkan mesin kalor (mesin pembakaran dalam) untuk mengubah energi panas dari pembakaran bensin menjadi energi gerak mekanik. Saat bensin terbakar di ruang bakar, sebagian energi panas diubah menjadi kerja (W) untuk memutar roda, sementara sebagian besar sisa panasnya dibuang melalui knalpot dan sirip pendingin mesin ke udara bebas. Meskipun teknologi mesin kendaraan terus berkembang pesat, tidak ada satu pun mesin motor di dunia yang mampu mengubah 100% energi panas bensin menjadi energi gerak tanpa ada kalor yang terbuang.

Pernyataan yang paling tepat mengenai keterbatasan efisiensi mesin motor berdasarkan prinsip Siklus Termodinamika (Pernyataan Kelvin-Planck) adalah...

A. Efisiensi mesin terbatas karena sebagian besar bensin menempel pada dinding silinder dan tidak terbakar.

B. Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam satu siklus yang hanya menyerap kalor dari satu reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi kerja tanpa membuang sebagian kalor.

C. Mesin motor akan mencapai efisiensi 100% jika bahan bakar bensin diganti sepenuhnya dengan gas hidrogen.

D. Kalor yang dibuang melalui knalpot merupakan akibat dari kesalahan desain sistem transmisi rantai roda.

E. Mesin Carnot adalah satu-satunya mesin nyata yang dapat bekerja tanpa membuang kalor ke lingkungan.

Soal 3 (Kontekstual: AC Mobil pada Siang Hari yang Terik)

Teks Bacaan:

Saat mobil terparkir di bawah terik matahari siang, kabin mobil menjadi sangat panas. Siti yang masuk ke dalam mobil segera menyalakan mesin dan memutar pendingin udara (AC) ke tingkat maksimum. Sistem AC mobil bekerja menggunakan siklus termodinamika ideal yang terdiri dari empat proses utama: kompresi, kondensasi, ekspansi, dan evaporasi. Pada bagian evaporator yang terletak di dalam dasbor, cairan pendingin menyerap panas dari udara kabin mobil sehingga udara yang ditiupkan keluar oleh kipas blower terasa sangat dingin.

Proses termodinamika yang terjadi pada cairan pendingin saat menyerap kalor di dalam evaporator kabin mobil adalah...

A. Penyerapan kalor pada tekanan konstan (isobarik) yang menyebabkan cairan pendingin menguap menjadi gas.

B. Pembuangan kalor pada volume konstan (isokhorik) yang mendinginkan kawat dasbor.

C. Pemampatan gas secara mendadak tanpa adanya pertukaran kalor (adiabatik).

D. Penurunan suhu cairan secara drastis pada kondisi kapasitas kalor bernilai nol.

E. Pengembunan gas menjadi cairan pada suhu yang terus naik secara eksponensial.


SOAL NUMERASI

Soal 4 (Kontekstual: Menghitung Efisiensi Mesin Pembangkit Listrik Carnot)

Sebuah generator pembangkit listrik memanfaatkan mesin kalor Carnot yang bekerja di antara dua reservoir suhu. Reservoir suhu tinggi (ruang pembakaran) memiliki suhu T1 = 600 K dan reservoir suhu rendah (menara pendingin) memiliki suhu T2 = 300 K.

(Rumus efisiensi maksimum Mesin Carnot: eta = (1 - (T2 / T1) ) x 100%)

Berapakah efisiensi maksimum (eta) dari mesin pembangkit listrik Carnot tersebut?

A. 25%

B. 33%

C. 50%

D. 67%

E. 75%

Soal 5 (Kontekstual: Menghitung Kerja Mekanik Mesin Mobil)

Dalam satu siklus termodinamika, mesin mobil menyerap kalor sebesar Q1 = 2.000 Joule dari pembakaran bahan bakar di reservoir suhu tinggi. Dari jumlah tersebut, sebesar Q2 = 1.200 Joule kalor dibuang ke lingkungan melalui sistem knalpot dan radiator (reservoir suhu rendah).

(Rumus Usaha/Kerja mesin kalor: W = Q1 - Q2)

Berapakah besar kerja mekanik (W) yang dihasilkan oleh mesin mobil tersebut dalam satu siklus?

A. 400 Joule

B. 800 Joule

C. 1.200 Joule

D. 2.000 Joule

E. 3.200 Joule

Soal 6 (Kontekstual: Koefisien Performansi (COP) Kulkas Hemat Energi)

Sebuah kulkas hemat energi memiliki koefisien performansi (Koefisien Daya Guna / COP) sebesar 5,0. Dalam setiap siklusnya, kulkas tersebut memerlukan kerja listrik dari PLN sebesar W = 100 Joule untuk mengoperasikan kompresor.

(Rumus Koefisien Performansi mesin pendingin: COP = Q2 / W ==> Q2 = COP x W)

Berapakah besar kalor (Q2) yang berhasil diserap dari dalam ruang pendingin kulkas tersebut setiap siklusnya?

A. 20 Joule

B. 100 Joule

C. 400 Joule

D. 500 Joule

E. 600 Joule


Tuliskan jawabanmu di kolom komentar website ini ya?