SOAL LITERASI

Soal 1 (Kontekstual: Menggunakan Pompa Ban Sepeda)

Teks Bacaan:

Rian (17 tahun) sedang memompa ban sepedanya yang kempis. Saat ia menekan piston pompa secara cepat, ia merasakan tabung bagian bawah pompa menjadi terasa hangat/panas. Temannya menjelaskan bahwa ketika udara di dalam tabung dipampatkan secara mendadak, tidak ada waktu yang cukup bagi kalor untuk berpindah keluar sistem. Dalam ilmu termodinamika, proses yang berlangsung tanpa adanya pertukaran kalor antara sistem dan lingkungan (Q = 0) dinamakan proses adiabatik. Usaha luar yang dilakukan oleh Rian saat menekan piston sepenuhnya digunakan untuk meningkatkan energi dalam (U) udara di dalam tabung, sehingga suhunya meningkat.

Berdasarkan Hukum I Termodinamika, pernyataan yang paling tepat mengenai perubahan energi dalam dan suhu gas pada proses adiabatik di atas adalah...

A. Gas melakukan usaha positif sehingga suhu dan energi dalam gas menurun drastis.

B. Lingkungan melakukan usaha pada gas (W negatif), sehingga energi dalam (U) naik dan suhu gas meningkat.

C. Kalor masuk dari luar sistem ke dalam tabung pompa sehingga suhu udara naik.

D. Usaha yang dilakukan Rian bernilai nol karena volume tabung pompa bernilai tetap.

E. Energi dalam gas bernilai konstan karena proses berlangsung pada tekanan konstan.

Soal 2 (Kontekstual: Memasak Air dalam Panci Presto / Pressure Cooker)

Teks Bacaan:

Ibu memasak daging menggunakan panci presto (pressure cooker) yang tertutup sangat rapat. Karena terbuat dari bahan logam tebal dan terkunci rapat, volume ruang di dalam panci presto tidak mengalami perubahan atau ekspansi selama proses pemanasan (Delta V = 0). Proses termodinamika yang berlangsung pada volume konstan ini dinamakan proses isokhorik (isovolumrik). Meskipun kompor terus menyalurkan kalor yang sangat besar ke dalam panci, gas/uap air di dalam panci tidak bergerak mendorong dinding panci secara mekanik.

Berdasarkan prinsip usaha dalam termodinamika (W = P . Delta V), besar usaha luar (W) yang dilakukan oleh gas di dalam panci presto selama proses isokhorik tersebut adalah...

A. Berbanding lurus dengan peningkatan tekanan gas di dalam panci.

B. Bernilai nol (W = 0) karena tidak terjadi perubahan volume (Delta V = 0).

C. Bernilai maksimum karena seluruh kalor berubah menjadi energi mekanik.

D. Berbanding terbalik dengan suhu mutlak gas di dalam panci.

E. Sama dengan jumlah massa air yang menguap menjadi gas.

Soal 3 (Kontekstual: Pemuaian Gas pada Balon Udara Panas)

Teks Bacaan:

Siti mengamati atraksi balon udara panas di suatu festival. Ketika pembakar (burner) dinyalakan, udara di dalam balon memanas dan memuai sehingga volume balon membesar. Selama proses pemuaian tersebut, udara di dalam balon mendorong udara luar pada tekanan atmosfer yang konstan. Proses termodinamika yang berlangsung pada tekanan tetap ini dinamakan proses isobarik. Usaha yang dilakukan oleh gas saat memuai secara isobarik dapat dihitung langsung dari hasil kali antara tekanan konstan (P) dan perubahan volume (Delta V).

Pernyataan yang benar mengenai tanda nilai usaha (W) yang dilakukan oleh udara di dalam balon saat memuai secara isobarik adalah...

A. Usaha bernilai positif (W > 0) karena gas memuai dan melakukan kerja terhadap lingkungan.

B. Usaha bernilai negatif (W < 0) karena gas menerima kerja dari lingkungan sekitar.

C. Usaha bernilai nol (W = 0) karena tekanan atmosfer di luar balon konstan.

D. Usaha bernilai negatif karena suhu udara di dalam balon meningkat.

E. Usaha tidak dapat dihitung karena massa udara di dalam balon berubah.


SOAL NUMERASI

Soal 4 (Kontekstual: Usaha Pemuaian Gas Isobarik pada Silinder Mesin)

Sebuah silinder mesin motor berisi gas ideal yang mengalami pemuaian pada tekanan konstan (isobarik) sebesar P = 2 x 10^5 N/m^2 (atau 200 kPa). Akibat pemanasan dari pembakaran, volume gas di dalam silinder memuai dari volume awal V1 = 0,01 m^3 menjadi volume akhir V2 = 0,03 m^3.

(Rumus usaha isobarik: W = P . Delta V = P . (V2 - V1) )

Berapakah besar usaha (W) yang dilakukan oleh gas di dalam silinder mesin tersebut?

A. 1.000 Joule

B. 2.000 Joule

C. 4.000 Joule

D. 6.000 Joule

E. 8.000 Joule

Soal 5 (Kontekstual: Usaha Pemuaian Isotermik pada Kompresor)

Sebanyak 2 mol gas ideal (n = 2 mol) di dalam wadah fleksibel memuai secara isotermik (suhu konstan) pada suhu T = 300 K. Volume gas membengkak dari V1 = 2 liter menjadi V2 = 20 liter. Tetapan gas umum diketahui R = 8,31 J/mol.K dan nilai ln(10) ~ 2,3.

(Rumus usaha isotermik: W = n . R . T . ln (V2 / V1)

Berapakah besar usaha (W) yang dilakukan oleh gas ideal selama proses isotermik tersebut?

A. 4.986 Joule

B. 11.4678 Joule

C. 11.467,8 Joule

D. 22.935,6 Joule

E. 49.860 Joule

Soal 6 (Kontekstual: Menghitung Usaha dari Grafik P-V Sirkuit Gas)

Suatu gas ideal mengalami serangkaian proses termodinamika yang digambarkan pada diagram P-V berikut: gas memuai secara isobarik pada tekanan konstan P = 4 x 10^5 Pa dari volume V1 = 2 m^3 ke volume V2 = 5 m^3, kemudian volumenya dijaga tetap (isokhorik) hingga tekanannya turun menjadi 1 x 10^5 Pa.

(Catatan: Usaha total sama dengan luas daerah di bawah grafik P-V selama proses perubahan volume berlangsung)

Berapakah total usaha (W) yang dilakukan oleh gas tersebut dari awal hingga akhir proses?

A. 3 x 10^5 Joule

B. 6 x 10^5 Joule

C. 9 x 10^5 Joule

D. 12 x 10^5 Joule

E. 15 x 10^5 Joule


Tuliskan jawabanmu di kolom komentar website ini ya?