Name: Contoh Soal Proses Isotermik dan Adiabatik
Uploaded: 2023-11-03

Dr. Getbogi Hikmawan, S.Si., M.Si.

Video ini membahas contoh soal termodinamika mengenai proses isotermik dan adiabatik pada sistem gas monoatomik. Dalam soal tersebut, gas diekspansi dari volume 500 cm3 ke 1500 cm3 dengan temperatur awal 330 Kelvin dan tekanan 6,0 atm. Untuk proses isotermik, tekanan akhir dapat dihitung dengan menggunakan persamaan P1 x V1 = P2 x V2, sedangkan usaha dilakukan oleh gas dapat dihitung dengan rumus yang melibatkan jumlah mol, konsentrasi gas, dan perubahan volume. Sedangkan untuk proses adiabatik, perhitungan tekanan akhir dan usaha dilakukan dengan mempertimbangkan persamaan adiabatik PV^gamma = konstan, di mana gamma adalah koefisien termodinamika terkait derajat kebebasan gas. Perlu diperhatikan jenis gasnya apakah monoatomik atau diatomik untuk menentukan nilai gamma yang digunakan dalam perhitungan.

Ya, baik kita akan coba satu soal berkaitan dengan bagaimana hukum termodinamika 1 ini bekerja pada sistem suatu gas.

Jadi disini ada soal sebuah gas monoatomik, kita garis bawahi monoatomik ya.

Jadi kalau kita bicara soal monoatomik artinya derajat kebebasannya adalah 3,

karena dia hanya bebas bergerak terhadap gerak translasi.

Mula-mula memiliki temperatur 330 Kelvin dan tekanan 6,0 atm.

Jadi karena 6,0 atm ini bukanlah satuan internasional,

nanti kita harus konversi dia ke satuan internasionalnya,

yaitu adalah pascal dengan dikalikan 1,01 x 10,5 pascal.

ya itu tergantung dari bagaimana Anda memakainya di kelas.

Gas ini akan diekspansi dari volume 500 cm3 ke volume 1500 cm3.

Sekali lagi, pada saat kita membaca soal,

satu hal yang paling penting adalah Anda pastikan bahwa data-data yang Anda dapat

itu digambarkan dalam satuan internasional.

Di sini selain atmosfer, ada di sini cm3.

Padahal satuan internasional untuk volume itu adalah m3.

Jadi nanti kita harus konversi ke dalam m3 bila diperlukan.

Karena bisa jadi sebenarnya tidak diperlukan juga

karena volume yang kita hitung munculnya dalam bentuk perbandingan.

Karena kalau dalam bentuk perbandingan tidak perlu kita konversi pun akan bisa dikerjakan.

Jika ekspansinya isotermik, berapa tekanan akhir dan berapa usaha oleh gas?

berapa tekanan akhir dan berapa usaha yang dilakukan oleh gas?

Di sini kita akan langsung menerapkan beberapa persamaan

yang terkait dengan tekanan juga usaha yang telah kita pelajari pada video-video sebelumnya.

Jadi saya tidak akan menurunkan ekspresi tentang tekanan,

ekspresi tentang usaha terkait dengan proses yang akan kita pelajari.

Jika Anda masih belum paham soal mengapa persamaan yang kita pakai nantinya,

Anda bisa lihat di video-video sebelumnya.

Di sini kita punya isotermik, Anda bisa lihat di video Thermodynamics tentang proses isotermik.

Kita kerjakan dulu terkait dengan proses isotermik.

Pada proses isotermik dari namanya saja isotermik,

itu artinya proses ekspansinya dari volume pertama ke volume kedua.

Itu dijalankan pada keadaan temperatur tetap atau T1 sama dengan T2.

Karena pada temperatur tetap, maka kalau kita melihat persamaan keadaannya,

kita akan dapat hubungan P1 x V1 akan sama dengan P2 x V2.

Karena kalau kita mengingat persamaan keadaan gas ideal,

itu akan sama dengan PV sama dengan N x R dengan T,

Karena semua ini konsan, maka ini juga akan sama dengan P2 x V2.

Karena pada pembahasan Thermodynamics Gas Ideal di Fisika Dasar,

kita hanya akan membahas gas dengan molekul atau jumlah molekulnya konsan.

Karena kalau jumlah molekulnya konsan, artinya akan ada perubahan fisis atau perubahan kimia yang terjadi.

Itu dibelajari pada pembelajaran yang lebih advance lagi.

Jadi kita akan dapatkan hubungan ini, sehingga kita bisa dapatkan tekanan akhir,

artinya adalah tekanan pada keadaan 2 akan sama dengan P1 x V1 x V2.

Kita bisa lihat, karena volume itu muncul besarnya sebagai perbandingan,

maka tanpa kita melakukan konversi pun kita bisa bekerjakan,

Karena perbandingan antara 2 besaran yang dimensinya sama,

dia akan jadi bilangan yang tanpa dimensi,

jadi satuannya pun selama dia sama, kita bisa langsung coret.

jadi kita bisa dapatkan ini akan sama dengan 6 atm.

Jika nantinya Anda mendapatkan soal bahwa secara eksplisit diminta tekanan akhir

dalam satuan internasional atau dalam pascal,

Kita kalikan dia dengan 1,01 x 0,05 pascal.

Karena kita tahu bahwa 1 atm itu akan sama dengan 1,01 x 0,05 pascal.

Yang B, karena di sini prosesnya kita tahu adalah isotermik.

Jika Anda refer atau melihat lagi video tentang pembahasan proses isotermik,

kita bisa langsung dapatkan bahwa usaha yang dilakukan oleh gas

berkaitan dengan proses isotermik itu akan sama dengan jumlah mol

dikalikan dengan temperatur awal atau akhir akan sama

karena kita punya temperaturnya 330 Kelvin,

dikalikan dengan logaritmik natural dari V2 dibagi dengan V1.

Karena munculnya logaritmik natural itu dari integral

Itu akan sama dengan P1 V1 ataupun P2 x V2.

Karena kita tidak perlu tahu n-nya sesungguhnya.

Jadi kalau Anda mencari n dulu lewat P1 x V1 atau lewat P2 x V2

dibagi dengan RT, Anda akan dapat nilai yang sama.

Tapi kalau kita mau menghitung ini karena nRT-nya konstan,

jadi kita bisa hitung saja langsung dari keadaan 1.

Karena V2-nya sudah ada, V1-nya sudah ada.

Jadi kita akan mendapatkan V1 x V1 adalah 3.

Anda perlu menggunakan kalkulator untuk menghitung ini.

Tapi yang jelas karena V1 sudah diketahui,

lantiga adalah angka, kita bisa dapatkan dalam satu anjol.

Perhatikan saya recalling persamaan ini tanpa menurunkan.

Kalau Anda ingin tahu bagaimana persamaan ini didapatkan,

Anda cek lagi video terkait dengan isotermik.

Baik, kita sudah dapatkan untuk keadaan isotermik.

Sekarang kita lanjutkan membahasannya kalau prosesnya adalah adiabatik.