Mesin diesel digunakan untuk memampatkan udara secara adiabatik dari 60 m³ menjadi 30 m³ pada suhu 47°C dan tekanan 100 kPa. Dengan tetapan laplace 1,4, hitungl

Kelas: XI

Mata Pelajaran: Fisika

Materi: Proses Termodinamika

Kata Kunci: Tekanan Gas, Proses Adiabatik, Hukum Gas Ideal

Jawaban pendek:

Mesin diesel digunakan untuk memampatkan udara secara adiabatik dari 60 m³ menjadi 30 m³ pada suhu 47°C dan tekanan 100 kPa.

Dengan tetapan laplace 1,4, maka:

a. tekanan akhir: 263,9 kPa

b. suhu akhir udara: 149,09 °C.

Jawaban panjang:

Proses adiabatik adalah perubahan keadaan gas dimana tidak ada kalor yang masuk maupun keluar dari sistem. Pada proses ini, volume maupun tekanan dapat berubah namun kalor tetap.

Persamaan keadaan adiabatik pada gas ideal adalah:

p₁ V₁ᵞ = p₂ V₂ᵞ

dan untuk perubahan suhu pada proses ini adalah:

T₁ V₁ᵞ⁻¹ = T₂ V₂ᵞ⁻¹

Dimana:

p₁, p₂ = tekanan awal dan akhir (dalam satuan Pascal atau atm)

V₁, V₂ = volume awal dan akhir (dalam satuan m³ atau liter)

T₁, T₂ = suhu awal dan akhir (dalam satuan Kelvin)

γ = tetapan Laplace

Dari soal diketahui bahwa tekanan awal (p₁) adalah 100 kPa, suhu awal (T₁) adalah 47 °C (setara dengan 320 Kelvin) dan volume awal (V₁) adalah 60 m³.

Maka bila volume akhir (V₂) setelah pemampatan adalah 30 m³, bila tetapan Laplace (γ) adalah sebesar 1, 4 tekanan akhir akan menjadi:

p₁ V₁ᵞ = p₂ V₂ᵞ

p₂  = p₁ V₁ᵞ / V₂ᵞ

       = (100)(60)¹⋅⁴/(30)¹⋅⁴

       = (100)(2) ¹⋅⁴

       = (100)(2,639)

        = 263,9 kPa

Kemudian suhu akhir akan menjadi:

T₁ V₁ᵞ⁻¹ = T₂ V₂ᵞ⁻¹

T₂ = T₁ V₁ᵞ⁻¹ / V₂ᵞ⁻¹

      = (320)( 60)⁰⋅⁴/(30)⁰⋅⁴

      = (320)(2) ⁰⋅⁴

       = (320)(1,3195)

       = 422,24 Kelvin

       = 149,09 °C

Jadi setelah pemampatan dalam proses adiabatik, tekanan dari gas tersebut akan meningkat sehingga menjadi sebesar 263,9 kPa dan suhu akan meningkat menjadi 149,09 °C.