gas N2 sebanyak 280 gram memuai secara isotermal pada keadaan standar. Jika volumenya menjadi tujuh kali volume awal, berapa kilokalori usaha yang dilakukan gas

Kelas         : XI
Pelajaran   : Fisika
Kategori     : Termodinamika
Kata Kunci : isotermal, gas, nitrogen, volum, mengembang, ekspansi, usaha, joule, konversi, kalori, kkal, logaritma natural, ln

Kode : 11.6.10 [Kelas 11 Fisika Bab 10 Termodinamika]

Diketahui
Proses isotermal pada keadaan standar
Massa gas N₂ = 280 gram
Volum mengembang (ekspansi), V₂ = 7V₁
Nilai ln 7 = 1,946
Keterangan: ln = logaritma natural, yakni logaritma dengan bilangan pokok (basis) adalah e sebagai bilangan natural.

Ditanya
Usaha yang dilakukan gas dalam satuan kilokalori (kkal)

Penyelesaian

Proses isotermal adalah suatu proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap. Di soal ini dikatakan pemuaian (atau ekspansi) berlangsung pada keadaan standar, yakni T = 0⁰C atau 273 K.

Usaha yang dilakukan gas pada proses isotermal dirumuskan sebagai,
[tex]W=nRT \ ln \ (\frac{V_2}{V_1}) [/tex]
Keterangan
W = usaha (joule)
n = jumlah mol gas
R = tetapan umum gas = 8,31 J/(mol.K)
T = suhu mutlak (K)
V₁ = volum awal (m³)
V₂ = volum akhir (m³)

Siapkan jumlah mol gas nitrogen
Mr N₂ = 28
[tex]n= \frac{massa}{Mr} [/tex]
[tex]n= \frac{280}{28}=10 \ mol [/tex]

Masukkan data-data soal ke dalam rumus

[tex]W=(10)(8,31)(273) \ ln \ (\frac{7V_1}{V_1}) [/tex]
[tex]W=(22.686,3)(ln \ 7)[/tex]
[tex]W=(22.686,3)(1,946)[/tex]
Diperoleh usaha sebesar 44.147,54 joule.

Konversi joule ke kalor, ingat 1 joule = 0,00024 kalori.
W = 44.147,54 x 0,00024 kalori
W = 10,595 kalori atau 0,010595 kkal

Sehingga, usaha yang dilakukan gas sebesar 0,010595 kkal atau bisa dibulatkan menjadi 0,01 kkal.

________________________________

Silakan mempelajari kembali bagaimana menghitung usaha dari diagram PV yang diketahui
https://brainly.co.id/tugas/13812072
Pelajari kasus tentang menghitung besarnya usaha pada proses adiabatik
brainly.co.id/tugas/13783811
Pelajari kembali persoalan terkait teori kinetik gas dalam menghitung massa gas bila diketahui tekanan, volum, suhu, dan massa molekul relatif gas.
brainly.co.id/tugas/13212462