diagram p-v dari suatu gas ideal yg mengalami proses termodinamika ditunjukan pada gambar berikut.besar usaha yang dihasilkan untuk satu siklus adalah

Mata pelajaran: Fisika   

Kelas: 11 SMA

Kategori: termodinamika

Kata kunci: usaha termodinamika

Kode kategori berdasarkan kurikulum KTSP: 11.6.10

Jawaban:

Untuk mengerjakan usaha pada grafik tersebut, dapat digunakan luas bangun segitiga yang terbentuk.

W = p ( ΔV) = luas segitiga

W = ½. a. t = ½. (4 – 2)[tex] 10^{5} [/tex]. (4 – 1) = 3.[tex] 10^{5} [/tex] J (C)

Jadi usaha yang dilakukan gas sebesar 3. [tex] 10^{5} [/tex] Joule.

Selain cara cepat, usaha dapat juga dicari dengan cara setiap tahap.

Tahap isobaris (grafik mendatar)

W = p (V2 – V1) = 4.[tex] 10^{5} [/tex]. (4 – 1) = 12. [tex] 10^{5} [/tex]

Tahap isokhoris (grafik menurun)

W = 0

Pada grafik miring

W = - luas trapesium = - ½. (a + b) . t = - ½. (2 + 4).[tex] 10^{5} [/tex] . 3 = - 9. [tex] 10^{5} [/tex]J

Sehingga usaha total = 12 + 0 – 9 = 3. [tex] 10^{5} [/tex] J

Pembahasan lebih lanjut:

Secara umum, usaha termodinamika dirumusakan sebagai:

W = p ( ΔV) = p (V2 – V1)

Selanjutnya, usaha yang dilakukan oleh sistem (gas) terhadap lingkungannya bergantung pada proses -proses dalam termodinamika, di antaranya proses isobarik, isokhorik, isotermal, dan adiabatik. Pada proses isokhorik, usaha termodinamiknya bernilai nol karena perubahan volumnya juga nol.

Nilai W dapat berharga positif atau negatif bergantung pada ketentuan berikut:

a. Jika gas memuai sehingga perubahan volumenya berharga positif, gas (sistem) tersebut dikatakan melakukan usaha yang menyebabkan volumenya bertambah. Dengan demikian, usaha W sistem berharga positif.

b. Jika gas dimampatkan atau ditekan sehingga perubahan volumenya berharga negatif, pada gas (sistem) diberikan usaha yang menyebabkan volume sistem berkurang. Dengan demikian, usaha W pada tersebut sistem ini bernilai negatif.