Halaman
Fisika Kelas XI270KataKunci• Termodinamika• Kalor• Sistem• Kapasitas kalor• Kalor jenis• Proses termodinamika• Energi dalam• Mesin kalor• Siklus carnotEurekaBerdiskusilah dengan teman di samping kalian untuk menemukanjawaban dari pertanyaan-pertanyaan berikut.1. Adakah perbedaan suhu dan panas (kalor)? Jika ada, dimanakah letak perbedaanya?2. Bagaimanakah penjelasan Hukum Boyle, Hukum Charles, danHukum Gay Lussac tentang gas ideal?3. Ketika mempelajari teori kinetik gas, kalian telah mengetahui adanya hubungan antara suhu dan energi kinetik gas. Coba kalian jelaskan. 4. Dari materi yang telah dipelajari diketahui bahwa suhu berhubu-ngan dengan energi dan energi berhubungan dengan usaha. Coba jelaskan dengan kata-katamu sendiri hubungan suhu dan usaha.Konsultasikan hasil diskusi kalian kepada bapak/ibu guru.Di kelas X semester 2, kalian telah mempelajari materi Suhu dan Kalor. Sementara pada bab sebelumnya, kalian telah mempelajari materi Usaha dan Energi dan materi Teori Kinetik Gas. Nah, pada di bab ini kita akan mempelajari keterkaitan antara ketiga materi yang telah kita pelajari tersebut, yaitu hubungan suhu atau temperatur gas dengan usaha atau energi. Dengan mempelajari materi di bab ini, kalian diharapkan mampu menggambarkan perubahan keadaan gas dalam diagram P – V. Selain itu, kalian juga mampu memformulasikan Hukum I Termodinamika dan Hu-kum II Termodinamika, serta mengaplikasikannya pada masalah fisika se-hari-hari. Dengan pemahaman terhadap hukum-hukum termodinamika, kalian akan mampu menggambarkan aliran energi pada beberapa alat, yang disebut mesin kalor seperti AC dan lemari es serta beberapa alat lain-nya. Selain mesin kalor, kalian juga mengenal mesin Carnot yang bekerja berdasarkan Hukum Termodinamika. A Kalor, Usaha, dan Hukum I TermodinamikaSebelum mempelajari materi di bab ini, ada baiknya kalian membuka kembali materi Usaha dan Energi, Teori Kinetik Gas pada bab sebelum-nya, dan materi Suhu dan Kalor di kelas X. Untuk membantu kalian dalam mengingat materi tersebut, coba kerjakan Eureka berikut.Berdasarkan hasil diskusi yang kalian lakukan, bagaimanakah hubung-an suhu/temperatur dan usaha? Untuk mengetahui keterkaitan suhu dan usaha, kita perlu mempelajari Termodinamika yaitu ilmu yang mempela-jari hubungan antara kalor (panas) dengan usaha.
p=FA
(p t ) dt =1n+1pt+Cnn+1∫(p t ) dt =1n+1pnab∫ban+1n+1−
Termodinamika273 Sehingga, usaha yang dilakukan sistem selama proses berlangsung adalah:WPdV=∫vv12Sedangkan usaha yang dilakukan lingkungan pada sistem adalah:WPdV=−∫vv12Berdasarkan hubungan tersebut, kita dapat menggambarkan grafik hubungan tekanan (P) dan volume (V) seperti gambar 8.2. Pada grafik tersebut, usaha pada sistem dinyatakan dengan luas daerah di bawah grafik (daerah yang diarsir). Perhatikan contoh berikutGambar 8.2 Grafik hubungan tekanan (P) dan volume (V).ContohGas oksigen sebanyak 0,25 liter di dalam tabung dipanaskan hingga memuai menjadi 0,3 liter. Jika tekanan gas 1 atm, berapakah usaha yang dilakukan gas oksigen tersebut?Penyelesaian:Diketahui: V1 = 0,25 liter = 2,5 × 10-4 m3V2 = 0,3 liter = 3 × 10-4 m3P = 1 atm = 1 × 105 N/m2Ditanyakan:WJawab: Untuk menghitung usaha yang dilakukan gas, kita dapat menggunakan persamaan berikut.W = PΔVW = P (V2 – V1) = (1 × 105) (3 × 10-4 – 2,5 × 10-4) = 5 JJadi, usaha yang dilakukan gas adalah 5 JKita telah membahas usaha yang dilakukan sebuah sistem. Lalu, bagaimanakah hubungan usaha dengan kalor? 2. HukumI TermodinamikaPada saat membicarakan teori kinetik gas, kalian telah mengenal kon-sep energi dalam suatu gas yang dipengaruhi suhu gas. Karena dipe ngaruhi oleh suhu, energi dalam gas disebut juga energi termal. Ketika suhu ber-tambah, energi dalam gas juga bertambah. Bisakah kalian menjelaskan alasannya? Jika suatu gas dengan volume tetap dipanaskan, maka suhu gas ber-tambah. Akibat kenaikan suhu ini, molekul-molekul gas bergerak lebih cepat yang mengakibatkan tumbukan antara molekul dengan dinding lebih banyak. Tumbukan ini menyebabkan tekanan gas bertambah. Selain tekanan yang bertambah besar, energi kinetik gas juga meningkat. Dengan pertambahan energi kinetik berarti energi dalam gas juga bertambah. MozaikPada abad XIX, seorang saintis, James Presscott Joule menyatakan bahwa energi tidak dapat dicip-takan dan tidak dapat dimusnahkan. Energi hanya dapat berubah dari bentuk energi satu ke bentuk energi lainnya. Para saintis menyebutnya sebagai Hukum Kekekalan Energi. Sementara perubahan bentuk energi disebut transformasi energi.
Fisika Kelas XI276C = QΔTKeterangan: Q = jumlah kalor yang diterima (J) ΔT = perubahan suhu gas (K) C = kapasitas kalor gas (JK-1)Pada bab Teori Kinetik Gas, kalian telah memahami bahwa suhu bergantung pada volume dan tekanan. Artinya, untuk menaikkan suhu pada volume sedikit lebih mudah daripada volume banyak. Demikian juga dengan tekanan. Untuk menaikkan suhu pada tekanan tinggi lebih mudah daripada menaikkan suhu pada tekanan rendah. Hal yang perlu kalian pahami juga bahwa kita bisa membuat salah satu variabel dari tiga variabel (suhu, volume, dan tekanan) tetap. Tetapi kita tidak bisa membuat dua variabel tetap sekaligus.Ketika kita membuat volume tetap, perubahan suhu akan menyebab-kan perubahan tekanan gas. Sementara jika kita mempertahankan tekanan gas agar tetap, kenaikan suhu akan memperbesar volume. Perubah an tekanan dan volume ini menyebabkan kalor yang digunakan untuk me-naikkan suhu gas sebesar 1 K juga berubah. Untuk ini didefinisikan dua macam kapasitas kalor sebagai berikut.a. Kapasitas Kalor pada Volume Tetap (Cv)Kapasitas kalor pada volume tetap dinyatakan dalam bentuk per-samaan:Cv =QvΔTKeterangan: Cv = kapasitas kalor pada volume tetap. Qv = jumlah kalor yang ditambahkan ΔT = perubahan suhu (K)Kalian telah mengetahui bahwa sistem melakukan usaha jika ada perubahan volume (ΔV). Namun, pada keadaan volume tetap, tidak terjadi perubahan volume (ΔV = 0). Ini berarti usaha yang dilakukan gas sama dengan nol (W = 0). Akibatnya, kalor yang diberikan pada sistem (diterima sistem) digunakan untuk menaikkan energi dalam sistem. Jadi, jika volume tetap berlaku persamaan:Qv = ΔU
CQT=ΔppQUWp=+ΔQpV nRTnR TnR Tp3232=+=+ΔΔΔΔ
Fisika Kelas XI278Besar kapasitas kalor pada tekanan tetap, dapat dicari dengan persamaan: CQTCnR==Δ52pppBerdasarkan persamaan kapasitas kalor pada volume tetap (Cv) dan kapasitas kalor pada tekanan tetap (Cp), kita mendapatkan persamaan,CCnRnRCC=nRpVpV5232−−−=Untuk 1 mol gas (n = 1) berlaku persamaan: Cp−Cv = RSelain kapasitas kalor, terdapat besaran lain yaitu kalor jenis. Kalorjenis didefinisikan sebagai kapasitas kalor per satuan massa. Definisi lain-nya kalor jenis diartikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram zat sebesar 1 K. Kalor jenis disimbolkan dengan huruf c (c kecil), dan mempunyai satuan J/kg K. Secara matematis, kalor jenis dituliskan dalam bentuk:cCm=Keterangan: c = kalor jenis (J/kg K) C = kapasitas kalor (J/K) m = massa gas (kg)Dalam membahas gas, satuan massa jarang dipakai. Sebagai gantinya digunakan satuan mol. Untuk itu didefinisikan juga satuan kalor jenis molar yang diartikan sebagai kapasitas kalor tiap mol gas. Dalam defi-nisi lain, kalor jenis molar didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang di-butuhkan untuk menaikkan suhu 1 mol zat sebesar 1 K. Kalor jenis molar disimbolkan dengan c* (c bintang) dan mempunyai satuan joule per mol kelvin (J/mol K). Kalor jenis molar dinyatakan dalam persamaan,cCn*=Keterangan: c* = kalor jenis molar (J/mol K) C = kapasitas kalor (J/kg) n = jumlah mol (mol)
c*vc*pcCmcCmvvpp==cCncCn**vvpp==c*vc*p
Fisika Kelas XI280kspedisiEEKalian telah mempelajari hukum-hukum yang berlaku pada gas ideal di bab sebelumnya. Gambarkan grafik hubungan tekanan (p) dan volume (V) untuk setiap hukum yang berlaku pada gas ideal. Cocokkan hasilnya dengan hasil teman lain.4. Proses-proses TermodinamikaKalian masih ingat persamaan gas menurut Hukum Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay Lussac? Coba kalian buka kembali materi Teori Kinetik Gas di bab sebelumnya. Boyle, Charles, dan Gay Lussac menyeli-diki perilaku gas jika salah satu variabel dibuat tetap. Boyle menyelidiki perilaku gas jika suhunya dibuat tetap. Charles menyelidiki perilaku gas jika tekanan dibuat tetap. Sementara Gay Lussac menyelidiki perilaku gas jika volume dibuat tetap. Untuk mengingat kembali materi pada babsebelumnya, kerjakan Ekspedisi berikut.Keadaan-keadaan yang dibuat oleh oleh Boyle, Charles, dan Gay Lus-sac tersebut dapat terjadi dalam proses termodinamika. Secara garis besar, proses-proses termodinamika dibagi menjadi 4 macam, yaitu isotermik, isokhorik, isobarik, dan adiabatik. Bagaimanakah karakteristik keempat proses termodinamika tersebut? Mari kita bahas satu per satu keempat proses tersebut.a. Proses IsotermikKalian masih ingat bunyi Hukum Boyle? Hukum Boyle menyatakanbahwa pada suhu konstan tekanan gas berbanding terbalik denganvolumenya.Keadaan yang sesuai dengan Hukum Boyle disebut isotermik.(Isotermal). Jadi, proses isotermik adalah proses perubahan keadaansistem pada suhu tetap. Menurut Hukum Boyle, pada proses ini berlakupersamaan berikut. P V = konstanSuhu pada proses isotermik dipertahankan tetap, sehingga ΔT = 0. Dari persamaan ΔΔUnRT=32, didapatkan ΔU = 0. Berdasarkan persa-maan perubahan energi dalam (ΔUQW=−), didapatkan bahwa usaha yang dilakukan sama dengan jumlah kalor yang diberikan. Jadi, pada proses isotermik berlaku persamaan berikut.ΔU=0 danQW=Jika suhu sistem dijaga konstan, berapa besar usaha yang dilakukan? Pada penjelasan sebelumnya, kita telah mendapatkan persamaan usaha yang dilakukan sistem jika tekanan (P) dan volume (V) berubah setiap saat. Usaha pada keadaan ini dinyatakan dengan persamaan berikut.
Termodinamika281WPdV=∫VV12Dengan mensubstitusikan persamaan PnRTV= , didapatkanpersamaan berikut.WnRTVdVWnRTdVV==∫∫VVVV1212WnRT=⎛⎝⎜⎞⎠VV21ln⎟⎟Grafik hubungan tekanan (P) dan volume (V) pada proses isotermik dapat kalian lihat pada Gambar 8.3. Dari grafik tersebut, usaha yang di-lakukan sistem dinyatakan dengan luas daerah di bawah kurva (daerah yang diarsir).b. Proses IsokhorikSetelah membahas proses termodinamika pada suhu tetap, sekarang kita akan membahas proses pada volume tetap. Hukum yang menjelas-kan perilaku gas pada volume tetap adalah Hukum Gay Lussac. Menurut hukum Gay Lussac, jika volume dijaga konstan, maka tekanan gas akan berbanding lurus dengan suhu gas. Keadaan gas jika volumenya dibuat tetap disebut keadaan isokhorik. Sementara proses perubahan sistem pada volume tetap disebut proses isokhorik. Pada proses isokhorik, sistem tidak mengalami perubahan volume, walaupun sejumlah kalor memasuki atau keluar sistem. Ini memberikan pengertian bahwa sistem tidak melakukan atau menerima usaha. Dengan kata lain, usaha yang dilakukan sistem atau yang dilakukan lingkungan pada sistem sama dengan nol (W = 0). Grafik hubungan tekanan dengan volume untuk proses isokhorik dapat kalian lihat pada Gambar 8.4.Jadi, pada proses isokhorik berlaku persamaan:W = 0dan ΔU = Qc. Proses IsobarikProses isobarik merupakan proses perubahan sistem pada tekanan tetap. Jika sejumlah kalor diberikan kepada sistem dengan tekanan tetap, volumenya akan bertambah seiring pertambaham kalor yang masuk. Ini berarti sistem melakukan usaha. Berdasarkan uraian tersebut, pada proses isobarik berlaku persamaan: W = PΔV W = P (V2 – V1) Gambar 8.4 Grafik hubungan tekanan dan volume pada proses isokhorikGambar 8.3 Grafik hubungan tekanan dan volume pada proses isotermal.MozaikBoyle dan Gay Lussac adalah ilmuwan fisika yang memberikan gagas-an-gagasan dalam teori Termodinamika. Keduanya berhasil merumuskan hukum-hukum yang berkaitan dengan masalah termodi namika.Upload.wikimedia.orgpelbagai sumberPA’P2P1V2V1ABVB’T tinggiT rendahPBAV
Fisika Kelas XI282Perubahan energi dalam sistem dinyatakan dengan persamaan berikut.ΔU = Q – WMenurut hukum Gay Lussac, pada proses isobarik berlakuVT=konstanatau VTVT=1122Berdasarkan persamaan ini, grafik hubungan tekanan dan volume untuk proses isobarik dapat kalian lihat pada Gambar 8.5. d. Proses AdiabatikProses termodinamika selain proses isotermik, isokhorik, dan isobarik adalah proses adiabatik. Proses adiabatik adalah proses perubahan sistem tanpa ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem. Walaupun tidak ada kalor yang masuk atau keluar, tetapi suhunya tidak tetap. Proses adiabatik dapat dilakukan dengan cara menutup sistem serapat-rapatnya, sehingga tidak ada pertukaran kalor dengan lingkungan. Contoh alat yang dapat menjelaskan proses adiabatik adalah termos. Bagian dalam termos terbuat dari selubung kaca yang bagian dalamnya hampa udara. Selubung kaca ini dilapisi dengan lapisan logam yang tipis dengan tujuan untuk memantulkan panas. Dengan kontruksi seperti ini, tidak terjadi pertukaran kalor dengan lingkungan. Pada proses adiabatik berlaku persamaan:P V γ = C Atau,PVP V112 2γγ=Selain itu, juga berlaku:PVP VTVTVT V112 21111221γγγγγ===−−−konstanDengan, ccpvγ=Pada proses adiabatik, tidak ada kalor yang masuk atau keluar. Jadi, pada proses adiabatik berlaku persamaan berikut.Gambar 8.5 Grafik hubungan tekanan (P) dan volume (V) pada proses isobarik.Gambar 8.6 Termos dibuat sedemikian rupa agar tidak terjadi pertukaran kalor antara lingkungan dengan bagian dalam termos.cairan dingin/panaswadah termos dari plastik / logamselubung kaca bersegel dengan bagian dalam hampahampabantalan agar selubung kaca tidak bergerakPABVV1V2Keterangan: γ = konstanta la placecp = kalor jenis pada tekanan konstancv = kalor jenis pada volume konstan
WpVpVWncTTWncTTvv=−−=−=−−11112 22112γ()()()
Termodinamika285Kita telah mempelajari proses-proses termodinamika. Suatu sistem dapat mengalami proses-proses termodinamika yang berlangsung secara berurutan dan dapat kembali ke keadaan awalnya. Kejadian ini disebut siklus termodinamika. B Siklus TermodinamikaUntuk membahas siklus termodiamika, marilah kita tinjau sebuah sistem gas di dalam silinder yang dilengkapi piston. Piston ini dibuat sedemikian rupa, sehingga tidak ada molekul gas yang dapat masuk atau keluar sistem. Jika kita melakukan perubahan pada variabel tekanan, vo-lume, atau suhu, maka keadaan sistem akan berubah. Perubahan keadaan sistem disebabkan oleh usaha yang dilakukan atau diterima sistem. Besar usaha yang dilakukan tergantung pada urutan proses yang dilakukan. Kalian mungkin pernah mendengar istilah sepeda motor dengan me-sin dua langkah atau mesin empat langkah. Langkah-langkah pada mesin tersebut merupakan serangkaian proses termodinamika. Bagaimanakah mesin empat langkah bekerja? Coba kalian perhatikan Gambar 8.8. Cara kerja mesin empat langkah seperti yang ditunjukkan pada gambar tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. 6. Suatu sistem yang terdiri dari 2 mol gas pada tekanan tetap, mengalami kenaikan suhu 30 K. Tentukan:a. kapasitas kalor sistem tersebut pada tekanan tetap,b. usaha yang dilakukan sistem,c. perubahan energi dalam sistem,d. kapasitas kalor sistem pada volume tetape. kapasitas kalor molar sistem.7. Tentukan kapasitas kalor molar 16 g oksigen pada tekanan tetap. (Mr O2 = 16)Gambar 8.8 Skema cara kerja mesin empat langkah.katup masuk(terbuka)campuran gas-udara dari karburatorpistonbatangpenghubungmasukanporosengkolkatup pembuangan(tertutup)silinderkompresi(penekanan)keduakatuptertutuppengapianbusi(membakar)pemuaian(tenaga pendorong)pembuangankeduakatuptertutupkatuppembuangan(terbuka)ke pipapembuangancincinHewitt, Paul G, 2002, hlm 350
Fisika Kelas XI286Gambar (a). Bahan bakar dari karburator masuk ke dalam silinder ketika piston turun, yang menyebabkan volume bertambah. Proses ini adalah proses pemuaianisotermal. Gambar (b), silinder penuh berisi ba-han bakar. Kemudian piston bergerak naik. Karena tidak ada kalor yang masuk atau keluar, maka proses ini termasuk proses penyusutanadiaba-tik. Gambar (c), terjadi penyusutan isotermal, sampai piston menumbuk busi, dan terjadi percikan api. Gambar (d), setelah piston menumbuk busi (pemantik api), terjadi pembakaran bahan bakar. Ini menyebabkan suhu sistem naik. Akibatnya, di dalam silinder terjadi pemuaian adiaba-tik. Gambar (e), terjadi penyusutan isotermik dan pembuangan gas dari silinder. Setelah itu, keadaan gas di dalam silinder kembali ke keadaan semula, yaitu gambar (a).Proses yang terjadi pada mesin empat langkah merupakan salah satu contoh siklus termodinamika. Untuk mencari besar usaha yang terlibat pada siklus termodinamika, marilah kita ambil contoh sederhana. Jika sistem melakukan serangkaian proses, maka usaha yang dihasil kan merupakan jumlah usaha dari beberapa proses yang dilakukan. Perhati-kanlah diagram P versus V pada Gambar 8.9. Gambar tersebut merupakan grafik hubungan tekanan dan volume pada suatu siklus termodinamika. Berdasarkan grafik, siklus termodinamika yang terjadi terdiri dari empat proses. Keempat proses tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. Proses I. Proses pemuaian dari A ke B secara isobarik. Pada proses ini, sistem menyerap kalor dari lingkungan sebesar QAB dan melakukan usaha sebesar WAB. Besarnya usaha ditunjukkan oleh luas daerah ABFE. Seba-gian kalor yang diserap digunakan untuk menambah energi dalam sistem, sehingga suhu sistem bertambah. Penambahan suhu ini menyebabkan volume berubah dari V1 menjadi V2. Setelah volume gas mencapai titik maksimal, terjadilah proses II. Proses II. Akibat penambahan volume, terjadi penurunan tekanan sistem. Jadi proses II merupakan proses penurunan tekanan dari B ke C se-cara isokhorik. Proses ini berlangsung beberapa saat sehingga suhu sistem menurun. Pada proses ini tidak ada usaha yang terlibat. Proses III. Akibat penurunan suhu, terjadi proses pemampatan sistem dari C ke D secara isobarik. Pada proses ini, sistem melepas kalor sebesar QCD dan sistem menerima usaha dari lingkungan (W bernilai nega-tif ) sebesar WCD. Besar WCD dinyatakan oleh luas daerah CDEF. Akibat pelepasan kalor oleh sistem, energi dalam sistem berkurang sehingga suhu-nya turun. Proses IV. Penurunan suhu pada proses III akan berhenti sampai sistem mempunyai volume tertentu. Volume ini akan bertahan beberapa saat (isokhorik). Akibat penurunan pada proses III, tekanan sistem akan naik. Jadi, proses IV merupakan proses kenaikan tekanan dari D ke A secara isokhorik. Pada proses ini, sistem tidak melakukan usaha atau me-nerima usaha (W = 0). Kemudian, sistem kembali ke kedudukan semula sambil menyerap kalor dari lingkungan.Gambar 8.9 Grafik hubungan tekanan (P) dan volume (V) pada siklus termodinamika.PP1P2ABCDEFV
Fisika Kelas XI288Kalian telah mengetahui bahwa kalor yang masuk ke sistem hanya sebagian yang digunakan untuk melakukan usaha. Sementara sebagian lagi digunakan untuk menambah energi dalam sistem. Sebuah mesin (bisa dianggap sebagai sistem) akan sangat baik jika mampu mengubah semua kalor menjadi usaha. Akan tetapi hal ini sangat sulit dicapai. Perban-dingan antara jumlah kalor yang masuk dan usaha yang dilakukan mesin di nyatakan sebagai efisiensi mesin. Bila sistem dianggap sebagai suatu mesin yang mengubah kalor men-jadi usaha, efisiensi mesin (η) dinyatakan sebagai perbandingan anatara usaha yang dihasilkan mesin dengan jumlah kalor yang diserapnya. Jadi, efisiensi mesin dirumuskan sebagai berikut.η=×WQ10000Keterangan: η = efisiensi mesin (%) W = Usaha yang dilakukan sistem dalam satu siklus (J) Q = kalor yang diserap sistem (J)Kita telah mempelajari hubungan antara kalor, usaha, dan hukum termodinamika. Bagaimanakah penerapan materi yang tersebut dalam kehidupan sehari-hari? Kalian akan mendapatkan jawabannya setelah mempelajari uraian di bawah ini.C Penerapan Hukum I Termodinamika1. Mesin Kalor/Mesin Bahang (Heat Engine)Jika kalor yang masuk ke dalam sistem lebih besar daripada kalor yang keluar sistem dan usaha yang dilakukan sistem, maka sistem itu disebut mesin kalor (heat engine). Mesin ini digunakan untuk menghasilkan usaha yang keluar secara kontinu dengan cara melakukan siklus secara berulang-ulang. Jika Q1 adalah kalor yang diserap sistem, Q2 adalah kalor yang dilepas sistem, dan W adalah usaha yang dilakukan sistem (mesin), maka efisiensi mesin dinyatakan dengan persamaanη=×WQmasuk10000Karena proses ini adalah siklik (proses siklus), maka ΔU = 0. Sesuai dengan hukum I TermodinamikaΔU = ΔQ – WDengan, ΔQ = Qmasuk – Qkeluar ΔQ = Q1 – Q2W = Q1 – Q2
Termodinamika289Sehingga, ηη=−⎛⎝⎜⎞⎠⎟×=−⎛⎝⎜⎞QQQQQ10011210021⎠⎠⎟×10000Keterangan: η = efisiensi mesin Q1 = jumlah kalor yang masuk (J) Q2 = jumlah kalor yang keluar (J)Prinsip kerja mesin kalor dapat digambarkan seperti gambar 8.10. Dari gambar tersebut, kalor Q1 yang masuk mesin digunakan untuk melakukan usaha dan menambah energi dalam sistem. Akan tetapi, tidak semua kalor digunakan. Ada sebagian kalor yang dikeluarkan yakni Q2. Transformasi kalor menjadi usaha dapat diperoleh dari dua macam mesin, yaitu mesin bakar eksternal (external combustion engine) seperti me-sin Stirling dan mesin uap, serta mesin bakar internal (internal combustion engine) seperti mesin bensin dan mesin diesel.2. Mesin Carnot (Siklus Carnot)Siklus Carnot merupakan Siklus Carnot ditunjukkan dengandiagram P versus V pada gambar 8.12 di bawah. Proses yang terjadipada siklus Carnot dapat dijelaskan sebagai berikut.1) Proses 1, proses dari A ke B, yaitu proses pemuaian secara isotermik. Proses ini menyerap kalor Q1 dari sumberbersuhu tinggi T1 dan seluruhnya diubah menjadiusaha sebesar W1.2) Proses 2, proses dari B ke C, yaitu pemuaiansecara adiabatik. Pada proses ini, sistemtidak menyerap atau melepas kalor, tetapi melakukan usaha sebesar W1 dan suhunya berkurang.3) Proses 3, proses dari C ke D, yaitu pemampatan secara isotermik.Pada proses ini sistem melepas kalor ke tempat bersuhu rendahT2 sebesar Q2 dan melakukan usaha yang berharga negatif. Besar usaha itu W3.4) Proses 4, proses dari D ke A, yaitu pemampatan secara adiabatik.Pada proses ini, sistem tidak menyerap atau melepas kalor, tetapi melakukan usaha yang berharga negatif, besarnya W4, serta suhu sistem naik.Gambar 8.11 Grafik hubungan tekanan dan volume pada siklus Carnot.Gambar 8.10 Diagram skematis aliran energi pada mesin kalor. abPemuaianisotermikbcPemuaianadiabatikQ = 0cdPenekananisotermikQHdaPenekananadiabatikQ= 0QLTLTHPaQHbTHTLcQLdV
Fisika Kelas XI290Contoh1. Sebuah mesin melakukan usaha sebesar 6.000 J. Kalor yang dibuang mesin ke tandon suhu rendah sebesar 2.000 J. Ten-tukan:a. kalor yang diserap mesin dari tandon suhu tinggi,b. efisiensi mesin. Penyelesaian:Diketahui:Q2 = 2.000 JW = 6.000 J Ditanyakan a. Q1 b. η Jawab:a. Kalor yang diserap mesin dari tan-don suhu tinggi di cari dari persa-man:W = Q1 – Q2Q1 = W + Q2Q1 = 6.000 J + 2.000 J= 8.000 JMozaikNicolas Leonard Sadi Carnot (1796-1832) seorang ilmuwan Perancis, pada tahun 1824 mengemukakan gagasan tentang mesin ideal secara teori. Mesin ini berdasarkan suatu proses siklik sederhana termodi-namika. Gagasan Carnot ini dikenal sebagai siklus Carnot.www.nnbb.comDiagram aliran arus pada sistem ini dapat ditunjukkan seperti Gam-bar 8.12. Usaha total yang dihasilkan mesin dalam satu siklus adalahW = W1 + W2 + W3 + W4W = Q1 – Q2Keterangan: Q1 = kalor yang diserap mesin Q2 = kalor yang dilepas mesinEfisiensi mesin carnot dapat dicari dengan persamaan berikut.ηη=−⎛⎝⎜⎞⎠⎟×=−⎛⎝⎜⎞QQQQQ10011210021⎠⎠⎟×10000Karena besar Q sebanding dengan suhu, maka efisiensi kesin karnot dapat dicari dengan persamaan,η=−⎛⎝⎜⎞⎠⎟×TT211100000 Keterangan: T1 = suhu pada tandon (reservoir) tinggi T2 = suhu pada tandon (reservoir) rendahPerhatikan contoh berikut.Gambar 8.12 Diagram aliran energi sistem pada siklus Carnot.Tandon suhu tinggi (T1)Q1Q2WTandon suhu tinggi (T2)Setyawan, Lilik Hidayat, 2004, hlm. 28
Fisika Kelas XI2924. Metabolisme ManusiaManusia dan hewan melakukan kerja. Kerja dilakukan dalam ham-pir seluruh aktivitas manusia dan hewan. Kerja membutuhkan energi. di dalam tubuh manusia dan hewan terjadi proses perubahan energi. Proses ini disebut metabolisme. Untuk lebih mudahnya kita pakai diri kita, yaitu manusia. Kita dapat menggunakan Hukum I Termodinamika, ΔU = Q – W.Jika kita melakukan kerja terus-menerus, semakin lama tubuh kita akan lelah. Karena itu perlu tambahan energi agar stamina kita bisa pulih. yang menjadi sumber energi bagi tubuh kita adalah makanan. Akan tetapi energi dalam tubuh kita tidak dipertahankan oleh aliran kalor ke dalam tubuh kita. Pada suatu sistem tertutup, energi dalam berubah sebagai hasil aliran kalor atau usaha yang dilakukan. Pada sistem terbuka, seperti pada hewan, energi dalam dapat mengalir secara bebas, baik ke dalam maupun keluar. Karena itu, ketika suhu lingkungan lebih tinggi dari tubuh, tubuh menyerap kalor dari lingkungan, akan tetapi tubuh tidak menggunakan kalor yang diserap tersebut untuk menunjang proses vitalnya.Pada saat menyantap makanan, berarti kita memasukkan membawa energi masuk ke dalam tubuh kita, yang kemudian menaikkan energi dalam U pada tubuh. Energi ini digunakan untuk melakukan kerja atau usaha.Untuk mengetahui sejauh mana kalian menguasai materi di depan, kerjakan Uji Kompetensi berikut. Uji Kompetensi1. Jelaskan proses-proses yang terjadi pada siklus Carnot.2. Sebutkan dan jelaskan penerapan Hukum I Termodinamika dalam kehidupan sehari-hari.3. Jelaskan proses yang terjadi pada mesin empat langkah atau mesin empat tak?4. Suatu mesin Carnot mempunyai efisiensi 40% jika dipasang pada suhu reservoir tinggi 700 K. Tentukan efisiensi mesin Carnot jika dipasang pada reservoir tinggi 900 K.5. Sebuah mesin melakukan usaha sebesar 700 kJ. Kalor yang dibuang mesin ke tandon suhu tinggi sebesar 300 kJ. Tentukan:a. kalor yang diserap mesin dari tandon suhu tinggi b. efisiensi mesin.Hukum I Termodinamika telah kita pelajari. Sekarang marilah kita pelajari Hukum II Termodinamika pada uraian di berikut ini.D Hukum II TermodinamikaKetika memegang ujung besi sementara ujung satunya dipanaskan, tangan kita akan terasa panas. Kejadian ini menunjukkan adanya aliran kalor dari ujung besi yang dipanaskan ke ujung besi yang dipegang. Jadi, kalor mengalir dari sistem yang bersuhu tinggi ke sistem yang bersuhu MozaikKetika melakukan kegiatan berarti kita membakar, sejumlah energi di dalam tubuh yang tersimpan dalam timbunan lemak dan otot tubuh. Energi yang dilepaskan ini diubah menjadi panas atau kalor. Sebagian kalor berfungsi untuk menjaga keseimban-gan suhu tubuh sehingga dapat bekerja pada suhu yang tepat. Sedang seba-gian lagi dibuang. dari pelbagai sumber
Termodinamika293(a)(b)rendah. Sekarang, ketika kalian memegang salah satu ujung besi semen-tara ujung satunya dimasukkan ke dalam air es, tangan kita tidak merasa dingin. Kejadian ini menunjukkan bahwa kalor tidak dapat mengalir dari sistem bersuhu rendah menuju sistem bersuhu tinggi. Dua kenyataan ini merupakan salah satu rumusan Hukum II Termodinamika. Untuk menge-tahui lebih jauh tentang Hukum II Termodinamika, simaklah penjelasan berikutnya.1. Hukum II TermodinamikaDi kelas X semester II, kalian telah mempelajari materi Suhu dan Kalor. Salah satu materi yang dipelajari pada bab tersebut adalah Asas Black. Menurut Asas Black, kalor berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu lebih rendah. Ini dapat kita lihat pada kejadian yang telah diterangkan di muka. Asas Black ini sesuai dengan Hukum II Termodi-namika.Hukum II Termodinamika menjelaskan tiga rumusan mengenai per-pindahan kalor sebagai berikut.a. Kalor tidak mungkin berpindah dari sistem bersuhu rendah ke sistem bersuhu tinggi secara spontan.Clausius mempunyai perumusan bahwa tidaklah mungkin memin-dahkan kalor dari tandon yang bersuhu rendah ke tandon yang bersuhu lebih tinggi tanpa dilakukan usaha. Berdasarkan Gambar 8.15 (a), kalor tidak mungkin pindah dari A ke B tanpa usaha. Jadi untuk memindahkan kalor dari A ke B harus disertai adanya usaha dari luar (Gambar 4.15(b)).b. Tidak ada mesin yang mengubah seluruh kalor yang masuk menjadi usaha.Hukum II Termodinamika menurut Kelvin Planck adalah tidak ada mesin yang bekerja dalam satu siklus dapat mengubah kalor menjadi usaha seluruhnya. Gambar 8.16(a) menunjukkan proses yang tidak mungkin ter-jadi. Sedangkan Gambar 8.16(b) menunjukkan proses mesin mengubah kalor menjadi usaha. Kalor Q1 sebagian menjadi usaha W dan sisanya Q2sebagai kalor yang dibuang.Gambar 8.14 Kalor dapat mengalir dari suhu tinggi ke suhu rendah.Gambar 8.15 (a) Tanpa usaha, kalor tidak mungkin berpindah dari tandon suhu rendah ke tendon suhu tinggi. (b) Kalor dapat berpindah dari tendon suhu rendah ke tendon suhu tinggi jika sistem dikenai usaha (sistem menerima usaha). Tandon suhutinggi (T2)BTandon suhurendah (T1)ATa T1 (a)Tandon suhutinggi (T2)BTandon suhurendah (T1)ATa T1 (b)WQ2Q1Gambar 8.16 (a) Keadaan mesin yang tidak mungkin terjadi. (b) keadaan mesin yang dapat terjadi yaitu meng ambil kalor dari tendon bersuhu tinggi dan digunakan sebagian untuk usaha, dan sebagian lagi dilepaskan ke tendon bersuhu rendah Tandon bersuhu TQWTandon suhutinggi (T1)Q1Tandon suhurendah (T2)Q2W
Fisika Kelas XI294Mesin yang bekerja di antara tandon suhu tinggi T1 dan tandon suhu rendah T2 mempunyai efisiensi: η=−⎛⎝⎜⎞⎠⎟×11002100QQc. Jika suatu sistem mengalami perubahan secara spontan, maka perubahan akan berarah sedemikian rupa sehingga entropi sistem akan bertambah, atau akan tetap nilainya. Entropi (s) merupakan perubahan keadaan pada sistem yang seim-bang. Perubahan entropi (Δs) dalam suatu sistem dirumuskan sebagai berikut.Δ=ΔsQTMengenai entropi, akan kita bahas lebih jauh pada materi kemudian.Sebelum kita masuk materi entropi, marilah kita bahas terlebihdahulu materi berikut ini.2. Proses Reversibel dan Irreversibel Proses reversibel disebut pula proses terbalikan. Sementara proses irreversibel disebut proses tak terbalikan. Untuk memahami arti proses reversibel dan ireversibel, marilah bahas contoh berikut.Menurut Hukum I Termodinamika, energi bersifat kekal. Dari pro-ses-proses yang telah kita pelajari, ada suatu proses yang memungkinkan suatu sistem mengubah kalor yang diterimanya menjadi usaha seluruh-nya. Karena energi bersifat kekal, maka besar Q dapat berubah seluruhnya menjadi usaha W, atau sebaliknya seluruh usaha W dapat berubah men-jadi kalor Q. Atau berlaku persamaanQ = WW = QNamun, menurut Hukum II Termodinamika, kejadian berubahnya usaha oleh sistem menjadi kalor tidak mungkin terjadi. Jadi, kalor dapat berubah menjadi usaha adalah mungkin. Akan tetapi, proses sebaliknya, usaha berubah menjadi kalor tidaklah mungkin terjadi. Kejadian ini merupakan proses irreversibel. Contoh konkret, sebuah gelas jatuh dari atas meja kemudian pecah. Kejadian ini sangat mungkin terjadi. Akan tetapi, kejadian sebaliknya, yaitu pecahan gelas akan bersatu membentuk gelas dan berada di atas meja lagi tidak mungkin terjadi. Inilah contoh proses irreversibel. Contoh lain dari proses irreversibel adalah jika air panas dicampur dengan air es. Pada Gambar 8.17 Proses dari a sampai c sangat mungkin terjadi. Akan tetapi, proses sebaliknya dari c ke a tidak pernah terjadi.(a)(b)(c)Keterangan: Δs = perubahan entropi (JK-1)ΔQ = perubahan besar kalor (J)
ΔSdQTr=∫ΔSQTr=SSCdTTvvTT−=∫2112ΔSSSCTTvv−==2121ln
Fisika Kelas XI296Jika proses reversibel terjadi pada tekanan tetap, perubahan entro-pinya adalah sebagai berikut.SSCdTTvpTT2112−=∫( )Jika Cp dianggap tetap, maka:( )SSSCTTvp2121−==Δln4. Perubahan Entropi dalam Proses Ireversibel (Pengayaan)Perubahan entropi, seperti yang dirumuskan dalam persamaan di depan, Δ=ΔsQTberlaku untuk proses reversibel. Namun, karena entropi S adalah variabel keadaan, maka nilai perubahannya hanya ditentukan oleh keadaan awal dan akhir proses. Jadi, pada proses ireversibel boleh meng-gunakan rumus entropi pada proses reversibel, asalkan keadaan awal dan akhir proses ini sama.Jika proses terjadi pada tekanan tetap Cp, maka:Δ=−=SSSCTTbendap2121ln Karena T2 > T1, maka kalor masuk ke dalam benda, dan TT21ln ber-nilai positif. Dalam keadaan ini, entropi naik.Suhu reservoir tetap (T2), karena itu perubahan entropinya sama de-ngan perubahan entropi pada proses isotermik reversibel.ΔSdtTreservoir=∫2 dQ = CpdT, sehingga:ΔΔSTCdTSCTreservoirpTTreservoirp==−∫22112TTT12Karena kalor keluar dari reservoir, maka:SCTTTreservoirp212Δ=−−Perubahan entropi total adalah:
Termodinamika297SSSCTTreservoirp21ΔΔΔ=+ =bendaln−−−⎛⎝⎜⎜⎞⎠⎟⎟TTT212Bagaimanakah Hukum II Termodinamika diterapkan dalam kehidup-an sehari-hari? Untuk mengetahuinya, pelajari uraian di bawah ini.5. Penerapan Hukum II TermodinamikaPenerapan Hukum II Termodinamika dapat kita lihat pada pelbagai produk teknologi, antara lain lemari es dan penyejuk udara (AC). Bagai-manakah Hukum II Termodinamika diterapkan dalam alat-alat tersebut? Mari kita bahas satu per satu.a. Lemari EsSalah satu penerapan Hukum II Termodinamika adalah lemari es (refrigerator). Prinsip kerja lemari es berdasarkan rumusan Clausius yang menyatakan bahwa untuk memindahkan kalor (Q1) dari dalam refrigera-tor yang bersuhu rendah ke refrigerator bersuhu lebih tinggi diperlukan usaha. Kalian mungkin bertanya-tanya mengapa bagian luar le-mari es terasa hangat, padahal di dalamnya dingin. Prinsip kerja lemari es adalah meng ambil kalor dari daerah bersuhu dingin (bagian dalam lemari es) dan menge luarkannya pada daerah bersuhu tinggi (bagian luar lemari es). Untuk mengeluarkan kalor dari tempat bersuhu rendah ke tempat bersuhu tinggi diperlukan usaha (W). Karena bagian dalam kekurangan kalor, maka suhunya akan rendah, sebaiknya bagian luar terasa hangat karena menerima kalor dari dalam. Bagian-bagian lemari es dan skema prinsip kerja lemari es dapat kalian lihat pada Gambar 8.18. Untuk lemari es atau mesin yang serupa, efisiensi din-yatakan dengan koefisien pendingin (w). Koefisien pendingin dirumuskan se bagai:η=×QW100100 Berdasarkan hukum termodinamika, Q2 = W + Q1, atauW = Q2 – Q1. Jadi:ηη=−×=−⎛⎝⎜⎞⎠⎟×QQQQQ121121001100%%Keterangan: η = koefisien pendinginW = usaha luar yang dilakukan pada mesinQ1 = jumlah kalor yang diserap dari tandon suhu rendahQ2 = jumlah kalor yang dikeluarkan padatandon suhu tinggiGambar 8.18 (a) Diagram pertu-karan kalor pada lemari es. (b) Bagian-bagian lemari es. QLQH(a)gulunganpendingin(di dalamlemari es)uaptekanantinggiuaptekananrendahkompresorQL (dari dalamlemari es ke gulungan)QH (keluar)gulungankondensor(di luarlemari es)katup pemuaitekanantinggi(b)
C=32nRvΔΔΔΔS= S+ S= ClnTTTTTbendareservoirp21212−−⎛⎝⎜⎜⎞⎠⎟⎟
Fisika Kelas XI300Telaah IstilahEfisiensi mesin Perbandingan antara usaha yang dihasilkan mesin dengan jumlah kalor yang diserap-nyaEntropi Perubahan keadaan pada sistem yang seimbangKapasitas kalor Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu gas satu KelvinProses adiabatik Proses perubahan keadaan sistem tanpa ada kalor yang masuk atau keluar dari sistemProses isotermal Proses perubahan keadaan sistem pada suhu tetapProses isokhorik Proses perubahan keadaan sistem pada volume tetapProses isobarik Proses perubahan keadaan sistem pada tekanan tetap Proses irreversibel Suatu proses yang tidak dapat balik keadaan awalnyaProses reversibel Proses yang tidak menghasilkan entropiReservoir Benda yang suhunya tidak berubah wa-laupun sejumlah kalor mengalir keluar atau masuk ke dalamnyaSiklus Proses yang membawa sistem kembali ke keadaan semula (awal)Termodinamika Ilmu yang mempelajari hubungan antara kalor dengan usaha dan energi A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. Suatu gas ideal yang mengalami proses iso-barik, maka: (1) suhu gas berubah(2) jumlah partikel gas tetap(3) tekanan gas tetapJawaban yang benar adalah . . . . a. (1) dan (2)b. (1) dan (3)c. (2) dan (3)d. (2) sajae. (1), (2), dan (3)2. Dari diagram-diagram hubungan tekanan P terhadap volume V berikut, proses yang menghasilkan kerja ditunjukkan oleh dia-gram . . . .Ulangan Harian3. Untuk menaikkan suhu 3 mol helium sebesar 2oC pada tekanan tetap, diperlukan usaha sebesar ... J. (R = 8,31 J mol-1 K-1)a. 8,310 d. 33,24b. 16,62 e. 49,86c. 24,934. Dari diagram hu-bungan P terhadap V di bawah ini, be-sar usaha yang di-lakukan gas selama proses adalah ... JP52V25a.PP1 = P2V1V2Vb.PP2P1V1V2VPP2P1V1 = V2Vc.d.P2PP1V1V2e.PP2P1V1V2V
Termodinamika301a. 6 d. 10,5b. 9 e. 15c. 9,55. Suatu gas menyerap kalor dari lingkungan sebesar 100 kalori. Pada saat yang sama, gas menerima usaha sebesar 200 kalori. Perubah-an energi dalam gas adalah. . . .a. 100 joule d. 420 jouleb. 240 joule e. 720 joulec. 300 joule6. Suatu gas volumenya 2×10-2 m3. Volume gas tersebut dinaikkan menjadi 5 kali lipat dari volume semula. Jika gas melakukan usaha sebesar 5·103 J, maka tekanan gas adalah ... Nm-2.a. 5,00 × 102 d. 6,50 × 104b. 6,25 × 104 e. 7,00 × 105c. 6,25 × 1057. Reservoir dari suatu mesin Carnot bersuhu 500 K dan 2.000 K. Jika kalor yang diserap mesin sebesar 5.000 J, usaha yang dilakukan mesin tersebut adalah ... joule.a. 1.250 d. 5.250b. 1.500 e. 5.500c. 3.7508. Suatu mesin menggunakan reservoir suhu tinggi 800 K dan mempunyai efisiensi 25 %. Untuk menaikkan efisiensi mesin menjadi 50 %, suhu reservoir tinggi harus dinaikkan menjadi ... K.a. 1.100 d. 1.400b. 1.200 e. 1.500c. 1.3009. Mesin Carnot mengambil panas sebesar 1.000 kalori dari sumber panas yang ber-suhu 1.000 K dan melepas panas pada ling-kungan yang bersuhu 800 K. Usaha yang dilakukan mesin adalah ... kalori.a. 200 d. 800b. 240 e. 900c. 40010. Suatu gas ideal mengalami pro-ses seper ti ditun-jukkan pada gam- bar. Usaha yang dilakukan gas ter sebut adalah . . . . a. 9,0×105 J d. 2,0×106 Jb. 1,0×106 J e. 2,5×106 Jc. 1,5×106 J11. Grafik hubungan tekanan terhadap volume di bawah ini yang menunjukkan proses iso-barik adalah . . . . a. d. b. e. c. 12. Di antara lima mesin Carnot berikut yang mempunyai efisiensi mesin terbesar adalah. . . . PP1 = P2V1V2VPP1P2VVPP1P2V1V2VP (Pa)5 . 1052 . 105PQRS25V (m3)PP1P2V1V2VPVPVSuhu tinggi reservoir (K)Kalor yang diserap (J)Usaha mesin (J) a.5001000500b.600900300c.7001.000800d.8002.0001.600e.900300100
Fisika Kelas XI30213. Usaha yang dilakukan lingkungan pada suatu gas yang mengalami pemampatan dari 20 m3 menjadi 15 m3 pada tekanan 2 atm adalah . . . J. a. 2,0 × 105 d. 1,5 × 106 b. 2,5 × 105 e. 2,5 × 106 c. 1,0 × 10614. Mesin Carnot bekerja di antara suhu 527 oC dan 277 oC. Jika kalor yang diberikan dari tandon suhu tinggi sebesar 2 kJ, efisiensi mesin adalah . . . . a. 30 % d. 31,25 % b. 30,25 % e. 35,01 % c. 31,15 %15. Suatu gas ditekan ke atas sehingga suhunya tetap, sebesar 27 oC, seperti ditunjukkan pada gambar. Selama kompresi pada gas telah dilakukan usaha sebesar 650 J. Perubah-an entropi yang dialami gas adalah ... J/Ka. 2,72 d. −2,40b. 2,20 e. −2,72c. −2,20 B Jawablah pertanyaan berikut dengan benar1. Jelaskan pengertian dari istilah-istilah beri-kut.a. proses isotermikb. proses isobarikc. proses isokhorikd. proses adiabatik2. Sebutkan dan jelaskan aplikasi Hukum-hukum Termodinamika.3. Hitunglah usaha yang dilakukan oleh gas yang memuai dari 2 m3 menjadi 5 m3 pada tekanan 2 atm.4. Sebuah piston mempunyai jarak 15 cm dari dasar tabung yang diameternya 6,5 cm. Jika tekanan efektif dalam silinder 0,5×106 Pa, berapakah usaha yang di-lakukan piston sewaktu piston mengalami kompresi sehingga jaraknya menjadi 12,5 cm dari dasar tabung?5. Gas oksigen bersuhu 37oC dipanaskan secara isobarik sampai suhunya menjadi 370 K pada tekanan 2 atm. Jika diketahui volume gas 2 liter, tentukan usaha luar yang dilakukan gas oksigen tersebut.6. Sejumlah gas pada tekanan 3 atm dimam-patkan secara isotermik pada suhu 25oC sehingga volumenya menjadi 0,25 kali volu-me semula. Hitunglah tekanan akhir gas.7. Dalam suatu siklus, sebuah mesin meng-ambil kalor sebanyak 350 J dari reservoir bersuhu 327oC dan memindahkannya ke reservoir bersuhu 127oC. a. Hitunglah efisiensi mesin tersebut.b. Usaha yang dilakukan mesin pada satu siklus.8. Sebuah mesin membakar bensin pada suhu 500 K. Mesin tersebut mempunyai suhu rendah 77 oC. Hitunglah efisiensi maksi-mum mesin tersebut.9. Sebuah mesin menghasilkan energi sebesar 3.000 J. Dari energi tersebut, seperempat-nya dibuang ke berbagai bagan mesin dan sistem pendinginnya. Tentukan:a. besar usaha yang dilakukan mesin. b. efisiensi mesin.10. Gambar di atas menunjukkan bejana yang dibagi 2 bagian dengan volume sama. Kedua bagian tersebut berisi gas yang sama dengan jumlah massa yang sama (1 g). Suhu gas pada bejana panas 77 oC, dan bejana yang dingin 10 oC. Jika gas di dalam bejana panas suhunya berkurang menjadi 70 oC, tentukan perubahan entropi pada gas di dalam bejana panas. (Diketahui: cv(gas) = 745 J kg-1 K-1).gassilinderpistonPanasDingin
Latihan Ulangan Kenaikan Kelas303Latihan Ulangan Kenaikan Kelas A Pilihlah jawaban yang paling tepat. 1. Perbandingan jarak yang ditempuh dengan selang waktu yang dibutuhkan disebut . . . .a. jarak d. kelajuan b. perpindahan e. percepatanc. kecepatan2. Roni berjalan ke selatan sejauh 30 m, lalu ke timur sejauh 40 m. Perpindahan yang diala-minya adalah . . . m.a. 30 d. 60b. 40 e. 70c. 503. Seorang tentara meluncurkan roket jarak dekat dari atas tebing dengan ketinggian 125 m pada arah horizontal. Rudal itu me-luncur dengan kecepatan awal 50 m/s. Jika percepatan gravitasi sebesar 10 m/s2, jarak yang ditempuh rudal dihitung dari dasar tebing adalah . . . . ma. 175 d. 275 b. 200 e. 300 c. 250 4. Sebuah yoyo yang dimainkan seorang anak menghasilkan 180 putaran/menit. Freku-ensi putaran yoyo sebesar . . . Hz.a. 180 d. 20 b. 90 e. 3 c. 60 5. Sebuah batu di bumi bermassa 1 kg. Jika batu tersebut dibawa ke sebuah planet yang massanya 5 kali massa bumi dan jari-jarinya 2 kali jari-jari bumi, maka berat batu men-jadi . . . . Na. 12,5 d. 9,5 b. 11,5 e. 8,5 c. 10,5 6. Satuan usaha menurut sistem SI adalah . . . . a. joule d. wattb. newton e. hookec. meter7. Seekor kerbau menarik pedati dengan gaya 100 N. Usaha yang dilakukan kerbau saat pedati bergerak sejauh 10 m adalah . . . kJa. 1 d. 1.000b. 10 e. 10.000 c. 100 8. Sumber energi yang menghasilkan energi dalam jumlah besar adalah . . . .a. air d. anginb. nuklir e. panas bumic. cahaya9. Besarnya energi potensial suatu benda di-pengaruhi oleh . . . . a. massa, posisi, dan gravitasib. massa, kecepatan, dan gravitasic. massa, kecepatan, dan posisi d. massa, ketinggian posisi, dan kecepatane. kecepatan dan massa10. David Beckham menendang bola yang diam, sehingga bergerak dengan kecepatan20 m/s. Jika massa bola 0,5 kg, besar impuls saat kaki menyentuh bola adalah . . . kg m/s.a. 40 d. 10 b. 30 e. 5 c. 20 11. Pemburu menembak burung de ngan sena-pan seberat 4 kg. Peluru bermassa 25 g de-ngan kecepatan 50 m/s, kecepatan senapan setelah menembakkan peluru adalah . . . .a. 2 m/s ke belakang d. 3 m/s ke depanb. 3 m/s ke belakang e. 4 m/s ke depanc. 2 m/s ke depan12. Tumbukan lenting sempurna bila . . . .a. e = 1 d. 0 < e <1b. e < 1 e. e = 0c. e > 113. Jarak sumbu roda belakang dan roda depan sebuah sepeda motor adalah 1,2 m. Motor tersebut mempunyai massa 150 kg. Jika pusat massa sepeda motor terletak ditengah-tengah antara roda depan dan belakang, be-ban yang diterima kedua roda adalah . . . N.a. 1.500 d. 600 b. 1.200 e. 300 c. 750 14. Sebuah roda bergigi dengan jejari 25 cm dan massa 1 kg berputar dengan kecepatan 300 rpm. Momen inersia roda gigi tersebut adalah . . . kgm2.a. 0,05 d. 0,02b. 0,04 e. 0,01c. 0,03
Fisika Kelas XI30415. Sebuah bola pejal bermassa 0,5 kg dan jari-jarinya 15 cm ditendang hingga berputar dengan kecepatan 60 rpm. Momentum sudut bola tersebut adalah . . . kg rad/s.a. 0,05 d. 0,02b. 0,04 e. 0,01c. 0,0316. Budi mempunyai massa 50 kg dan luas telapak kaki 200 cm2. Jika percepatan gravi-tasi 10 m/s2, tekanan yang diterima lantai di tempat Budi berpijak adalah . . . N/m2a. 25.000 d. 22.000 b. 24.000 e. 21.000 c. 23.000 17. Jika percepatan gravitasi 10 m/s2 dan massa jenis air 1 gram/cm3, maka tekanan hidro-statis pada kedalaman 2 m dari permukaan air adalah . . . Pa.a. 5 d. 2 b. 4 e. 1 c. 3 18. Sebuah dongkrak hidrolik terdiri atas dua buah tabung yang saling berhubungan. Diameter salah satu tabung dua kali lebih besar dari tabung lainnya. Perbandingan gaya pada tabung pertama dengan tabung kedua adalah . . . .a. 1 : 4 d. 2 : 1b. 3 : 4 e. 3 : 4c. 1 : 219. Sebuah batu dimasukkan ke dalam gelas yang penuh berisi air. Jika volume air yang tumpah sebesar 0,5 m3, gaya tekan ke atas yang dialami batu adalah . . . N.a. 4,5 d. 6 b. 5 e. 7 c. 5,3 20. Sebuah batu akan tenggelam jika dimasuk-kan ke dalam air. Hal ini disebabkan . . . . a. Wbatu> Fatasb. Wbatu < Wairc. V ρbatu g = V ρair gd. ρbatu < ρaire. massa batu < massa air21. Gaya tarik-menarik antara molekul-molekul yang tidak sejenis disebut . . . .a. kohesi d. ikatanb. adesi e. ionc. radisai22. Sifat fluida ideal adalah . . . .a. volume dapat berubah karena pengaruh tekanan b. massa jenis dapat berubah karena pe-ngaruh tekanan c. dapat berpindah tanpa ada gesekand. mengalami gesekan saat berpindahe. garis alir bebas23. Berat molekul karbon adalah 12 g/mol. Jika bilangan Avogadro (NA) adalah 6,02 × 1023 mol-1, massa molekul karbon adalah . . . kg.a. 2 × 10-26d. 5 × 10-26b. 2 × 10-27e. 5 × 10-27c. 5 × 10-2324. Di dalam 8 gram oksigen (Mroksigen = 16 g/mol) terdapat jumlah atom sebanyak . . . atoma. 12 × 1023d. 3 × 1023b. 8 × 1023 e. 5 × 1022c. 6 × 102325. Kelajuan rms dari molekul oksigen dalam udara bersuhu 0oC adalah . . . . m/s.(k = 1,38 × 10-23 J/K)a. 650 d. 653 b. 651 e. 654 c. 652 26. Energi kinetik translasi rata-rata dari suatu molekul gas bermassa m pada suhu T, dan tetapan Boltzmann k adalah . . . .a. 32kT d. 23k mv2b. 32mkT e. 3kTmc. 12 mk227. Suatu gas mempunyai massa jenis sebesar 1,5 kg/m3 pada temperatur kamar. Laju rms molekul-molekul gas tersebut adalah . . . m/s.a. 459 d. 450b. 456 e. 447c. 45328. Energi kinetik translasi 2 mol gas ideal pada suhu 0oC adalah . . . kJ. (R = 8,314 kJ/kmol K)a. 7,1 d. 6,6b. 7,0 e. 6,0c. 6,8
Latihan Ulangan Kenaikan Kelas30529. Suatu gas ideal mempunyai massa jenis ρdan laju rms sebesar v. Tekanan gas tersebut adalah . . . .a. 12mv2 d. 13ρv2b. 13ρmv2 e. 13ρmv2c. 12ρv230. Pada suatu ruang pendingin terdapat 1 atom hidrogen tiap 1 cm3 udara. Temperatur ru-angan tersebut 730C di bawah nol. Laju rms atom-atom hidrogen yang terdapat dalam ruangan tersebut adalah . . . m/s.(R = 8,314 kJ/kmol K; Ar hidrogen 1 kg/ kmol)a. 2,2 × 103d. 2,5 × 103b. 2,3 × 103e. 2,6 × 103c. 2,4 × 10331. Pada soal nomor 36, tekanan yang dihasil-kan atom hidrogen sebesar . . . .a. 2,6 × 10-15 Pa d. 2,7 × 10-15 Pa b. 2,6 × 10-16 Pa e. 2,7 × 10-16 Pa c. 2,6 × 10-17 Pa 32. Gas oksigen yang mempunyai Ar = 16 kg/kmol dan gas karbon dengan Ar= 12 kg/kmol berada pada suhu yang sama. Perbandingan energi kinetik oksigen dan karbon adalah . . . . a. 1,33 d. 0,45b. 0,90 e. 1c. 0,7533. Besar usaha yang dilakukan lingkungan ter-hadap 32 g oksigen (Mr O = 16) yang meng-alami pemampatan dari 30 liter menjadi 20 liter pada tekanan 2 atm adalah . . . . kJ.a. 2 × 106 d. 1 × 104 b. 1 × 106 e. 2 × 103 c. 2 × 104 34. Hukum I Termodinamika menyatakan . . . . a. kalor yang diterima gas digunakanuntuk menambah energi dalamnyab. kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterimac. usaha yang dilakukan gas digunakaan untuk menyerap kalor dari luard. tidak mungkin dibuat mesin yang dapat mengubah seluruh kalor menjadi usahae. seluruh kalor yang masuk ke mesin dapat diubah seluruhnya menjadi usaha35. Suatu gas di dalam tabung tertutup yang dipanasi mengalami kenaikan energi sebesar 1.000 J. Selama pemuaian, gas menyerap kalor sebanyak 2.500 J. Usaha luar yang dilakukan gas adalah . . . Ja. 1.500 d. 4.567 b. 3.500 e. 5.500 c. 4.500 36. Kapasitas kalor suatu gas yang mengalami proses isokhorik adalah . . . nR.a. 23 d. 52b.32 e. 35c. 2537. Suatu gas memiliki kapasitas kalor pada tekanan tetap sebesar 650 J/kg K. Kapasi-tas kalor gas pada volume tetap adalah . . .J/kg K.a. 370 d. 400b. 380 e. 410c. 39038. Mesin carnot bekerja dengan suhu tinggi 60oC dan suhu rendah 30oC. Efisiensi me-sin tersebut adalah . . . %.a. 60 d. 20b. 50 e. 0,5c. 3039. Sebuah mesin menyerap kalor dari tandon suhu tinggi sebesar 26 kJ. Sedangkan kalor yang dibuang ke tandon suhu rendah sebe-sar 20 kJ. Usaha yang dilakukan mesin dan efisiensi mesin adalah . . . .a. 8 kJ dan 53 % d. 4 kJ dan 43 %b. 6 kJ dan 43 % e. 4 kJ dan 33 %c. 6 kJ dan 33 %40. Sebuah lemari es mempunyai daya sebesar 350 watt. Jika dalam 1 menit, mesin memindah-kan kalor sebesar 5 kJ dari dalam lemari es ke lingkungan, berapakah jumlah total kalor yang diterima lingkungan dalam waktu 1 hari?a. 507,2 kJ. d. 610,2 kJ.b. 508,2 kJ. e. 611,2 kJ.c. 509,2 kJ.
Fisika Kelas XI306 B Jawablah pertanyaan berikut dengan benar1. Posisi mobil yang sedang melaju setiap saat ditinjau dari awal geraknya diberikan dengan persamaan 223rttitj=++(). Tentukan:a. persamaan kecepatan dan percepatan mobil.b. kecepatan dan percepatan mobil saat t = 2 s2. Sebuah piringan hitam berputar sebanyak 2 kali tiap detik. Tentukan (a) frekuensi putaran, (b) kecepatan sudut, (c) periode, dan (d) sudut yang ditempuh selama 1 menit.3. Tentukan besar gaya gravitasi bumi dan medan gravitasi bumi yang dialami pesawat bermassa 500.000 ton jika:a. pesawat berada di permukaan bumi.b. pesawat berada pada ketinggian 1 kali jejari bumi dari permukaan bumi.c. pesawat berada pada ketinggian 2 kali jejari bumi dari permukaan bumi. (d iketahui jejari bumi = 6,4 × 106 m dan massa bumi = 5,98 × 1024 kg).4. Sebuah benda bermassa 500 gram dijatuhkan dari ketinggian 10 m di atas pegas yang mem-punyai konstanta 500 N/m. Jika percepatan gravitasi di tempat tersebut 10 m/s2, tentukan:a. energi potensial gravitasi yang dimiliki benda pada kedudukan semula.b. pemendekan yang dialami pegas.c. kecepatan benda saat menyentuh pegas.d. energi potensial pegas. 5. Seorang pemain biliar membidik bola nomor 5. Saat dipukul, bola putih bergerak dengan kecepatan 2 m/s. Jika tumbukan bola putih dengan bola nomor 5 berupa tumbuk an lenting sempurna, tentukan kecepatan ma-sing-masing bola setelah tumbukan.6. Dua orang pesumo mendorong kotak dari arah berlawanan. Pesumo I mendorong ke kanan dengan gaya 350 N, sedangkan pesu-mo II mendorong kotak ke kiri dengan gaya 360 N, sehingga kotak berpindah 2 m ke kiri. Berapa usaha pesumo I dan II? Berapa pula usaha totalnya?7. Sebuah benda de-ngan berat 50 N digantung pada tali (lihat gambar di samping). Hitunglah te gang an tali A.8. Jelaskan pengertian dari istilah-istilah berikut.a. Proses isobarik c. Proses isotermikb. Proses isokhorik d. Siklus carnot9. Afif dan Munir akan menaikkan masing-ma-sing satu kardus buku bermassa 20 kg ke atas mobil bak terbuka. Afif menaikkan kotak ke atas mobil tanpa perantara alat, sedangkan Munir menaikkan kotak dengan papan mi ring sepanjang 2 m. Apabila ketinggian bak mobil dari tanah adalah 1 m, hitunglah perbandingan usaha yang dilakukan keduanya. (g = 10 m/s2)10. Sebuah beban bermassa 100 gram digan-tungkan pada pegas. Akibatnya, pegas yang semula mempunyai panjang 5 cm bertambah menjadi 7,5 cm. Jika g = 10 m/s2, tentukan (a) konstanta pegas, (b) usaha yang dilakukan beban, dan (c) energi potensial pegas.11. Di dalam pipa minyak bumi berdiameter 30 cm, minyak bergerak dengan kelajuan 3 m/s. Hitunglah debit minyak yang mengalir tiap detik.12. Gas oksigen (Mr = 32 kg/kmol) dan gas nitrogen (Mr = 28 kg/kmol) ber ada pada temperatur yang sama. Tentukan (a) per-bandingan energi kinetik oksigen dengan nitrogen dan (b) perbandingan laju rata-rata oksigen dengan nitrogen.13. Mobil bermassa 1.000 kg bergerak dengan ke-cepatan 10 m/s. Dari arah berlawanan, mobil bermassa 1.500 kg bergerak dengan kecepatan 8 m/s, sehingga terjadi tabrakan dan kedua mobil bergerak menjadi satu. Tentukan ke-cepatan kedua mobil setelah tabrakan.14. Jelaskan prinsip Hukum I Termodinamika dan Hukum II Termodinamika.15. Suatu gas ideal berekspansi secara isotermik hingga volumenya menjadi 20 liter. Berapak-ah usaha yang dilakukan gas tersebut jika volume awal 5 liter dan tekanan awal 2 atm?
307Kunci JawabanUlangan Akhir SemesterKunci Jawaban Ulangan Harian Bab I A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. D 9. B 15. C 3. E 11. E 17. A 5. D 13. B 19. A7. C B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. a. rijrijt04585==−+− c. vi jv==41032361−b. si js==1210261− d. v = 0,61 m/s3. a. b. 15.50 WIB c. 8,75 km5. terbukti8. a. 6 rad/s2d. t3 + t2 + 5tb. 2 rad/s2e. 175 radc. 32 rad/s29. a. 1,08 rad/s2 c. 10,07 rad/sb. 6512rad/s Ulangan Harian Bab II A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. A 5. A 9. A 13. C3. E 7. C 11. A 15. B B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. gbln = 1,63 m/s2 = 16gbumi3. 5,147 × 10-10 N5. a. 5× 108 N/m2 b. 1,8× 10-3 c. 2,8× 1011 N/m27. a. 1 N b. 2 mm9. a. 0,05 m b. 0 c. 4 detik d. 0,025 cos 12te. –0,0125 2 sin 12tf. 0,986 N/m Latihan Ulangan Tengah Semester I A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. D 7. D 13. A 17. A3. C 9. B 15. C 19. A 5. D 11. E B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. 52,5 m/s3. a. 26km/jamb. 2 km/jam2 c. (226 – 25) km/jamd. 2 km/jam25. a. 33,32 m b. 4 detik7. a. 4,87 × 106 N c. 1,09 × 105 N b. 3,04 × 105 N9. a. 4,8 × 105 N/m2 c. 4,98×108 N/m2 b. 10-3 Ulangan Harian Bab III A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. D 5. A 9. E 13. D3. D 7. E 11. E 15. D B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. 0 J3. a. 250 N b. 1252 N5. a. 1 joule b. 1,25 N/m7. Energi tiap bulan = 1,35 kWhBiaya 1 bulan = Rp 675,00
Fisika Kelas XI3089. a. 20 joule c. 20 joule b. 10 2 m/s Ulangan Harian Bab IV A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. C 5. D 9. A 13. E3. A 7. E 11. B 15. C B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. a. 900 Nm/s c. 900 N/sb. 450 N3. a. 1,6 Ns b. 0,064 m/s5. 0,47 m/s7. v untuk benda 1 kg = -1,5 m/s v untuk benda 2 kg = 2 m/s9. 19,2 kal Latihan Ulangan Akhir Semester I A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. C 11. C 21. E 31. D 3. D 13. E 23. C 33. D 5. D 15. B 25. E 35. C7. A 17. E 27. B 37. C 9. B 19. A 29. A 39. D B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. a. v= 3 + 4t + 15 t2 c. 4 m/s2 b. a= 4 + 30t d. 64 m/s23. 32 m/s5. 0,19 N7. Pegas 19. 400 N/m11. 0,2 m/s13. v1’ = 0 v2’ = 2 m/s searah dengan v115. v1’ = 60,1 km/jamv2 = 69,01 km/jam Ulangan Harian Bab V A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. C 5. E 9. B 13. A3. C 7. A 11. E 15. D B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. 0,215 m/s 3. 22,5 Nm5. 5,16 m/s7. v trans = 2ghvgelinding = 43ghBola yang bertranslasi sampai terlebih dahulu9. (10 ; 13,82) Ulangan Harian Bab VI A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. C 5. D 9. A 13. C3. E 7. C 11. A 15. C B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. Tidak. Semakin ke atas massa jenis udara semakin kecil. Ketika massa jenis udara sama dengan massa jenis balon maka balon tidak bisa naik.3. 5.115 N/m25. 15 N/m 7. 7,7 × 10-2 m/s9. 2,011 × 104 N/m Latihan Ulangan Tengah Semester II A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. B 7. D 13. C 17. C 3. A 9. A 15. D 19. B5. C 11. C B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. 3.600 putaran 3. a. 0,02 kgm2 c. 1,8 m/sb. 23,4 joule
309Kunci Jawaban5. Z0 (20,20,20)7. 3,92 × 103 N9. 0,4 m/s Ulangan Harian Bab VII A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. C 5. D 9. B 13. D3. E 7. D 11. D 15. E B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. a. Gas ideal terdiri dari partikel-partikelyang disebut molekul-molekul dalam jumlah besar. b. Ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadah.c. Setiap partikel gas selalu bergerakdengan arah sembarang (acak). d. Partikel gas terdistribusi merata padaseluruh ruangan dalam wadah.e. Partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak.f. Setiap tumbukan yang terjadi (baiktumbukan antar molekul maupun tum-bukan molekul dengan dinding) adalahtumbukan lenting sempurna dan ter-jadi pada waktu yang sangat singkat.3. a. 6,069 × 10-21 joule b. vtrans = 478, 54 m/s5. 69,2 % 7. 6 atm9. a. 1,3 atmb. 1,5 liter Ulangan Harian Bab VIII A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. E 5. C 9. B 13. C3. C 7. C 11. A 15. A B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. a. proses perubahan keadaan sistem pada suhu tetap.b. proses perubahan keadaan sistem pada tekanan tetap.c. proses perubahan keadaan sistem pada volume tetap.d. proses perubahan keadaan sistem tanpa ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem.3. 600 kJ 5. 30 kJ 7. a. 63 %b. 220,5 joule9. a. 2.250 jouleb. 75 % Latihan Ulangan Kenaikan Kelas A Pilihlah jawaban yang paling tepat.1. D 11. B 21. B 31. A 3. C 13. C 23. A 33. A 5. A 15. C 25. A 35. A7. A 17. D 27. E 37. C 9. A 19. B 29. D 39. C B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.1. a. v= (4 t + 1)i + 3 t2ja= 4 + 6 tb. v = 15 m/sa = 12,65 m/s23. a. Fg = 4,87 × 109 Ng = 9,74 m/s2b. Fg = 1,22 × 109 N g = 2,435 m/s2c. Fg = 5,41 × 108 Ng = 1,082 m/s25. vputih = 0 m/sv5 = 2 m/s7. 500 N9. 1 : 1 atau wAfif = wMunir11. 0,21 m3/s13. 8,8 m/s15. 3,0 ×106 Ns
Fisika Kelas XI310Indeks AArchimedes 208, 215 Hukum Archimedes 198, 208, 214Bbenda tegar 158, 182Bernoulli, Daniel 226asas Bernoulli 198Boyle 279, 280, 281Boyle, Robert 242Brown, Robert 263CCarnot 270, 289, 290, 291, 292, 301, 302siklus Carnot 270, 289, 290, 292Charles 270, 280Charles, Jacques 243Dderajat kebebasan 259, 260, 261, 262, 267, 268daya 120, 123, 125, 126Descartes 55EEinstein, Albert 263elastisitas 44, 59, 60, 78, 79energi 89, 90, 91, 95, 98, 99, 101, 104, 105, 106, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 120, 123, 126energi dalam 90energi kinetik 95, 101, 105, 106, 110, 113, 114, 123, 124, 126energi potensial 95, 98, 99, 101, 105, 106, 110, 113, 114, 120, 123, 125equipartisi energi 271Hukum Kekekalan Energi 105, 106, 113, 115, 116, 118FFaucoult, Leon 76fluida dinamis 198, 223, 229, 235fluida Statis 198, 199, 200, 206, 215, 216, 217, 223Ggas ideal 240, 247, 248, 249, 262, 267, 268Gay Lussac 245, 246, 248, 249, 266, 270, 280, 281, 282 Joseph Louis 246gerak 2, 3, 10, 11, 13, 16, 19, 22, 23, 24, 28, 30, 31, 32, 40, 41, 42gerak harmonis sederhana 75, 76, 77grafik sinusoidal 71gravitasi 44, 45, 48, 54, 55, 80medan gravitasi 44, 48, 78, 80,HHukum Kontinuitas 198Hukum Hooke 62Huygen, Cristian 55Iimpuls 128, 129, 130, 131, 136, 148, 149, 150,JJoule, James Prescott 273Kkalor 244, 270, 271, 274, 275, 276, 277, 278, 279, 282, 286, 287, 288, 289, 290, 291, 292, 293, 294, 295, 296, 297, 298, 301kalor jenis 270, 275, 278, 279, 282kapasitas kalor 275, 276, 277, 278, 279, 284, 285, 299, 300kecepatan 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 28, 29, 32, 33, 334, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 58, 71, 80kecepatan sudut 2, 31, 32, 33, 34, 35, 40, 41, 42, 71, 80Keppler, Johannes 50Hukum Keppler 50koefisien restitusi 140, 148, 150, Llengan gaya 159, 160, 161, Mmesin kalor 270, 288, 290, 299modulus elastisitas 44, 59, 60, 79momentum 128, 129, 132, 133, 134, 137, 144, 148, 149, momentum sudut 158, 170, 188, 190, 192Hukum Kekekalan Momentum 128, 132, 133, 134, 137, 144momen gaya 158, 172, 175, 182, 184, 190momen inersia 158, 170, 178, 188, 190, 192NNewton, Sir Isaac 44, 46, 49, 51PPascall, Blaise 206Hukum Pascall 198, 199, 206, 207percepatan 2, 18, 19, 22, 24, 40, 41, 42, 45, 48, 54, 55, 58, 69, 73, 76, 77, 78, 79, 80percepatan sudut 30, 31, 35, 40, 41, 42perpindahan 2, 18, 19, 31, 39posisi sudut 2, 31, 35, 40, 41, 42Rrotasi 260, 261Ssistem 271, 272, 273, 274, 275, 276, 280, 281, 282, 283, 284, 285, 293, 294, 295, 302Ttekanan hidrostatis 201, 202, 203, 206, 236, teori kinetik gas 270, 273, 276, termodinamika 269, 270, 281, 287, 288, 290, 291, 292, 298, 299, 300proses termodinamika 270, 279, 280, 281, 283, 285Torricelli, Evangelista 230torsi 158, 159, 191, 192translasi 158, 172, 175, 178, 182, 192tumbuk an 128, 132, 133, 136, 137, 140, 149, 150tumbukan lenting sempurna 128, 137, 140tumbukan tidak lenting 128, 140Uusaha 87, 89, 95, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 115, 120, 123, 124Vvektor posisi 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 34, 39, 41
Daftar Pustaka311Daftar PustakaBadan Standar Nasional Pendidikan (BSNP). 2006. Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar: Mata Pelajaran Fisika Untuk SMA/MA. Jakarta: BSNP.Basar, Khairul dan Novitrian. 2005. Soal Jawab Fisika Dasar: Mekanika dan Th ermofi sika, jilid 1. Jakarta: Salemba Teknika.Bridgman, Roger. 2000. Jendela Iptek: Teknologi. Jakarta: Balai Pustaka.Bueche, Frederik J. 2005. Seri Buku Scaum: Teori dan Soal-Soal Fisika, edisi ke-8. Jakarta: Erlangga.Challoner, Jack. 2000. Jendela Iptek: Energi. Jakarta: Balai Pustaka.Chew, Charles dan Leong See Cheng. 2001. Comprehensive Physics For ‘0’ Level Science. Singapore: Federal Publication, Ministry of Education.Farndon, John dan Ian Graham. 2005. Seri Pustaka Sains: Menemukan Sains. Bandung: Pakar Raya.Farndon, John. 2005. Seri Pustaka Sains: Ilmuwan Besar. Bandung: Pakar Raya.Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika, jilid 1, edisi ke-5. Jakarta: Erlangga. _____. 2001. Fisika, jilid 2, edisi ke-5. Jakarta: Erlangga.Halliday, David dan Robert Resnick. 1995. Fisika, jilid 1, edisi ke-3.Jakarta: Erlangga._____. 1995. Fisika, jilid 2, edisi ke-3. Jakarta: Erlangga.Harian Kompas, 27 Agustus 2006. Hemera Technologies Inc. 2005. 50,000 Photo Art (CD). Cambridgeshire: Global Software Publishing Ltd. Program.Hewitt, Paul G. 2002. Conceptual Physics, Ninth Edition. San Fransisco: Addicon Wesley.Jargodzki, Cristopher P dan Franklin Potter. 2005. Mania Fisika. Bandung: Pakar Raya.Laff erty, Peter. 2000. Jendela Iptek: Gaya dan Gerak. Jakarta: Balai Pustaka.Microsoft Encarta Premium 2006 (DVD).Oxtoby. 2001. Prinsip-prinsip Kimia Modern, jilid 1, edisi ke-4, cet. ke-1. Jakarta: Erlangga.Parker, Steve. 2005. Tanya & Jawab Ensiklopedi Sains & Teknologi, cet. ke-1. Bandung: Pakar Raya.Setyawan, Lilik Hidayat. 2004. Kamus Fisika Bergambar. Bandung: Pakar Raya.Tong, Chung Kam, dkk. 2001. Manhattan Physics 2. Hong Kong: SNP Manhattan Press._____. 2001. Manhattan Physics 3. Hong Kong: SNP Manhattan Press.Van Cleave, Janice. 2004. A+ Proyek-Proyek Fisika. Bandung: Pakar Raya.
Fisika Kelas XI312Wiese, Jim. 2004. Ilmu Pengetahuan Kuno. Bandung: Pakar Raya._____. 2005. Sains di Taman Bermain. Bandung: Pakar Raya._____. 2005. Sains dalam Sulap. Bandung: Pakar Raya. _____. 2005. Sains Detektif. Bandung: Pakar Raya.Woodford, Chris. 2006. Jejak Sejarah Sains: Cahaya, cet. ke-1. Bandung: Pakar Raya. Yahya, Harun. 2003. Keajaiban Desain di Alam. Jakarta: Global Media._____.2003. Penciptaan Alam Raya. Jakarta: Global Media.Young, Loo Wan, dkk. 2001. Science in Focus Physics for GCE ’N’ Level. Singapore: Longman.Sumber Situs Web:http:\\campus.umr.edu, 20/08/2006, 09.05 WIB.http:\\craters.gsfc.nasa.gov, 18/10/2006, 14.10 WIB.http:\\encyclopedia.quicksek, 10/11/2006, 10.05 WIB.http:\\formula1_media.rivals.net, 12/07/2006, 10.10 WIB.http:\\hidrometer_static.howstuff works.com, 20/10/2006, 08.50 WIB.http:\\joule_th.physik.unifrankfurt.de, 15/09/2006, 09.50 WIB.http:\\members.aol.com, 25/08/2006, 11.20 WIB.http:\\secure.edventures.com, 21/10/2006, 09.15 WIB.http:\\upload.wikimedia.org, 16/09/2006, 11.10 WIB.http:\\wikimedia.org, 27/08/2006, 10.45 WIB.http:\\www.allied2.com, 10/11/2006, 08.50 WIB.http:\\www.anbg.gov.an/biography/biog-pics/brown.robert.com, 21/10/2006, 10.30 WIB.http:\\www.annekaringlass.com, 10/09/2006, 08.50 WIB.http:\\www.canterbury.ac.ne, 10/11/2006, 09.30 WIB.http:\\www.explore-st-andrews.com, 12/09/2006, 10.25 WIB.http:\\www.gym.vrcz, 03/11/2006, 11.45 WIB.http:\\www.honolulumagazine.com, 10/09/2006, 09.10 WIB.http:\\www.horaz.com, 07/11/2006, 10.15 WIB.http:\\www.indopos.co.id, 31/10/2006, 11.35 WIB.http:\\www.inria.fr, 05/11/2006, 09.30 WIB.http:\\www.ioncmaste.ca, 14/09/2006, 13.50 WIB.http:\\www.kimpraswil.go.id, 01/11/2006, 08.30 WIB.http:\\www.mathematik.ch, 12/11/2006, 09.15 WIB.http:\\www.moc.noaa.gov, 14/09/2006, 14.10 WIB.http:\\www.nnbb.com, 01/11/2006, 09.05 WIB.http:\\www.nolimitscoaster.com, 10/10/2006, 09.30 WIB.http:\\www.philothek.de, 02/11/2006, 13.20 WIB.http:\\www.photo.net, 12/10/2006, 09.45 WIB.http:\\www.pilotundluftschiff .de, 05/11/2006, 10.15 WIB.http:\\www.pogo.org.uk, 08/11/2006, 11.20 WIB.http:\\www.redbrush.org, 13/10/2006, 11.25 WIB.http:\\www.sovereign-publications.com, 07/11/2006, 09.20 WIB. http:\\www.sportrider.com, 19/10/2006, 08.40 WIB.http:\\www.usatoday.com, 05/11/2006, 09.35 WIB.http:\\www.weight-lifting-world.com, 13/10/2006, 10.30 WIB.http:\\www.wikimedia.org, 03/11/2006, 10.30 WIB.
Lampiran313LampiranGambarNamaLetak titik beratKeteranganGaris lurusZ = di tengah-tengah ABBusur lingkaranBusur setengahlingkaranR = jari -jari lingkarany=2R0πTabel Titik Berat Beberapa BendaBenda Berbentuk Garis/BusurAB = tali busur ABAB = busur ABR = jari − jari lingkarany=12AB0y=ABABR0⋅AZ By0AMBZRy0MZy0a Nilai ini, yang disetujui oleh Komite umum mengenai Berat dan Ukuran dalam tahun 1901, mengaproksimasi nilai pada garis lintang 45odi permu-kaan laut.b Ini adalah kecepatan per satuan luas pada mana tenaga surya jatuh, pada arah masuk normal, persis di luar atmosper bumi.c STP = temperatur dan tekanan standar (standard temperature)Apendiks CDATA MATAHARI, BUMI, DAN BULANMatahariMassa5,98 × 1024 kgJari-jari khatulistiwa6,378 × 106 m3963 miJari-jari kutub6,357 × 106 m3950 miJari-jari sebuah bola yang 6,37 × 106 mvolumenya sama3600 miMassa jenis rata-rata5522 kg/m3Percepatan gravitasia9,80665 m/s2Bumi32,1740 ft/s2Laju lintasan rata-rata29,770 m/s18,50 mi/sLaju sudut7,29 × 10−5 rad/sKonstanta mataharib1340 W/m2Medan magnet (Washington D.C.)5,7 × 10−5 TMomen dipol magnet8,1 × 1022 A.m2Atmosper standar1,013 × 105 Pa14,70 lb/in.2760,0 mm-HgMassa jenis udara kering pada STPc1,29 kg/m3Laju bunyi dalam udara 331,4 m/sKering pada STP1089 ft/s742,5 mi/hBulanMassa1,99 × 1030 kgJari-jari6,96 × 105 kmMassa jenis rata-rata1,410 kg/m3Gravitasi permukaan274 m/s2Temperatur permukaan6000 KKecepatan radiasi seluruhnya3,92 × 1026 W
Fisika Kelas XI314GambarNamaLetak titik beratKeteranganJaring lingkaranAB = tali busur ABAB = busur ABR = jari -jari lingkaranSetengah lingkaranR = jari -jari lingkaranBenda Berbentuk Bidang Homogeny=4R03πy=ABABR0×23GambarNamaLetak titik beratKeteranganSelimut setengah bolaR = jari -jari lingkaranSelimut limast = tinggi limasSelimut kerucutt = tinggi kerucutBenda Berbentuk Ruang Homogeny=1R02y=1t03y=1t03GambarNamaLetak titik beratKeteranganSetengah bolaR = jari -jari lingkaranSetengah bolat = tinggi limas Kerucutt = tinggi kerucutBenda Berbentuk Padat Homogeny=1R02y=1t04y=1t04MAyRBy0xMyy00ZZZZ00Zyy00tZyy00
Buku ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikan (BSNP) dan telah dinyatakan layak sebagai buku teks pelajaran berdasarkan Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Republik Indonesia Nomor 27 Tahun 2007 tanggal 25 Juli 2007 tentang Penetapan Buku Teks Pelajaran yang Memenuhi Syarat Kelayakan untuk Digunakan dalam Proses Pembelajaran.henomenon. Perhatikan alam sekitar. Begitu indah dan Pteratur. Hukum-hukum fisika mampu menjelaskan fenomena-fenomena itu dengan akurat.appen. Setelah memerhatikan alam, biasakan untuk selalu Hbertanya, How could it happen? Bagaimana semua itu terjadi? Pupuklah sikap kritis dengan tak henti bertanya.each!! Ya, berteriaklah! Ekspresikan kegembiraan kalian, Ybegitu menemukan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan yang bergolak dalam pikiran.cientific. Peganglah teguh sikap ilmiah, karena dengannya Skalian akan menjadi pribadi yang jujur dan adil dalam proses panjang meraih pengetahuan.mplementation. Implementasikan pengetahuan kalian dalam Iaktivitas sehari-hari. Dengan demikian, kalian berusaha menempatkan fisika bukan hanya sebagai mata pelajaran sekolah, namun juga sebagai ilmu yang bermanfaat besar bagi kehidupan.ombat. Bertempurlah! Biasakan diri dengan iklim Ckompetisi. Dengan begitu, semangat kalian akan senantiasa utuh, tak mudah puas dengan hasil yang telah tercapai.cholar. dengan menguasai ilmu pengetahuan dan Sberpegang teguh pada sikap ilmiah, jadilah the real scholar,seorang terpelajar sejati.llAbdul Haris HumaidiMaksumFISIKASMA/MA Kelas XI ISBN: 978-979-068-802-5 (no jilid lengkap)ISBN: 978-979-068-806-3Harga Eceran Tertinggi (HET) Rp16.373,-