contoh soal thermodinamika

 ContohSoal

1.      Gambar di bawah menunjukkan bahwa 1.200 J kalor mengalir secara spontan dari reservoir panas bersuhu 600 K ke reservoir dingin bersuhu 300 K. Tentukanlah jumlah entropi dari system tersebut. Anggap tidak ada perubahan lain yang terjadi.

Diketahui:

Perubahanpada reservoir panas (yang memberikankalordiberitanda "-")

 Perubahanpada reservoir dingin (positifkarenamenerimakalor)

Total perubahanentropiadalahjumlahaljabar   perubahanentropi  setiap reservoir

 

2.      Hitung perubahan entropi dari 30 gram alumunium yang dipanaskan dari 500 sampai 700 ^OC. Titikleleh 660 ^OC, kalor pelelehan 393 J g^-1dan kapasitas kalor zat padat dan zat cair masing-masing adalah : (31,8 + 3,15 .10^-3 T) JK^-1 mol^-1dan (34,3 + 1,12 .10^-3 T) JK^-1 mol^-1.

Jawaban :

Ada tiga tahapan disini.
Pertama :alumunium memanas dari suhu 500 ke 660
Kedua : alumunium mencair dari 660 dalam wujud padat menjadi 660 dalam wujud cair. Ada panas latent yang berperan
Ketiga : alumunium dalam wujud cair memanas dari suhu 660 menjadi 700 ^oC
Gambar dari prosesnya adalah :

m = 30 g
panas Latent pelelehan (L) = 393 j/gram

path (a)
Cp =    31.8 + 3.15 x10^-3 T
ΔS =    mCp(dT/T)    masukkanCpdandiintegralkandiperoleh
ΔS =    mx(31.8 ln(T/T₀) + (3.15/2)x10^-3(T-T₀)
ΔSa =    272,4206767    j/K

path (b)
ΔH = mxL
ΔH = 30 x 393 = 11790 j
ΔSb = ΔH /T = 11790 j/660 K
ΔSb = 17,86363636 j/K

path (c)
Cp =    34.3 + 1.12 x10^-3 T
ΔS =    mCpdT/T    masukkanCpdandiintegralkandiperoleh
ΔS =    mx(34.3 ln(T/T₀) + (1.12/2)x10^-3(T-T₀)
ΔSc =    61,21887452    j/K

S total = Sa + Sb + Sc
S total = 272,4206767 + 17,86363636 + 61,21887452 j/K
S total = 351,5031876 j/K

TUGAS

1.      10 lbm air temperatur 80^oC diubah menjadi es dengan temperature 15^oF pada kondisi atmosfir secara konstan. Anggap kalor jenis pada tekanan konstan  dari es dan air besarnya masing-masing 1,02 Btu/lbm.Rdan 0,51 Btu/lbm.R. Panas peleburan dari es pada tekanan atmosfir besarnya 144 Btu/lbm. Tentukan perubahan entropi dari system tersebut.

2.      10 lbm air 32^oF dikontak kan dengan suatu reservoir panas pada suhu 212^oF

a.      Jika temperatur air mencapai 212^oF tentukan perubahan entropi dari air, reservoir dan keseluruhan

b.      Jika air dipanasidari 32^oF hingga 212^oF dengan mengontakkan air, pertama-tama dengan reservoir 50^oF dan kemudianke reservoir 212^oF. Tentukan perubahan entropi keseluruhan. Cp air = 1 Btu/lbm.R