TKA SMA/MA Fisika Interaktif

Termodinamika, Kalor, dan Teori Kinetik Gas – Materi & Latihan TKA Fisika SMA/MA

Kajian Hukum Termodinamika I dan II, siklus Carnot, efisiensi termal, perubahan fase zat, perpindahan kalor konduksi-radiasi, dan distribusi kinetik molekul gas ideal.

Tujuan Pembelajaran

Menganalisis hukum termodinamika pada proses isobarik, isotermal, isokhorik, dan adiabatik.
Menghitung efisiensi mesin kalor Carnot dan koefisien performansi refrigerator.
Menerapkan Asas Black dan hukum perpindahan kalor pada sistem terisolasi.
Memformulasikan hubungan tekanan, volume, dan temperatur pada kinetika gas ideal.

Materi & Pembahasan Konsep

TKA SMA/MA

Selamat datang di modul Termodinamika, Kalor, dan Teori Kinetik Gas pada TKA Fisika SMA/MA! Modul ini mendalami pemahaman tentang hukum ke-nol, hukum I, dan hukum II termodinamika, siklus Carnot, efisiensi termal, perubahan wujud zat, perpindahan kalor (konduksi, konveksi, radiasi Stefan-Boltzmann), serta tekanan kinetik gas ideal.

1. Termodinamika & Gas Ideal

Hukum I & Proses Termodinamika

Hukum I: Q = Delta U + W dengan Delta U = 3/2 n R Delta T (monoatomik).
Isobarik (P tetap): W = P Delta V.
Isotermal (T tetap): Delta U = 0, Q = W = n R T ln(V_2/V_1).
Isokhorik (V tetap): W = 0, Q = Delta U.
Adiabatik (Q = 0): W = -Delta U, P V^gamma = konstan.

Siklus Carnot & Entropi

Efisiensi mesin Carnot: eta = (1 - T_C / T_H) x 100%.
Koefisien performansi kulkas: C_P = T_C / (T_H - T_C).
Laju radiasi benda hitam: P = e sigma A T^4.
Asas Black: Q_lepas = Q_terima.

Referensi: Kerangka Standar Asesmen TKA Pusmendik Kemendikdasmen RI

Simulasi CBT

Latihan Interaktif (18 Soal)

Penilaian aman & otomatis

Cek Pemahaman

3 Soal

Soal 1 Pilihan Ganda mudah

5 Poin

Suatu gas ideal monoatomik mengalami proses isokhorik (volume konstan). Jika gas tersebut menyerap kalor sebesar 600 Joule dari lingkungan, maka besar perubahan energi dalam gas tersebut adalah...

A 0 Joule B 300 Joule C 600 Joule D 900 Joule

Soal 2 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Manakah pernyataan berikut yang BENAR mengenai mesin kalor Carnot ideal yang beroperasi di antara dua reservoir suhu tinggi T_H dan suhu rendah T_C? (Pilih dua jawaban benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Efisiensi mesin Carnot meningkat jika suhu reservoir tinggi T_H dinaikkan. B. Efisiensi 100% hanya dapat tercapai secara teoritis jika suhu reservoir dingin T_C sama dengan nol mutlak (0 Kelvin). C. Mesin Carnot dapat mencapai efisiensi 100% pada suhu kamar biasa. D. Efisiensi mesin Carnot tidak bergantung pada nilai temperatur mutlak kedua reservoir.

Soal 3 Benar / Salah sedang

6 Poin

Evaluasi kebenaran pernyataan mengenai teori kinetik gas ideal berikut (Benar atau Salah).

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Energi kinetik translasi rata-rata partikel gas ideal berbanding lurus dengan temperatur mutlaknya (Kelvin).	Benar	Salah
Semua tumbukan antara molekul-molekul gas ideal maupun dengan dinding wadah bersifat lenting sempurna.	Benar	Salah
Tekanan gas ideal di dalam wadah tertutup berbanding terbalik dengan kuadrat kelajuan rata-rata molekulnya.	Benar	Salah
Pada kondisi temperatur nol mutlak (0 Kelvin), energi kinetik translasi molekul gas ideal mencapai nol.	Benar	Salah

Latihan TKA

10 Soal

Soal 4 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Sebuah mesin Carnot beroperasi antara reservoir panas 500 K dan reservoir dingin 300 K. Jika mesin tersebut menyerap kalor sebesar 2.000 Joule dari reservoir panas, besar usaha yang dihasilkan oleh mesin adalah...

A 400 Joule B 800 Joule C 1.200 Joule D 1.500 Joule

Soal 5 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Dua batang logam A dan B memiliki luas penampang dan panjang yang sama. Konduktivitas termal logam A adalah dua kali konduktivitas termal logam B (k_A = 2 k_B). Kedua batang disambung secara seri. Ujung bebas batang A bersuhu 100 derajat Celsius, dan ujung bebas batang B bersuhu 10 derajat Celsius. Suhu sambungan antara kedua logam tersebut adalah...

A 55 derajat Celsius B 60 derajat Celsius C 70 derajat Celsius D 80 derajat Celsius

Soal 6 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Sebuah benda hitam memancarkan radiasi termal dengan daya pancar P pada suhu mutlak T. Jika suhu benda tersebut dinaikkan menjadi 2T, maka daya pancar radiasi benda hitam tersebut menjadi...

A 2 P B 4 P C 8 P D 16 P

Soal 7 Benar / Salah sedang

6 Poin

Sebanyak 100 gram air bersuhu 80 derajat Celsius dicampur dengan 200 gram air bersuhu 20 derajat Celsius dalam bejana kalorimeter adiabatik (kalor jenis air c = 1 kal/g C, kapasitas kalorimeter diabaikan). Evaluasi kesimpulan berikut (Benar atau Salah).

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Suhu kesetimbangan akhir campuran air adalah 40 derajat Celsius.	Benar	Salah
Besar kalor yang dilepaskan oleh air panas adalah 4.000 kalori.	Benar	Salah
Besar kalor yang diserap oleh air dingin tepat sama dengan 4.000 kalori karena sistem adiabatik.	Benar	Salah
Suhu akhir campuran dapat dicari dengan merata-ratakan langsung kedua suhu sehingga diperoleh 50 derajat Celsius.	Benar	Salah

Soal 8 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Suatu gas ideal berada dalam tabung tertutup rapat bervolume tetap V. Jika suhu gas dinaikkan dari 300 K menjadi 600 K, besaran apa sajakah yang akan meningkat menjadi 2 KALI LIPAT dari nilai semula? (Pilih dua jawaban benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Tekanan gas di dalam wadah (P). B. Energi dalam total gas (U). C. Kelajuan rata-rata kuadrat (v_rms) molekul gas. D. Volume total tabung gas.

Soal 9 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Sebanyak 2 mol gas helium (monoatomik) diekspansikan secara isobarik pada tekanan konstan 1.5 x 10^5 Pa dari volume awal 0.02 m^3 menjadi 0.06 m^3. Usaha luar yang dilakukan oleh gas adalah...

A 3 kJ B 6 kJ C 9 kJ D 12 kJ

Soal 10 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Sebuah kulkas memiliki koefisien performansi (COP) sebesar 4.0. Jika kulkas tersebut menyerap kalor sebesar 800 Joule dari ruang pendingin di dalamnya setiap siklus, daya listrik (usaha luar) yang harus dipasok pada kompresor adalah...

A 100 Joule B 200 Joule C 400 Joule D 3.200 Joule

Soal 11 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Berdasarkan Hukum Pergeseran Wien, jika suhu permukaan suatu bintang adalah 6.000 K dan konstanta Wien b = 2.898 x 10^-3 m K, maka panjang gelombang radiasi pada intensitas maksimum yang dipancarkan bintang tersebut berada pada spektrum...

A Sinar Gamma B Cahaya Tampak (sekitar 483 nm) C Gelombang Mikro D Gelombang Radio

Soal 12 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Manakah pernyataan berikut yang sesuai dengan Hukum II Termodinamika? (Pilih dua jawaban benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Tidak mungkin membangun mesin kalor yang mengubah seluruh kalor yang diserap menjadi usaha secara sempurna tanpa pelepasan kalor (Pernyataan Kelvin-Planck). B. Kalor tidak dapat mengalir secara spontan dari tandon bersuhu rendah ke tandon bersuhu tinggi tanpa adanya kerja mekanis luar (Pernyataan Clausius). C. Entropi total dari sistem yang terisolasi selalu berkurang secara spontan seiring berjalannya waktu. D. Semua proses termodinamika di alam semesta bersifat reversibel murni 100%.

Soal 13 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Dalam proses pemuaian gas secara adiabatik, hubungan manakah yang benar antara kalor yang dipertukarkan (Q), perubahan energi dalam (Delta U), dan usaha luar (W)?

A Q = W dan Delta U = 0 B Q = 0 dan W = -Delta U C W = 0 dan Q = Delta U D Delta U = Q + W dengan W positif

Tantangan Penalaran

5 Soal

Soal 14 Pilihan Ganda sulit

6 Poin

Suatu gas ideal monoatomik bermol n mula-mula memiliki volume V_0 dan tekanan P_0. Gas mengalami ekspansi adiabatik kuasistatik hingga volumenya menjadi 8 V_0. Jika rasio kalor jenis gas gamma = 5/3, maka tekanan akhir gas tersebut adalah...

A P_0 / 8 B P_0 / 16 C P_0 / 32 D P_0 / 64

Soal 15 Pilihan Ganda sulit

6 Poin

Sebuah mesin pendingin (refrigerator) beroperasi dengan siklus Carnot terbalik antara reservoir 250 K (-23 C) dan 300 K (27 C). Jika mesin tersebut harus membekukan 2 kg air pada suhu 0 C menjadi es pada 0 C (kalor lebur es L_f = 336.000 J/kg), besar energi listrik minimum yang dibutuhkan adalah...

A 67.2 kJ B 134.4 kJ C 268.8 kJ D 336.0 kJ

Soal 16 Benar / Salah sulit

7 Poin

Satu mol gas ideal monoatomik menempuh siklus tertutup ABCA pada diagram P-V: A -> B (isobarik pada P_0 dari V_0 ke 2V_0), B -> C (isokhorik pada 2V_0 dari P_0 ke 1/2 P_0), C -> A (garis lurus kembali ke A). Evaluasi karakteristik termodinamika siklus ini (Benar atau Salah).

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Besar usaha netto yang dihasilkan gas dalam satu siklus sama dengan luas segitiga ABC, yaitu 1/4 P_0 V_0.	Benar	Salah
Karena lintasan siklus berputar searah putaran jarum jam, usaha total netto bernilai positif (mesin kalor).	Benar	Salah
Perubahan total energi dalam gas untuk satu siklus penuh tertutup (Delta U_siklus) bernilai nol.	Benar	Salah
Usaha netto yang dilakukan dalam satu siklus adalah tepat sebesar 1/2 P_0 V_0.	Benar	Salah

Soal 17 Pilihan Ganda Kompleks sulit

6 Poin

Dua wadah terisolasi A dan B dihubungkan pipa kecil bervolume abaikan dengan katup tertutup. Wadah A (volume V) berisi n mol gas ideal monoatomik pada suhu T_1. Wadah B (volume 2V) berisi 2n mol gas ideal yang sama pada suhu T_2. Ketika katup dibuka dan sistem mencapai kesetimbangan termal baru, besaran manakah yang terbukti benar? (Pilih dua jawaban benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Suhu kesetimbangan akhir gas adalah T = (T_1 + 2 T_2) / 3. B. Energi dalam total gas sebelum dan sesudah katup dibuka bernilai kekal (U_awal = U_akhir). C. Suhu akhir gas selalu sama dengan rata-rata aritmetika sederhana (T_1 + T_2) / 2 terlepas dari jumlah mol gas. D. Tekanan akhir campuran gas selalu sama dengan nol.

Soal 18 Pilihan Ganda sulit

6 Poin

Sebuah mesin kalor Carnot memiliki efisiensi awal 40% dengan suhu tandon dingin T_C. Jika suhu tandon panas dinaikkan sebesar 100 K sementara suhu tandon dingin tetap, efisiensinya naik menjadi 50%. Suhu tandon dingin T_C dari mesin tersebut adalah...

A 250 K B 300 K C 400 K D 500 K

Sudah Selesai Mengerjakan?

Pastikan semua soal telah kamu jawab sebelum melihat skor dan pembahasan.

« Topik Sebelumnya Kinematika dan Dinamika Gerak Translasi-Rotasi Topik Berikutnya » Gelombang Bunyi, Gelombang Cahaya, dan Optik Fisis

Nomor Soal

0 / 18

• Belum • Terjawab • Ragu

Ke Atas Soal

Tes Kemampuan Akademik SMA/MA • Fisika Gratis & Otomatis