Kuis — Hukum Kedua Termodinamika

Question 1

Dalam pelajaran ini, apa yang disyaratkan oleh reversibilitas global suatu proses?

Accepted Answer

Suatu proses balik dapat memulihkan sistem dan seluruh lingkungannya, tanpa meninggalkan perubahan lain apa pun.

Question 2

Sistem tertutup membuang 2 400 J ke reservoir termal pada 300 K. Perubahan entropinya adalah ΔS = −6 J/K. Berapakah entropi yang dipertukarkan S_e dan entropi yang diproduksi S_i?

Accepted Answer

S_e = −8 J/K dan S_i = +2 J/K.

Question 3

Kalor Q = 1 200 J berpindah langsung dari reservoir termal pada 600 K ke reservoir termal pada 300 K. Berapakah perubahan entropi total kedua reservoir?

Accepted Answer

+2 J/K.

Question 4

Mengapa lemari es biasa tidak bertentangan dengan pernyataan Clausius?

Accepted Answer

Karena perpindahan kalor dari dingin ke panas disertai masukan kerja dari lingkungan.

Question 5

Gas ideal sebanyak n mol mengalami ekspansi Joule–Gay-Lussac dari volume v ke volume V > v dalam wadah kaku dan adiabatik. Pelepasan sekat tidak mengubah lingkungan. Neraca manakah yang benar?

Accepted Answer

Q = W = ΔU_gas = 0 dan ΔS_tot = nR ln(V/v) > 0.

Question 6

Mesin kalor dua reservoir beroperasi antara 600 K dan 300 K serta menerima Q_H = 1 000 J per siklus. Berapakah nilai maksimum kerja yang diberikan |W|?

Accepted Answer

500 J.

Question 7

Dua subsistem dengan komposisi tetap dapat bertukar energi dan volume secara independen dalam gabungan terisolasi. Apa yang dapat dikatakan tentang keadaan setimbangnya?

Accepted Answer

T_1 = T_2 dan P_1 = P_2.

Question 8

Mesin siklik menerima kalor aljabar Q_k dari reservoir termal pada T_k > 0 dan bertukar kerja dengan sumber ideal. Pernyataan manakah yang sesuai dengan pertidaksamaan Clausius dan definisi dalam pelajaran ini?

Accepted Answer

Σ_k Q_k/T_k ≤ 0; kesetaraan mencirikan reversibilitas global, tanpa membuktikan reversibilitas lokal.

Question 9

Bagaimana pelajaran ini membangun entropi dari kesetaraan ∮ δQ_rev/T = 0 pada siklus yang reversibel secara lokal?

Accepted Answer

Dengan mendefinisikan S(B) − S(A) melalui integral δQ_rev/T.

Question 10

Pernyataan manakah yang mendeskripsikan reversibilitas lokal dengan benar?

Accepted Answer

Reversibilitas lokal mensyaratkan pembalikan setiap tahap rangkaian keadaan setimbang melalui perubahan infinitesimal kendala.

Question 11

Proses ireversibel menghubungkan dua keadaan setimbang A dan B, tetapi keadaan antaranya jauh dari kesetimbangan. Pernyataan manakah yang benar?

Accepted Answer

Perubahan entropi ΔS dapat dihitung sepanjang lintasan yang reversibel secara lokal antara A dan B, sedangkan S_e dan S_i bergantung pada proses nyata.

Question 12

Operasi apa yang tepatnya dilarang oleh pernyataan Kelvin–Planck?

Accepted Answer

Menjalani siklus yang satu-satunya akibatnya adalah mengambil kalor Q > 0 dari satu reservoir termal dan memberikan W = −Q kepada lingkungan.

Question 13

Kompresi kuasistatik pasti reversibel secara lokal.

Accepted Answer

Salah

Question 14

Urutan manakah yang menggambarkan siklus Carnot gas ideal sebagai mesin penghasil kerja, dengan semua cabangnya reversibel secara lokal?

Accepted Answer

Ekspansi isotermal pada T_H, ekspansi adiabatik reversibel, kompresi isotermal pada T_C, lalu kompresi adiabatik reversibel.

Question 15

Hukum kedua menetapkan arah evolusi yang diizinkan secara termodinamika, tetapi tidak dengan sendirinya menentukan durasinya maupun koefisien transport.

Accepted Answer

Benar