Diketahui:

Proses isotermal.

Suhu $T$ = 127°C = 400 K

Tekanan awal $P_1$ = 4 atm

Tekanan akhir $P_2$ = 2 atm

Konstanta gas umum $R$ = 8,31 J/mol.K

Banyaknya molekul gas $n$ = 3 mol

Ditanya:

Usaha yang dilakukan $W$ = ?

Jawab:

Proses isotermal merupakan suatu proses termodinamika yang terjadi pada suhu konstan. Ciri-ciri proses ini adalah kurva yang berbentuk lengkungan yang condong ke bawah pada grafik tekanan terhadap volume.

Besarnya usaha yang dilakukan oleh gas pada proses isotermal adalah $W=nRT\ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right)$ dimana $n$ merupakan jumlah mol gas, $R$ merupakan konstanta gas ideal, $T$ merupakan suhu, dan $V$ merupakan volume. Pada proses isotermal juga berlaku $P_1V_1=P_2V_2$ dimana $P$ adalah tekanan dan $V$ adalah volume.

Pertama-tama, cari perbandingan $\frac{V_2}{V_1}$ terlebih dahulu. Dengan cara menyusun ulang persamaan $P_1V_1=P_2V_2$ didapatkan $\frac{V_2}{V_1}=\frac{P_1}{P_2}$. Sehingga,

$\frac{V_2}{V_1}=\frac{P_1}{P_2}$

$\frac{V_2}{V_1}=\frac{4}{2}$

$\frac{V_2}{V_1}=2$

Lalu, hitung besarnya usaha yang dilakukan.

$W=nRT\ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right)$

$=\left(3\right)\left(8,31\right)\left(400\right)\ln\left(2\right)$

$=9.972\ln\left(2\right)$

$=9.972\left(0,7\right)$

$=6.980,4$ J

Jadi, besarnya usaha yang dilakukan adalah 6.980,4 J.