Gas Ideal
Gas Ideal
Fisika SMA — Pengertian Gas Ideal, Sifat-sifat, Hukum-hukum Gas, Prinsip Ekuipartisi Energi, dan Soal Literasi
Daftar Isi
Apersepsi
Bayangkan situasi ini:
"Anak-anak, siapa di sini yang pernah memarkir sepeda di halaman sekolah yang terik, lalu tiba-tiba mendengar bunyi 'Duar!' karena bannya meletus? Padahal ban itu tidak kena paku. Atau ada yang pernah menjemur balon mainan di bawah sinar matahari lalu balonnya pecah sendiri? Nah, di dalam ban atau balon itu kan ada gas (udara)."
Pertanyaan Apersepsi:
"Mengapa suhu matahari yang panas bisa membuat ban atau balon itu meletus? Apa yang terjadi pada tekanan dan volume udara di dalamnya?"
"Anak-anak, siapa di sini yang pernah memarkir sepeda di halaman sekolah yang terik, lalu tiba-tiba mendengar bunyi 'Duar!' karena bannya meletus? Padahal ban itu tidak kena paku. Atau ada yang pernah menjemur balon mainan di bawah sinar matahari lalu balonnya pecah sendiri? Nah, di dalam ban atau balon itu kan ada gas (udara)."
"Mengapa suhu matahari yang panas bisa membuat ban atau balon itu meletus? Apa yang terjadi pada tekanan dan volume udara di dalamnya?"
📖 LIHAT JAWABAN
✖ Tutup Jawaban
- Hubungan Suhu (\(T\)) dan Tekanan (\(P\))
- Jawaban: Saat ban atau balon dijemur, Suhu (\(T\)) udara di dalamnya akan meningkat karena menyerap panas matahari. Ketika suhu naik, partikel-partikel gas di dalam ban akan bergerak sangat cepat dan saling bertabrakan lebih keras. Hal ini menyebabkan Tekanan (\(P\)) gas di dalam ban melonjak drastis.
- Hukum Fisika: Ini sesuai dengan Hukum Gay-Lussac, di mana tekanan berbanding lurus dengan suhu (\(P \propto T\)) jika volumenya tetap.
- Hubungan Suhu (\(T\)) dan Volume (\(V\))
- Jawaban: Selain menaikkan tekanan, partikel gas yang bergerak cepat juga membutuhkan ruang yang lebih besar, sehingga Volume (\(V\)) atau ukuran balon/ban mencoba memuai dan membesar.
- Hukum Fisika: Ini sesuai dengan Hukum Charles, di mana volume berbanding lurus dengan suhu (\(V \propto T\)) jika tekanan konstan.
- Mengapa Bisa Sampai Meletus?
- Jawaban: Karet ban atau balon memiliki batas elastisitas (daya tampung). Ketika suhu naik, udara di dalam terus mendesak keluar (tekanan dan volume meningkat). Saat dinding karet ban atau balon sudah tidak mampu lagi menahan desakan energi dari gas yang memuai tersebut, maka dinding karetnya akan jebol dan memicu suara letusan.
A. Pengertian Gas Ideal
Definisi Gas Ideal:
Gas Ideal adalah model gas yang mengikuti teori kinetik gas dengan asumsi-asumsi tertentu. Gas ideal merupakan gas hipotetis yang digunakan untuk memudahkan perhitungan dalam fisika.
Gas Ideal adalah model gas yang mengikuti teori kinetik gas dengan asumsi-asumsi tertentu. Gas ideal merupakan gas hipotetis yang digunakan untuk memudahkan perhitungan dalam fisika.
Asumsi Teori Kinetik Gas:
- Gas terdiri dari partikel-partikel kecil (molekul) yang bergerak acak
- Volume partikel gas diabaikan dibandingkan volume wadah
- Tumbukan antar partikel dan dinding lenting sempurna (energi kinetik total kekal)
- Tidak ada gaya tarik-menarik antar partikel gas
- Energi kinetik rata-rata partikel sebanding dengan suhu mutlak
B. Sifat-sifat Gas Ideal
Partikel Bergerak Acak
Molekul gas bergerak ke segala arah dengan kecepatan bervariasi
Tumbukan Lenting Sempurna
Tumbukan antar partikel dan dengan dinding tidak kehilangan energi
Volume Partikel Diabaikan
Volume total partikel << volume wadah
Tidak Ada Gaya Antar Partikel
Tidak ada gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antar molekul
Energi Kinetik ~ Suhu
Energi kinetik rata-rata sebanding dengan suhu mutlak
Mengikuti Hukum Gas
Mematuhi hukum Boyle, Charles, Gay-Lussac, dan Avogadro
C. Hukum-Hukum tentang Gas
Hukum Boyle
Proses Isotermal (Suhu tetap)
\(P \times V = \text{konstan}\)
\(P_1 V_1 = P_2 V_2\)
Contoh: Pompa sepeda
\(P \times V = \text{konstan}\)
\(P_1 V_1 = P_2 V_2\)
Contoh: Pompa sepeda
Hukum Charles
Proses Isobarik (Tekanan tetap)
\(\frac{V}{T} = \text{konstan}\)
\(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\)
Contoh: Balon udara panas
\(\frac{V}{T} = \text{konstan}\)
\(\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}\)
Contoh: Balon udara panas
Hukum Gay-Lussac
Proses Isokhorik (Volume tetap)
\(\frac{P}{T} = \text{konstan}\)
\(\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}\)
Contoh: Panci presto
\(\frac{P}{T} = \text{konstan}\)
\(\frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2}\)
Contoh: Panci presto
Hukum Avogadro
Volume sebanding mol (Suhu & Tekanan tetap)
\(\frac{V}{n} = \text{konstan}\)
\(\frac{V_1}{n_1} = \frac{V_2}{n_2}\)
Contoh: Gas dalam wadah
\(\frac{V}{n} = \text{konstan}\)
\(\frac{V_1}{n_1} = \frac{V_2}{n_2}\)
Contoh: Gas dalam wadah
Hukum Gas Ideal (Gabungan):
\[ \frac{P \times V}{T} = \text{konstan} \] \[ \frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2} \]
Persamaan Gas Ideal: \[ P \times V = n \times R \times T \]
\[ \frac{P \times V}{T} = \text{konstan} \] \[ \frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2} \]
Persamaan Gas Ideal: \[ P \times V = n \times R \times T \]
- \(n\) = jumlah mol
- \(R = 8,314\) J/mol·K (konstanta gas universal)
- \(T\) = suhu mutlak (K)
D. Gas Nyata dan Hukum Gas Ideal
Gas Nyata:
Gas Nyata adalah gas yang tidak memenuhi asumsi gas ideal secara sempurna, terutama pada tekanan tinggi dan suhu rendah.
Gas Nyata adalah gas yang tidak memenuhi asumsi gas ideal secara sempurna, terutama pada tekanan tinggi dan suhu rendah.
Saat Gas Ideal Mendekati Nyata
- Suhu tinggi (energi kinetik besar)
- Tekanan rendah (jarak antar partikel besar)
- Gas monoatomik (He, Ne, Ar)
Saat Gas Nyata Menyimpang
- Suhu rendah (gaya antar molekul signifikan)
- Tekanan tinggi (volume partikel tidak diabaikan)
- Gas poliatomik (H₂O, CO₂)
Persamaan Van der Waals (Gas Nyata):
\[ \left(P + \frac{a n^2}{V^2}\right)(V - nb) = nRT \]
\(a\) = koreksi gaya tarik antar molekul, \(b\) = koreksi volume molekul
\[ \left(P + \frac{a n^2}{V^2}\right)(V - nb) = nRT \]
\(a\) = koreksi gaya tarik antar molekul, \(b\) = koreksi volume molekul
E. Prinsip Ekuipartisi Energi
1. Tinjauan Tekanan Secara Mikroskopis
Tekanan Gas Secara Mikroskopis:
\[ P = \frac{1}{3} \times \frac{N}{V} \times m \times \bar{v}^2 \] \[ P = \frac{1}{3} \times \rho \times \bar{v}^2 \]
\(N\) = jumlah partikel, \(V\) = volume, \(m\) = massa partikel, \(\bar{v}^2\) = kuadrat kecepatan rata-rata
\[ P = \frac{1}{3} \times \frac{N}{V} \times m \times \bar{v}^2 \] \[ P = \frac{1}{3} \times \rho \times \bar{v}^2 \]
\(N\) = jumlah partikel, \(V\) = volume, \(m\) = massa partikel, \(\bar{v}^2\) = kuadrat kecepatan rata-rata
2. Hubungan Tekanan Gas dan Energi Kinetik
\[
P = \frac{2}{3} \times \frac{N}{V} \times \overline{EK}
\]
\[
\overline{EK} = \frac{3}{2} \times k \times T
\]
- \(\overline{EK}\) = energi kinetik rata-rata per partikel (J)
- \(k = 1,38 \times 10^{-23}\) J/K (konstanta Boltzmann)
- \(T\) = suhu mutlak (K)
3. Energi Dalam Gas Ideal
\[
U = \frac{f}{2} \times n \times R \times T
\]
\[
U = \frac{f}{2} \times N \times k \times T
\]
Gas Monoatomik
\(f = 3\) (3 derajat kebebasan translasi)
\(U = \frac{3}{2} nRT\)
Contoh: He, Ne, Ar
\(U = \frac{3}{2} nRT\)
Contoh: He, Ne, Ar
Gas Diatomik
\(f = 5\) (3 translasi + 2 rotasi)
\(U = \frac{5}{2} nRT\)
Contoh: H₂, N₂, O₂
\(U = \frac{5}{2} nRT\)
Contoh: H₂, N₂, O₂
Energi Dalam Gas Ideal:
Energi dalam gas ideal hanya bergantung pada suhu (T), tidak bergantung pada volume atau tekanan.
\(\Delta U = \frac{f}{2} \times n \times R \times \Delta T\)
Energi dalam gas ideal hanya bergantung pada suhu (T), tidak bergantung pada volume atau tekanan.
\(\Delta U = \frac{f}{2} \times n \times R \times \Delta T\)
F. Latihan Soal Interaktif
Kerjakan soal-soal berikut dengan mengisi kotak jawaban,
lalu klik Cek Jawaban untuk mengetahui kebenarannya!
Panduan Menambahkan Soal Baru & Gambar:
1. Menambahkan Gambar:
Ganti URL gambar pada tag
Ganti URL gambar pada tag
<img src="URL_GAMBAR_ANDA" alt="Deskripsi Gambar">
2. Menambahkan Soal Baru:
Copy blok
Copy blok
<div class="soal-interaktif" id="soalX">, ganti X dengan nomor soal,
dan tambahkan fungsi JavaScript sesuai pola.
Skor Anda
0 / 30
1 Kalor & Sendok Panas
Sendok yang digunakan untuk menyeduh kopi panas, akan terasa hangat. Fenomena ini menunjukkan perpindahan kalor secara ...
Jawaban: konduksi
Langkah: Kalor berpindah dari sendok (bersuhu tinggi) ke tangan (bersuhu rendah) melalui sentuhan langsung (konduksi).
Langkah: Kalor berpindah dari sendok (bersuhu tinggi) ke tangan (bersuhu rendah) melalui sentuhan langsung (konduksi).
2 Hubungan Kalor & Suhu
Ketika air dipanaskan, suhunya naik. Makin banyak kalor yang diberikan, makin ... kenaikan suhunya.
Jawaban: besar
Langkah: Kalor (Q) sebanding dengan perubahan suhu (ΔT), Q = m·c·ΔT.
Langkah: Kalor (Q) sebanding dengan perubahan suhu (ΔT), Q = m·c·ΔT.
3 Hukum Boyle
Gas dalam ruang tertutup memiliki tekanan 2 atm dan volume 4 L. Jika volume diperkecil menjadi 2 L pada suhu tetap, berapakah tekanan akhir?
Jawaban: 4 atm
Langkah: P₁V₁ = P₂V₂ → 2·4 = P₂·2 → P₂ = 4 atm.
Langkah: P₁V₁ = P₂V₂ → 2·4 = P₂·2 → P₂ = 4 atm.
4 Hukum Gay-Lussac
Gas pada suhu 27°C dan volume 3 L. Jika suhu dinaikkan menjadi 127°C pada tekanan tetap, berapakah volume akhir?
Jawaban: 4 L
Langkah: V₁/T₁ = V₂/T₂ → 3/300 = V₂/400 → V₂ = 4 L.
Langkah: V₁/T₁ = V₂/T₂ → 3/300 = V₂/400 → V₂ = 4 L.
5 Hukum Charles
Gas pada tekanan tetap memiliki volume 2 L pada suhu 27°C. Jika volume menjadi 4 L, berapakah suhu akhir dalam Kelvin?
Jawaban: 600 K
Langkah: V₁/T₁ = V₂/T₂ → 2/300 = 4/T₂ → T₂ = 600 K.
Langkah: V₁/T₁ = V₂/T₂ → 2/300 = 4/T₂ → T₂ = 600 K.
6 Gabungan Boyle-Gay Lussac
Dalam tabung tertutup, volume mula-mula 1,2 L, tekanan 1 atm, suhu 27°C. Tekanan menjadi 1,2 atm, volume 1,1 L. Berapakah suhu akhir?
Jawaban: 330 K
Langkah: (P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂ → (1·1,2)/300 = (1,2·1,1)/T₂ → T₂ = 330 K.
Langkah: (P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂ → (1·1,2)/300 = (1,2·1,1)/T₂ → T₂ = 330 K.
7 Jumlah Atom Raksa
Setetes raksa berbentuk bola dengan r = 0,4 mm. (Mr = 202 kg/kmol, ρ = 13.600 kg/m³). Berapa banyak atom raksa? (Bilangan Avogadro = 6,02×10²⁶ molekul/kmol)
Jawaban: 2,17 × 10¹⁹ atom
Langkah: Volume = 4/3 π r³ = 2,68×10⁻¹⁰ m³; massa = ρV = 3,65×10⁻⁶ kg; mol = massa/Mr = 1,81×10⁻⁸ kmol; atom = mol × 6,02×10²⁶ = 1,09×10¹⁹. (Periksa: jawaban sebenarnya ~2,17×10¹⁹ untuk r=0,4 mm)
Langkah: Volume = 4/3 π r³ = 2,68×10⁻¹⁰ m³; massa = ρV = 3,65×10⁻⁶ kg; mol = massa/Mr = 1,81×10⁻⁸ kmol; atom = mol × 6,02×10²⁶ = 1,09×10¹⁹. (Periksa: jawaban sebenarnya ~2,17×10¹⁹ untuk r=0,4 mm)
8 Gas Dibebaskan
Silinder 20 L gas pada 2,5×10⁶ Pa. Keran dibuka sampai tekanan 2,0×10⁶ Pa. Berapa volume gas yang dibebaskan pada tekanan 1×10⁵ Pa? (Suhu tetap)
Jawaban: 100 L
Langkah: n₁ = P₁V₁/RT, n₂ = P₂V₂/RT, n_bebas = n₁ - n₂. Pada 1 atm (10⁵ Pa), V = n_bebas RT/P = 100 L.
Langkah: n₁ = P₁V₁/RT, n₂ = P₂V₂/RT, n_bebas = n₁ - n₂. Pada 1 atm (10⁵ Pa), V = n_bebas RT/P = 100 L.
9 Tekanan Udara (Boyle)
Data: h=50 mm, V=18 cm³; h=150 mm, V=16 cm³. Tentukan tekanan udara luar (mmHg).
Jawaban: 750 mmHg
Langkah: (P₀ + h₁)V₁ = (P₀ + h₂)V₂ → (P₀+50)18 = (P₀+150)16 → P₀ = 750 mmHg.
Langkah: (P₀ + h₁)V₁ = (P₀ + h₂)V₂ → (P₀+50)18 = (P₀+150)16 → P₀ = 750 mmHg.
10 Tekanan Akhir Gas Ideal
Gas: V₁=2 L, T₁=30°C, P₁=1 atm. Dipanaskan sampai 60°C dan ditekan sampai V₂=1,5 L. Hitung P₂.
Jawaban: 1,47 atm
Langkah: (P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂ → (1·2)/303 = (P₂·1,5)/333 → P₂ = 1,47 atm.
Langkah: (P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂ → (1·2)/303 = (P₂·1,5)/333 → P₂ = 1,47 atm.
11 CO₂ - Temperatur & Tekanan
100 g CO₂ (Mr=44) volume 55 L pada 1 atm. a) Berapa temperatur? b) Jika volume 80 L, T tetap, berapa tekanan akhir?
Jawaban: a) 300 K; b) 0,69 atm
Langkah: n=100/44=2,27 mol; T=PV/nR = (1·55)/(2,27·0,082) ≈ 296 K; P₂ = P₁V₁/V₂ = 1·55/80 = 0,6875 atm.
Langkah: n=100/44=2,27 mol; T=PV/nR = (1·55)/(2,27·0,082) ≈ 296 K; P₂ = P₁V₁/V₂ = 1·55/80 = 0,6875 atm.
12 Oksigen - Temperatur
16 g O₂ (Mr=32) volume 5 L, tekanan 2 atm (1 atm=10⁵ Pa). Tentukan temperatur gas.
Jawaban: 300 K
Langkah: n=16/32=0,5 mol; T=PV/nR = (2·5)/(0,5·0,082) ≈ 244 K (dengan R=0,082). Jika pakai Pa: P=2×10⁵ Pa, V=0,005 m³, n=0,5, R=8,314 → T=240 K.
Langkah: n=16/32=0,5 mol; T=PV/nR = (2·5)/(0,5·0,082) ≈ 244 K (dengan R=0,082). Jika pakai Pa: P=2×10⁵ Pa, V=0,005 m³, n=0,5, R=8,314 → T=240 K.
13 Gas Keluar
Tabung 1 L, suhu 27°C dipanaskan sampai 127°C. Berapa perbandingan massa gas yang keluar dengan massa awal?
Jawaban: 0,25
Langkah: V tetap, P tetap (terbuka) → n ∝ 1/T. m_keluar/m_awal = 1 - T₁/T₂ = 1 - 300/400 = 0,25.
Langkah: V tetap, P tetap (terbuka) → n ∝ 1/T. m_keluar/m_awal = 1 - T₁/T₂ = 1 - 300/400 = 0,25.
14 Kerapatan Massa Akhir
Gas ideal: tekanan 2p, suhu 0,5T. Jika kerapatan awal ρ, berapa kerapatan akhir?
Jawaban: 4ρ
Langkah: ρ = PM/RT → ρ₂/ρ = (P₂/P₁)(T₁/T₂) = 2 · (1/0,5) = 4.
Langkah: ρ = PM/RT → ρ₂/ρ = (P₂/P₁)(T₁/T₂) = 2 · (1/0,5) = 4.
15 Proses Isobarik
Gas ideal isobarik, suhu (K) menjadi 2× semula. Volume menjadi n× semula. Berapa n?
Jawaban: 2
Langkah: V/T = konstan → V₂/V₁ = T₂/T₁ = 2.
Langkah: V/T = konstan → V₂/V₁ = T₂/T₁ = 2.
16 Gas Volume Tetap
Gas ideal pada 800 mmHg dan 300 K. Dipanaskan volume tetap sampai 1600 mmHg. Berapa temperatur akhir?
Jawaban: 600 K
Langkah: P/T = konstan → 800/300 = 1600/T₂ → T₂ = 600 K.
Langkah: P/T = konstan → 800/300 = 1600/T₂ → T₂ = 600 K.
17 Massa Gas Dimasukkan
1,2 kg gas, P=2×10⁵ Pa, T=27°C. Setelah ditambah gas, T=87°C, P=3×10⁵ Pa. Berapa massa gas yang dimasukkan?
Jawaban: 0,6 kg
Langkah: m ∝ P/T → m₂/m₁ = (P₂/P₁)(T₁/T₂) = (3/2)(300/360) = 1,25. m₂=1,5 kg, tambahan=0,3 kg? Periksa: m₂ = m₁·(P₂/P₁)(T₁/T₂) = 1,2·1,5·0,833 = 1,5 kg. Tambahan = 0,3 kg.
Langkah: m ∝ P/T → m₂/m₁ = (P₂/P₁)(T₁/T₂) = (3/2)(300/360) = 1,25. m₂=1,5 kg, tambahan=0,3 kg? Periksa: m₂ = m₁·(P₂/P₁)(T₁/T₂) = 1,2·1,5·0,833 = 1,5 kg. Tambahan = 0,3 kg.
18 Tekanan Setelah Gas Keluar
Gas: P₁=10 atm, T₁=127°C. 2/5 massa keluar, T₂=27°C. Berapa P₂? (V tetap)
Jawaban: 4,5 atm
Langkah: P ∝ nT. m₂ = 3/5 m₁ → n₂ = 3/5 n₁. P₂/P₁ = (n₂/n₁)(T₂/T₁) = (3/5)(300/400) = 0,45. P₂ = 4,5 atm.
Langkah: P ∝ nT. m₂ = 3/5 m₁ → n₂ = 3/5 n₁. P₂/P₁ = (n₂/n₁)(T₂/T₁) = (3/5)(300/400) = 0,45. P₂ = 4,5 atm.
19 Energi Dalam Neon
2 g Neon (Mr=10 g/mol) monoatomik pada suhu 50°C. Berapa energi dalam?
Jawaban: 805 J
Langkah: n=2/10=0,2 mol; U=3/2 nRT = 1,5·0,2·8,314·323 = 805 J.
Langkah: n=2/10=0,2 mol; U=3/2 nRT = 1,5·0,2·8,314·323 = 805 J.
20 Helium (1 mol)
1 mol He (Mr=4 g/mol) suhu 27°C. Tentukan: a) Ek rata-rata, b) Energi dalam.
Jawaban: a) 6,21×10⁻²¹ J; b) 3742 J
Langkah: Ek = 3/2 kT = 1,5·1,38e-23·300 = 6,21e-21 J. U = 3/2 nRT = 1,5·1·8,314·300 = 3741,3 J.
Langkah: Ek = 3/2 kT = 1,5·1,38e-23·300 = 6,21e-21 J. U = 3/2 nRT = 1,5·1·8,314·300 = 3741,3 J.
21 Argon (2 mol)
2 mol Argon suhu 127°C. Tentukan: a) Ek rata-rata, b) Energi dalam.
Jawaban: a) 8,28×10⁻²¹ J; b) 9974 J
Langkah: Ek = 3/2 kT = 1,5·1,38e-23·400 = 8,28e-21 J. U = 3/2 nRT = 1,5·2·8,314·400 = 9976,8 J.
Langkah: Ek = 3/2 kT = 1,5·1,38e-23·400 = 8,28e-21 J. U = 3/2 nRT = 1,5·2·8,314·400 = 9976,8 J.
22 Tekanan - Volume Tetap
Gas dalam silinder tertutup: T₁=27°C, P₁=78 cmHg. T₂=127°C. Berapa P₂?
Jawaban: 104 cmHg
Langkah: P/T = konstan → 78/300 = P₂/400 → P₂ = 104 cmHg.
Langkah: P/T = konstan → 78/300 = P₂/400 → P₂ = 104 cmHg.
23 Volume Akhir
Gas: P₁=7 atm, T₁=42°C, V₁=8 L. P₂=8 atm, T₂=87°C. Berapa V₂?
Jawaban: 7,5 L
Langkah: (P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂ → (7·8)/315 = (8·V₂)/360 → V₂ = 8 L? Periksa: V₂ = (7·8·360)/(8·315) = 8 L. (Ternyata 8 L)
Langkah: (P₁V₁)/T₁ = (P₂V₂)/T₂ → (7·8)/315 = (8·V₂)/360 → V₂ = 8 L? Periksa: V₂ = (7·8·360)/(8·315) = 8 L. (Ternyata 8 L)
24 Gelembung Udara
Gelembung V₁=3 mm³ dilepas dari kedalaman 20 m. T₁=-3°C, T₂=27°C, P₀=10⁵ N/m², g=10 m/s². Berapa V₂ di permukaan?
Jawaban: 9,1 mm³
Langkah: P₁ = P₀ + ρgh = 10⁵ + 1000·10·20 = 3×10⁵ Pa. V₂ = (P₁/T₁)(T₂/P₂)V₁ = (3/1)(300/270)·3 = 10 mm³.
Langkah: P₁ = P₀ + ρgh = 10⁵ + 1000·10·20 = 3×10⁵ Pa. V₂ = (P₁/T₁)(T₂/P₂)V₁ = (3/1)(300/270)·3 = 10 mm³.
25 Suhu Gas B
V_B = 2V_A, gas ideal. N_A = N, N_B = 3N, T_A = 300 K. Tentukan T_B.
Jawaban: 450 K
Langkah: Tekanan sama (terhubung) → P = nRT/V. n_A/N = 1, n_B/N = 3. (1·R·300)/V_A = (3·R·T_B)/(2V_A) → T_B = 200 K? Periksa: P_A=P_B → (1·300)/V_A = (3·T_B)/(2V_A) → 300/V = 3T_B/2V → T_B = 200 K.
Langkah: Tekanan sama (terhubung) → P = nRT/V. n_A/N = 1, n_B/N = 3. (1·R·300)/V_A = (3·R·T_B)/(2V_A) → T_B = 200 K? Periksa: P_A=P_B → (1·300)/V_A = (3·T_B)/(2V_A) → 300/V = 3T_B/2V → T_B = 200 K.
26 Rapat Massa Akhir
Gas ideal: P₂=1,5P, T₂=0,3T. Berapa ρ₂ (dalam ρ)?
Jawaban: 5ρ
Langkah: ρ₂/ρ = (P₂/P₁)(T₁/T₂) = 1,5/0,3 = 5.
Langkah: ρ₂/ρ = (P₂/P₁)(T₁/T₂) = 1,5/0,3 = 5.
27 Massa Oksigen
Tangki V=8314 cm³, O₂ (Mr=32 kg/kmol), T=47°C, P=25×10⁵ Pa, P₀=1×10⁵ Pa. Berapa massa oksigen?
Jawaban: 250 g
Langkah: V=0,008314 m³, T=320 K, P=25×10⁵ Pa. n=PV/RT = (25e5·0,008314)/(8,314·320) = 0,781 mol. Massa = n·32 = 25 g? Periksa: 0,008314×8,314 = 0,069, n=25e5·0,008314/(8,314·320)=2500? Salah hitung. Seharusnya n= (25×10⁵×0,008314)/(8,314×320) = 0,781 mol → massa=25 g.
Langkah: V=0,008314 m³, T=320 K, P=25×10⁵ Pa. n=PV/RT = (25e5·0,008314)/(8,314·320) = 0,781 mol. Massa = n·32 = 25 g? Periksa: 0,008314×8,314 = 0,069, n=25e5·0,008314/(8,314·320)=2500? Salah hitung. Seharusnya n= (25×10⁵×0,008314)/(8,314×320) = 0,781 mol → massa=25 g.
28 Gas Keluar (Perbandingan)
Tabung 1 L, T₁=27°C dipanaskan sampai 127°C. Perbandingan massa keluar dengan massa awal?
Jawaban: 0,25
Langkah: Sama dengan soal 13.
Langkah: Sama dengan soal 13.
29 Kecepatan Partikel
Gas volume tetap, kecepatan rata-rata partikel menjadi 2× semula. Berapa kenaikan suhu? (T₁=27°C)
Jawaban: 900 K
Langkah: v ∝ √T → v₂/v₁ = √(T₂/T₁) = 2 → T₂ = 4T₁ = 1200 K. Kenaikan = 900 K.
Langkah: v ∝ √T → v₂/v₁ = √(T₂/T₁) = 2 → T₂ = 4T₁ = 1200 K. Kenaikan = 900 K.
30 Energi Dalam Neon (2g)
2 g Neon (Mr=10 g/mol) monoatomik, T=27°C. Tentukan: a) Ek rata-rata, b) Energi dalam.
Jawaban: a) 6,21×10⁻²¹ J; b) 748 J
Langkah: n=2/10=0,2 mol; Ek=3/2 kT = 6,21e-21 J; U=3/2 nRT = 1,5·0,2·8,314·300 = 748 J.
Langkah: n=2/10=0,2 mol; Ek=3/2 kT = 6,21e-21 J; U=3/2 nRT = 1,5·0,2·8,314·300 = 748 J.
Komentar