Halaman
Setelah mempelajaribab ini, kita dapat memahami sifat-sifat gas serta hubungan antara gasdengan tekanan, suhu,dan energi.Selain itu, kitajuga akan mempelajaritekanan, suhu, danenergi kinetik serta energidalam gas.Kita akan mempelajarisifat-sifat gas dengan pendekatangas ideal.Kegiatan selanjutnyaadalah menentukan energi dalamgas dengan menggunakan prinsipekuipartisi energi dan derajatkebebasan.BAB8TEORI KINETIK GASPada bab ini kita akanmempelajari teori kinetik gas.Tahukah kamu, apa saja yangakan kita pelajari?
182182182182182Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2182A. Teori Gas IdealPeristiwa meletusnya balon di atas terkait dengan hubungan tekanan,suhu, dan volume gas. Untuk mempermudah pemahaman, mari kitagunakan pendekatan dengan teori kinetik gas.Teori kinetik adalah teori yang menjelaskan perilaku sistem-sistemfisis dengan menganggap bahwa sistem-sistem fisis tersebut terdiri atassejumlah besar molekul yang bergerak sangat cepat. Teori kinetik gasadalah teori kinetik yang digunakan untuk menjelaskan sifat-sifat atauMengapa balon bisa meletus? Balon bisa meletus karena dua hal, yaitu adanya kenaikansuhu dan kenaikan tekanan gas dalam balon. Apabila balon kita letakkan di bawahsinar matahari dalam jangka waktu yang cukup lama maka balon akan meletus. Hal inidisebabkan oleh suhu gas dalam balon meningkat, sehingga tekanan gas dalam balon jugameningkat. Hal yang sama juga akan terjadi apabila kita memompa balon terus-menerus. Gasakan menekan dinding balon terus-menerus seiring dengan kenaikan tekanannya, sehinggavolume balon terus meningkat. Pada saat dinding balon tidak dapat lagi menahan tekanan gas,balon akan meletus. Berikut ini akan kita pelajari lebih lanjut tentang tekanan, suhu, dan volumegas.Kata Kunci:Gas Ideal – Hukum Boyle-Gay Lussac – Tekanan – Suhu – Energi Kinetik GasTeoriKinetik GasGerbangGambar 8.1 Balon berisi gasSumber: Dok.CAP
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2183kelakuan suatu gas. Teori kinetik gas tidak mengutamakan kelakuansebuah partikel, tetapi meninjau sifat zat secara keseluruhan sebagaihasil rata-rata kelakuan partikel tersebut.Partikel-partikel gas dapat bergerak sangat bebas dan dapat mengisiseluruh ruangan yang ditempatinya. Hal ini menimbulkan kesulitan dalammempelajari sifat-sifat gas. Untuk menyederhanakan permasalahan inidiambil pengertian tentang gas ideal. Dalam kehidupan nyata gas idealtidak pernah ada. Sifat-sifat gas pada tekanan rendah dan suhu kamarmendekati sifat-sifat gas ideal, sehingga gas tersebut dapat dianggapsebagai gas ideal. Sifat-sifat gas ideal adalah sebagai berikut.1.Gas terdiri atas partikel dalam jumlah banyak yang disebut molekul.2. Partikelnya bergerak secara acak atau sembarang.3. Tidak ada gaya tarik-menarik antara partikel satu dengan partikellain.4. Jika partikel menumbuk dinding atau partikel lain, tumbukan dianggaplenting (elastis) sempurna.5. Selang waktu tumbukan antara satu partikel dengan partikel lainberlangsung sangat singkat.6. Jarak antarpartikel lebih besar daripada ukuran partikel.7. Hukum Newton tentang gerak tetap berlaku.Kondisi suatu gas ditentukan oleh faktor tekanan, suhu, dan volume.Dalam proses isotermik (suhu tetap), tekanan gas ideal berbanding terbalikdengan volumenya atau perkalian antara tekanan dengan volume adalahkonstan (tetap).Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum Boyle dan dirumuskansebagai berikut.P. V= konstan (suhu tidak berubah)atauP1 .V1 = P2 .V2. . . (8.1)Keterangan:P1: tekanan mutlak awal gas dalam ruang (N/m3 atau Pa)P2: tekanan mutlak akhir gas dalam ruang (N/m3 atau Pa)V1: volume mula-mula gas dalam ruang (m3)V2: volume akhir dalam ruang (m3)Pada keadaan standar 1 mol gas menempati volume sebesar 22.400cm3. Sedangkan jumlah molekul dalam 1 mol = 6,02 × 1023 molekul yangdisebut bilangan Avogadro (NA). Pada keadaan standar jumlah molekul dalamtiap-tiap cm3 adalah:231936, 02 x 10= 2, 68 x 10 molekul/cm22.400Sifat-sifatGas IdealHukumBoyle
184184184184184Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2184PersamaanGas IdealBanyaknya mol untuk suatu gas tertentu adalah hasil bagi antarajumlah molekul dalam gas itu dengan bilangan Avogadro. Secaramatematis banyaknya mol suatu gas dapat dirumuskan:A = NnN . . . (8.2)Keterangan:n: jumlah mol gas (mol)N: jumlah molekulNA: bilangan Avogadro (6,02 x 1023 molekul/mol)Jika terdapat n mol gas, persamaan untuk gas ideal menjadi:P.V = n.R.T. . . (8.3)Keterangan:R : konstanta umum gas, nilainya 8,3144 joule/mol = 0,0821 atm.liter/mol.KDari persamaan 8.2 dan 8.3 diperoleh:P.V = ANN.R.TP.V = N.ANR.T. . . (8.4)Berdasarkan persamaan 8.4 didapatkan persamaan gas ideal yangdinyatakan dalam jumlah partikel. Secara matematis persamaan gas idealdapat dirumuskan sebagai berikut.P.V = N.k.T. . . (8.5)Keterangan:k = ARN : tetapan Boltzman (1,38 x 10-23 J/K)T : suhu mutlak (K)Jumlah mol suatu gas juga dapat diperoleh dari perbandingan antaramassa gas itu (m) dengan massa molekulnya (Mr). Secara matematisjumlah mol suatu gas dapat dirumuskan:rmn = M. . . (8.6)
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2185Dengan mensubsititusikan persamaan 8.6 ke persamaan 8.3 diperoleh:P.V = n.R.TP.V = rmM.R.TatauP= mV.rR TM. . . (8.7)Karena mVmerupakan massa jenis (ρ) maka persamaan 8.7 menjadi:P= mV.rR TMP= ρ.rR TMρ= rP MR T. . . (8.8)Dari persamaan 8.8, terlihat jelas bahwa rapat gas atau massa jenisgas tergantung dari tekanan, suhu, dan massa molekulnya.Gas dengan massa tertentu menjalani suatu proses sehinggaperbandingan antara hasil kali tekanan dan volume dengan suhumutlaknya adalah konstan. Jika proses berlangsung dari keadaan I kekeadaan II maka dapat dinyatakan bahwa:PV P VTT11 2 212..= . . . (8.9)Persamaan ini sering disebut dengan hukum Boyle-Gay Lussac.Pada pembahasan di atas, kita telah mengenal istilah tekanan konstandan volume konstan. Hal-hal tersebut mempunyai istilah lain yang lebihringkas. Istilah isobarikdigunakan untuk tekanan konstan, isokhorik atauisometrik untuk volume konstan, dan isotermik atau isotermal untuk suhukonstan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh soal berikut! Selanjutnyakerjakan soal di bawahnya bersama kelompokmu!Contoh SoalHukumBoyle-GayLussac1. Sebuah tangki berisi 8 kg gas oksigen berada pada tekanan 5 atm. Bila oksigendipompa keluar lalu diganti dengan 5,5 kg gas karbon dioksida pada suhu yangsama, berapa tekanannya?Penyelesaian:Diketahui:MO2= 8 kgP1= 5 atmMCO2= 5,5 kg
186186186186186Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2186MO2= 32MCO2= 44Ditanyakan: P2 = . . . ?Jawab:MO2=32→nO2= 8.00032 = 250 molMCO2=44→nCO2= 5.50044 = 125 molP1V1=n1R T1T1 = T2 dan V1 = V2P2V2=n2R T2SehinggaPP12= 12nnP2= P1 .21nnP2= 5 .125250P2= 2,5 atm2. Satu mol air mempunyai massa 10 kg. Berapakah jarak rata-rata antarmolekulpada tekanan 1,01 . 105 N/m2 dan pada suhu 500 K?Penyelesaian:Diketahui:m= 10 kgMr= 18P= 1,01 . 105 N/m2T= 500 KDitanyakan: r = . . . ?Jawab:Langkah 1: Menentukan volume airP V=n R TV=n R TP = 351 8, 31 10 50018.0001, 01 10 = 2,28 . 10-3 m3Langkah 2: Menentukan volume tiap molekulVm = -3232, 28 10 18.0006,02 10 = 6,82 . 10-26 m3
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2187Langkah 3: Menentukan jarak antarmolekul jika molekul dianggap seperti bolaV = 43π r 36,82 . 10-26 = 43. 3,14 r 3r 3 = 1,6275 . 10-23r = 2,53 . 10-8 mKerjakan bersama kelompokmu!1. Udara kering 100 cm3 pada tekanan 1 atm dan suhu 27 °C di-mampatkan pada tekanan 5 atm, kemudian dipanaskan padasuhu 77 °C. Berapakah volume udara kering sekarang?2. Dalam eksperimen untuk menentukan massa jenis karbondioksida (CO2), 411 cm3 gas CO2 dikumpulkan. Ternyata massagas hanya 0,78 gram. Berapakah massa jenis gas CO2?3. Tentukan volume 4,0 gram gas oksigen (M = 32 kg/kmol) padakeadaan normal 1 atm, 25 °C!4. Sebuah tabung bervolume 40 cm3 berisi setetes nitrogen cairbermassa 2 mg pada suhu yang rendah. Tabung kemudian ditutuprapat. Jika tabung dipanaskan sampai 27 °C, berapakah tekanannitrogen dalam tabung? Nyatakan dalam atmosfer! (M nitrogen =28 kg/kmol)5. Sebuah tangki yang volumenya 0,056 m3 berisi O2 yang tekananmutlaknya 16 × 107 dyne/cm2 dan suhunya 27 °C.a. Berapa massa O2 di dalam tangki tersebut?b. Berapakah volume gas tersebut jika mengembang hinggatekanannya menjadi 106 dyne/cm2 dan suhunya menjadi50 °C?Kerja Kelompok
188188188188188Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2188B. Tekanan, Suhu, dan Energi Kinetik GasPerhatikan ban sepeda pada gambar 8.2 di samping!Mengapa ban sepeda setelah dipompa dapat me-ngembang? Ban sepeda mengembang karena diisidengan gas. Molekul-molekul gas selalu bergerak danmemenuhi ruang. Akibatnya dinding dalam ban mendapattekanan dari gas.1. Tekanan GasTekanan gas dihasilkan karena pergerakanmolekul gas. Misalnya molekul gas bermassa mbergerak dengan kecepatan v menumbuk dinding.Momentum yang dimiliki molekul sebelum tumbukanadalah:JGG=pmvGas dianggap sebagai gas ideal, sehingga tumbukan yang terjadiadalah tumbukan lenting sempurna. Besar momentum molekul setelahtumbukan adalah:JGG=pmvTanda negatif (–) menunjukkan perubahan arah molekul setelah terjaditumbukan.Perubahan momentum molekul sebelum dan setelah tumbukandinyatakan sebagai berikut.' JGJGJGGG G===2p p' pm×m× m×vvv''JGJG==2ppp mvWaktu yang diperlukan molekul untuk menempuh jarak r dari dindingsatu ke dinding lain adalah:Δt = 2rvDari pembelajaran sebelumnya diketahui bahwa impuls = perubahanmomentum. Secara matematis pernyataan tersebut dapat dituliskan:F.Δt=ΔpF=''ptDi kelas X kita telah mempelajari tekanan. Kamu tentu ingat bahwatekanan adalah gaya tiap satu-satuan luas yang dirumuskan:P = FAGambar 8.2 Gas di dalam ban menjadi-kan ban mengembangSumber: Dok.CAP
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2189Dengan memasukkan persamaan F = ''pt ke dalam persamaandi atas diperoleh besar tekanan gas ideal sebagai berikut.P = FA = ''ptA = 222 m vrr = 23m vrP = 2m vV. . . (8.10)Keterangan:V : volume ruang (m3)Persamaan 8.10 hanya digunakan untuk satu molekul. Jika dalamruang tertutup terdapat N jumlah molekul maka untuk mempermudahperumusan digunakan koordinat kartesius tiga dimensi. Dengandemikian, kecepatan molekul dinyatakan sebagai berikut.Gv = vxi + vyj + vzk. . . (8.11)Kita tinjau kecepatan pada arah X. Misalnya jika komponenkecepatannya vjx maka kecepatan rata-rata pada arah X adalah:¦Nj = v vN22xjxrms11 = . . . (8.12)Kecepatan rata-rata molekul pada arah X, Y, dan Z dirumuskansebagai berikut.vvvv2222rmsxyzrmsrmsrms = . . . (8.13)Teori ekuipartisi menyatakan bahwa besar kecepatan rata-rata padaarah X, Y, dan Z adalah sama.vvv222xyzrmsrmsrms= = . . . (8.14)Dengan demikian persamaan 8.13 menjadi:vvvv v22222rmsxyzxrmsrmsrmsrms = = 3 . . . (8.15)Jika kita meninjau pada arah X maka persamaan 8.12 menjadi:v2xrms = 13v2rms. . . (8.16)Dari persamaan 8.10 dan 8.16 diperoleh persamaan tekanan gasuntuk N molekul adalah:P = 13. m. v2rms§· ̈ ̧©¹NV. . . (8.17)
190190190190190Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 21902. Energi Kinetik GasPernahkah kamu melihat orangberlomba memasukkan balon ke gawangmenggunakan kipas? Angin yang dihasil-kan oleh kipas akan mendorong balonmenuju gawang. Semakin kuat doronganyang kita berikan, balon akan melajusemakin cepat. Dari peristiwa ini diperolehhubungan antara tekanan dengankecepatan gas yang memengaruhi energikinetik gas.Energi kinetik rata-rata molekul gas adalahsebagai berikut.Ek = 12. m . v 2rms. . . (8.18)Besar tekanan gas apabila dinyatakan dengan energikinetik adalah:P = 13.m.v 2rms.§· ̈ ̧©¹NVP = 13. 2Ek.NVP = 23.NV. Ek. . . (8.19)3. Hubungan Antara Energi Kinetik denganSuhu dan Kecepatan Rata-rataHubungan antara energi kinetik gas dan suhudapat diperoleh dari persamaan 8.5 dan 8.19. Secaramatematis hubungan tersebut dapat dituliskan:P . V=N . k . T23.NV.Ek .V=N . k . T23.Ek=k . TEk=32 k . TT=23.kEk. . . (8.20)EnergiKinetik GasGambar 8.3 Angin yang dihasilkan kipasakan mendorong balonSumber: Dok.CAPSuatu peristiwa monumentalpernah dilakukan untuk mem-buktikan hebatnya tekanan udaraluar. Pasangan bola logam be-rongga berbentuk setengah boladitangkupkan sambil dipanaskan.Tujuannya agar ruang di dalambola logam hampa udara. Apayang terjadi? Belahan bola logamtidak dapat dilepas.Hal itu disebabkan udara luarmenekan dinding logam untukmengisi bagian dalam bola yangbertekanan sangat rendah.Tekanan udara luar sebesar 1atmosfer terlalu besar bagi ruangdalam bola yang hampir hampaudara.Sebaiknya TahuHebatnya Tekanan UdaraGambar 8.4 Bola logamRep.www.ranchogrossinger.net
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2191Suhu gas dinyatakan dalam energi kinetik rata-rata partikel adalah:T = 23.kEk. . . (8.21)Dari persamaan 8.18 dan 8.20 diperoleh kecepatan rata-ratamolekul sebagai berikut.12.m.v 2rms=32 .k . Tm.v 2rms=3 .k . Tv 2rms= k Tm3vrms=3kTm. . . (8.22)atauvrms =rRTM3. . . (8.23)Pada suhu yang sama, kecepatan dua macam gas dapat dinyata-kan dengan rumus:vrms1 : vrms2 = r1M1 : r1M2. . . (8.24)Keterangan:vrms1: kecepatan molekul gas 1 (m/s)vrms2: kecepatan molekul gas 2 (m/s)Mr1: massa molekul gas 1 (kg)Mr2: massa molekul gas 2 (kg)Sedangkan pada gas yang sama dengan suhu yang berbeda,perbandingan kecepatan kedua gas dinyatakan dengan rumus:vrms1 : vrms2 = 1T : 2T4. Energi Dalam Gas IdealEnergi dalam gas ideal berasal dari energi kinetik molekul gas.Energi dalam adalah jumlah energi kinetik translasi, energi kinetikrotasi, dan energi getaran molekul. Untuk menentukan energi dalamgas, kita harus memahami prinsip ekuipartisi energi dan derajatkebebasan.a. Prinsip ekuipartisi energiDari persamaan sebelumnya kita ketahui bahwa energikinetik rata-rata molekul adalah:Ek = 32 k TSuhu GasEnergiDalam
192192192192192Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2192Persamaan di atas berlaku untuk semua gas. Misalnya kitamempunyai satu wadah yang berisi berbagai macam gas. Energikinetik rata-rata molekul di dalam wadah adalah sama, meskipunjenis molekul gasnya berbeda. Hal ini merupakan salah satugambaran mengenai prinsip ekuipartisi energi.Pada pembahasan tekanan gas, telah kita pelajari bahwabesar kecepatan rata-rata pada arah X, Y, dan Z adalah sama.Secara matematis dapat dirumuskan:(vx2)rms = (vy2)rms = (vz2)rmsSeperti telah disebutkan sebelumnya, besar kecepatan rata-rata molekul adalah:v 2rms = 3(vx2)rms = 3(vy2)rms = 3(vz2)rms(vx2)rms = 13v 2rmsJika kita tinjau energi kinetik rata-rata molekul pada arah X,besar kecepatan pada arah X adalah (vx2)rms, sehingga besarenergi kinetiknya adalah:Ek = 12 m (vx2)rms = 12 m .§· ̈ ̧©¹v2rms13Ek = 16 m . v 2rms. . . (8.25)Hal ini menunjukkan bahwa energi kinetik rata-rata molekulpada masing-masing komponen arah kecepatan adalah sepertigadari total energi kinetik rata-rata.b. Derajat KebebasanApa yang dimaksud dengan derajat kebebasan? Untukmemahami derajat kebebasan perlu kita ingat kembali pelajaransebelumnya tentang energi kinetik rata-rata molekul pada masing-masing komponen arah. Energi kinetik ini disebut juga energikinetik translasi, karena diperoleh dari gerak translasi molekul.Besar energi kinetik translasi adalah:Ek = 32 k . T = 3§· ̈ ̧©¹k T12. . . (8.26)§· ̈ ̧©¹k T12 adalah energi kinetik masing-masing komponen.Dari persamaan 8.26 muncul faktor pengali 3 yang berasal darigerak translasi molekul pada arah X, Y, dan Z. Faktor pengali inimerupakan nilai derajat kebebasan gas monoatomik.PrinsipEkuipartisiEnergiDerajat Ke-bebasan
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2193Dengan demikian, dapat kita simpulkan bahwa derajatkebebasan (f) adalah kuantitas yang menentukan energi mekaniksuatu molekul. Energi mekanik merupakan penjumlahan darienergi kinetik dan energi potensial. Pada gas ideal, energipotensial molekul diabaikan (Ep = 0), sehingga energi mekanikgas ideal sama dengan energi kinetiknya.Em= Ek+ EpEm= Ek+ 0Em= Ek. . . (8.27)Selain gas monoatomik, kita juga mengenal gas diatomik danpoliatomik. Derajat kebebasan di antara gas-gas tersebutberbeda-beda. Gas monoatomik mempunyai 3 derajat kebebasanyang berasal dari gerak translasinya. Gas diatomik mempunyai5 derajat kebebasan yang berasal dari 3 gerak translasi dan 2gerak rotasi. Gas poliatomik mempunyai 6 derajat kebebasanyang berasal dari 3 gerak translasi dan 3 gerak rotasi.Dengan demikian, persamaan 8.26 menjadi:Pada gas diatomik:Ek = 5§· ̈ ̧©¹k T12Pada gas poliatomik:Ek = 6§· ̈ ̧©¹k T12Secara umum, energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut.Ek = f §· ̈ ̧©¹k T12. . . (8.28)Keterangan:f : derajat kebebasanc. Energi DalamTelah kita ketahui bahwa energi dalam suatu gas (U) berasaldari penjumlahan energi kinetik translasi, energi kinetik rotasi,dan energi kinetik getaran molekul. Dengan mengunakanpersamaan 8.28, besar energi dalam gas untuk N molekul adalahsebagai berikut.U = N . EkU = N . f §· ̈ ̧©¹k T12. . . (8.29)
194194194194194Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2194Pada gas monoatomik:U = N .3§· ̈ ̧©¹k T12U= 32 N . k . T. . . (8.30)Pada gas diatomik:U = N .5§· ̈ ̧©¹k T12U= 52 N . k . T. . . (8.31)Pada gas poliatomik:U = N .6§· ̈ ̧©¹k T12U= 62 N . k . T. . . (8.32)Gambar. 8.5 (a) Translasi molekul, (b) rotasi molekul, dan (c) vibrasi/getaran molekul(a)(b)(c)Untuk lebih memahami penjelasan di atas, perhatikan contoh soal berikut,kemudian kerjakan soal di bawahnya!Contoh SoalBerapakah kecepatan rata-rata molekul gas oksigen pada 0 °C, jika beratatom oksigen 16 dan massa sebuah atom oksigen 1,66 . 10-27 kg?Penyelesaian:Diketahui:k= 1,83 . 10-23T= 273 KMrO2= 32m= 32 × 1,66 . 10-27 kgDitanyakan: vrms = . . . ?
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2195Jawab:v= 3kTm= -23-273 1,83 10 27332 1, 66 10v= 5,3 . 102 m/sKerjakan bersama teman sebangkumu!1. Gas hidrogen (M = 2 kg/kmol) dan gas oksigen (M = 32 kg/kmol)berada dalam suhu yang sama. Tentukan perbandingan berikut!a. Energi kinetik hidrogen : energi kinetik oksigen.b. Kecepatan rms hidrogen : kecepatanrms oksigen.2. Sebuah tangki yang memiliki volume 0,3 m3 mengandung 2 molgas helium pada 27 °C. Jika kita anggap helium sebagai gas idealmaka hitunglah:a. energi dalam total dari sistem,b. energi kinetik rata-rata per molekul!Petunjuk: energi dalam total = 32NkT dengan N adalah banyakmolekul atau partikel. Energi kinetik per molekul = 32kT.3. Pada suhu 27 °C amonia bermassa 20 gram diubah menjadi energikinetik. Carilah besar energi kinetik tersebut bila massa molekuldari gas amonia adalah 17,03 gram/mol!4. Hitunglah massa dan energi kinetik translasi dari gas helium yangbertekanan 105 N/m2 dan bertemperatur 30 °C di dalam sebuah balonbervolume 100 m3! Massa molekul gas helium adalah 4,003 gram/mol.5. Berapakah momentum total dalam satu gram gas helium dalamtabung bersuhu 27 °C? M helium = 4 g/mol.Kerja Berpasangan
196196196196196Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2196Rangkuman1. Hukum Boyle dirumuskan sebagai berikut.P . V= konstan (suhu tidak berubah)P1. V1=P2. V22. Persamaan gas ideal:P . V = n . R . T3. Hukum Boyle-Gay Lussac dirumuskan sebagai berikut.PV P VTT11 2 212..= 4. Tekanan gas ideal untuk satu molekul adalah:P = 2m vVTekanan gas ideal untuk N molekul dinyatakan sebagai berikut.§· ̈ ̧©¹Np = vV m 2rms135. Energi kinetik rata-rata molekul gas adalah:Ek = 2rms12v m 6. Kecepatan rata-rata molekul gas dapat ditentukan dengan persamaan:vrms = kTm3atau vrms = rRTM37. Energi dalam suatu gas berasal dari penjumlahan energi kinetik translasi, energikinetik rotasi, dan energi kinetik getaran molekul.Pada gas monoatomikU= 32 N . k . TPada gas diatomikU= 52 N . k . TPada gas poliatomikU= 62 N . k . T
Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2197A.Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!1. Suatu gas ideal pada tekanan atmosfirp dan suhu 27 °C dimampatkan sampaivolumenya setengah kali dari semula.Jika suhunya dinaikkan menjadi 54 °C,berapakah tekanannya?a. 0,25 pd. 2 pb. 0,54 pe. 2,18 pc. 1 p2. Pada hukum Boyle P . V = k, k mem-punyai dimensi . . . .a. dayab. usahac. momentum lineard. suhue. konstanta pegas3. Rapat massa (perbandingan massadan volume) suatu gas ideal padasuhu T dan tekanan p adalah ρ. Jikatekanan gas tersebut dijadikan 2p dansuhunya diturunkan menjadi 0,5Tmaka rapat massa gas menjadi . . . .a. 4d. 0,25b. 2e. 0,12c. 0,504. Suatu gas ideal pada 300 K dipanas-kan dengan volume tetap, sehinggaenergi kinetik rata-rata dari molekulgas menjadi dua kali lipat. Pernyataanberikut ini yang tepat adalah . . .a. Kecepatan rms rata-rata darimolekul menjadi dua kali.b. Suhu berubah menjadi 600 K.c. Momentum rata-rata dari molekulmenjadi dua kali.d. Suhu berubah menjadi 3002K.e. Kecepatan rata-rata molekul men-jadi dua kali.5. Untuk melipatgandakan kecepatanrms molekul-molekul dalam suatu gasideal pada 300 K, suhu sebaiknyadinaikkan menjadi . . . .a. 327 Kd. 1.200 Kb. 424 Ke. 90.000 Kc. 600 K6. Massa sebuah molekul nitrogenadalah empat belas kali massasebuah molekul hidrogen. Dengandemikian, molekul-molekul nitrogenpada suhu 294 K mempunyai laju rata-rata yang sama dengan molekul-molekul hidrogen pada suhu . . . .a. 10,5 Kd. 4116 Kb. 42 Ke. 2058 Kc. 21 K7. Suatu gas bervolume 0,5 m3 perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetaphingga volumenya menjadi 2 m3. Jikausaha luar gas tersebut 3 × 105 joulemaka tekanan gas adalah . . . .a. 6 × 105 N/m2b. 2 × 105 N/m2c. 1,5 × 105 N/m2d. 8 × 105 N/m2e. 3 × 105 N/m28. Besar energi dalam 4 mol gasmonoatomik pada suhu 127 °C adalah. . . (R = 8,31 J/ mol K).a. 6,332 Jd. 33,240 Jb. 19,944 Je. 34,327 Jc. 24,825 J9. Agar kecepatan efektif partikel gasmenjadi 3 kali semula, suhunya harusditingkatkan menjadi . . . semula.a. samad. 9 kalib. 1,5 kalie. 12 kalic. 6 kaliSoal-soal Uji Kompetensi
198198198198198Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 219810. Sebuah tabung berisi gas monoatomik.Ke dalam tabung tersebut dipompakangas yang sama sehingga tekanannyamenjadi 3 kali semula. Besarnyaperubahan energi dalam gas tersebutjika suhunya tetap adalah . . . .a. nolb. 1,5 kali semulac. 3 kali semulad. 6 kali semulae. 9 kali semulaB.Kerjakan soal-soal berikut dengan tepat!1. Dua liter gas pada suhu 27 °C dantekanan 1 atm dimampatkan hinggavolumenya menjadi 1 liter dan di-panaskan pada 127 °C. Berapakahtekanan akhir gas jika dinyatakandalam atm?2. Berapakah energi kinetik dari translasimolekul-molekul dalam 10 gram amoniapada suhu 20 °C? Massa molekulamonia adalah 17,03 gram/mol.3. Suatu tabung berisi 4 liter O2 bertekan-an 5 atm dan bersuhu 27 °C. Jika NA= 6,02.1023 molekul/mol, k = 1,38.10-23J/k, 1 atm = 105 Pa, dan Ar O2 = 16.Hitung:a. banyaknya molekul gas dalamtabung,b. massa gas O2 dalam tabung.4. Jarak rata-rata antartumbukan molekul-molekul karbon dioksida pada kondisistandar adalah 6,29 × 10-4 cm. Be-rapakah selang waktu tumbukanmolekul-molekul di atas? Massa jeniskarbon dioksida pada keadaanstandar adalah 1,977 kg/m3.5. Pada suhu berapakah kecepatanmolekul zat asam sama dengan molekulhidrogen pada suhu 27oC? Massamolekul zat asam 32 gram/mol danmassa molekul hidrogen 2 gram/mol.