Ringkasan materi dan pembahasan soal UN tentang teori Kinetik Gas

RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA TENTANG TEORI KINETIK GAS

Ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasioanl fisika sma tentang teori kinetik gas ini meliputi: Hukum Boyle-Gay Lussac, persamaan umum gas ideal, tekanan gas, kecepatan efektif, dan energi kinetik gas. 

HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC

PERSAMAAN UMUM GAS IDEAL

Keterangan:
P = tekanan gas (Pa).

V = volume (m³).

n = mol gas.
R = tetapan umum gas ideal (8,314 J/mol.K).
T = suhu mutlak (K).
N = jumlah partikel gas.

TEKANAN GAS

Dengan Ek = energi kinetik rata-rata (Joule).

KECEPATAN EFEKTIF

Dengan ρ = massa jenis gas dan Mr = massa molekul relatif (gram/mol).

ENERGI KINETIK GAS

CONTOH SOAL TEORI KINETIK GAS DAN PEMBAHASAN

Nomor 1 (UN 2010)
Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V dan tekanan P. Jika suhu gas menjadi 5/4 T dan volumenya menjadi 3/4 V maka tekanannya menjadi...
A. 3/4 P
B. 4/3 P
C. 3/2 P
D. 5/3 P
E. 2P

Pembahasan:
Gunakan rumus:
P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2
P . V / T = P2 . 3/4 V / 5/4 T
P2 = 5/3 P

Jawaban: D

Nomor 2 (UN 2011)

Faktor yang mempengaruhi energi kinetik gas didalam ruang tertutup:

1) tekanan

2) volume

3) suhu

4) jenis zat

Pernyataan yang benar adalah...

A. 1 dan 2

B. 1 dan 3

C. 1 dan 4

D. 2 saja

E. 3 saja

Pembahasan
Persamaan energi kinetik gas adalah Ek = 3/2 kT, jadi yang mempengaruhi energi kinetik gas adalah suhu.
Jawaban: E

Nomor 3 (UN 2009)
Gas ideal yang berada dalam suatu bejana dimampatkan (ditekan), maka gas akan mengalami...
A. penurunan laju partike
B. penurunan suhu
C. kenaikan suhu
D. penambahan partikel gas
E. penurunan partikel gas

Pembahasan
Berdasarkan persamaan umum gas ideal P . V = N k T, diperoleh tekanan sebanding dengan suhu. Jadi jika tekanan besar maka suhu naik dan sebaliknya.
Jawaban: C

Nomor 4

Sepuluh liter gas ideal suhunya 127^oC mempunyai tekanan 165,6 N/m². Banyak partikel gas tersebut adalah...

A. 2 . 10¹⁹ partikel

B.  3 . 10¹⁹ partikel

C.  2 . 10²⁰ partikel

D. 3 . 10²⁰ partikel

E.  5 . 10¹⁹ partikel

Pembahasan

Untuk menghitung banyak partikel gas, gunakan persamaan umum gas ideal, tetapi hitung terlebih dahulu mol gas
PV = n R T
165,6 N/m2 . 0,01 m3 = n . 8,314 J/mol . K . (127 + 273) K
1,656 Nm = n . 3325,6 J/mol
n = 1,656 Nm / 3325,6 J/mol = 0,0005 mol
Menghitung banyak partikel
N = n Na = 0,0005 . 6,02 . 10²³ = 0,003 . 10²³ = 3 . 10²⁰ Partikel
Jawaban: D

Nomor 5

Jika P = tekanan, V = volume, T = suhu mutlak, N = jumlah partikel, n = jumlah mol, k = konstanta Boltzmann, R = tetapan umum gas, dan N₀ = bilangan Avogadro, maka persamaan gas berikut benar, kecuali...

A. PV = nRT

B.       PV = N/N₀ RT

C.       PV = nkT

D.       PV = NkT

E.        PV = nN₀Kt

Pembahasan

Rumus yang salah dari persamaan umum gas ideal adalah PV = n k T karena seharusnya PV = NkT
Jawaban: C

Nomor 6

Suatu gas ideal menempati ruang yang volumenya V, suhu T dan tekanan P. Kemudian dipanaskan sehingga volumenya menjadi 5/4 V dan tekanannya menjadi 4/3 P. Jadi pada pemanasan itu suhu gas
menjadi...
A. 3/4 T
B. 4/3 T
C. 4/2 T
D. 3/2 T
E. 5/3 T

Pembahasan

(P1 . V1) / T1 = (P2 . V2) / T2
(P . V) / T = (4/3 P . 5/4 V) / T2 (coret P dan V)
1/T = (5/3) / T2
T2 = 5/3 T
Jawaban: E

Nomor 7
Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V dan tekanan P. Jika suhu gas menjadi 5/4 T dan volumenya menjadi 3/4 V, maka tekanannya menjadi...

A. 3/4 P
B. 4/3 P
C. 3/2 P
D. 5/3 P
E. 2 P

Pembahasan

(P1 . V1) / T1 = (P2 . V2) / T2
(P . V) / T = (P2 . 3/4 V) / 5/4T (coret 4, V dan T)
P = (P2 3/5)
P2 = 5/3 P
Jawaban: D

Nomor 8

Sejumlah gas ideal berada didalam ruangan tertutup mula-mula bersuhu 27^oC. Supaya tekanannya menjadi 4 kali semula, maka suhu ruangan tersebut adalah...

A.       108 ^oC

B.       297 ^oC

C.       300 ^oC

D.       927 ^oC

E.        1200 ^oC

Pembahasan

(P1 . V1) / T1 = (P2 . V2) / T2
(P . V) / 300 K = (4P . V) / T2 (coret P dan V)
1/300 K = 4/ T2
T2 = 4 . 300 K = 1200 K = (1200 - 273) ⁰C = 927 ⁰C
Jawaban: D

Nomor 9

Gas ideal yang berada dalam suatu bejana dimampatkan (ditekan) maka gas akan mengalami...
A. Penurunan laju partikel
B. Penurunan suhu
C. Kenaikan suhu
D. Penambahan partikel gas
E. Penurunan partikel gas

Pembahasan

Jika gas ditekan berarti menambah tekanan yang mengakibatkan kenaikan suhu karena tekanan sebanding dengan suhu (PV = n R T)
Jawaban: C

Nomor 10

Dalam ruangan yang bervolume 1,5 liter terdapat gas yang bertekanan 10⁵ Pa. Jika pertikel gas memiliki kelajuan rata-rata 50 m/s, maka massa gas tersebut adalah...

A. 80 gram
B. 8 gram
C. 3,2 gram
D. 0,8 gram
E. 0,4 gram

Pembahasan
Untuk menghitung massa gas gunakan persamaan tekanan gas
P V = 1/3 N m v²
10⁵  . 1,5 10^-3 = 1/3 N m (50)²

150 = 1/3 N . m 2500
N m = 750 / 2500 = 0,3 kg
N m = 300 gram (N m = massa seluruh gas sedangkan m = massa satu partikel gas)
Jawaban: -

Nomor 11

Partikel-partikel gas oksigen didalam tabung tertutup pada suhu 20^oC memiliki energi kinetik 2140 J. Untuk mendapatkan energi kinetik 6420 J kita harus menaikkan suhunya menjadi...

A. 879 ^oC

B.  606 ^oC

C.  589 ^oC

D.  60 ^oC

E.  40 ^oC

Pembahasan

Gunakan perbandingan persamaan energi kinetik gas
EK1 / EK2 = (3/2 k T1) / (3/2 k T2) = T1 / T2
2140 J / 6420 J  = (20 + 273) K / T2
0,33 = 293 K/T2
T2 = 293 K / 0,33 = 887,9 K = 887,9 - 273 = 615 C^o
Jawaban: -

Nomor 12

Gas ideal bersuhu T₁ diisikan kedalam tabung. Jika gas dipanaskan sampai suhunya T₂ (T₂> T₁), maka pengaruh pemanasan pada kecepatan partikel gas (v), energi kinetik (Ek) dan jumlah partikel
gas adalah..

Pembahasan
Jika suhu gas dinaikkan akan mengakibatkan kenaikan tekanan, volume dan energi kinetik.

Jawaban: A

Nomor 13

Gas ideal dalam ruang tertutup bersuhu T kelvin mengalami penurunan suhu menjadi ½ T kelvin. Perbandingan energi kinetik partikel sebelum dan sesudah penuruan suhu adalah...

A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 4 : 1

Pembahasan
Gunakan perbandingan persamaan energi kinetik gas (lihat soal nomor 8)
EK1 / EK2 = T1 / T2
EK1 / EK2 = T / 1/2T = 2 / 1 = 2 : 1
Jawaban: D

Pembahasan soal teori kinetik gas video youtube

.
Topik: #energi kinetik gas #gas ideal #kecepatan efektif gas #Materi ujian nasional fisika #tekanan gas