Contoh Soal Teori Kinetik Gas Kelas 11, Jawaban, dan Pembahasan

tirto.id - Teori kinetik gas merupakan materi pelajaran yang dibahas pada mata pelajaran Fisika. Materi teori kinetik gas saat ini sudah dipelajari oleh siswa SMA kelas 11.

Siswa kelas 11 dapat mempelajari materi teori kinetik gas dengan cara mengerjakan soal-soal. Contoh soal teori kinetik gas kelas 11 beserta jawaban dan pembahasannya dapat dipelajari siswa jelang ujian.

Contoh soal teori kinetik gas kelas 11 biasanya hadir membutuhkan penalaran dan hitungan. Oleh karena itu, soal-soal soal teori kinetik sering berupa pertanyaan esai atau bukan pilihan ganda.

Dalam mata pelajaran fisika, teori kinetik gas dipelajari dalam materi persamaan gas ideal. Gas ideal digambarkan sebagai beberapa partikel gas yang tidak berinteraksi satu sama lain.

Materi soal teori kinetik dan persamaan gas ideal ini melibatkan pembelajaran rumus dan berbagai jenis hukum gas.

Rumus Persamaan Gas Ideal

Materi pembelajaran teori kinetik gas, siswa juga akan diajarkan rumus persamaan gas ideal. Rumus persamaan gas ideal ini merupakan rumus penting yang digunakan dalam berbagai contoh kasus teori kinetik gas.

Persamaan gas ideal menjelaskan tentang suatu keadaan gas yang ideal. Berikut ini rumus persamaan gas ideal yang perlu dipelajari dalam materi teori kinetik gas:

PV= nRT

PV=m/Mr RT

P.Mr= pRT

PV= N/Na RT

PV= NkT

Penjelasan:

P: tekanan gas

Mr: Massa molekul relatif

V: Volume gas

Na: Bilangan avogadro

m: Massa 1 partikel gas

R: Tetapan gas ideal

K: Konstanta boltzman

N: Jumlah partikel gas

n: Jumlah mol

p: Massa jenis gas

T: Suhu Gas.

Jenis-jenis Hukum Gas

Selain mempelajari rumus, materi teori kinetik gas juga mempelajari soal hukum-hukum gas ideal yang diakui di dunia fisika. Hukum gas ideal digunakan untuk menjelaskan suatu fenomena pergerakan gas secara acak sampai dipengaruhi oleh suatu faktor.

Ketika suatu gas berada di ruangan tertutup, gas idealnya akan memperoleh keadaan tertentu akibat tekanan, suhu, volume, dan jumlah molekulnya. Keterhubungan empat aspek tersebut dapat ditemukan lewat beberapa hukum berikut:

1. Hukum Boyle

Hukum Boyle menjelaskan bahwa suhu yang konstan menyebabkan tekanan gas berbanding terbalik terhadap volumenya. Hukum Boyle bisa dinyatakan dalam rumus berikut:

PV = konstan

P1V1 = P2V2

Penjelasan

P1: tekanan gas pada keadaan pertama

V1: volume gas pada keadaan pertama

P2: tekanan gas pada keadaan kedua

V2: volume gas pada keadaan kedua

2. Hukum Charles

Hukum Charles menjelaskan bahwa tekanan gas yang konstan menyebabkan volume gas seirama dengan suhu mutlak. Hukum Charles bisa dijelaskan melalui rumus:

V/T= konstan

V1/T1= V2/T2

Penjelasan:

T1: suhu gas pada keadaan pertama

V2: volume gas pada keadaan pertama

T2: suhu gas pada keadaan kedua

V2: volume gas pada keadaan kedua

3. Hukum Gay Lussac

Hukum Gay Lussac menyebut bahwa volume konstan dapat menyebabkan tekanan gas seimbang dengan suhu mutlak. Hukum Gay Lussac dapat dijelaskan menggunakan rumus berikut:

P/T= konstan

P1/T1= P2/T2

Penjelasan:

P1: tekanan gas pada keadaan pertama

T1: suhu gas pada keadaan pertama

P2: tekanan gas pada keadaan kedua

T2: suhu gas pada keadaan kedua

4. Hukum Boyle-Gay Lussac

Hukum Boyle-Gay Lussac adalah hukum persamaan gas gabungan. Hukum ini menyebut bahwa perkalian antara tekanan dan volume jika dibagi suhu menyebabkan partikel mol gas yang tetap.

Hukum Boyle-Gay Lussac dapat dijelaskan lewat rumus berikut ini:

PV/T= konstan

P1V1/T1 = P2V2/T2

Penjelasan:

P1: tekanan gas pada keadaan pertama

V1: volume gas pada keadaan pertama

T1: suhu gas pada keadaan pertama

P2: tekanan gas pada keadaan kedua

T2: suhu gas pada keadaan kedua

V2: volume gas pada keadaan kedua

Sementara itu, rumus energi kinetik gas ideal dapat dilihat melalui daftar berikut:

Ek= 3/2 kT

Ek= 3/2 NkT

Ek= 3/2 nRT

Penjelasan:

Ek: Energi kinetik rata-rata partikel gas

k: Konstanta Boltzman

T: Suhu

N: Jumlah partikel

n: Jumlah mol gas

R: Tetapan gas ideal.

Contoh Soal Teori Kinetik Gas Kelas 11 dan Pembahasan

Berikut ini beberapa contoh soal materi kinetik gas kelas 11, kunci jawaban, dan pembahasannya:

Contoh soal 1

Tekanan gas bervolume 3 m kuadrat³ yang terdapat di bejana tertutup tetap. Suhu mutlak awal 100 K. Seandainya volume bertambah jadi 6 m kuadrat³, berapakah besar suhu mutlak?

Jawaban:

Berdasarkan soal diketahui bahwa:

• V1= 3 m kuadrat³
• T1= 100 K
• V2= 6 m kuadrat³

Sesuai Hukum Charles, untuk mencari suhu mutlak angka tersebut dapat dihitung dengan rumus berikut:

V1/T1=V2/T2

T2= V2xT1/V1

T2= 6x100/3

T2= 600/3

T2= 200 K

Contoh soal 2

Gas dengan volume 2 m kuadrat³ ada di bejana tertutup dengan suhu tatap. Mulanya tekanan 2 Pa. Jika tekanan ditingkatkan menjadi 4 maka volumenya?

Jawaban:

Berdasarkan soal diketahui bahwa:

• V1= 2 m kuadrat³
• P1= 2 Pa
• P2= 4 Pa

Untuk mencari volume, angka tersebut dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

P1/V1= P2/V2

V2= P1xV1/P2

V2= 2x2/4

V2= 1 m kuadrat³

Contoh soal 3

Berapa besar energi kinetik rata-rata partikel gas jika suhunya sebesar 57 derajat celcius?

Jawaban:

Berdasarkan soal diketahui bahwa t= 57 derajat celcius.

Sesuai Hukum Boyle-Gay Lussac, angka tersebut bisa dihitung menggunakan rumus energi kinetik sebagai berikut:

Ek = 3/2kT

EK = 3/2x1,38x10 kuadrat-23x330

Ek = 6,83x10 kuadrat-21 J

Contoh soal 4

Diketahui di dalam sebuah bejana yang memiliki volume 1 m kuadrat³ berisi 10 mol gas monoatomik dengan energi kinetik molekul rata-rata 1,5 × 10-20 Joule (bilangan Avogadro 6,02 × 1023 molekul/mol). Tentukan tekanan gas dalam bejana!

Jawaban:

Berdasarkan soal diketahui bahwa:

• V= 1 m kuadrat³
• n= 10 mol
• Ek= 1,5 x 10 kuadrat-20 J
• N2= 6,02x10 kuadrat23 molekul/mol

Untuk mencari tekanan gas dalam bejana dapat menggunakan rumus berikut:

N= nxN2

N= 10x(6,02x10 kuadrat23)

N= 60,2x10 kuadrat 23 mol

p= 2/3 Ek (N/V)

p= 6,02x10 kuadrat 4 Nm kuadrat-2

Contoh soal 5

Gas ideal dengan tekanan P Volume V dalam ruang tertutup. Jika tekanan gas turun ¼ kali semula dengan volumenya yang tetap, maka perbandingan energi kinetik sebelum dan sesudah penurunan tekanan adalah?

Jawaban:

P2= ¼ P1

P1/P2=T1/T2

P1/3/4 P1=T1/T2

T1= 4 T2

Perbandingan energi kinetik dapat dicari menggunakan rumus Ek, sebagai berikut:

Ek1/Ek2= 3/2 kT1/3/2 kT2

Ek1/Ek2= 4T2/T2

Ek1/Ek2= 4/1

Hasilnya adalah 4 banding 1 atau 4:1