Contoh soal hukum gas ideal

18 Contoh Soal Hukum Gas Ideal

1. Gas ideal berada di dalam suatu ruang pada mulanya mempunyai volume V dan suhu T. Jika gas dipanaskan sehingga suhunya berubah menjadi 5/4 T dan tekanan berubah menjadi 2P maka volume gas berubah menjadi…

Pembahasan
Diketahui :
Volume awal (V₁) = V
Suhu awal (T₁) = T
Suhu akhir (T₂) = 5/4 T
Tekanan awal (P₁) = P
Tekanan akhir (P₂) = 2P
Ditanya : Volume akhir (V₂)
Jawab :
Volume gas berubah menjadi 5/8 kali volume awal.

2. Volume 2 mol gas pada suhu dan tekanan standar (STP) adalah…

Pembahasan
Diketahui :
Jumlah mol gas (n) = 2 mol
Suhu standar (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Kelvin
Tekanan standar (P) = 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pascal
Konstanta gas umum (R) = 8,315 Joule/mol.Kelvin
Ditanya : Volume gas (V)
Jawab :
Hukum Gas Ideal (dalam jumlah mol, n)
Volume 2 mol gas adalah 44,8 liter.
Volume 1 mol gas adalah 45,4 liter / 2 = 22,4 liter.
Jadi volume 1 mol gas, baik gas oksigen atau helium atau argon atau gas lainnya, adalah 22,4 liter.

3. 4 liter gas oksigen bersuhu 27°C pada tekanan 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) berada dalam sebuah wadah. Jika konstanta gas umum R = 8,314 J.mol⁻¹.K⁻¹ dan bilangan avogadro N_A 6,02 x 10²³ molekul, maka banyaknya molekul gas oksigen dalam wadah adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Volume gas (V) = 4 liter = 4 dm³ = 4 x 10^-3 m³
Suhu gas (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Kelvin
Tekanan gas (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pascal
Konstanta gas umum (R) = 8,314 J.mol⁻¹.K⁻¹
Bilangan Avogadro (N_A) = 6,02 x 10²³
Ditanya : Banyaknya molekul gas oksigen dalam wadah (N)
Jawab :
Konstanta Boltzmann :
Hukum Gas Ideal (dalam jumlah molekul, N)
Dalam 1 mol gas oksigen, terdapat 1,93 x 10²³ molekul oksigen.

4. Sebuah bejana berisi gas neon (Ne, massa atom = 20 u) pada suhu dan tekanan standar (STP mempunyai volume 2 m³. Tentukan massa gas neon!
Diketahui :
Massa atom neon = 20 gram/mol = 0,02 kg/mol
Suhu standar (T) = 0^oC = 273 Kelvin
Tekanan standar (P) = 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pascal
Volume (V) = 2 m³
Ditanya : massa (m) gas neon
Jawab :
Pada suhu dan tekanan standar (STP), 1 mol gas apa saja, termasuk gas neon, mempunyai volume 22,4 liter = 22,4 dm³ = 0,0448 m³. Dengan demikian, dalam volume 2 m³ terdapat berapa mol gas neon ?
Dalam volume 2 m³ terdapat 44,6 mol gas neon.
Massa atom relatif gas neon adalah 20 gram/mol. Ini artinya dalam 1 mol terdapat 20 gram atau 0,02 kg gas neon. Karena dalam 1 mol terdapat 0,02 kg gas neon maka dalam 44,6 mol terdapat (44,6 mol)(0,02 kg/mol) = 0,892 kg = 892 gram gas neon.

5. Soal UN SMA/MA 2017 No.22

Suatu gas ideal dimasukkan ke dalam ruang tertutup, kemudian volumenya dijadikan 1/2 kali semula pada suhu tetap. Tekanan gas sekarang menjadi…

A. 4 kali semula

B. 2 kali semula

C. 1 kali semula

D. 1/2 kali semula

E. 1/4 kali semula

Pembahasan

Diketahui :

Volume awal = V

Volume akhir = 1/2 V

Tekanan awal = P

Suhu konstan

Ditanya : Tekanan akhir

Jawab :

P₁ V₁ / T₁ = P₂ V₂ / T₂ —–> Suhu (T) konstan

P₁ V₁ = P₂ V₂

P V = P₂ (1/2 V)

P = P₂ (1/2)

2P = P₂

Tekanan gas menjadi 2 kali semula.

Jawaban yang benar adalah B.

6. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.21

Perhatikan pernyataan di bawah ini!

(1) Setiap partikel selalu bergerak dengan arah tertentu

(2) Partikel gas tersebar merata ke seluruh ruangan

(3) Ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadah

(4) Setiap tumbukan partikel gas yang terjadi bersifat lenting sempurna

(5) Gaya tarik menarik antar partikel diperhitungkan

Pernyataan yang sesuai dengan sifat gas ideal adalah…

A. (1) dan (3) saja

B. (2) dan (4) saja

C. (1), (2) dan (3) saja

D. (2), (3) dan (4)

E. (3), (4) dan (5)

Pembahasan

Pernyataan yang benar adalah 1, 2, 3, 4.

7. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.21

Di bawah ini adalah hal-hal yang berkaitan dengan gas :

(1) Partikel-partikel zat bergerak lurus dengan laju tetap secara acak

(2) Tumbukan yang terjadi antar partikel mengakibatkan partikel-partikel kehilangan sedikit energi

(3) Partikel-partikel gas tersebar merata ke seluruh ruangan

(4) Hukum-hukum Newton tentang gerak hanya berlaku untuk partikel gas monoatomik

(5) Selang waktu yang dibutuhkan dalam tumbukan antar partikel sangat singkat

Dari pernyataan-pernyaataan tersebut, yang termasuk sifat-sifat gas ideal adalah…

A. (1), (2), (5)

B. (1), (3), (5)

C. (2), (3), (4)

D. (2), (4), (5)

E. (3), (4), (5)

Pembahasan

Pernyataan yang benar adalah 1, 3, 5.

Jawaban yang benar adalah B.

8. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.21

(1) Gas terdiri atas partikel-partikel yang tersebar merata

(2) Tumbukan partikel dengan dinding bersifat lenting sempurna

(3) Selang waktu tumbukan antar partikel berlangsung sangat singkat

(4) Volume gas sangat besar dibanding wadah yang ditempatnya

(5) Hukum Newton tidak berlaku untuk molekul karena ukurannya sangat kecil

Pernyataan yang tepat adalah…

A. (1), (2), dan (3)

B. (1), (2), dan (4)

C. (1), (3), dan (5)

D. (2), (3), dan (5)

E. (3, (4), dan (5)

Pembahasan

Pernyataan yang benar adalah 1, 2, 3.

Jawaban yang benar adalah A.

9. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.22

Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V pada suhu T dan tekanan P. Jika gas dipanaskan sehingga suhunya menjadi 3/2 T dan tekanannya 4/3 P, maka volume gas menjadi…

A. 9/8 V

B. 9/5 V

C. 5/3 V

D. 4/3 V

E. 3/2 V

Pembahasan

Diketahui :

Volume awal (V₁) = V

Suhu awal (T₁) = T

Tekanan awal (P₁) = P

Suhu akhir (T₂) = 3/2 T

Tekanan akhir (P₂) = 4/3 P

Ditanya : Volume akhir (V₂)

Jawab :

Jawaban yang benar adalah A.

10. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.22

Suatu gas ideal menempati ruang yang volumenya V₁ pada suhu T₁ dan tekanan P₁. Kemudian dipanaskan sehingga volume gas menjadi 4/3 V₁ dan tekanannya menjadi 5/2 P₁. Perbandingan suhu gas akhir dan gas mula-mula adalah…

A. 10 : 5

B. 10 : 3

C. 5 : 10

D. 3 : 10

E. 1 : 8

Pembahasan

Diketahui :

Volume awal = V₁

Suhu awal = T₁

Tekanan awal = P₁

Volume akhir = 4/3 V₁

Tekanan akhir = 5/2 P₁

Ditanya : Perbandingan suhu akhir dan suhu mula-mula

Jawab :

Hitung suhu akhir :

Jawaban yang benar adalah B.

11. Sebanyak 3 liter gas Argon bersuhu 27°C pada tekanan 1 atm (1 atm = 10⁵ Pa) berada di dalam tabung. Jika konstanta gas umum R = 8,314 J.mol⁻¹.K⁻¹ dan banyaknya partikel dalam 1 mol gas 6,02 x 10²³ partikel, maka banyak partikel gas Argon dalam tabung tersebut adalah…..

A. 0,83 x 10 ²³ partikel

B. 0,72 x 10 ²³ partikel

C. 0,42 x 10 ²³ partikel

D. 0,22 x 10 ²³ partikel

E. 0,12 x 10 ²³ partikel

Pembahasan

Diketahui :

Volume gas = 3 liter = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

Suhu gas = 27^oC + 273 = 300 K

Tekanan gas = 1 atm = 10⁵ Pa

Konstanta gas umum (R) = 8,314 J.mol⁻¹ .K⁻¹

Bilangan Avogadro (N_A) = 6,02 x 10²³ molekul/mol

Ditanya : banyaknya partikel gas argon dalam tabung

Jawab :

12. Suatu gas ideal berada dalam suatu bejana tertutup dengan tekanan P, volume V, dan suhu T. Jika suatu saat suhu diubah menjadi 2T, dan volumenya menjadi 3/2 V, maka perbandingan tekanan awal (P₁) dengan tekanan akhir (P₂) setelah V dan T diubah adalah….

A. 1 : 3

B. 1 : 2

C. 2 : 3

D. 3 : 4

E. 4 : 3

Pembahasan

Diketahui :

Tekanan awal (P₁) = P

Volume awal (V₁) = V

Volume akhir (V₂) = 3/2 V

Suhu awal (T₁) = T

Suhu akhir (T₂) = 2T

Ditanya : Perbandingan tekanan awal (P₁) dan tekanan akhir (P₂)

Jawab :

Perbandingan tekanan awal dan akhir :

P₁ : P₂

P : 4P/3

1 : 4/3

3 (1) : (3) 4/3

3 : 4

Jawaban yang benar adalah D.

13. Gas oksigen dengan volume V, suhu T, dan tekanan P berada dalam silinder yang ditutup dengan klep. Bila klep ditekan, volume oksigen menjadi 3/4 V dan suhu menjadi 3/2 T, maka perbandingan tekanan awal dan tekanan akhir gas adalah….

A. P₁ : P₂ = 1 : 2

B. P₁ : P₂ = 2 : 3

C. P₁ : P₂ = 3 : 2

D. P₁ : P₂ = 3 : 4

E. P₁ : P₂ = 4 : 3

Pembahasan

Diketahui :

Tekanan awal (P₁) = P

Volume awal (V₁) = V

Volume akhir (V₂) = 3/4 V

Suhu awal (T₁) = T

Suhu akhir (T₂) = 3/2 T

Ditanya : Perbandingan tekanan awal (P₁) dan tekanan akhir (P₂)

Jawab :

Perbandingan tekanan awal dan akhir :

P₁ : P₂

P : 2P

1 : 2

Jawaban yang benar adalah A.

14. Perhatikan grafik hubungan massa jenis (ρ) dan volume (V) berbagai gas berikut ini!

Pasangan gas yang memiliki massa yang sama adalah…

Pembahasan

Rumus massa jenis :

Massa jenis (ρ) = massa (m) / Volume (V)

Massa (m) = massa jenis (ρ) x Volume (V)

1) m = (0,8)(2) = 1,6 kg

2) m = (0,8)(4) = 3,2 kg

3) m = (0,4)(4) = 1,6 kg

4) m = (0,4)(5) = 2 kg

5) m = (0,8)(5) = 4 kg

Pasangan gas yang memiliki massa yang sama adalah 1 dan 3.

15. Suatu gas ideal berada dalam suatu bejana tertutup dengan tekanan P, volume V, dan suhu T. Jika suatu saat suhu diubah menjadi 2T, dan volumenya menjadi 3/2 V, maka perbandingan tekanan awal (P₁) dengan tekanan akhir (P₂) setelah V dan T diubah adalah….

A. 1 : 3
B. 1 : 2
C. 2 : 3
D. 3 : 4
E. 4 : 3

Pembahasan
Diketahui :
Tekanan awal (P₁) = P
Volume awal (V₁) = V
Volume akhir (V₂) = 3/2 V
Suhu awal (T₁) = T
Suhu akhir (T₂) = 2T
Ditanya : Perbandingan tekanan awal (P₁) dan tekanan akhir (P₂)

Jawab :

Perbandingan tekanan awal dan akhir :
P₁ : P₂
P : 4P/3
1 : 4/3
3 (1) : (3) 4/3
3 : 4
Jawaban yang benar adalah D.

16. Gas oksigen dengan volume V, suhu T, dan tekanan P berada dalam silinder yang ditutup dengan klep. Bila klep ditekan, volume oksigen menjadi 3/4 V dan suhu menjadi 3/2 T, maka perbandingan tekanan awal dan tekanan akhir gas adalah….

A. P₁ : P₂ = 1 : 2
B. P₁ : P₂ = 2 : 3
C. P₁ : P₂ = 3 : 2
D. P₁ : P₂ = 3 : 4
E. P₁ : P₂ = 4 : 3

Pembahasan
Diketahui :
Tekanan awal (P₁) = P
Volume awal (V₁) = V
Volume akhir (V₂) = 3/4 V
Suhu awal (T₁) = T
Suhu akhir (T₂) = 3/2 T
Ditanya : Perbandingan tekanan awal (P₁) dan tekanan akhir (P₂)
Jawab :

Perbandingan tekanan awal dan akhir :
P₁ : P₂
P : 2P
1 : 2
Jawaban yang benar adalah A.

17. 2 liter gas oksigen (O₂) bersuhu 30 ^oC pada tekanan 1 atm (1 atm = 10⁵ Pa) berada di dalam sebuah tabung. Jika konstanta gas umum, R = 8,314 J mol^-1 K^-1 dan jumlah molekul dalam 1 mol gas adalah 6,02 x 10²³ molekul, maka jumlah molekul gas oksigen (O₂) dalam tabung tersebut adalah …
A. 0,8 x 10²³ molekul
B. 0,7 x 10²³ molekul
C. 0,5 x 10²³ molekul
D. 0,2 x 10²³ molekul
E. 0,1 x 10²³ molekul
Pembahasan :
Diketahui :
V O₂ = 2 liter = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³
T = 30 + 273 = 303 K
P_atm = 10⁵ Pa = 10⁵ N/m²
N_A = 6,02 x 10²³ molekul/mol (Bilangan Avogadro)
R = 8,314 J mol^-1 K^-1
k = R/N_A = 8,314/6,02 x 10²³ = 1,38 x 10^-23 J/K
Massa molekul O₂ = 32 gram/mol = 32 kg/mol
Ditanya :
Jumlah molekul gas oksigen (O₂)
Jawab :
PV = NkT
Keterangan : P = tekanan, V = volume, N = jumlah molekul, k = konstanta Boltzmann
(10⁵ N/m²)(2 x 10^-3 m³) = N(1,38 x 10^-23 J/K)(303 K)
Jawaban yang benar adalah C.

18. Volume 2 gram gas oksigen O₂ (Mr = 32) pada keadaan normal (T = 0 ^oC dan P = 1 atm) adalah…. R = 8,314 J/mol K, 1 atm = 10⁵ Pa) adalah…
A. 1,4 m³
B. 2,0 m³
C. 2,3 m³
D. 2,5 m³
E. 3,0 m³
Pembahasan :
Diketahui :
Massa O₂ = 2 gram
Massa molekul (Mr) O₂ = 32 gram/mol
T = 0 + 273 = 273 K
P = 10⁵ N/m²
R = 8.314 J/mol K
Ditanya :
Volume ?
Jawab :

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA