19 Contoh Soal Teori Kinetik Gas
1. Gas ideal berada dalam wadah tertutup pada mulanya mempunyai tekanan P dan volume V. Apabila tekanan gas dinaikkan menjadi 4 kali semula dan volume gas tetap maka perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik akhir gas adalah…
Rasprava
Poznato je :
Početni tlak (P1) = P
Konačni tlak (P2) = 4P
Početni volumen (V1) = V
Konačni volumen (V2) = V
Pitao : Perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik akhir (EK1 EK2)
Jawab :
Hubungan antara tekanan (P), volume (V) dan energi kinetik (EK) gas ideal :
Perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik akhir :
2. Tentukan energi kinetik translasi rata-rata molekul gas pada suhu 57oC!
Rasprava
Poznato je :
Temperatura plina (T) = 57oC + 273 = 330 Kelvin
Konstanta Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 Joule/Kelvin
Pitao : Energi kinetik translasi rata-rata
Jawab :
Odnos između energi kinetik dan suhu gas :
Energi kinetik translasi rata-rata :
3. Suatu gas bersuhu 27oC berada dalam suatu wadah tertutup. Agar energi kinetiknya meningkat menjadi 2 kali energi kinetik semula maka gas harus dipanaskan hingga mencapai suhu…
Rasprava
Poznato je :
Početna temperatura (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Energi kinetik awal = EK
Energi kinetik akhir = 4 EK
Pitao : Suhu akhir (T2)
Jawab :
Suhu akhir gas adalah 600 K atau 327oC.
4. Suatu gas ideal berada di dalam ruang tertutup. Gas ideal tersebut dipanaskan hingga kecepatan rata-rata partikel gas meningkat menjadi 3 kali kecepatan awal. Jika suhu awal gas adalah 27oC, maka suhu akhir gas ideal tersebut adalah…
Rasprava
Poznato je :
Suhu awal = 27oC + 273 = 300 Kelvin
Kecepatan awal = v
Kecepatan akhir = 2v
Pitao : Suhu akhir gas ideal
Jawab :
Kecepatan rata-rata akhir = 2 x Kecepatan rata-rata awal
5. Tiga mol gas berada di dalam suatu ruang bervolume 36 liter. Masing-masing molekul gas mempunyai energi kinetik 5 x 10-21 Joule. Konstanta gas umum = 8,315 J/mol.K dan konstanta Boltzmann = 1,38 x 10-23 J/K. Hitung tekanan gas dalam ruang tersebut!
Rasprava
Poznato je :
Broj molova (n) = 3 mol
Volume = 36 liter = 36 dm3 = 36 x 10-3 m3
Konstanta Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 J / K
Energi kinetik (EK) = 5 x 10-21 Džul
Univerzalna plinska konstanta (R) = 8,315 J/mol·K
Pitao : tekanan gas (P)
Jawab :
Hitung suhu (T) menggunakan rumus energi kinetik gas dan suhu :
Hitung tekanan gas menggunakan rumus hukum Gas Ideal (dalam jumlah mol, n) :
Tekanan gas adalah 1,67 x 105 Pascal atau 1,67 atmosfir.
6. Di dalam sebuah bejana tertutup, volume gas memuai menjadi 2 kali volume awal (Vo = volume awal, Po = tekanan awal) dan suhu gas naik menjadi 4 kali semula. Besar tekanan gas menjadi…
A. Po
B. 2 Po
C. 4 Po
D. 6 Po
E. 8 Po
Rasprava
Poznato je da:
Volume awal gas (V1) = Vo
Konačni volumen plina (V2) = 2Vo
Suhu awal gas (T1) = T
Suhu akhir gas (T2) = 4T
Tekanan awal gas (P1) = Po
Pitao/la sam: Tekanan akhir gas (P2)
Odgovor:
Točan odgovor je B.
7. Sejumlah gas ideal menjalani proses isotermik, sehingga tekanan menjadi 2 kali tekanan semula, maka volumenya menjadi…
A. 4 puta originalno
B. 2 puta ponovno
C. ½ kali semula
D. ¼ kali semula
E. tetap
Rasprava
Isotermik = suhu konstan
Poznato je da:
Volume awal gas (V1) = V
Tekanan awal gas (P1) = P
Tekanan akhir gas (P2) = 2P
Pitao/la sam: Konačni volumen plina (V2)
Odgovor:
P1 V1 = P2 V2
PV = (2P) V2
V = (2) V2
V2 = V / 2
V2 = ½ V
Točan odgovor je C.
8. Di dalam sebuah bejana tertutup, volume gas memuai menjadi 2 kali volume awal (Vo = volume awal, Po = tekanan awal) dan suhu gas naik menjadi 4 kali semula. Besar tekanan gas menjadi…
A. Po
B. 2 Po
C. 4 Po
D. 6 Po
E. 8 Po
Rasprava
Poznato je :
Volume awal gas (V1) = Vo
Konačni volumen plina (V2) = 2Vo
Suhu awal gas (T1) = T
Suhu akhir gas (T2) = 4T
Tekanan awal gas (P1) = Po
Pitao : Tekanan akhir gas (P2)
Jawab :
Točan odgovor je B.
9. Sejumlah gas ideal menjalani proses isotermik, sehingga tekanan menjadi 2 kali tekanan semula, maka volumenya menjadi…
A. 4 puta originalno
B. 2 puta ponovno
C. ½ kali semula
D. ¼ kali semula
E. tetap
Rasprava
Isotermik = suhu konstan
Poznato je :
Volume awal gas (V1) = V
Tekanan awal gas (P1) = P
Tekanan akhir gas (P2) = 2P
Pitao : Volume akhir gas (V2)
Jawab :
P1 V1 = P2 V2
PV = (2P) V2
V = (2) V2
V2 = V / 2
V2 = ½ V
Točan odgovor je C.
10. Tekanan gas ideal di dalam ruang tertutup terhadap dinding tabung dirumuskan :
P = 2N/3V EK
P = tekanan (Pa)
N = jumlah molekul (partikel) gas
V = volume gas
EK = energi kinetik rata-rata molekul (J).
Pernyataan yang benar terkait rumusan di atas adalah…
A. Tekanan gas terhadap dinding tergantung pada jumlah molekul per satuan volume
B. Energi kinetik gas tidak tergantung pada tekanan yang ditimbulkan molekul terhadap dinding
C. Volume gas dalam tabung tidak berubah jika tekanan gas berubah
D. Jumlah molekul gas berkurang maka energi kinetik molekul akan bertambah
E. Volume gas bertambah maka jumlah molekul gas bertambah
Rasprava
Ruangan tertutup sehingga walaupun tekanan gas berubah, volume gas dalam tabung tidak berubah.
Točan odgovor je C.
11. Tekanan gas ideal di dalam ruang tertutup terhadap dinding tabung dirumuskan sebagai P = (2N / 3V) EK. P = tekanan (Pa), N = jumlah molekul (partikel) gas dan EK adalah energi kinetik rata-rata molekul (J). Berdasarkan persamaan ini, pernyataan yang benar adalah …
A. Tekanan gas terhadap dinding bergantung pada energi kinetik rata-rata molekul
B. Energi kinetik gas bergantung pada tekanan yang ditimbulkan molekul terhadap dinding
C. Suhu gas dalam tabung akan berubah jika tekanan gas berubah
D. Jika jumlah molekul gas berkurang maka volume energi kinetik molekul akan berkurang
E. Jika volume gas bertambah maka tekanan gas akan berkurang
Rasprava
Poznato je da:
Rumus tekanan : P = (2N / 3V) EK
P = tekanan
N = jumlah molekul partikel gas
V = volume gas
EK = energi kinetik rata-rata
P berbanding lurus dengan N dan EK
P berbanding terbalik dengan V
N berbanding lurus dengan volume
N berbanding terbalik dengan EK
Pitao/la sam: Pernyataan yang benar
Odgovor:
A salah karena berdasarkan rumus di atas, tekanan gas (P) bergantung pada energi kinetik, bukan energi kinetik rata-rata.
B salah karena tekanan bergantung pada energi kinetik gas, bukan sebaliknya.
C salah karena berdasarkan rumus di atas, suhu tidak bergantung pada tekanan
D salah karena N berbanding terbalik dengan EK, artinya jika N besar maka EK besar.
E benar karena tekanan (P) berbanding terbalik dengan volume (V).
Točan odgovor je E.
12. Gas ideal yang berada dalam suatu bejana dimampatkan (ditekan), maka gas akan mengalami….
A. Penurunan laju partikel
B. Penurunan suhu
C. Porast temperature
D. Penambahan partikel gas
E. Penurunan partikel gas
Rasprava
Hukum gas ideal (dalam jumlah mol) :
PV = nRT
Hukum gas ideal (dalam jumlah molekul) :
PV = NkT
Hubungan antara energi kinetik dan suhu gas :
EK = 3/2 kT
Informacije:
P = tekanan, V = volume, T = suhu, n = jumlah mol, N = jumlah molekul, R = konstanta umum gas, k = konstanta Boltzmann
Berdasarkan tiga rumus di atas, disimpulkan sebagai berikut :
– Jika gas ditekan maka volume (V) gas berkurang.
– Jika volume (V) gas berkurang maka tekanan (P) gas bertambah dan suhu (T) gas bertambah.
– Ruangan tertutup (V konstan) karenanya jumlah mol gas (n) dan jumlah partikel gas (N) tidak berubah.
– Jika suhu (T) gas bertambah maka energi kinetik (EK) gas bertambah. Jika energi kinetik gas bertambah maka kecepatan gerak partikel gas bertambah (EK = ½ m v2, v = kelajuan).
Točan odgovor je C.
13. Sejumlah gas ideal dalam tabung tertutup dipanaskan secara isokhorik sehingga suhunya naik menjadi empat kali suhu semula. Energi kinetik rata-rata molekul gas ideal menjadi….
A. ¼ kali semula
B. ½ kali semula
C. Sama dengan semula
D. 2 puta ponovno
E. 4 puta originalno
Rasprava
Isokhorik = volume konstan
Hubungan antara energi kinetik rata-rata (EK) dan suhu (T) gas dinyatakan melalui persamaan di bawah :
EK = 3/2 kT
Keterangan : EK = energi kinetik, T = suhu, 3/2 = konstanta, k = konstanta Boltzmann.
Berdasarkan rumus ini tampak bahwa energi kinetik berbanding lurus dengan suhu. Jadi semakin besar suhu, semakin besar energi kinetik. Jika suhu naik menjadi empat kali semula maka energi kinetik juga naik menjadi empat kali semula.
Točan odgovor je E.
14. Suatu gas ideal dengan tekanan P dan volume V dalam ruang tertutup. Jika tekanan gas dalam ruang tersebut diturunkan menjadi 1/4 kali semula pada volume tetap, maka perbandingan energi kinetik sebelum dan sesudah penurunan tekanan adalah…
A. 1 : 4
B. 1:2
C. 2:1
O. 4 : 1
E. 5:1
Rasprava
Poznato je :
Početni volumen = V
Volume akhir = V
Tekanan awal gas = P
Tekanan akhir gas = ¼ P
Pitao : perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik akhir (EK1 EK2)
Jawab :
Hubungan antara tekanan (P), volume (V) dan energi kinetik (EK) gas :
Perbandingan energi kinetik awal dan energi kinetik akhir :
Točan odgovor je D.
15. Suhu gas ideal dalam tabung dirumuskan sebagai EK = 3/2 kT, T menyatakan suhu mutlak dan EK = energi kinetik rata-rata molekul gas. Beradasarkan persamaan di atas…
A. Semakin tinggi suhu gas, energi kinetiknya semakin kecil
B. Semakin tinggi suhu gas, gerak partikel gas semakin lambat
C. Semakin tinggi suhu gas, gerak partikel gas semakin cepat
D. Suhu gas berbanding terbalik dengan energi kinetik gas
E. Suhu gas tidak mempengaruhi gerak partikel gas
Rasprava
Berdasarkan rumus di atas, suhu berbanding lurus dengan energi kinetik. Semakin tinggi suhu, semakin besar energi kinetik. Energi kinetik sebanding dengan kecepatan gerak partikel gas (EK = ½ m v2, di mana EK = energi kinetik, v = kecepatan). Semakin besar energi kinetik, semakin cepat gerakan partikel gas.
Točan odgovor je C.
7. Faktor yang mempengaruhi energi kinetik gas di dalam ruang tertutup :
(1) tekanan
(2) volume
(3) suhu
(4) jenis zat
Pernyataan yang benar adalah….
A. (1) i (2)
B. (1) i (3)
C. (1) i (4)
Samo D. (2)
Samo E. (3)
Rasprava
Ruang tertutup karenanya volume gas konstan, volume gas tidak mempengaruhi energi kinetik.
Točan odgovor je B.
16. Obratite pažnju na sljedeću izjavu!
(1) Jumlah partikel gas ditambah
(2) Jumlah mol dikurangi
(3) Suhu ditingkatkan
(4) Volume ditambah
Faktor yang dapat meningkatkan tekanan gas dalam suatu ruangan tertutup ditunjukkan oleh nomor…
Rasprava
Persamaan tekanan gas dalam ruang tertutup:
Informacija:
P = tekanan, N = jumlah molekul gas, m = massa, v = kecepatan rata‐rata molekul, V = volume wadah, n = jumlah mol.
Berdasarkan persamaan di atas,
Jika jumlah partikel gas (N) bertambah maka tekanan gas (P) bertambah.
Jika jumlah mol (n) dikurangi maka tekanan gas (P) berkurang.
Jika suhu (T) ditingkatkan maka tekanan gas (P) bertambah.
Jika volume (V) bertambah maka tekanan gas (P) berkurang.
Jadi faktor yang dapat meningkatkan tekanan gas dalam ruangan tertutup adalah 1 dan 3.
17. Gas Argon berada dalam ruangan tertutup saat suhunya berubah menjadi 2 kali semula, maka kecepatan gerak partikel gas argon berubah menjadi…. kali semula.
Rasprava
Poznato je:
Početna temperatura = T
Suhu akhir = 2T
Kecepatan awal = v
Pitao/la sam: Kecepatan akhir = ….v
Džavab:
Rumus hubungan kecepatan, energi kinetik rata-rata dan suhu gas:
Informacija:
v = kecepatan, k = konstanta Bolztmann, T = suhu, m = massa
Kecepatan awal:
Andaikan k = 1, T = 1 dan m = 1.
Jika suhu akhir = 2 maka kecepatan akhir:
Kecepatan akhir = √2 kali semula.
18. Sejumlah gas ideal monoatomik mula-mula memiliki tekanan 120 kPa. Kemudian, gas dipanasi pada tekanan tetap sehingga mengembang. Misalkan konstanta gas universal dinyatakan sebagai R J.mol-1.K-1. Jika pada proses itu temperature gas naik menjadi 38,4/R Kelvin dan usaha per kmol yang dilakukan gas untuk mengembang adalah 8,4 J, maka volume mula-mula gas per kmol adalah…
A. 210 cc
B. 225 cm³
C. 235 cc
D. 240 cc
E. 250 cc
Rasprava
Poznato je:
Tekanan (P) = 120 kPa = 120.000 Pascal
Konstanta gas universal = R
Suhu (T) = 38,4/R
Usaha (W) per kilomol = 8,4 Joule
Pitao/la sam: Početni volumen (V1) per kilomol
Džavab:
Hitung volume akhir (V2):
P V2 = n R T
120.000 (V2) = R (38,4/R)
120.000 (V2) = 38,4
V2 = 38,4 /120.000
V2 = 0,00032
V2 = 0,32 x 10-3 m3/kmol
V2 = 0,32 x 10-3 x 106 cm3/kmol
V2 = 0,32 x 103 cm3/kmol
V2 = 320 cm3/kmol
V2 = 320 cc/kmol
Hitung volume awal (V1):
W = P(V2 - V1)
8,4 = 120 x 103 (0,32 x 10-3 - V1)
8,4 = 120 x 103 x 0,32 x 10-3 – (120 x 103 V1)
8,4 = 120 x 0,32 – (120 x 103 V1)
8,4 = 38,4 – (120 x 103 V1)
(120 x 103 V1) = 38,4 – 8,4
(120 x 103 V1) = 30
V1 = 30 / (120 x 103)
V1 = 0,25 x 10-3 m3
V1 = 0,25 x 10-3 x 106 cm3
V1 = 0,25 x 103 cm3
V1 = 250 cm3
V1 = 250 cc
Točan odgovor je E.
19. Gas Argon dapat dianggap sebagai gas ideal. Gas itu mula-mula mempunyai energi dalam E1 dan temperature T1. Gas tersebut mengalami proses dengan melakukan usaha W, melepaskan energi senilai Q dan keadaan akhir energi dalam Ef serta temperature Tf. Besarnya perubahan energi tersebut digambarkan seperti gambar di atas. Apa simpulan proses tersebut?
A. Gas mengalami proses Isobarik dan Tf < Ti
B. Gas mengalami proses Adiabatik dan Tf < Ti
C. Gas mengalami proses Isokhorik dan Tf < Ti
D. Gas mengalami proses Isotermal dan Tf =Ti
E. Gas mengalami proses Isokhorik dan Tf =Ti
Rasprava
Berdasarkan gambar, energi awal (Ei) dan energi akhir (Ef) tidak berubah, dengan kata lain perubahan unutarnja energija vrijedi nula. Rumus perubahan energi dalam : ΔU = 3/2 N k ΔT
Berdasarkan rumus ini, jika perubahan unutarnja energija nol (ΔU=0) maka perubahan suhu juga nol (ΔT=0). Perubahan suhu nol artinya suhu tidak berubah. Jika suhu tidak berubah maka gas tersebut mengalami proses isotermal.
Točan odgovor je D.
Izvor pitanja:
Pitanja iz fizike za nacionalni ispit za višu srednju školu/srednju strukovnu školu
