Contoh soalan hukum gas ideal

18 Contoh Soalan Hukum Gas Ideal

1. Suatu gas ideal dalam suatu ruang pada mulanya mempunyai isipadu V dan suhu T. Jika gas tersebut dipanaskan sehingga suhu berubah kepada 5/4 T dan tekanan berubah kepada 2P, maka isipadu gas tersebut berubah kepada...

Perbincangan
Dikenali :
Isipadu awal (V₁) = V
Suhu awal (T₁) = T
Suhu akhir (T₂) = 5/4 T
Tekanan awal (P₁) = P
Tekanan akhir (P₂) = 2P
Ditanya : Jilid akhir (V₂)
Jawab :
Isipadu gas berubah kepada 5/8 kali ganda isipadu awal.

2. Isipadu 2 mol gas pada suhu dan tekanan piawai (STP) ialah…

Perbincangan
Dikenali :
Bilangan mol gas (n) = 2 mol
Suhu piawai (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Kelvin
Tekanan piawai (P) = 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pascal
Pemalar gas universal (R) = 8,315 Joule/mol.Kelvin
Ditanya Isipadu gas (V)
Jawab :
Hukum Gas Ideal (dalam bilangan mol, n)
Isipadu 2 mol gas ialah 44,8 liter.
Isipadu 1 mol gas ialah 45,4 liter / 2 = 22,4 liter.
Jadi isipadu 1 mol gas, sama ada oksigen atau helium atau argon atau sebarang gas lain, ialah 22,4 liter.

3. 4 liter gas oksigen pada suhu 27°C pada tekanan 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) berada di dalam bekas. Jika pemalar gas universal R = 8,314 J.mol^-1.K^-1 dan nombor Avogadro N_A 6,02 x 10²³ molekul, maka bilangan molekul gas oksigen di dalam bekas itu ialah...
Perbincangan
Dikenali :
Isipadu 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
Pemalar gas universal (R) = 8,314 J.mol^-1.K^-1
Nombor Avogadro (N_A) = 6,02 x 10²³
Ditanya Bilangan molekul gas oksigen dalam bekas (N)
Jawab :
Pemalar Boltzmann :
Hukum Gas Ideal (dalam bilangan molekul, N)
Dalam 1 mol gas oksigen, terdapat 1,93 x 10²³ molekul oksigen.

4. Sebuah bekas yang mengandungi gas neon (Ne, jisim atom = 20 u) pada suhu dan tekanan piawai (STP) mempunyai isipadu 2 m³Tentukan jisim gas neon!
Dikenali :
Jisim atom neon = 20 gram/mol = 0,02 kg/mol
Suhu piawai (T) = 0^oC = 273 Kelvin
Tekanan piawai (P) = 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pascal
Isipadu (V) = 2 m³
Ditanya : jisim (m) gas neon
Jawab :
Pada suhu dan tekanan piawai (STP), 1 mol sebarang gas, termasuk gas neon, mempunyai isipadu 22,4 liter = 22,4 dm3³ = 0,0448 m³Oleh itu, dalam isipadu 2 m³ Berapa banyak mol gas neon yang ada?
Dalam isipadu 2 m³ terdapat 44,6 mol gas neon.
Jisim atom relatif gas neon ialah 20 gram/mol. Ini bermakna 1 mol mengandungi 20 gram atau 0,02 kg gas neon. Oleh kerana 1 mol mengandungi 0,02 kg gas neon, 44,6 mol mengandungi (44,6 mol)(0,02 kg/mol) = 0,892 kg = 892 gram gas neon.

5. Soalan Peperiksaan Kebangsaan SMA/MA 2017 No. 22

Satu gas ideal diletakkan di dalam bekas tertutup, dan isipadunya dikurangkan separuh pada suhu malar. Tekanan gas kini…

A. 4 kali asal

B. 2 kali lagi

C. 1 kali asal

D. 1/2 kali ganda daripada yang asal

E. 1/4 daripada yang asal

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Isipadu awal = V

Isipadu akhir = 1/2 V

Tekanan awal = P

Suhu malar

Ditanya: Tekanan akhir

Jawapan:

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

P₁ V₁ = P₂ V₂

P V = P₂ (1/2 V)

P = P₂ (1 / 2)

2P = P₂

Tekanan gas berganda.

Jawapan yang betul ialah B.

6. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA/MA 2015/2016 No.21

Perhatikan pernyataan di bawah!

(1) Setiap zarah sentiasa bergerak ke arah tertentu

(2) Zarah-zarah gas tersebar secara merata di seluruh bilik.

(3) Saiz zarah gas boleh diabaikan berbanding saiz bekas.

(4) Setiap perlanggaran zarah gas yang berlaku adalah anjal sempurna.

(5) Daya tarikan antara zarah diambil kira.

Pernyataan yang sesuai dengan sifat-sifat gas ideal adalah…

A. (1) dan (3) sahaja

B. (2) dan (4) sahaja

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

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

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

Perbincangan

Pernyataan yang betul ialah 1, 2, 3, 4.

7. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA/MA 2015/2016 No.21

Berikut adalah perkara yang berkaitan dengan gas:

(1) Zarah jirim bergerak dalam garis lurus pada kelajuan malar secara rawak.

(2) Perlanggaran yang berlaku antara zarah menyebabkan zarah-zarah tersebut kehilangan sedikit tenaga.

(3) Zarah-zarah gas tersebar secara merata di seluruh bilik.

(4) Hukum gerakan Newton hanya terpakai kepada zarah gas monoatom.

(5) Selang masa yang diperlukan untuk perlanggaran antara zarah adalah sangat singkat.

Daripada pernyataan ini, sifat-sifat gas ideal termasuk...

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

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

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

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

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

Perbincangan

Pernyataan yang betul ialah 1, 3, 5.

Jawapan yang betul ialah B.

8. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA/MA 2015/2016 No.21

(1) Gas terdiri daripada zarah-zarah yang diagihkan secara sekata.

(2) Perlanggaran zarah dengan dinding adalah anjal sempurna.

(3) Selang masa antara perlanggaran antara zarah adalah sangat singkat.

(4) Isipadu gas adalah sangat besar berbanding bekas di mana ia berada.

(5) Hukum Newton tidak terpakai kepada molekul kerana saiznya sangat kecil.

Pernyataan yang betul ialah…

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)

Perbincangan

Pernyataan yang betul ialah 1, 2, 3.

Jawapan yang betul ialah A.

9. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA/MA 2015/2016 No.22

Suatu gas ideal pada mulanya menempati ruang dengan isipadu V pada suhu T dan tekanan P. Jika gas tersebut dipanaskan sehingga suhunya menjadi 3/2 T dan tekanannya 4/3 P, maka isipadu gas tersebut menjadi...

A. 9/8 V

B. 9/5 V

C. 5/3 V

D. 4/3 V

E. 3/2 V

Perbincangan

Dikenali :

Isipadu awal (V₁) = V

Suhu awal (T₁) = T

Tekanan awal (P₁) = P

Suhu akhir (T₂) = 3/2 T

Tekanan akhir (P₂) = 4/3 P

Ditanya : Jilid akhir (V₂)

Jawab :

Jawapan yang betul ialah A.

10. Soalan Peperiksaan Kebangsaan Fizik SMA/MA 2015/2016 No.22

Gas ideal menempati ruang dengan isipadu V.₁ pada suhu T₁ dan tekanan P₁Kemudian dipanaskan sehingga isipadu gas menjadi 4/3 V₁ dan tekanan menjadi 5/2 P₁Nisbah suhu gas akhir dan gas awal ialah...

A.10 : 5

B.10 : 3

C.5 : 10

D.3 : 10

E.1 : 8

Perbincangan

Dikenali :

Isipadu awal = V₁

Suhu awal = T₁

Tekanan awal = P₁

Isipadu akhir = 4 / 3 V₁

Tekanan akhir = 5/2 P₁

Ditanya : Perbandingan suhu akhir dan suhu awal

Jawab :

Kirakan suhu akhir:

Jawapan yang betul ialah B.

11. Sebanyak 3 liter gas Argon pada suhu 27°C pada tekanan 1 atm (1 atm = 10⁵ Pa) berada di dalam tiub. Jika pemalar gas universal R = 8,314 J.mol^-1.K^-1 dan bilangan zarah dalam 1 mol gas ialah 6,02 x 10²³ zarah, maka bilangan zarah gas Argon di dalam tiub ialah...

A. 0,83 x 10 ²³ zarah

B. 0,72 x 10 ²³ zarah

C. 0,42 x 10 ²³ zarah

D. 0,22 x 10 ²³ zarah

E. 0,12 x 10 ²³ zarah

Perbincangan

Dikenali :

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

Suhu gas = 27^oC + 273 = 300 K

Tekanan gas = 1 atm = 10⁵ Pa

Pemalar gas universal (R) = 8,314 J.mol^-1 .K^-1

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

Ditanya : bilangan zarah gas argon dalam tiub

Jawab :

12. Suatu gas ideal berada dalam bekas tertutup dengan tekanan P, isipadu V, dan suhu T. Jika pada satu ketika suhu diubah kepada 2T, dan isipadu kepada 3/2 V, maka nisbah tekanan awal (P₁) dengan tekanan akhir (P₂) selepas V dan T diubah ialah….

A.1 : 3

B.1 : 2

C.2 : 3

D.3 : 4

E.4 : 3

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Tekanan awal (P₁) = P

Isipadu awal (V₁) = V

Isipadu akhir (V₂) = 3/2 V

Suhu awal (T₁) = T

Suhu akhir (T₂) = 2T

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

Jawapan:

Perbandingan tekanan awal dan akhir:

P₁ : P₂

P : 4P/3

1 : 4/3

3 (1) : (3) 4/3

3: 4

Jawapan yang betul ialah D.

13. Gas oksigen dengan isipadu V, suhu T, dan tekanan P berada di dalam silinder yang ditutup oleh injap. Apabila injap ditekan, isipadu oksigen menjadi 3/4 V dan suhu menjadi 3/2 T, maka nisbah tekanan awal dan tekanan akhir gas ialah….

A. P₁ : P₂ = 1 : 2

B.P.₁ : P₂ = 2 : 3

C. P₁ : P₂ = 3 : 2

D.P.₁ : P₂ = 3 : 4

E.P.₁ : P₂ = 4 : 3

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Tekanan awal (P₁) = P

Isipadu awal (V₁) = V

Isipadu akhir (V₂) = 3/4 V

Suhu awal (T₁) = T

Suhu akhir (T₂) = 3/2 T

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

Jawapan:

Perbandingan tekanan awal dan akhir:

P₁ : P₂

P : 2P

1: 2

Jawapan yang betul ialah A.

14. Perhatikan graf hubungan antara ketumpatan jisim (ρ) dan isipadu (V) bagi gas-gas berikut!

Sepasang gas yang mempunyai jisim yang sama ialah…

Perbincangan

Formula ketumpatan:

Ketumpatan (ρ) = jisim (m) / Isipadu (V)

Jisim (m) = ketumpatan (ρ) x Isipadu (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 mempunyai jisim yang sama ialah 1 dan 3.

15. Gas ideal berada dalam bekas tertutup dengan tekanan P, isipadu V, dan suhu T. Jika pada satu ketika suhu diubah kepada 2T, dan isipadu kepada 3/2 V, maka nisbah tekanan awal (P₁) dengan tekanan akhir (P₂) selepas V dan T diubah ialah….

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

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Tekanan awal (P₁) = P
Isipadu awal (V₁) = V
Isipadu akhir (V₂) = 3/2 V
Suhu awal (T₁) = T
Suhu akhir (T₂) = 2T
Ditanya: Perbandingan tekanan awal (P₁) dan tekanan akhir (P₂)

Jawapan:

Perbandingan tekanan awal dan akhir:
P₁ : P₂
P : 4P/3
1 : 4/3
3 (1) : (3) 4/3
3: 4
Jawapan yang betul ialah D.

16. Gas oksigen dengan isipadu V, suhu T, dan tekanan P berada di dalam silinder yang ditutup oleh injap. Apabila injap ditekan, isipadu oksigen menjadi 3/4 V dan suhu menjadi 3/2 T, maka nisbah tekanan awal dan tekanan akhir gas ialah….

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

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Tekanan awal (P₁) = P
Isipadu awal (V₁) = V
Isipadu akhir (V₂) = 3/4 V
Suhu awal (T₁) = T
Suhu akhir (T₂) = 3/2 T
Ditanya: Perbandingan tekanan awal (P₁) dan tekanan akhir (P₂)
Jawapan:

Perbandingan tekanan awal dan akhir:
P₁ : P₂
P : 2P
1: 2
Jawapan yang betul ialah A.

17. 2 liter gas oksigen (O₂) suhu 30 ^oC pada tekanan 1 atm (1 atm = 10⁵ Pa) berada di dalam tiub. Jika pemalar gas universal, R = 8,314 J mol^-1 K^-1 dan bilangan molekul dalam 1 mol gas ialah 6,02 x 10²³ molekul, maka bilangan molekul gas oksigen (O₂) di dalam tiub itu ialah…
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
Perbincangan:
Dikenali :
VO₂ = 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 (Nombor 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
Jisim molekul O₂ = 32 gram/mol = 32 kg/mol
Ditanya :
Bilangan molekul gas oksigen (O₂)
Jawab :
PV = NkT
Penerangan: P = tekanan, V = isipadu, N = bilangan molekul, k = pemalar Boltzmann
(10⁵ N / m²)(2 x 10^-3 m³) = N(1,38 x 10^-23 J/K)(303 K)
Jawapan yang betul ialah C.

18. Isipadu 2 gram gas oksigen O₂ (Mr = 32) dalam keadaan normal (T = 0 ^oC dan P = 1 atm) ialah…. R = 8,314 J/mol K, 1 atm = 10⁵ Pa) ialah…
A. 1,4 m³
B. 2,0 m³
C. 2,3 m³
D. 2,5 m³
Timur 3,0 m³
Perbincangan:
Dikenali :
Jisim O₂ = 2 gram
Jisim molekul (Mr) O₂ = 32 gram/mol
T = 0 + 273 = 273 K
P=10⁵ N / m²
R = 8.314 J/mol K
Ditanya :
Isipadu?
Jawab :

Sumber soalan:

Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional