Soal Teori Kinetik Gas dan Pembahasan

1. Sifat-sifat gas ideal :

1) Partikel gas tersebar merata ke seluruh ruangan

2) Partikel gas bergerak dengan arah sembarang dan mempunyai energi kinetik

3) Jika terjadi tumbukan maka jenis tumbukannya lenting sempurna

4) Molekul gas mengikuti Hukum II Newton tentang gerak

5) Gaya tarik-menarik antar partikel diabaikan

Pernyataan yang benar tentang sifat gas ideal adalah . . .

Pembahasan : 

Sifat - sifat gas ideal dijelaskan sebagai berikut.

• Gas terdiri dari partikel-partikel gas yang sangat banyak dan tidak ada gaya tarik-menarik (saling berinteraksi) antar partikel
• Partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan kelajuan tetap dengan gerakan acak
• Semua tumbukkan partikel gas bersifat lenting sempurna
• Selang waktu antara tumbukkan satu partikel dengan partikel lainnya berlangsung sangat singkat
• Ukuran partikel gas dapat diabaikan.
• Tidak terdapat gaya antar partikel kecuali jika terjadi tumbukan
• Volume partikel gas sangat kecil dibandingkan dengan ruang yang ditempatinya sehingga bisa diabaikan
• Untuk semua partikel gas ideal berlaku Hukum II Newton tentang gerak.
• Setiap partikel selalu bergerak ke sembarang arah.
• Partikel gas tersebar merata dalam ruang sempit.
• Jarak antar partikel lebih besar daripada ukuran partikel.

Jadi, pernyataan yang benar adalah 1, 2, 3, 4, 5 (semua benar)

2. Energi kinetik rata-rata sebuah molekul gas monoatomik yang terdapat dalam sebuah tabung 12 liter bertekanan 1 atm adalah 9 x 10²³ J. Tentukan jumlah mol gas yang terdapat dalam tabung tersebut? (1 atm = 10⁵ Pa)

Pembahasan:

Energi kinetik rata-rata, Ek = 9 x 10²³ J
Volume, V = 12 L = 0,012 m³
Tekanan, P = 1 atm = 10⁵ Pa
Jumlah mol, n =?

Dengan persamaan gas ideal dan konsep mol
P.V = N.k.T
k.T = P.V/N

dimana jumlah mol, n = N/NA
N = n.NA

Rumus energi kinetik rata-rata diatas menjadi
Ek = 3/2 (kT)
Ek = 3/2 (P.V/N)
Ek = 3/2 (P.V/n.NA)

Maka, jumlah mol
n = (3/2) (P.V/Ek.NA)
n = (3/2) (10⁵)(0,012)/[(9 x 10²³)(6,02 x 10²³)]
n = 3,32 x 10⁵ mol

 

3. Sebanyak 1,5 mol gas dalam wadah mengalami pemuaian isobarik pada tekanan 2 x 10⁵ Pa. Suhu awal gas 300 K dan suhu akhirnya 600 K. Jika usaha selama proses 3600 J, maka besar volume awal dan akhir untuk mencapai usaha tersebut sebesar . . .

A. 0,003 m³ dan 0,006 m³
B. 0,004 m³ dan 0,009 m³
C. 0,013 m³ dan 0,029 m³
D. 0,019 m³ dan 0,037 m³
E. 0,021 m³ dan 0,043 m³

Pembahasan:

n = 1,5 mol

Isobarik = tekanan tetap
-->P = 2 x 10⁵ Pa

Suhu awal, T₁ = 300K

Suhu akhir, T₂ = 600K

Volume awal, V₁ = ?

Volume akhir, V₂ = ?

Berdasarkan persamaan umum gas ideal :

PV = nRT

V = nRT/P

Saat T₁ = 300K

V₁ = (1,5)(8,31)(300)/2 x 10⁵

V₁ = 0,019 m³

Saat T₂ = 600K

V₂ = (1,5)(8,31)(600)/2 x 10⁵

V₂ = 0,037 m³

Share :