Rumus & soal kinetika gas

Contoh Soal dan Pembahasan tentang Teori Kinetik Gas, Materi Fisika 11 Kelas 2 SMA mencakup penggunaan persamaan gas ideal, variasi perubahan volume, suhu dan tekanan pada sistem gas ideal.

Soal No. 1
16 gram gas Oksigen (M = 32 gr/mol) berada pada tekanan 1 atm dan suhu 27oC. Tentukan volume gas jika:
a) diberikan nilai R = 8,314 J/mol.K
b) diberikan nilai R = 8314 J/kmol.K

Pembahasan
a) untuk nilai R = 8,314 J/mol.K
Data :
R = 8,314 J/mol.K
T = 27oC = 300 K
n = 16 gr : 32 gr/mol = 0,5 mol
P = 1 atm = 105 N/m2



b) untuk nilai R = 8314 J/kmol.K

Data :
R = 8314 J/kmol.K
T = 27oC = 300 K
n = 16 gr : 32 gr/mol = 0,5 mol
P = 1 atm = 105 N/m2



Soal No. 2
Gas bermassa 4 kg bersuhu 27oC berada dalam tabung yang berlubang.



Jika tabung dipanasi hingga suhu 127oC, dan pemuaian tabung diabaikan tentukan:
a) massa gas yang tersisa di tabung
b) massa gas yang keluar dari tabung
c) perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa awal gas
d) perbandingan massa gas yang tersisa dalam tabung dengan massa awal gas
e) perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa gas yang tersisa dalam tabung

Pembahasan
Data :
Massa gas awal m1 = 4 kg
Massa gas tersisa m2
Massa gas yang keluar dari tabung Δ m = m2 − m1

a) massa gas yang tersisa di tabung



b) massa gas yang keluar dari tabung



c) perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa awal gas



d) perbandingan massa gas yang tersisa dalam tabung dengan massa awal gas



e) perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa gas yang tersisa dalam tabung



Soal No. 3
A dan B dihubungkan dengan suatu pipa sempit. Suhu gas di A adalah 127oC dan jumlah partikel gas di A tiga kali jumlah partikel di B.



Jika volume B seperempat volume A, tentukan suhu gas di B!

Pembahasan
Data :
TA = 127oC = 400 K
NA : NB = 2 : 1
VA : VB = 4 : 1



Soal No. 4
Gas dalam ruang tertutup memiliki suhu sebesar T Kelvin energi kinetik rata-rata Ek = 1200 joule dan laju efektif V = 20 m/s.



Jika suhu gas dinaikkan hingga menjadi 2T tentukan:
a) perbandingan energi kinetik rata-rata gas kondisi akhir terhadap kondisi awalnya
b) energi kinetik rata-rata akhir
c) perbandingan laju efektif gas kondisi akhir terhadap kondisi awalnya
d) laju efektif akhir

Pembahasan
a) perbandingan energi kinetik rata-rata gas kondisi akhir terhadap kondisi awalnya



b) energi kinetik rata-rata akhir



c) perbandingan laju efektif gas kondisi akhir terhadap kondisi awalnya



d) laju efektif akhir



Soal No. 5
Sebuah ruang tertutup berisi gas ideal dengan suhu T dan kecepatan partikel gas di dalamnya v. Jika suhu gas itu dinaikkan menjadi 2T maka kecepatan partikel gas tersebut menjadi …
A. √2 v
B. 12 v
C. 2 v
D. 4 v
E. v2

(Dari soal Ebtanas 1990)

Pembahasan
Data dari soal adalah:
T1 = T
T2 = 2T
V1 = ν
v2 =.....

Kecepatan gas untuk dua suhu yang berbeda



Sehingga diperoleh



Soal No. 6
Didalam sebuah ruangan tertutup terdapat gas dengan suhu 27oC. Apabila gas dipanaskan sampai energi kinetiknya menjadi 5 kali energi semula, maka gas itu harus dipanaskan sampai suhu …
A. 100oC
B. 135oC
C. 1.200oC
D. 1.227oC
E. 1.500oC
(Soal Ebtanas 1992)

Pembahasan
Data diambil dari soal
T1 = 27°C = 27 + 273 = 300 K
Ek2 = 5 Ek1
T2 = .....

Energi kinetik gas untuk dua suhu yang berbeda



Sehingga diperoleh



Dalam Celcius adalah = 1500 − 273 = 1227°C

Soal No. 7
Di dalam ruang tertutup suhu suatu gas 27°C, tekanan 1 atm dan volume 0,5 liter. Jika suhu gas dinaikkan menjadi 327°C dan tekanan menjadi 2 atm, maka volume gas menjadi....
A. 1 liter
B. 0,5 liter
C. 0,25 liter
D. 0,125 liter
E. 0,0625 liter

Pembahasan
Data soal:
T1 = 27°C = 300 K
P1 = 1 atm
V1 = 0,5 liter

T2 = 327°C = 600 K
P2 = 2 atm
V2 = ..........

P1 V1               P2 V2
_______ = _______
T1                 T2

(1)(0,5)       (2) V2
_______ = _______
300                600

V2 = 0,5 liter

Soal No. 8
Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang yang volumenya V dan tekanan P. Jika suhu gas menjadi 5/4 T dan volumenya menjadi 3/4 V, maka tekanannya menjadi….
A. 3/4 P
B. 4/3 P
C. 3/2 P
D. 5/3 P
E. 2 P
(UN 2010 PO4)

Pembahasan

Soal No. 9
Gas dengan volume V berada di dalam ruang tertutup bertekanan P dan bersuhu T. Bila gas mengembang secara isobarik sehingga volumenya menjadi 1/2 kali volume mula-mula, maka perbandingan suhu gas mula-mula dan akhir adalah....(UN Fisika 2014)
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 3
D. 2 : 1
E. 3 : 2

Pembahasan
Data soal:
P1 = P → 1
T1 = T → 1
Isobaris artinya tekanannya sama P1 = P2 → 1

Volumenya menjadi 1/2 kali volume mula-mula artinya:
V2 = 1
V1 = 2
T1 : T2 =....



Soal No. 10
Suatu gas ideal mula-mula menempati ruangan yang volumenya V dan suhu T dan tekanan P.
   Tabung I        Tabung II


Jika gas dipanaskan kondisinya seperti pada tabung 2, maka volume gas menjadi....(UN Fisika 2014)
A. 1/2 V
B. 8/9 V
C. 9/8 V
D. 2/3 V
E. 3/2 V

Pembahasan
Data soal:
Tekanan menjadi 4/3 mula-mula:
P1 = 3
P2 = 4

Suhu menjadi 3/2 mula-mula:
T1 = 2
T2 = 3
V2 = ..... V1