PEMBAHASAN SOAL TEORI KINETIK GAS

Pembahasan soal teori kinetik gas ini diperuntukkan semua siswa yang membutuhkan pengertian dan pemahaman soal secara mandiri.

1.      Suatu gas ideal sebanyak 4 liter memiliki tekanan 1,5 atmosfer dan suhu27^oC. Tentukan tekanan gas tersebut jika suhunya 47^oC dan volumenya 3,2 liter!

Jawaban :

Dik	Kondisi 1 V = 4 L P = 1,5 atm T = 27+273=300K Kondisi 2 V = 3,2 L T = 47+273=320K
Dit	P2

 jawab : 

2.      Dalam tabung yang tertutup, volumenya dapat berubah-ubah dengan tutup yang dapat bergerak mula-mula memiliki volume 1,2 lt. Pada saat itu tekanannya diukur 1 atm dan suhunya 27^o C. Jika tutup tabung ditekan sehingga tekanan gas menjadi 1,2 atm ternyata volume gas menjadi 1,1 lt. Berapakah suhu gas tersebut?

Dik	Kondisi 1 V = 1,2 L P = 1 atm T = 27+273=300K Kondisi 2 P = 1,2 atm V = 1,1 L
Dit	T2

jawab : 

3.      Gas helium sebanyak 16 gram memiliki volume 5 liter dan tekanan 2 x 10² Pa. Jika   R = 8,31 J/mol.K, berapakah suhu gas tersebut?

Dik	m = 16 gram V = 5 liter = 5 x 10-3 m3 P = 2 x 102 Pa R = 8,31 J/mol.K
Dit	T

jawab :

4.      1,2 kg gas ideal disimpan pada suatu silinder. Pada saat diukur tekanannya 2.10⁵Pa dan suhu 27^oC. Jika sejumlah gas sejenis dimasukkan lagi ternyata suhunya menjadi 87^oC dan tekanan menjadi 3.10⁵Pa. Berapakah massa gas yang dimasukkan tadi?

Dik	Kondisi 1 m = 1,2 kg P = 2.105 Pa T = 27+273=300K Kondisi 2 P = 3.105 Pa T = 87+273=360K
Dit	m2

jawab : 

5.      Sebuah tangki yang volumenya 50 liter mengandung 3 mol gas monoatomik. Jika energi kinetik rata-rata yang dimiliki setiap gas adalah 8,2 x 10^-21 J, tentukan besar tekanan gas dalam tangki?

Dik	V = 50 L = 50 dm3 = 50 x 10-3 m3 n = 3 mol Ek = 8,2 x 10-21 J
Dit	P

 jawab : 

6.      Jika konstanta Boltzmann k = 1,38 x 10^-23 J/K, berapakah energi kinetic sebuah helium pada suhu 27 ^oC?

Dik	k = 1,38 x 10-23 J/K T = 300K
Dit	Ek

jawab : 

Ek = 3/2 kT

Ek = 3/2x1,38 x 10-23 x300

Ek = 6,21 x 10-21 J =621 x 10-23 J

7.      Di dalam ruang tertutup terdapat gas yang tekanannya 3,2 x 10⁵ N/ m². Jika massa jenis gas tersebut adalah 6 kg/ m³, berapakah kecepatan efektif tiap partikel gas tersebut?

Dik	P = 3,2 x 105 N/m2 r = 6 kg/m3
Dit	vrms

 jawab : 

8.      Tentukan perbandingan kecepatan efektif partikel-partikel gas helium (Mr=4 gr/mol) pada suhu 27⁰C dan kecepatan efektif partikel-partikel gas neon (Mr = 10 gr/mol) pada suhu 127⁰C!

Dik	Kondisi 1 Mr He = 4 gr/mol T1 = 300 K Kondisi 2 Mr neon = 10 gr/mol T2 = 400 K
Dit	vef

jawab : 

9.      Berapakah tekanan dari 20 mol gas yang berada dalam tangki yang volumenya 100 liter jika suhunya 77^oC dan g = 9,8 m/s²?      (R = 8,31 J/mol.K)

Dik	V = 100 L  = 10-1 m3 n = 20 mol T = 350 K g = 9,8 m/s2 R = 8,31 J/mol.K
Dit	P

 jawab : 

PV = n

Px10-1 = 20x8,31x350

P=581700 Pa = 5,81700 x 105Pa

10.Berapakah energi dalam 4 mol gas monoatomik ideal pada suhu 107^oC, jika diketahui k = 1,38 x 10^-23 J/K dan N_A = 6,02 x 10²⁶ molekul/kmol?

Dik	n = 4 mol T = 380 K k = 1,38 x 10-23 J/K NA = 6,02 x 1026 molekul/kmol
Dit	U

 jawab : 

11.Gas oksigen pada suhu 27 ^oC memiliki volume 20 liter dan tekanan     2 x 10⁵ N/m². Berapakah volume gas ketika tekanannya   16 x 10⁴ N/m² dan suhunya 47 ^oC ?

Dik	Kondisi 1 T1 = 27+273 = 300K V1 = 20 liter = 2 x 10-2 m3 P1 = 2 x 105 N/m2 Kondisi 2 P2 = 16 x 104 N/m2 T2 = 320 K
Dit	V2

jawab : 

12.Gas oksigen (Mr = 32) massa 80 gram berada dalam tangki yang volumenya 8 liter. Hitunglah tekanan yang dilakukan oleh gas jika suhunya 27 ^oC ?

Dik	Mr O2 = 32 m = 80 gram V = 8 liter T = 300K R = 8,31 J/mol.K = 0,082 L.atm/mol.K
Dit	P

jawab : 

13.Suatu gas ideal (Mr = 40) berada dalam tabung tertutup dengan volume 8 liter. Jika suhu gas 57 ^oC dan tekanan 2 x 10⁵ N/m², berapakah massa gas tersebut?

Dik	Mr = 40 V = 8 liter T = 330K P = 2 x 105 N/m2 R = 8,31 J/mol.K
Dit	m

                                                                       

jawab : 

14.Jika massa jenis gas nitrogen 1,25 kg/m³, hitunglah kecepatan efektif partikel gas tersebut pada suhu 227 ^oC dan tekanan 1,5 x 10⁵ N/m2!

Dik	r = 1,25 kg/m3 T = 500K P = 1,5 x 105 N/m2
Dit	vef

 jawab : 

15.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…

Dik	Tekanan awal (P1) = P Tekanan akhir (P2) = 4P Volume awal (V1) = V Volume akhir (V2) = V

jawab : 

16.Tentukan energi kinetik translasi rata-rata molekul gas pada suhu 57^oC!

Dik	T = 57oC + 273 = 330 Kelvin k = 1,38 x 10-23 Joule/Kelvin
Dit	Energi kinetik translasi rata-rata

 jawab : 

17.Suatu gas bersuhu 27^oC berada dalam suatu wadah tertutup. Agar energi kinetiknya meningkat menjadi 2 kali energi kinetik semula maka gas harus dipanaskan hingga mencapai suhu…

Dik	Suhu awal (T1) = 27oC + 273 = 300 K Energi kinetik awal = EK Energi kinetik akhir = 2 EK
Dit	Suhu akhir (T2)

jawab : 

18.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 27^oC, maka suhu akhir gas ideal tersebut adalah…

Dik	Suhu awal = 27oC + 273 = 300 K Kecepatan awal = v Kecepatan akhir = 3v
Dit	Suhu akhir gas ideal

 jawab : 

19.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!

Dik	Jumlah mol (n) = 3 mol Volume = 36 liter = 36  x 10-3 m3 K.  Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 J/K E. kinetik (EK) = 5 x 10–21 Joule R = 8,315 J/mol.K
Dit	tekanan gas (P)

 jawab : 

20.Gas He (Mr = 4 g/mol) pada suhu 27° C dan volume 1 liter massanya 8 gram. Tentukan energi dalam gas! (R = 8,31 J/mol K).

Dik	m = 8 g Mr = 4 g/mol T = 273 + 27 = 300 K R = 8,31 J/mol K
Dit	Energi dalam U

 jawab : 

21.Di angkasa luar terdapat kira-kira 1 atom hidrogen tiap cm³ dengan suhu 3,5 K. Jika massa atom hidrogen adalah 1 g/mol, tentukanlah kecepatan efektif dan tekanan udara pada tempat tersebut!

Dik	N = 1 atom V = 1 cm3 = 10-6 m3 T = 3,5 K ArH = 1 g/mol = 1 kg/k mol R = 8,31 × 103 J/k mol K
Dit	a. v rms = ... ? b. p = ... ?

 jawab : 

22.Pada sebuah tangki yang bervolume 20 liter terdapat suatu gas yang bermassa 5,32 × 10^-26 kg. Saat suhunya 27º C , tekanan gas tersebut sebesar 10 atm. Tentukan kecepatan efektif gas tersebut!

Dik	V = 20 liter T = 270C = 300 K P = 10 atm m = 5,32 × 10-26 kg k = 1,38 x 10-23 J/K
Dit	vef
jawab :

23.Suatu gas ideal dalam ruang tertutup yang suhunya 27° C memiliki energi kinetik partikel sebesar 150 J. Jika energi kinetiknya 300 J, maka tentukanlah suhu gas sekarang!

Dik	T1 = 27° C = 27 + 273 = 300 K Ek1= 150 J Ek2= 300 J
Dit	T2
Jawab

24.Diketahui sebuah tangki dengan kapasitas 10.000 liter berisi gas hidrogen pada tekanan 10 atm dan bersuhu 27⁰ C. Tangki tersebut bocor sehingga tekanannya menjadi 8 atm. Hitunglah banyaknya gas hidrogen yang keluar?

Dik	Mr = 2 V = 10.000 liter p1 = 10 atm T = 300 K p2 = 8 atm R = 8,31 J/mol K R = 0,082 L atm/mol K
Dit	m…

 jawab : 

25.Diketahui di dalam sebuah bejana yang memiliki volume 1 m³ berisi 10 mol gas monoatomik dengan energi kinetik molekul rata-rata 1,5 × 10^-20 Joule (bilangan Avogadro 6,02 × 10²³ molekul/mol).

Tentukan tekanan gas dalam bejana!

Dik	V = 1 m3 n = 10 mol Ek = 1,5 × 10-20 J NA = 6,02 × 1023 molekul/mol
Dit	P…

 jawab : 

26. Suatu gas yang suhunya 127^OC dipanaskan menjadi 227^OC pada tekanan tetap. Volume gas sebelum dipanaskan adalah V. Volume gas setelah dipanaskan adalah ....

Dik	T1 = 127 + 273 = 400K T2 = 227 + 273 = 500K V1 = V
Dit	V2 =…

 jawab :