Kita telah membahas 10 soal teori kinetik gas (bagian 2). Berikut 10 soal dan pembahasan teori kinetik gas (bagian 3) yang dapat dipelajari sebelum ujian.
Baca sebelumnya : 10 Soal & Pembahasan Teori Kinetik Gas (bagian 2) ǀ Pilihan Ganda
Pilihlah jawaban yang tepat dari pilihan di bawah ini.
21. Gas berada pada suhu 200 K. Agar kecepatan rata-rata partikel gas menjadi dua kalinya, maka suhunya harus diubah menjadi . . .
A. 100 K
B. 300 K
C. 400 K
D. 600 K
E. 800 K
Pembahasan :
Ek = (3/2).k.T
Ek = (3/2).k.200
Ek = 300.k, jika Ek = 2Ek
2Ek = 600.k
Untuk mendapatkan nilai 2Ek, suhunya harus 600.
Jawaban D.
Pernyataan berikut untuk menjawab soal nomor 22 – 24.
Andi merupakan seorang Fisikawan. Ia memasukkan gas nitrogen pada dua wadah. Kedua wadah tersebut diberi nama wadah A dan B. Gas pada kedua wadah berada pada suhu ruang dan tekanan normal. Wadah B memiliki volume tiga kali volume wadah A.
22. Kelajuan efektif dari gas di wadah A adalah . . .
A. Sepertiga kali wadah B
B. Setengah kali wadah B
C. Sama dengan wadah B
D. Dua kali wadah B
E. Tiga kali wadah B
Pembahasan :
Pada suhu yang sama, kelajuan efektif (rata-rata) dari gas masih sama
v = akar(3kT/m), dimana nilai T keduanya sama (suhu ruang)
Jawaban C.
23. Energi kinetik rata-rata dari gas di wadah A adalah . .
A. Sepertiga kali wadah B
B. Setengah kali wadah B
C. Sama dengan wadah B
D. Dua kali wadah B
E. Tiga kali wadah B
Pembahasan :
Pada kasus di atas, besaran yang memiliki nilai konstan hanya boleh satu P, V, atau T. Jika T konstan dan volume ditambah, maka tekanan akan berkurang.
Wadah B memiliki volume tiga kali wadah A atau 3V. Sehingga, tekananya menjadi (1/3) kali wadah A atau (1/3)P. Kita menggunakan persamaan PV/T.
Wadah A memiliki volume sebesar V. Tekanannya adalah P.
*Energi kinetik rata-rata (efektif)nya
Ek = (3/2)P.V/N atau (3/2)kT
Jadi, nilai perhitungan keduanya adalah tetap untuk wadah A dan B
Jawaban C.
24. Energi dalam (internal) dari gas pada wadah B adalah . . .
A. Sepertiga kali wadah B
B. Setengah kali wadah B
C. Sama dengan wadah B
D. Dua kali wadah B
E. Tiga kali wadah B
Pembahasan :
U = (3/2)NkT, dimana suhu sama
Jawaban C.
25. Dua sampel gas (A dan B) berada dalam tekanan dan densitas yang sama. Volume gas B empat kali gas A. Kecepatan rata-rata partikel adalah . . .
A. Seperempat kali wadah B
B. Setengah kali wadah B
C. Sama dengan wadah B
D. Dua kali wadah B
E. Tiga kali wadah B
Pembahasan :
Pada kondisi di atas, tekanan (P) sama dan volume (V) berbeda. Hal ini menendakan suhu (T) keduanya berbeda.
Jika wadah B memiliki volume sebesar 4V, maka suhunya 4T. Jika wadah A memiliki volume sebesar V, maka suhunya T.
Densitas (kerapatan) kedua wadah sama, berarti massa gas yang diisikan pada kedua wadah berbeda. Misal, batu A dan B memiliki kerapatan yang sama. Batu B memiliki volume empat kali A. Kerapatan batu sama, tetapi massa berbeda. ρ=m/V
v = akar(3kT/m)
v = akar(3kT/ρV)
v2 = 3kT/ρV
Dari persamaan di atas kita dapat membuat persamaan baru sebagai berikut
| vA2 | = | vB2 |
| 3kTA/ρVA | = | 3kTB/ρVB |
| TA/VA | = | TB/VB |
| T/V | = | 4T/4V |
Jadi, kecepatan rata-rata (efektif) keduanya sama saja..
Jawaban D.
26. Perhatikan gambar berikut!
A. Gas wadah 1
B. Gas wadah 2
C. Gas wadah 3
D. Gas wadah 1 dan 2
E. Gas wadah 1 dan 3
Pembahasan :
Diketahui :
T1 = 57 oC = 330 K
T2 = 37 oC = 310 K
T3 = 27 oC = 300 K
Massa molar H2 = (2 atom x 1,008) = 18,015 g/mol
Massa molar O2 = (2 atom x 15,999) = 31,998 g/mol
Massa molar He = (1 atom x 4,00) = 4,00 g/mol
*Kelajuan rata-rata
v = akar(3kT/m)
*Kita tidak perlu mencari nilai kelajuan rata-rata. Dari persamaan di atas, kita data memprediksi gas mana yang memiliki v terbesar, yaitu yang memiliki nilai T/m paling besar.
H2 = 18,318 ; O2 = 9,688 ; He = 75
Jadi, kecepatan He>H2>O2
Jawaban B.
27. Zaldi melakukan percobaan fluida yang bertujuan untuk mengetahui kelajuan efektif gas oksigen. Pada suhu ruang, partikel gas oksigen bergerak dengan kelajuan efektif v. Kemudian, Zaldi memanaskan gas tersebut hingga suhunya menjadi empat kali semula. Kelajuan rata-rata gas setelah dipanaskan adalah . . .
A. 0,5v
B. v
C. akar(2) v
D. 2v
E. 4v
Pembahasan :
*Persamaan kondisi satu
v = akar (3kT/m)
v12 = 3kT/m
*Persamaan kondisi dua
v2 = akar (3.k.4T/m)
v22 = (3.k.4T/m)
v22 = (4v12)
v2 = akar(4v12)
v2 = 2 v1 atau dua kali kecepatan awal
Jawaban D.
28. Kecepatan rata-rata 2 gram gas helium adalah 700 m/s. Energi internal yang dimiliki gas tersebut adalah . . .
A. 1,5 X 1026 J
B. 1,6 X 1026 J
C. 1,8 X 1026 J
D. 2,1 X 1026 J
E. 2,4 X 1026 J
Pembahasan :
Diketahui :
v = 700 m/s
m = 2 g = 2 x 10-3 kg
Ditanya : Energi dalam atau internal gas (U)
*Massa molar atau massa 1 mol zat
M = (1 atom x 4,00) = 4,00 g/mol
*Jumlah mol
n = m/M = 0,5 mol
*Jumlah partikel
N = n.N0 = 0,5.(6,02 x 1023) = 3,01 x 1023
dimana N0 adalah bilangan Avogadro
*Suhu gas
v2 = 3kT/m
T = v2m/3k
T = (700)2 (2 x 10-3)/ 3(1,38 x 10-23)
T = 236,71 x 1023 K
*Energi dalam (internal)
U = (3/2)NkT
U = 1,5(3,01 x 1023)(1,38 x 10-23)(236,71 x 1023)
U = 1,5(3,01 x 1023)(1,38)(236,71)
U = 1474,86 x 1023
U = 1,5 x 1026 J
Jawaban A.
29. Dua wadah A dan B memiliki ukuran yang sama. Hasil pengukuran dengan termometer didapatkan bahwa suhu gas pada wadah A adalah 10 oC. Sedangkan, suhu gas pada wadah B sebesar 30 oC. Berikut pernyataan yang benar terkait gas pada kedua wadah adalah . . .
A. Tekanan gas A lebih besar daripada gas B
B. Molekul pada wadah A lebih sedikit dari pada wadah B
C. A dan B bukan berisi gas dengan jenis sama
D. Kecepatan molekul pada wadah A lebih kecil daripada B
E. Tidak ada jawaban yang benar
Pembahasan :
Volume A dan B konstan, Suhu B lebih tinggi, maka tekanan lebih tinggi. Akibatnya, kecepatan molekul gas wadah B lebih besar. Jadi, kecepatan molekul A lebih kecil daripada B.
Jawaban D.
20. Rumah Agra memiliki dinding yang terisolasi dengan baik. Rumah tersebut berisi 100 L udara bermassa jenis 1,2 kg/m³ dan memiliki suhu 300 K. Massa molekul udara adalah 29 gram/mol. Jika semua energi udara dalam rumah digunakan untuk mengangkat beban bermassa m setinggi 2 m, maka besar m adalah . . .
A. 676 kg
B. 689 kg
C. 712 kg
D. 756 kg
E. 774 kg
Pembahasan :
Diketahui :
V = 100 L = 0,1 m3
ρ = 1,2 kg/m³
T = 300 K
M = 29 gr/mol
Ep = mgh = m.10.2 = 20m J
Ditanya : Energi dalam (U)
*Massa total (m) gas
m = ρ.V = 0,12 kg
*Mol (n)
n = m/M = 4,138 mol
*Jumlah partikel (N) dengan bilangan Avogadro 6,02 x 1023
N = n.N0 = 24,91 x 1023
*Energi dalam gas
U = (3/2)NkT
U = 1,5(24,91 x 1023)(1,38 x 10-23)(300)
U = 15469, 324 J
*Massa beban, dimana Ep = U
Ep = U
20m = 15469, 324
m = 773,5 kg
Jawaban E.
Baca selanjutnya : 10 Soal & Pembahasan Termodinamika (bagian 1) ǀ Pilihan Ganda
Itulah 10 soal dan pembahasan teori kinetik gas yang mencakup beberapa sub bab. Klik untuk melanjutkan pembahasan lainnya.
 ǀ Pilihan Ganda){kind=link}
Post a Comment
Post a Comment