1

TEORI KINETIK GAS

KOMPETENSI DASAR

3.8 Memahami teori kinetik gas dalam menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup.

PETA KONSEP

besaran

yang

Memenuhi terdiri digunakan

variabelnya

memiliki

menghasilkan

memerlukan

A. Persamaan Keadaan Gas Ideal

Dalam bahasan awal, memodelkan suatu gas dengan menggunakan teori kinetik gas

untuk menunjukan bahwa tekanan gas yang dikerjakan pada dinding-dinding wadah

merupakan konsekuensi dari tumbukan molekul-molekul gas dengan dinding-dinding

wadah. Teori kinetik gas didasarkan pada beberapa asumsi tentang gas ideal, yaitu

sebagai berikut.

Teori Kinetik Gas

Gas Ideal

Hk. Boyle

Hk. Charles-

Gay Lussac

Hk. Boyle-

Gay Lussac

Persamaan Umum

Gas Ideal

Partikel/

Molekul

Mol

Massa

Molekul

Volume

Tekanan

Temperatur

Kecepatan

Momentum

Energy Kinetik

Gaya pada

dinding akibat

tumbukan

Energy Dalam

2

1. Gas terdiri dari molekul-molekul yang sangat banyak dan jarak pisah antar molekul

jauh lebih besar daripada ukurannya. Ini berarti bahwa molekul-molekul menempati

volume yang dapat diabaikan terhadap wadahnya.

2. Molekul-molekul memenuhi hukum gerak Newton, tetapi secara keseluruhan mereka

bergerak lurus secara acak dengan kecepatan tetap. Gerak secara acak maksudnya

bahwa tiap molekul dapat bergerak sama dalam setiap arah.

3. molekul-molekul mengalami tumbukan lenting sempurna satu sama lain dan dengan

dinding wadahnya. Jadi, dalam tumbukan, energi kinetik adalah konstan.

4. gaya-gaya antar molekul dapat diabaikan, kecuali selama satu tumbukan yang

berlangsung sangat singkat.

5. Gas yang dipertimbangkan adalah suatu zat tunggal, sehingga semua molekul adalah

identik.

Gambar (1) Model gas menurut teori kinetik gas yaitu terdiri dari molekul-molekul

yang sangat banyak yang bergerak cepat dan acak.

Besaran yang akan kita bicarakan dalam topik ini adalah tekanan, volume, dan suhu

yang merupakan besaran makroskopik. Besaran-besaran tersebut dapat kita ukur.

Besaran lain adalah kecepatan rata-rata molekul yang merupakan besaran mikroskopik.

Besaran mikroskopik tidak dapat kita ukur, tetapi dapat kita hitung. Antara besaran-

besaran tersebut dihubungkan oleh massa dan kerapatan gas.

1. Pengertian Mol dan Massa Molekul

Bilangan Avogadro (NA) adalah banyaknya atom karbon (partikel) dalam 12 g

C-12 yaitu sebesar 6,022 x 1023 mole. Bilangan ini digunakan untuk mendefinisikan

satuan ukuran banyak zat yang disebut mole (disingkat mol). Satu mol zat adalah

banyaknya zat yang mengandung NA molekul (partikel).

3

Sebagai contoh, satu mol kelereng mengandung 6,022 x 1023 buah molekul

kelereng. Secara analogi, satu mol air mengandung NA molekul air. Jadi, mol

bukanlah massa, tetapi ukuran banyaknya partikel. Dapatlah dikatakan:

Bilangan Avogadro = NA = 6,022 x 1023 molekul setiap mol.

Massa molekul (atau massa atom), M, suatu zat adalah massa dalam kilogram

dari satu kilomol zat. Oleh karena 12 kg C-12 didefinisikan mengandung NA atom,

maka 1 kmol C-12 memiliki massa atom M = 12 kg/kmol tepat.

Hubungan massa molekul (M) dengan massa sebuah atom (mo)

=

(8.1)

Hubungan antara massa total zat, m, dan besar mol, n

= atau =

(8.2)

Sebagai contoh 9 g H2O dengan M = 18 g/mol mengandung mol sebanyak

= 9 g 1

18 g mol = 0,5 mol. Sementara itu, 2 mol gas oksigen (O2) dengan M = 32

g/mol memiliki massa = 2 mol 32 g mol = 64 g.

2. Penurunan Persamaan Keadaan Gas Ideal

Perhatikan sejenis gas ideal yang terdapat dalam suatu

bejana silinder. Volume gas ideal ini dapat diubah dengan

menggerakkan piston ke atas dan ke bawah. Anggap bahwa

bejana tidak bocor sehingga massa atau banyak mol gas itu

tetap. Persamaan keadaan gas ideal kita peroleh dengan dua

cara berikut.

Cara pertama, suhu gas dijaga tetap dan volume diubah-

ubah dengan menggerakkan piston. Misalnya, tekanan gas mula-mula P0 dan volume

gas mula-mula V0. Jika piston digerakkan ke bawah hingga volume gas berkurang

menjadi 1

20, ternyata tekanan gas bertambah menjadi 2P0. Jika piston terus

digerakkan ke bawah sehingga volume gas berkurang menjadi 1

40, ternyata tekanan

gas bertambah menjadi 4P0. Hasil ini dapat disimpulkan oleh pernyataan berikut:

4

Jika suhu gas yang berada dalam bejana tertutup (tidak bocor)

dijaga tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan

volumenya.

= tetap

11 = 22

Jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup (tidak

bocor) dijaga tetap, volume gas sebanding dengan suhu

mutlaknya.

Secara matematis, pernyataan di atas dinyatakan sebagai

=

Hukum Boyle

(8.3)

Persamaan di atas pertama kali dinyatakan oleh Robert Boyle pada tahun 1666,

sehingga disebut hokum Boyle.

Cara kedua, tekanan gas dijaga tetap dan volume gas diubah-ubah dengan

menggerakkan piston. Diasumsikan suhu mutlak gas mula-mula T0 dan volume gas

mula-mula V0. Jika piston digerakkan ke atas sehingga volume gas bertambah menjadi

2 V0, ternyata suhu mutlak gas bertambah menjadi 2 T0. Jika piston terus digerakkan

ke atas sehingga volume gas bertambah menjadi 4 V0, ternyata suhu mutlak gas

bertambah menjadi 4 T0. Hasil ini disimpulkan dengan pernyataan berikut:

Pernyataan di atas secara matetatis dinyatakan sebagai:

~

=

1

1=

2

2 (8.4)

Persamaan di atas dinyatakan pertama kali oleh Jacques Charles (1747-1823)

dan Joseph Gay Lussac (1778-1805), dan disebut hukum Charles-Gay Lussac.

Data suhu gas lebih sering dinyatakan dalam t0C. suhu mutlak gas T yang

dinyatakan dalam satuan kelvin (K) dihitung dengan persamaan

= + 273 (8.5)

5

Sekaang kita dapat menyatakan persamaan gas ideal yang memenuhi hukum

Boyle dan Charles-Gay Lussac dengan menyatukan persamaan (8.3) dan (8.4)

Persamaan

Boyle-Gay Lussac (8.6)

Persamaan (8.6) dikenal dengan sebutan persamaan Boyle-Gay Lussac.

Persamaan (8.6) melibatkan tiga variable utama gas, yaitu tekanan P, volume V, dan

suhu mutlak T, maka persamaan ini lebih dikenal sebagai persamaan keadaan gas.

Persamaan ini sebaiknya Anda gunakan untuk menyelesaikan soal-soal suatu gas yang

jumlah molnya tetap (massanya tetap) dan mengalami dua keadaan (keadaan 1 dan

keadaan 2). Massa suatu zat adalah tetap jika diletakkan dalam suatu wadah yang

tidak bocor.

Jika suhu mutlak T tetap, dihasilkan PV = tetap; jika tekanan P tetap,

dihasilkan

tetap. Persamaan (8.6) berlaku untuk percobaan gas ideal dalam bejana

tertutup (tidak ada kebocoran) sehingga massa gas tetap selama percobaan. Jika

massa atau mol gas diubah, missal kita menggandakan mol gas, n, dengan menjaga

tekanan dan suhu tetap, ternyata dihasilkan volume V yang ganda (lipat dua) juga.

Oleh karena itu, kita boleh menulis bilangan tetap di ruas kanan Persamaan (8.6)

dengan nR, dengan R diperoleh dari percobaan, dan kita memperoleh persamaan

umum yang berlaku untuk gas ideal, yang disebut persamaan umum gas ideal.

Persamaan umum gas ideal = (8.7)

Persamaan gas ideal (Persamaan (8.7)) juga dapat dinyatkan dalam besaran massa gas

(satuan g atau kg). Caranya dengan mensubstitusi =

(lihat Persamaan (8.2)) ke

dalam persamaan (8.7)

=

=

(8.8)

Persamaan umum gas ideal (Persamaan (8.7)) juga dapat dinyatakan dalam besaran

massa jenis gas, (satuan kg/m3)

=

=

(8.9)

=

111

=22

2

6

Persamaan umum gas ideal juga dapat dinyatakan dalambesaran banyaknya partikel

gas, N. banyak partikel N adalah hasil kali banyak mol gas n dengan bilangan

Avogadro, NA.

= atau =

(8.10)

Jika n ini dimasukkan ke persamaan (8.7) diperoleh:

=

= (

)

dengan

= , maka

Persamaan

umum gas ideal (8.11)

k disebut tetapan Boltzman, yang bernilai:

B. Tekanan dan Energi Kinetik Menurut Teori Kinetik Gas

1. Formulasi Tekanan Gas dalam Wadah Tertutup

Mekanika Newton dapat menjelaskan

tentang keadaan gerak molekul gas. Dapat

dimodelkan dengan sebuah ruang kubus

dengan rusuk L(Gambar 2). Kubus tertutup

berupa gas ideal yang didalammnya terkurung

suatu gas ideal. Sebuah molekul gas bermassa

yang sedang bergerak menuju dinding A,

dan misalkan komponen kecepatannya terhadap

=

=

=8,314 /

6,022 1023 /

= 1,38 1023 /

7

sumbu X adalah vx,. molekul ini akan memiliki komponen momentum terhadap X

sebesar vx ke arah dinding. Molekul ini menumbuk dinding dengan lenting

sempurna sehingga kecepatannya menjadi vx, dan momentumnya vx.

Perubahan momentum molekul gas adalah ,

= momentum akhir-momentum awal

= -vx - (vx) = -2vx

Molekul harus menempuh jarak 2L (dari dinding B ke A dan kembali lagi ke B)

sebelum selanjutnya bertumbukan dengan dinding B. selang waktu untuk perjalanan

ini adalah,

t =

=

2

v

Laju perubahan momentum molekul sehubungan dengan tumbukan dengan dinding B

adalah,

p

=

2v2v

=v

2

Dari bentuk umum hukum ke-2 Newton telah diketahui bahwa laju perubahan

momentum tidak lain adalah gaya yang dikerjakan molekul pada dinding, sehingga

=p

=

v2

Oleh karena luas dinding B adalah L(kuadrat), maka tekanan gas P adalah gaya per

satuan luas, sehingga

=

=

v2

. 2

Jika ada sejumlah N molekul gas dalam ruang tertutup dan kecepatan komponen X-

nya adalah1, 2....., tekanan total gas pada dinding B diberikan oleh

=

=

3

(v12 + v2

2 + v2

=

(8.12)

Dengan v2 adalah rata-rata kuadarat kelajuan pada sumbu X.

8

Dalam gas, molekul-molekul bergerak ke segala arah dalam tiga dimensi.

Sesuai dengan anggapan (2) bahwa setiap molekul bergerak acak dengan kelajuan

tetap, maka rata-rata kuadrat kelajuan pada arah X, Y dan Z adalah sama besar.

v2 = v2 = v2 Dari resultan rata-rata kuadrat kecepatan v diperoleh

2 = v2 + v2 + v2 = 3v2

=

(8.13)

jadi nilai v2 dimasukkan ke persamaan (8.12), diperoleh

=3

(1

32 )

=

( ) (8.14)

besaran 3 tidak lain adalah volume gas V, sehingga persamaan (3) dapat ditulis :

Tekanan gas =1

3 2

(8.15)

dengan :

P = tekanan gas (Pa)

= massa sebuah molekul (kg)

2 = rata-rata kuadrat kelajuan (/)2

N = banyak molekul (partikel)

V = Volume gas (m3)

juga disebut sebagai kerapatan molekul

2. Energi Kinetik Rata-rata Molekul Gas

Penurunan hubungan suhu multak T dan energi kinetik rata-rata partikel gas,

EK, dari dua persamaan. Persamaan tekanan gas ideal dan persamaan (4).Persamaan

tekanan gas ideal dapat ditulis dalam bentuk :

=

=

(8.14)

Persamaan (8.14) dapat ditulis dalam bentuk

=2

3(1

2 2 )(

)

Atau

9

=

(8.15)

Ruas kiri persamaan (8.14) sama dengan ruas kiri persamaan (8.15), sehingga

2

3

=

2

3 =

=2

3 (8.16)

Didapat energi kinetik rata-rata :

=3

2 (8.17)

Dengan nilai k = 1,38 x 1023J1disebut tetapan Boltzman.

Misalnya suhu suatu gas T = 7 = 280 K maka energi kinetik rata-rata molekul gas

adalah =3

2 =

3

2(1,38 x 1023J1)(280 ) = 5,80 1021

Dari dua persamaan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Suhu gas pada persamaan (8.16) tidak mengandung besaran N/V. ini berarti,

banyak molekul per satuan volume N/V tidak memengaruhi suhu gas.

2. Persamaan (8.17) menyatakan bahwa suhu gas hanya berhubungan dengan gerak

molekul (energi kinetik atau kecepatan molekul ) semakin cepat gerak molekul

gas, semakin tinggi juga suhu gas.

Energi kinetik rata-rata molekul gas pada persamaan (8.17) hanya berlaku jika

jenis gas adalah gas monoatomik dan tidak berlaku bagi gas diatomik atau

poliatomik. Dari persamaan (7), jika grafik energi kinetik terhadap suhu mutlak gas

(grafik -T) diberikan, maka dari gradien grafik dapat ditentukan nilai tetapan

Boltzmann k.

= tan =3

2 =

2

3tan

10

Gambar 3. Grafik energi kinetik terhadap suhu mutlak

3. Kelajuan Efektif Gas

Tekanan gas berhubungan dengan rata-rata dari kuadrat kelajuan 2 .Oleh

karena molekul-molekul gas tidak seluruhnya bergerak dengan kecepatan yang

sama, maka definisi arti 2 dapat dimisalkan dalam suatu wadah tertutup ada 1

molekul bergerak dengan kecepatan 1, 2 molekul bergerak dengan kecepatan 2,

dan seterusnya, maka rata-rata kuadrat kelajuan partikel gas, 2 ,dapat dinyatakan

dengan persamaan berikut.

2 =11

2 + 222 + 33

2 +

1 + 2 + 3

=(

2)

=(

2)

(8.18)

= 1 + 2 + 3 + = (8.19)

Kelajuan efektif (RMS = root mean square) didefinisikan sebagai akar dari

rata-rata kuadrat kelajuan, 2 .

Definisi

= 2 .

a. Hubungan Kelajuan Efektif Gas dengan Suhu Mutlaknya

Dengan menggunakan kelajuan efektif, , energi kinetik rata-rata

partikel gas dapat kita nyatakan sebagai

=1

2

2 (8.20)

Dengan menyamakan ruas kanan persamaan (8.20) dan (8.17) diperoleh

11

1

2

2 =3

2

2 =

3

= 3

(8.21)

Dengan adalah massa sebuah molekul gas.

b. Perbandingan Kelajuan Efektif Berbagai Gas

Untuk mencari kelajuan efektif berbagai gas dapat dicari dengan mengubah

bentuk persamaan (8.21) sehingga dapat dinyatakan dalam massa molekul gas,

M.

Diketahui =

dan =

diperoleh

= 3

=

3

Kelajuan efektif

= 3

(8.22)

c. Menghitung Kelajuan Efektif dari Data Tekanan

Massa total gas adalah hasil kali banyak molekul N dengan massa sebuah

molekul , ditulis

= atau =

(8.23)

PV = NkT

kT =

(8.24)

dengan memasukkan nilai kT dari persamaan (8.14) dan dari persamaan

(8.13) ke persamaan (8.11) diperoleh

= 3

=

3

= 3

=

3

karena = , maka

12

= 3

(8.25)

Dengan adalah massa jenis gas.

Rumus dasar bukan pada persamaan (8.15) tetapi pada persamaan

(8.12). Persamaan ini menyatakan bahwa suatu gas hanya bergantung pada

suhu mutlak T. Jadi, walaupun tekanan gas Anda ubah dari P menjadi 2P atau 3P,

sepanjang suhu T tetap maka kelajuan efektif, tetaplah sama dengan

semula. Yang artinya bahwa tekana tidak mempengaruhi kelajuan efektif suatu

gas.

4. Teorema Ekipartisi Energi

Menurut persamaan (8.17) energi kinetik rata-rata molekul suatu gas pada

suhu mutlak T dinyatakan oleh

=1

22 =

3

2 = 3(

1

2)

Menentukan asal faktor pengali 3 pada persamaan di atas. Faktor pengali ini

pertama kali muncul pada persamaan (2): 2 = 3v2 . Ini muncul karena ekivalensi

dari rata-rata kuadrat komponen-komponen kecepatan.

2 = v2 + v2 + v2 = 3v2

Ekivalensi ini menunjukkan fakta bahwa kelakuan gas tidak bergantung pada

pemilihan orientasi (arah) sistem koordinat XYZ. Dan dapat ditulis dalam bentuk

energi kinetik:

1

2v2 =

1

2v2 =

1

2v2 =

1

2

Jumlah ketiga kontribusi ini memberikan persamaan (8.17).

Angka 3 muncul karena gerak translasi molekul gas monoatomik memiliki 3

komponen, yaitu sumbu X, Y dan Z. Monoatomik memiliki tiga derajat kebebasan,

sehingga energi kinetik rata-rata per molekulnya adalah

Energi kinetik monoatomik = = 3 (1

2) (8.26a)

Pernyataan umum dari hasil di atas dikenal sebagai teorema ekipartisi energi yang

berbunyi sebagai berikut.

Untuk suatu sistem molekul-molekul gas pada suhu mutlak T dengan tiap

molekul memiliki f derajat kebebasan, rata-rata energi kinetik per molekul EK

adalah

13

Ekipartisi energi = = (1

2) (8.26b)

Persamaan (16b) menyimpulkan bahwa, secara rata-rata, energi kinetik kT

berhubungan dengan tiap derajat kebebasan. Untuk gas ideal monoatomik, hanya

ada tiga derajat kebebasan translasi, f = 3, sehingga dihasilkan persamaan (8.17).

Teorema ekipartisi energi diusulkan pertama kali oleh Ludwig Boltzmann.

a. Derajat Kebebasan Molekul Gas Diatomik

Gas diatomik dapat divisualisasikan sebagai suatu molekul berbentuk batang

pendek dengan pemberat atom pada kedua ujungnya (seperti barbel pada angkat

besi), (gambar 4). Dalam model ini, pusat massa molekul dapat bergerak translasi

dalam arah X, Y dan Z (4a). selain gerak translasi, molekul diatomik juga dapat

berotasi pada sumbu X, Y dan Z. perhatikan, barbel (molekul) terletak pada sumbu

Y dan kedua atom dianggap massa titik. Lengan torsi kedua atom terhadap sumbu

Y sangat kecil sehingga momen inersia terhadap sumbu sangat kecil. Ingat, =

112 + 22

2

Nilai yang sangat kecil menghasilkan energi kinetik rotasi terhadap sumbu

Y juga sangat kecil (ingat = 2). Oleh karena energi kinetik rotasi

terhadap sumbu Y dapat diabaikan terhadap energi kinetik rotasi sumbu X, dan Z,

maka rotasi pada arah sumbu Y dapat diabaikan. Sehingga, ada 5 derajat kebebasan

untuk gas diatomik, tiga berkaitan dengan gerak translasi dan dua berkaitan dengan

gerak rotasi.

(a) (b) (c)

Gambar 4.Kemungkinan gerak dari sebuah molekul diatomik: (a)gerak translasi

pusat massa, (b) gerak rotasi terhadap berbagai sumbu, (c) gerak vibrasi sepanjang

sumbu-sumbu molekul

Derajat kebebasan gas diatomik yang berkaitan dengan getaran. Dalam

model vibrator (penggetar), kedua atom dihubungkan oleh sebuah pegas khayal.

Gerak getaran menambah dua lagi derajat kebebasan, berkaitan dengan energi

14

kinetik dan potensial karena getaran sepanjang pegas khayal molekul. Dengan

demikian, sebuah molekul gas diatomik boleh memiliki sampai tujuh derajat

kebebasan yang memberi kontribusi terhadap energi mekaniknya : tiga translasi,

dua rotasi, dan dua vibrasi.

Beberapa molekul gas diatomik, seperti 2 dan 2 tidak bergetar pada suhu

kamar. Jadi, secara eksperimental hanya diperoleh lima derajat kebebasan saja

pada gas diatomik suhu kamar yang memberi kontribusi pada energi mekanik atau

energi kinetik tiap molekul: tiga translasi dan dua rotasi. Bahkan pada suhu rendah,

molekul-molekul gas diatomik hanya bergerak translasi saja. Ini berarti pada suhu

rendah gas diatomik hanya memiliki 3 derajat kebebasan (f = 3).

Jadi, derajat kebebasan gas diatomik seperti hidrogen (2 ), oksigen (2) dan

nitrogen (2), bergantung pada suhunya dan ini akan menentukan persamaan

energi kinetiknya seperti dinyatakan sebagai berikut .

Energi Kinetik gas diatomic

Suhu rendah = 3 = 3(1

2)=

3

2

Suhu kamar = 5 = 5 (1

2) =

5

2 (8.27)

Suhu tinggi = 7 = 7 (1

2) =

7

2

Catatan : apabila tidak ada keterangan tentang suhu, maka diasumsikan sebagai

suhu kamar dan

=5

2

Gas yang memiliki lebih dari dua atom (gas poliatomik ) tentu memiliki derajat

kebebasan yang lebih banyak dan getarannya juga lebih kompleks.

b. Energi dalam gas

Gas ideal yang terkurung dalam sebuah wadah tertutup mengandung banyak

sekali molekul. Tiap molekul gas memiliki energi kinetik rata-rata (1

2). Energi

dalam suatu gas ideal didefinisikan sebagai jumlah energi kinetik seluruh molekul

gas yang terdapat di dalam wadah tertutup. Jika ada sejumlah N molekul gas dalam

wadah, energi dalam gas U merupakan hasil kali N dengan energi kinetik tiap

molekul, .

= = (1

2) =

1

2 (8.28)

15

Untuk gas monoatomik

(f=3) ; = 3 (1

2) =

3

2 (8.29)

Untuk gas diatomik / suhu kamar.

(f=5) ; = 5 (1

2) =

5

2 (8.30)

Dengan n = jumlah mol gas.

16

DAFTAR PUSTAKA

Humaidi, Abdul Haris dan Maksum. 2009. Fisika SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Pusat

Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.

Kanginan, Marthen. 2014. Fisika untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Erlangga

Palupi, Dwi Satya dkk. 2009. FISIKA untuk Kelas XI SMA dan MA. Jakarta: Pusat Perbukuan

Departemen Pendidikan Nasional.

Widodo, Tri. 2009. FISIKA untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen

Pendidikan Nasional.

17

SOAL-SOAL

1. Sejumlah gas ideal menjalani proses isobaric sehingga suhu Kelvinnya menjadi 4 kali

semula. Maka volumenya menjadi .... kali semula.

a. 4

b. 3

c. 2

d.

e.

2. Gas dalam ruang tertutup bersuhu 42 dan tekanan 7 atm serta volumenya 8 L.

apabila gas dipanaskan sampai 87, tekanan naik sebesar 1 atm, maka volume gas

adalah...

a. 6,4 L

b. 7,2 L

c. 8 L

d. 8,8 L

e. 9,6 L

3. Massa jenis suatu gas ideal pada suhu T dan tekanan p adalah rho. Jika tekanan gas

dinaikkan menjadi 2p dan suhunya diturunkan menjadi 0,5T maka massa jenis gas

adalah...

a. 0,12rho

b. 0,25rho

c. 0,5rho

d. 2rho

e. 4rho

4. Suatu gas ideal pada tekanan P dan suhu 27, dimampatkan sampai volumenya

setengah kali semula. Jika suhunya dilipatduakan menjadi 54, tekanannya

menjadi...

a. 0,25P

b. 0,54P

c. P

d. 2P

e. 2,18P

5. Jika temperatur mutlak suatu gas ideal dinaikkan menjadi sembilan kali semula, maka

kecepatan partikel-partikel itu menjadi ...

a. 1/9 kali

b. 1/3 kali

c. 1 kali

d. 3 kali

e. 9 kali

18

6 Sebuah tabung berisi gas ideal. Menurut teori kinetik gas dan prinsip ekuipartisi

energi diketahui:

1) molekul gas mengalami perubahan momentum ketika bertumbukan dengan dinding

tabung,

2) energi yang tersimpan dalam gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya,

3) energi yang tersimpan dalam gas berbanding lurus dengan jumlah (banyaknya)

derajat kebebasannya, dan

4) pada saat molekul bertumbukan dengan dinding tabung, molekul gas kehilangan

energi.

Pernyataan yang benar adalah .

a. 1 dan 3

b. 2 dan 4

c. 1, 2, dan 3

d. 3 dan 4

e. 1, 2, 3, dan 4.

7. Jika konstanta Boltzmann k = 1,38 1023 J/K maka energi kinetik sebuah atom gas

helium pada suhu 27C adalah .

a. 1,14 1021 J

b. 2,07 1021 J

c. 2,42 1021 J

d. 5,59 1021 J

e. 6,21 1021 J

8. Laju rms molekul-molekul helium pada suhu 300 K sama dengan laju rms

molekul-molekul oksigen pada suhu...

(massa molekul relatif oksigen = 32, helium = 4 ).

a. 38 K

b. 849 K

c. 1440 K

d. 2400 K

e. 2650 K

9. Suatu gas ideal memiliki energi dalam U pada saat suhunya 27C. Besar kenaikan

energi dalamnya jika suhu gas dinaikkan menjadi 87C adalah .

a. 0,2 U

b. 0,4 U

c. 0,6 U

d. 0,8 U

e. 1,2 U

19

10. Massa molekul oksigen 16 kali lebih besar dari molekul hidrogen. Pada

temperatur ruang, perbandingan kecepatan rms (vrms) antara molekul

oksigen dan hidrogen adalah...

a. 16

b. 4

c. 1

d.

e. 1/16

Eessay

1. 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.

2. 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!

3. 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 27oC, maka suhu akhir gas ideal tersebut adalah

20

4. Tentukan energi kinetik rata-rata dan energi dalam 2 mol gas ideal pada suhu 400K

jika gas tersebut:a. Monoatomik(f=3)b. Diatomik(f=5)

5. Suatu gas ideal memiliki energi dalam U pada saat suhunya 27 . Berapa

besar kenaikan energi dalamnya bila suhu dinaikkan menjadi 127?

21

SOAL MINI RISET

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini sesuai pengetahuan Anda !

1. Dalam pembahasan teori kinetik gas, kita sering menggunakan besaran mol. Jelaskan apa

pengertian dari mole (disingkat mol)?

2. Apakah yang akan terjadi jika kalian membuka botol minuman bersoda yang dikocok

terlebih dahulu? Apakah yang menyebabkan kejadian itu?

3. Gas ideal memiliki tekanan, dari mana asal tekanan pada gas ideal tersebut? Jelaskan !

4. Gas ideal yang memuai secara isotermis tekanannya akan turun. Sebab kecepatan rms

molekul-molekulnya menjadi lebih kecil. (BENAR/SALAH)

Alasan:

5. Jelaskan mengapa derajat kebebasan gas monoatomik = 3; diatomik = 5; poliatomik = 7 !

6. Jika di dalam ruang tertutup terdapat sejumlah molekul gas, maka besar energi dalam

merupakan rata-rata dari energi kinetik seluruh molekul gas yang terdapat dalam ruang

tersebut. (BENAR/SALAH)

Alasan:

22

HASIL MINI RISET

No.siswa Skor tiap nomor Skor

Total 1 2 3 4 5 6

1 5 3 5 0 0 0 13

2 3 3 0 0 0 0 6

3 5 3 0 0 0 0 8

4 3 3 0 0 0 0 6

5 5 3 0 0 0 0 8

6 0 3 3 0 0 0 3

7 3 0 0 0 0 0 6

8 5 0 5 0 0 0 10

9 3 0 5 0 0 2 10

10 3 3 5 0 0 0 11

11 3 0 3 0 0 0 6

12 3 3 3 0 0 0 9

13 3 3 3 0 0 0 9

14 0 3 3 0 0 0 9

15 3 3 3 0 0 0 9

16 3 3 3 0 0 0 9

17 3 3 3 0 0 2 11

18 3 0 3 0 0 2 8

19 0 0 3 0 0 0 3

20 3 0 3 0 0 0 6

21 3 0 3 2 0 0 8

22 3 3 3 0 0 0 9

23 3 3 3 0 0 0 9

24 3 3 3 0 0 2 11

25 3 3 3 0 0 2 11

26 3 3 3 0 0 2 11

27 0 3 0 0 0 0 3

Berdasarkan data hasil mini riset yang telah dilakukan kepada responden mahasiswa

Kimia semester 1 dapat diperoleh beberapa kesimpulan.dari 27 responden tidak ada yang dapat

menjawab seluruh soal dengan benar. Soal yang paling banyak tidak dijawab adalah nomor 4,

nomor 5, dan nomor 6. Dapat disimpulkan bahwa mahasiswa belum banyak yang benar-benar

memahami materi teori kinetik gas.