RANGKUMAN MATERI DAN CONTOH SOAL TEORI KINETIK GAS DAN TERMODINAMIKA

TEORI KINETIK GAS dan TERMODINAMIKA

Persamaan Gas Ideal



P = tekanan

V =  volume

T = suhu mutlak dalam satuan kelvin

n = mol

n = m/mr

CONTOH SOAL

Gas dalam ruang tertutup bervolume 20 kilo liter dan suhu 27 C dengan tekanan 10 atm. hitung banyak mol gas dalam ruang tersebut!

Diketahui : V = 20.000 liter

t = 27º C = 27 + 273 = 300 K

P = 10 atm

Ditanyakan: n = ...?

Simbol R selanjutnya disebut konstanta gas umum yang nilainya 8,31 J/mol K atau 0,082 L atm/mol K.

Tekanan dan Ketetapan Gas Ideal

Keterangan:

P : tekanan gas (Nm^–2)

N : jumlah molekul

v : kecepatan (m/s)

m : massa molekul (kg)

V : volume gas (m³)

Ek : energi kinetik (J)

CONTOH SOAL

20 mol gas ideal dalam tabung tertutup yang bervolume 10 liter  dan tekanan 2 atm. Jika jumlah molekul gas dalam tabung tersebut 10 × 10²¹, maka besar energi kinetik total gas dalam tabung adalah?

Diketahui : V = 10 liter

N = 10 × 10²¹ partikel

P = 2 atm

n = 20 mol

Ditanyakan: Ek = ...?

Kecepatan Efektif Gas Ideal

v = kecepatan (m/s)

Contoh soal :

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!

Diketahui : V = 20 liter

T = 27º C = 300 K

P = 10 atm

m = 5,32 × 10-26 kg

Ditanyakan: vrms = .... ?

Suhu dan Energi KinetikGas Ideal

Contoh soal :

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!

Diketahui : T₁ = 27° C = 27 + 273 = 300 K

Ek₁= 150 J  , Ek₂= 300 J

Ditanyakan: T2 = .... ?

TERMODINAMIKA

PROSES – PROSES TERMODINAMIKA :

a. Proses Isobarik

Proses isobarik adalah proses yang dialami oleh gas di mana gas tidak mengalami

perubahan tekanan atau tekanan tetap ( P  = tetap)..

 

W = Usaha

b. Proses Isokhorik

Proses isokhorik adalah proses gas tanpa mengalami perubahan volume / volume tetap ( ΔV = 0). sehingga, usaha yang dilakukan gas pada proses isokorik bernilai nol (W = P × 0 = 0).

c. Proses Isotermis

dimana ln adalah logaritma bilangan natural

d. Proses Adiabatik

Usaha Luar (W) dan Energi Dalam (U)

Sistem gas melakukan usaha luar apabila volume sistem bertambah

Contoh soal :

Suatu sistem gas berada dalam ruang yang fleksibel. tekanan mula mula 1,5 × 10^5 N/m² , suhu 27º C, dan volume 12 liter. saat sistem gas menyerap panas dari lingkungan dengan proses isobarik suhu menjadi 127º C. Hitunglah volume gas sekarang dan besar usaha luar yang dilakukan oleh gas!

Diketahui : P1 = 1,5 × 10^5 N/m²

T1 = 27 + 273 = 300 K

V1 = 12 liter = 1,2 × 10 m³

T2 = 127 + 273 = 400 K

P2 = P1 (isobarik)

Ditanyakan: a. V2 = ... ?

b. W = ... ?

Energi Dalam (U) Gas Monoatomik

keterangan: 

U = energi dalam

Energi Dalam (U) Gas Diatomik

untuk rumus energi dalam pada gas diatomik menggunakan rumus yang sama pada gas diatomik, pada suhu rendah (dibawah suhu kamar) rumusnya sama persis dengan gas monoatomik 

U =3/2 n RT

untuk suhu kamar

U = 5/2 nRT

CONTOH SOAL

Suatu gas yang berada dalam ruang yang fleksibel memiliki tekanan 1,5 × 10^5 Pa, suhu 27º C, dan volume 12 liter. Ketika gas menyerap kalor suhunya menjadi 127º C. Hitunglah energi gas mula-mula, volume gas sekarang, energi dalam sistem gas sekarang!

Diketahui : P1 = 1,5 × 10^5 Pa T1 = 27 + 273 = 300 K

V1 = 12 liter = 1,2 × 10^5 m³ T2 = 127 + 273= 400 K

Ditanyakan: a. U1 = ...?

b. V2 = ...?

c. U2 = ...?

Hukum I Termodinamika

Q = kalor

Q bernilai positif jika sistem menerima kalor dan sebaliknya bernilai negatif jika membuang kalor

W = usaha

W  dapat bernilai positif dan negatif:
saat sistem melakukan kerja w positif dan sebaliknya bernilai negatif jika dikenai usaha

CONTOH SOAL

gas monoatomik pada suhu 27º C dengan tekanan sebesar 1,5 × 10^5 Pa dan bervolume 15 liter. Sistem mengambil kalor dari lingkungan dengan cara isobarik sehingga suhu naik menjadi 127 C. Tentukan:
a. volume gas sekarang, 
b. usaha luar yang dilakukan gas, 
c. penambahan energi dalam gas, dan 
d. besarnya kalor yang diserap gas!

Diketahui : T1 = 27 + 273 = 300 K

P1 = 1,5 × 10^5 N/m²

V1 = 15 liter = 15 × 10^-2 m³

T2 = 127 + 273= 400 K

Ditanyakan: a. V2 = ...?

b. W = ...?

c. Δ U= ...?

d. Q = ...?

Entropi

Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha.

Mesin Pendingin

Keterangan

Kp : koefisien daya guna

Q1 : kalor yang diberikan pada reservoir suhu tinggi (J)

Q2 : kalor yang diserap pada reservoir suhu rendah (J)

W : usaha yang diperlukan (J)

T1 : suhu reservoir suhu tinggi (K)

T2 : suhu reservoir suhu rendah (K)

Mesin Carnot

Keterangan:

η : efisiensi mesin Carnot

T1 : suhu reservoir bersuhu tinggi (K)

T2 : suhu reservoir bersuhu rendah (K)

Q1 = kalor yang diserap

Q2 = kalor yang dibuang

CONTOH SOAL

Sebuah mesin Carnot menyerap kalor sebesar 1.000 kJ. Mesin bekerja pada reservoir bersuhu tinggi 300 K dan bersuhu rendah100 K. Berapa kalor yang terbuang oleh mesin?

Diketahui : T1 = 300 K

T2 = 200 K

Q1 = 1.000 kJ

Ditanyakan: Q2 = ...?

Jawab :


untuk soal latihan dan pembahasan lengkap tentang teori kinetik gas dan termodinamika.
>> BACA: teori kinetik gas dan termodinamika (soal dan pembahasan)