SOAL DAN PENYELESAIAN TEORI KINETIK GAS IDEAL

Soal Dan Penyelesaian Fisika SMA - Pada kesempatan ini, Pak Dimpun akan jawab DUA pertanyaan dari pembaca tentang materi Teori Kinetik Gas ideal. Teman-teman juga mungkin pernah dihadapkan dengan soal ini, dan mencoba mencari jawaban melalui om google, mbak yahoo, paman bing dll.

Sayangnya, teman-teman "mungkin" belum menemukan penyelesaian yang tepat, karena itu, Pak Dimpun akan mencoba menyelesaikannya secara ringkas.

---

Ini pertanyaannya:
1. Perhatikan gambar berikut. Ketika tabung yang berisi raksa sepanjang 2 cm dihadapkan ke atas, panjang kolom, udara yang berada di dalam tabung adalah L₁ = 3,7 cm. Namun, ketika tabungnya dihadapkan ke bawah panjang kolom udaranya menjadi L₂ = 3,9 cm. Dari data tersebut dan dengan menggunakan Hukum Boyle, Anda dapat menentukan tekanan udara luar Po, yaitu sebesar...
a. 74 cmHg
b. 76 cmHg
c. 78cmHg
d. 80 cmHg
e. 82 cmHg
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Pada temperatur konstan (Hukum Boyle); $$\\P_1V_1=P_2V_2\\P_1AL_1=P_2AL_2\\\frac{P_1}{P_2}=\frac{L_2}{L_1}...(1)$$ Saat tabung menghadap ke atas; $$\\P_1=P_o+h...(2)$$ Saat tabung menghadap ke bawah; $$\\P_2=P_o-h...(3)$$ Persamaan (2) dibagi persamaan (3) $$\\\frac{P_1}{P_2}=\frac{P_o+h}{P_o-h}$$ $$\\\textrm{gantikan }\\\frac{P_1}{P_2}\: \textrm{dengan }\frac{L_2}{L_1}\textrm{dari}...(1)\\\frac{L_2}{L_1}=\frac{P_o+h}{P_o-h}\\\frac{3,9}{3,7}=\frac{P_o+2}{P_o-2}\\3,9P_o-7,8=3,7P_o+7,4\\0,2P_o=15,2\\P_o=\frac{15,2}{0,2}=76cmHg$$

---

2. Sebanyak 2 kg gas bersuhu $27^oC$ berada dalam tabung yang diberi lubang kecil pada bagian atasnya, dipanaskan hingga suhu $127^oC$, 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.
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
$$\\PV=nRT\\PV=\frac{m}{m_r}RT\\m=\frac{m_rPV}{RT}\\\textrm{pada tekanan tetap}\\m\approx \frac{1}{T}$$ maka;
a.massa gas yang tersisa di tabung; $$\\\frac{m_1}{m_2}= \frac{T_2}{T_1}\\\frac{2}{m_2}= \frac{600}{300}\\m_2= \frac{3}{2}=1,5kg$$ b.massa gas yang keluar dari tabung; $$\\\Delta m=m_2-m_1\\\Delta m=2-1,5\\\Delta m=0,5kg$$ c.perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa awal gas; $$\\\frac{\Delta m}{m_1}=\frac{0,5}{2}=\frac{1}{4}$$ d.perbandingan massa gas yang tersisa dalam tabung dengan massa awal gas; $$\\\frac{m_2}{m_1}=\frac{1,5}{2}=\frac{3}{4}$$ e.perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa gas yang tersisa dalam tabung; $$\\\frac{\Delta m}{m_2}=\frac{0,5}{1,5}=\frac{1}{3}$$
Semoga bermanfaat..