20 SOAL DAN PENYELESAIAN UJI KOMPETENSI TEORI KINETIK GAS
1. Pernyataan berikut ini yang bukan merupakan anggapan gas ideal adalah...
a. Partikelnya senantiasa bergerak
b. Ukuran partikelnya jauh lebih kecil dari jarak antara partikel-partikelnya
c. Tidak ada gaya tarik atau gaya tolak antar partikelnya
d. Jika terjadi tumbukan selalu lenting sempurna
e. Hukum Newton tentang gerak tidak berlaku
Jawaban Fisika Pak Dimpun: E
sifat gas ideal adalah...
- Partikelnya senantiasa bergerak
- Ukuran partikelnya jauh lebih kecil dari jarak antara partikel-partikelnya
- Tidak ada gaya tarik atau gaya tolak antar partikelnya
- Jika terjadi tumbukan selalu lenting sempurna
- Berlaku Hukum Newton tentang gerak
2. Suatu gas ideal berada dalam suatu bejana tertutup dengan tekanan P, volume V, dan suhu T. Jika suatu saat suhu diubah menjadi 2T, dan volumenya menjadi 3/2 V, maka perbandingan tekanan awal (P1) dengan tekanan akhir (P2) setelah V dan T diubah adalah...
a. 1:3
b. 1:2
c. 2:3
d. 3:4
e. 4:3
Jawaban Fisika Pak Dimpun:D
\[\displaystyle \\\frac{P_1.V_1}{T_1} = \frac{P_2.V_2}{T_2} \\\frac{(P_1.V_1)}{T} = \frac{(P_2 . (\frac{3}{2})V_1)}{2T} \\\frac{P_1}{P_2} = \frac{3}{4}\]
3. Suatu gas memuai pada proses isotermal sehingga volumenya menjadi dua kali lipat dari volumenya semula. Tekanan gas akan menjadi...
a. Seperempat kali tekanan semula
b. Setengah kali tekanan semula
c. Tetap sama dengan tekanan semula
d. Dua kali tekanan semula
e. Empat kali tekanan semula
Jawaban Fisika Pak Dimpun: B
\[\displaystyle \\P_1.V_1 = P_2.V_2 \\P_1. V_1 = P_2 . 2V_1 \\P_2 = \frac{1}{2}P_1\]
4. 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:B
Soal ini sudah pernah kita jawab pada Artikel SOAL DAN PENYELESAIAN TEORI KINETIK GAS IDEAL.
5. Selama melakukan percobaan di laboratorium Kimia, seoarang siswa menampung contoh gas hidrogen hasil reaksi Kimia ke dalam 0,7 liter tabung pada suhu ruang 27°C dan tekanan 1 atm. Kemudian, gas tersebut didinginkan hingga mencapai suhu 7°C dan disimpan di dalam suatu kontainer kecil dengan volume 0,3 liter. Tekanan gas di dalam kontainer tersebut adalah mendekati......
a. 0,5 atm
b. 1,5 atm
c. 2,0 atm
d. 2,5 atm
e. 3,0 atm
Jawaban Fisika Pak Dimpun:C
\[\displaystyle \\\frac{(P_1.V_1)}{T_1} = \frac{(P_2.V_2)}{T_2} \\\frac{1(0,7)}{300} = \frac{(P_2 . (0,3)}{280} \\P_2 =2,17Atm\\P_2\approx 2,0Atm\]
6. Pada suhu 27°C dan tekanan 1 atm (1 atm = 105 Pa), sejumlah gas ideal massanya 2 gram menempati tabung dengan volume 1 liter. Jika diketahui tetapan gas umum R = 8,31 J/mol K, massa relatif gas tersebut mendekati...
a. 30 g/mol
b. 40 g/mol
c. 50 g/mol
d. 60 g/mol
e. 80 g/mol
Jawaban Fisika Pak Dimpun:C
\[\\P.V = \frac{m}{M_{r}} R.T \\10^5 \times 10^{-3} = \left (\frac{2}{M_{r}} \right )\times 8,31 \times 300 \\100 = \frac{4986}{M_r} \\100 Mr = 4986 \\Mr = 49,86 \, g.mol^{-1}\]
7. Udara di dalam sebuah ban mobil pada pagi yang bersuhu 22°C memiliki tekanan 295 kPa. Setelah digunakan sepanjang hari pada jalan beraspal yang panas suhu ban mobil menjadi 60°C. Tekanan udara di dalam ban akan menjadi...
a. 297 kPa
b. 303 kPa
c. 327 kPa
d. 333 kPa
e. 355 kPa
Jawaban Fisika Pak Dimpun:D
\[\displaystyle \\\frac{P_1}{T_1} =\frac{P_2}{T_2} \\\frac{22+273}{295} = \frac{P_2}{60+273} \\P_2 = 333 kPa\]
8. Tabung gas dilengkapi dengan sebuah katup pengaman, volume tabung 5 liter dengan massa gas yang ada di dalam tabung 0,20 kg pada tekanan 2 atm dan suhunya 300 K. Jika tekanan melampaui 2 atm katup pengaman akan terbuka, sebagian massa gas akan terlepas keluar tabung. Kemudian, tabung dipanaskan hingga mencapai suhu 400 K, massa gas yang keluar dari dalam tabung adalah...
a. 0,02 kg
b. 0,04 kg
c. 0,05 kg
d. 0,08 kg
e. 0,10 kg
Jawaban Fisika Pak Dimpun:C
Pada volume dan tekanan tetap, massa berbanding terbalik dengan suhu.
\[\displaystyle \\\frac{m_2}{m_1} =\frac{T_1}{T_2} \\\frac{m_2}{0,2} =\frac{300}{400} \\m_2=\frac{0,6}{4} \\m_2=0,15kg\] massa gas yang keluar yaitu:\[\displaystyle \\\Delta m = m_1 - m_2 \\\Delta m= 0,2 - 0,15 \\\Delta m= 0,05 kg\] Variasi lebih lengkap soal ini ada pada Artikel SOAL DAN PENYELESAIAN TEORI KINETIK GAS IDEAL pada soal nomor 2.
9. Setiap makhluk hidup membutuhkan gas oksigen O2 untuk bernapas. Diketahui massa relatif O2 adalah 32 g/mol, tetapan gas umum R = 8,31 J/mol K dan 1 atm = 1,01 x 105 N/m². Massa jenis gas oksigen di ruang kelas Anda yang bersuhu 25°C pada tekanan 1 atm adalah...
a. 1,0 kg/m³
b. 1,3 kg/m³
c. 1,6 kg/m³
d. 1,9 kg/m³
e. 2,4 kg/m³
Jawaban Fisika Pak Dimpun:B
\[\\\rho = \frac{P.M_r}{RT} \\\rho =\frac{1,01 x 10^5. 0,032}{8,31 . 298} \\\rho = 1,30 kgm^{-3}\]
10. Besarnya energi kinetik dari sebuah molekul gas helium pada suhu 27°C adalah...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
Untuk gas monoatomik;
\[\displaystyle \\E_k = \frac{3}{2} .k.T \\E_k = \frac{3}{2}. 1,38 x 10^{-23} . 300 \\E_k = \frac{3}{2}. 414 x 10^{-23} \\E_k = 621 x 10^{-23} \\E_k = 6,21 x 10^{-21} \textrm{J}\]
11. Jika suhu mutlak suatu gas dinaikkan menjadi dua kali suhu mutlaknya mula-mula, energi kinetik rata-rata molekul gas akan menjadi...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\displaystyle \\E_k = \frac{3}{2} .k.T \\\frac{E_{k1}}{E_{k2}}=\frac{T_1}{T_2} \\\frac{E_{k1}}{E_{k2}}=\frac{T_1}{2T_1}\\E_{k2}=2E_{k1}\]
12. Pada suhu tertentu energi suatu molekul gas diatomik adalah 4 x 10-21 J. Ketika itu, gas tersebut memiliki lima derajat kebebasan. Energi kinetik rata rata setiap molekul gas tersebut adalah...
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\displaystyle \\E_{ktot} = nE_k\\E_k=\frac{E_{ktot}}{n}\\E_k=\frac{4 x 10^{-21}}{5}\\E_k=0,8 x 10^{-21}\, J\]
13. Kecepatan efektif molekul-molekul gas oksigen (Mr = 32 g/mol) pada suhu 320 K akan sama dengan kecepatan efektif molekul-molekul gas hidrogen (Mr = 2 g/mol) pada suhu...
a. 20 K
b. 40 K
c. 80K
d. 160 K
e. 640 K
Jawaban Fisika Pak Dimpun:
\[\displaystyle \\v=\sqrt{\frac{3kT}{M_r}}\\v_1=v_2\\ \frac{M_{r1}}{M_{r2}}=\frac{T_1}{T_2}\\\frac{32}{2}=\frac{320}{T_2}\\T_2=20K\]
14. Perbandingan kecepatan vrms (root mean square) dari molekul-molekul gas helium (Mr =4 g/mol) dan molekul-molekul gas CO (Mr = 28 g/mol) pada suhu 25°C adalah...
\[\displaystyle \\v=\sqrt{\frac{3kT}{M_r}}\\\frac{v_{H_2}}{v_{CO}}=\sqrt{\frac{M_{r{CO}}}{M_{rH_2}}} \\\frac{v_{H_2}}{v_{CO}}=\sqrt{\frac{28}{4}}=\frac{\sqrt{7}}{1}\]
15. Suatu gas berada dalam tabung tertutup bertekanan 4 x 105 Pa. Jika diketahui massa jenis gas adalah 7,5 kg/m³, vrms gas tersebut adalah...
a. 100 m/s
b. 200 m/s
c. 300 m/s
d. 400 m/s
e. 600 m/s
Jawaban Fisika Pak Dimpun:D
\[\displaystyle \\v=\sqrt{\frac{3P}{\rho }}\\v=\sqrt{\frac{3(4 x 10^5)}{7,5 }}\\v=\sqrt{160000}\\v=400ms^{-1}\]
16. Ruangan yang bervolume 1,5 liter terdapat gas yang bertekanan 105 Pa. Jika partikel gas memiliki kelajuan rata-rata sebesar 750 m/s, maka massa gas tersebut adalah...
a. 80 gram
b. 8 gram
c. 3,2 gram
d. 0,8 gram
e. 0,4 gram
Jawaban Fisika Pak Dimpun: D
\[\displaystyle \\v=\sqrt{\frac{3PV}{m}}\\750=\sqrt{\frac{3(10^5)(1,5\times 10^{-3})}{m }}\\750^2=\frac{450}{m }\\m=\frac{450}{750^2}=0,0008kg\\m=0,8gr\]
17. Partikel-partikel gas oksigen di dalam tabung tertutup pada suhu 20°C memiliki energi kinetik 2140 J. Untuk mendapatkan energi kinetik 6420 J, kita harus menaikkan suhunya menjadi...
a. 879°C
b. 606°C
c. 589°C
d. 60°C
e. 40°C
Jawaban Fisika Pak Dimpun: B
\[\displaystyle \\\frac{E_{k1}}{E_{k2}}=\frac{T_1}{T_2} \\\frac{2140}{6420}=\frac{20+273}{T_2}\\T_2=3\times 293\\T_2 = 879 K\\ T_2 = 879 - 273 = 606^oC\]
18. Jika P = tekanan, V = volume, T = suhu mutlak, N = jumlah partikel, n = jumlah mole, r = konstanta gas umum, k = konstanta Boltzman, dan No = bilangan Avogadro, maka persamaan gas ideal ini benar, kecuali...
a. PV = nRT
b. PV = (N/No) RT
c. PV = nkT
d. PV = NkT
e. PV = nNokT
Jawaban Fisika Pak Dimpun: C
\[\displaystyle \\PV=nRT\\PV=\left (\frac{N}{N_o} \right )RT\\PV=NkT\\PV=nN_okT\]
19. Di dalam sebuah tangki tertutup terdapat 0,012 mol gas monoatomik dengan suhu 300 K. Berapa kalor yang diperlukan agar suhu gas naik menjadi 400 K jika tetapan gas R = 8,31 J/mol K?
a. 14,958 J
b. 13,875 J
c. 14,828 J
d. 12,756 J
e. 13,762 J
Jawaban Fisika Pak Dimpun: A
\[\displaystyle \\Q = \frac {3}{2}.n.R.\Delta T \\Q = \frac {3}{2}.(0,012). (8,31). 100 \\Q = \frac {3}{2} . (9,972) \\Q = 14,958 J\]
20. Persamaan gas ideal ditulis dalam bentuk (PV/T) sama dengan bilangan tetap yang bergantung pada...
a. jenis gas
b. suhu gas
c. tekanan gas
d. volume gas
e. banyak partikel
Jawaban Fisika Pak Dimpun: E
\[\displaystyle \\\frac{PV}{T}=nR=Nk\\\frac{PV}{T}\approx N\]
