RANGKUMAN MATERI DAN CONTOH SOAL TEORI KINETIK GAS DAN TERMODINAMIKA

By Posted on

Pembahasan Selanjutnya

TEORI KINETIK GAS dan TERMODINAMIKA
Persamaan Gas Ideal

P V = n R T

atau 

P V = N.kT

P = tekanan

T = suhu mutlak dalam satuan kelvin

N = jumlah patikel

rumus N:

N = n . bilangan avogadro

atau:

N = n . 6,02 . 10²³

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

pembahasan:

Diketahui : V = 20.000 liter
t = 27º C = 27 + 273 = 300 K

Ditanyakan: n = …?

P V = n R T

10 . 20000 = n . 0,082 . 300

n = 8 130 081 mol

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:

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

Diketahui : V = 10 liter = 1 . 10-2 m3

Ditanyakan: Ek = …?

P V = [2/3] . Ek . N

2 . 105  . 1 . 10-2  = [2/3] Ek . 10 . 1021 

6 . 103   =  Ek . 20 . 1021 

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!
Ditanyakan: vrms = …. ?

Suhu dan Energi
KinetikGas Ideal

enegi kinetik gas monoatomik

energi kinetik gas diatomik

Ek = 5/2 k T


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 = …. ?

Ek1 : Ek2 = T1 : T2

150 : 300 = 300 : T2

1 : 2 = 300 : T2

T2 = 300 . 2 = 600 K

USAHA GAS 

Rumus Usaha:

W = P . ΔV 

atau

W = P (V2 – V1)

W = usaha (joule)

V = volume gas (m³)

P = tekanan (Pa)

HUKUM I TERMODINAMIKA

hukum 1 termodinamika menjelaskan bahwa kalor yang masuk pada suatu sistem dirubah sepenuhnya menjadi usaha dan atau perubahan energi dalam

Q = W + ΔU

Q = kalor (Joule)

W = usaha / kerja (Joule)

ΔU = perubahan energi dalam

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

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

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 : 

V1 = 15 liter = 15 × 10^-2 m³

pembahasan: 

V1 : V2 = T1 : T2

1,2 . 10-2 : V2 = 300 : 400 

V2 = 1,6 10-2 m3 

b. W = …?

W = P (V2 – V1)

W = 1,5 105  (1,6 – 1,2) 10-2  .

W = 0,6 .103  joule

Δ U = 3/2 . P (V2 – V1)

Δ U = 3/2 . 1,5 105  (1,6 – 1,2) 10-2  .

Δ U = 3/2 . 1,2 103  

Δ U = 2,25 103 Joule 

Q = W + Δ U 

Q = Δ U = 0,6 103  + 2,25 103  

Q = 2,85 .103  Joule

PROSES – PROSES TERMODINAMIKA :
Proses isobarik adalah proses yang dialami oleh gas di mana gas tidak mengalami

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

 

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

Energi Dalam (U)

Energi
Dalam Gas Monoatomik

keterangan: 

U = energi dalam

Energi Dalam Gas Diatomik

untuk rumus energi dalam pada gas diatomik menggunakan rumus yang sama pada gas diatomik, 

U = 5/2 nRT

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 

V1 = 12 liter = 1,2 × 10^5 m³ 

Ditanyakan: 

c. U2 = …?

pembahasan:

a. U1 = … ?

U = [3/2] n  R T = [3/2] P V

U = 3/2 . (1,5 105 ) . (1,2 . 10-2  ) = 2,7 . 103 joule

b. V2 = …. ?

V1 : T1 = V2 : T2

(1,2 . 10-2)  : 300 = V2 : 400

V2 = 1,6 .10-2 m^3 

c. U2 = … ?

U2 = [3/2] PV = 3/2 1,5.10-2 1,6. 105 

U2 = 3,6 103 Joule 

Entropi

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

Mesin Pendingin

Keterangan

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)

Keterangan:

η : efisiensi mesin Carnot
T1 : suhu reservoir bersuhu tinggi (K)
T2 : suhu reservoir bersuhu rendah (K)
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?


Semogaa bermanfaat

Related posts: