RANGKUMAN MATERI DAN CONTOH SOAL TEORI KINETIK GAS DAN TERMODINAMIKA

TEORI KINETIK GAS dan TERMODINAMIKA

Persamaan Gas Ideal

P V = n R T
atau 
P V = N.kT

P = tekanan
V =  volume
T = suhu mutlak dalam satuan kelvin
n = mol
n = ͫ  /mr

N = jumlah patikel

rumus N:

N = n . bilangan avogadro
atau:
N = n . 6,02 . 10²³

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!
pembahasan:
Diketahui : V = 20.000 liter
t = 27º C = 27 + 273 = 300 K
P = 10 atm
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:
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
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
N = 10 × 1021 partikel
P = 2 atm = 2 . 105 Pa
n = 20 mol
Ditanyakan: Ek = ...?
P V = [2/3] . Ek . N
2 . 105  . 1 . 10-2  = [2/3] Ek . 10 . 1021 
6 . 103   =  Ek . 20 . 1021 
Ek = 3 . 10-19  . joule

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
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

TERMODINAMIKA

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

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
pembahasan: 
a. V2 = ...?
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

c. Δ U= ...?
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 

d. Q = ...?
Q = W + Δ U 
Q = Δ U = 0,6 103  + 2,25 103  
Q = 2,85 .103  Joule

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)..
 
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


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

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 = ...?
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 10Joule 


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)

0 Response to "RANGKUMAN MATERI DAN CONTOH SOAL TEORI KINETIK GAS DAN TERMODINAMIKA"

Post a Comment

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel

Iklan Bawah Artikel