TEORI KINETIK GAS | tasya intan .edu

November 29, 2017 | Author: Anonymous | Category: Documents
Share Embed


Short Description

TEORI KINETIK GAS. Uploaded by. Tasya Intan. connect to download. Get pdf ... 17 TEORI KINETIK GAS SMA NEGERI 59 JAKARTA...

Description

MODUL FISIKA FIS. 17

TEORI KINETIK GAS

SMA NEGERI 59 JAKARTA

MODUL TEORI KINETIK GAS FIS.09

Penyusun : Drs. Samsul Bahri, M.M Hayin Mauidotul Latifah Eka Susilowati

SMA NEGERI 59 JAKARTA Jl Bulak Timur 1/10 – 11 Klender – Jakarta Timur 13470 Telp. ( 021 ) 8614101 – 86612548 Fax, ( 021 ) 8614798 i

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala limpahan rahmat, Taufik dan hidayahnya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penyusunan modul ini yang berjudul “Teori Kinetik Gas”. Semoga modul ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca dalam pembelajaran rangkaian arus searah di kelas maupn di luar kelas.

Penyusun mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga modul ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Dengan modul ini, diharapkan peserta didik mudah mempelajari materi elastisitas bahan dan pemanfaatannya.

Harapan penyusun semoga modul ini membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, sehingga penyusun dapat memperbaiki bentuk maupun isi modul ini sehingga kedepannya dapat lebih baik. Oleh kerena itu penyusun harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan modul ini.

Jakarta, September 2016

ii

DAFTAR ISI Halaman judul ....................................................................................................................i Halaman fracis .....................................................................................................................ii Kata pengantar ....................................................................................................................iii Daftar isi ...............................................................................................................................1 Peta Kedudukan Modul .....................................................................................................3 Daftar Judul Modul ............................................................................................................4 Glosarium ............................................................................................................................5 Bab I Pendahuluan Kompetensi Inti ...............................................................................................................6 Kompetensi Dasar ...........................................................................................................6 Deskripsi Singkat .............................................................................................................7 Prasyarat ..........................................................................................................................7 Petunjuk Penggunaan Modul ..........................................................................................7 Tujuan Akhir ....................................................................................................................7 Cek kemampuan .............................................................................................................8 Kunci jawaban cek kemampuan .....................................................................................9 Peta Konsep ....................................................................................................................10 Bab II Kegiatan Pembelajaran Tujuan Kegiatan Belajar ..................................................................................................10 Uraian Materi ..................................................................................................................11 1

Pengertian gas ideal ..................................................................................................11 Hukum-hukum yang mendasari ................................................................................12 Persamaan keadaan gas ideal ....................................................................................13 Tekanan dan energy kinetic gas ideal ........................................................................15 Tes formatif I ..................................................................................................................17 Kecepatan partikel gas ..............................................................................................19 Energy dalam derajat kebebasan ...............................................................................19 Tes formatif II .................................................................................................................21 Rangkuman materi ..........................................................................................................22 Bab III Evaluasi Tes sumatif ......................................................................................................................24 Tes Praktik ......................................................................................................................26 Bab IV Penutup Tindak lanjut ...................................................................................................................29 Harapan ...........................................................................................................................29 Daftar pustaka .....................................................................................................................30 Kunci jawaban .....................................................................................................................31

2

PETA KEDUDUKAN MODUL

FIS.01 FIS.02 FIS.03 FIS.10

FIS.04

FIS.07

FIS.11

FIS.05

FIS.08

FIS.12

FIS.06

FIS.09

FIS.13 FIS.18

FIS.19

FIS.14 FIS.15

FIS.16

FIS.17

FIS.20 FIS.21 FIS.22 FIS.23 FIS.24

FIS.25 FIS.27

FIS.26

FIS.28

3

Daftar Judul Modul

NO 1 2

KODE MODUL FIS.01 FIS.02

JUDUL MODUL Sistem Satuan dan Pengukuran Pembacaan Masalah Mekanik

3

FIS.03

Pembacaan Besaran Listrik

4

FIS.04

Pengukuran Gaya dan Tekanan

5

FIS.05

Gerak Lurus

6 7

FIS.06 FIS.07

Gerak Melingkar Hokum Newton

8

FIS.08

Momentum dan Tumbukan

9

FIS.09

Usaha, Energi, dan Daya

10

FIS.10

Energi kinetik dan Energi Potensial

11 12

FIS.11 FIS.12

Sifat Mekanik Zat Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar

13

FIS.13

Fluida Statis

14

FIS.14

Fluida Dinamis

15

FIS.15

Getaran dan Gelombang

16 17

FIS.16 FIS.17

Suhu dan Kalor Teori Kinetik Gas

18

FIS.18

Lensa dan Cermin

19

FIS.19

Optik dan Aplikasinya

20

FIS.20

Listrik Statis

21 22

FIS.21 FIS.22

Listrik Dinamis Arus Bolak-balik

23

FIS.23

Transformator

24

FIS.24

Kemagnetan dan Induksi Elektromagnetik

25 26

FIS.25 FIS.26

Semikonduktor Piranti Semikonduktor (Dioda dan Transistor)

27

FIS.27

Radioaktif dan Sinar Katoda

28

FIS.28

Pengertian dan Cara Kerja Bahan

4

GLOSARIUM Istilah Gas ideal

Pengertian Suatu gas pada teperatur ruang dan tekanan sekitar 1atm Didefinisikan sebagai akar dari harga rata-rata kecepatan 1 molekul

Kecepatan relative

gas. Derajat kebebasan suatu molekul adalah banyaknya bentuk energy

Derajat kebebasan

yang dimiliki oleh molekul gas itu sesuai dengan jenis adan arah gerak. Total energy kinetic dari partikel-partikel gas yang erada di dalam

Energy dalam

suatu wadah

5

PENDAHULUAN KOMPETENSI INTI KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. KI2: Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia. KI 3:Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, dan prosedural berdasarkan rasa ingintahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah KI 4: Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

KOMPETENSI DASAR 1. Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan dan mengatur alam jagad raya melalui pengamatan fenomena alam fisis dan pengukurannya. 2. Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti; cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan, melaporkan, dan berdiskusi.

3. Memahami teori kinetik gas dan karakteristik gas pada ruang tertutup 4. Mempresentasikan laporan hasil pemikiran tentang teori kinetik gas, dan makna fisisnya

6

DESKRIPSI Dalam modul ini Anda akan mempelajari prinsip-prinsip yang berlaku pada teori kinetic gas. Prinsip-prinsip tersebut adalah Persamaan keadaan gas ideal, Hukum Boyle-Gay Lussac, Teori kinetik gas ideal, Tinjauan impuls-tumbukan untuk teori kinetik gas, Energi kinetik rata-rata gas, Kecepatan efektif gas. Dari prinsip tersebut, Anda akan mengetahui bagaimana sistem yang sering djumpai dapat bekerja.

PRASYARAT Sebagai prasyarat atau bekal dasar agar dapat mempelajari modul ini dengan baik, maka kita diharapkan sudah mempelajari konsep tentang suhu dan kalor.

PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL Agar Anda berhasil menguasai dan memahami materi dalam modul ini, lalu dapat mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari, maka bacalah dengan cermat dan ikuti petunjuk berikut dengan baik, antara lain: 1. Bacalah doa terlebih dahulu agar diberikan kemudahan dalam mempelajari materi ini. 2. Bacalah materi ini dengan seksama, sehingga isi materi ini dapat dipahami dengan baik. 3. Buat dan isilah rencana pembelajaran yang terdapat dalam modul agar dapat mengkonsultasikannya apabila mendapat kesulitan. 4. Kerjakan lembar kegiatan siswa yang sudah disediakan dengan sungguh-sungguh. TUJUAN AKHIR Setelah mempelajari modul ini, diharapkan siswa dapat : 1. Menjelaskan konsep teori kinetik gas. 2. Membedakan hukum-hukum yang mendasari persamaan gas ideal. 3. Merumuskan persamaan keadaan gas ideal. 4. Menjelaskan tekanan gas ideal 5. Merumuskan persamaan hubungan tekanan gas dan energi kinetik rata-rata partikel gas. 6. Merumuskan persamaan suhu mutlak. 7

7. Merumuskan persamaan kecepatan partikel gas. 8. Menentukan energi dalam dari suatu gas. CEK KEMAMPUAN Sebelum mempelajari materi fluida statis ini, kerjakanlah soal – soal berikut ini di buku latihan Anda. 

Apa yang dimaksud dengan teori kinetic gas?



Sebutkan hukum-hukum yang mendasari teori kinetic gas?



Apakah yang dimaksud kecepatan efektif pasrtikel gas?



Apakah yang dimaksud dengan derajat kebebasan?

Jawab: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

8

KUNCI JAWABAN CEK KEMAMPUAN 1. Teori kinetic gas merupakan suatu cara untuk mengetahui hubungan anatara besaranbesaran tekanan, temperature, kalor jenis, dan energy dalam suatu gas pada tingkat atom dengan menggunakan persamaan matematis. 2. Hukum-hukum yang mendasari persamaan teori kinetic gas  Hukum Boyle  Hukum Charles  Hukum Gay-Lussac  Hukum Boyle-Gay Lussac 3. Kecepatan relative partikel gas didefinisikan sebagai akar dari harga rata-rata kecepatan 1 molekul gas. 4. Derajat kebebasan suatu molekul adalah banyaknya bentuk energy yang dimiliki oleh molekul gas itu sesuai dengan jenis adan arah gerak.

9

PETA KONSEP

TUJUAN PEMBELAJARAN 1. Menjelaskan konsep teori kinetik gas. 2. Membedakan hukum-hukum yang mendasari persamaan gas ideal. 3. Merumuskan persamaan keadaan gas ideal. 4. Menjelaskan tekanan gas ideal 5. Merumuskan persamaan hubungan tekanan gas dan energi kinetik rata-rata partikel gas. 6. Merumuskan persamaan suhu mutlak. 7. Merumuskan persamaan kecepatan partikel gas. 8. Menentukan energi dalam dari suatu gas.

10

URAIAN MATERI Perhatikan balon udara. Apa yang menyebabkan balon udara dapat mengapung di udara? Pada saat proses pembakaran gas, udara dipanaskan sehingga menyebabkan udara di dalam balon mengapung ke udara.Selain itu kaitkanlah materi ini dengan materi yang pernah dipelajari sebelumnya tentang zat.Sebutkanlah karakteristik partikel dari zat gas yaitu partikel- partikel gas yang bergerak memiliki energi kinetik dan massa jenis. Pemanfaatkan energi kinetik dan massa jenis gas tersebut, balon udara pun dapat mengapung di udara.

PENGERTIAN GAS IDEAL Teori kinetik gas merupakan teori yang menggunakan tinjauan tentang gerak dan energi partikel-partikel gas untuk menyelidiki sifat-sifatnya secara keseluruhan sebagai hasil ratarata kelakuan partikel-partikel gas tersebut. Gas ideal merupakan gas-gas yang memenuhi asumsi-asumsi sebagai berikut. 

Gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom atau molekul-molekul) yang jumlahnya banyak sekali dan antarpartikelnya tidak terjadi gaya tarik-menarik.



Partikel-partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan kelajuan tetap dan arah geraknya acak/sembarang.



Ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran ruangan atau wadah yang ditempatinya.



Setiap tumbukan yang terjadi, baik antara partikel-partikel gas maupun antara partikel dengan dinding wadahnya merupakan tumbukan lenting sempurna, sehingga tidak ada energi yang hilang.



Partikel gas terdistribusi merata dalam seluruh ruangan.



Untuk semua partikel gas berlaku hukum-hukum Newton tentang gerak.

Pada kenyataanya tidak ada gas yang memenuhi sifat-sifat gas ideal. Namun, gas pada suhu kamar dan tekanan rendah dapat mendekati sifat-sifat gas ideal

11

HUKUM-HUKUM YANG MENDASARI Hukum Boyle menyatakan bahwa gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada suhu konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut. PV = kostan P1V1 = P2V2

dengan: p1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2) p2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2) v1 = volume gas pada keadaan 1 (m3) v2 = volume gas pada keadaan 2 (m3)

Hukum Charles menyatakan bahwa jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang berbeda pada tekanan konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

=

dengan: V1 = volume gas pada keadaan 1 (m3) V2 = volume gas pada keadaan 2 (m3) T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K) T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa jika volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang berbeda pada volume konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

=

dengan: T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K) T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K) p1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2) p2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2)

12

Contoh soal: Gas sebanyak 2 liter bersuhu 27OC. Berapa volume gas setelah dipanaskan hingga suhunya 77◦C? Diket: V1 = 2 liter T2= 77+273= 350 K Ditanya: V2? Jawab:

T1= 27 +273 = 300 K

PERSAMAAN KEADAAN GAS IDEAL Temperature gas merupakan ukuran dari energy kinetic rata-rata molekul gas. Untuk gas ideal pada kesetimbangan termal, energy kinetic translasi rata-rata per molekul tetap. Bila temperature gas berubah maka energy kinetic translasi rata-rata per molekul berubah. Bila dalam suatu ruangan berisi dua jenis gas yang massanya berbeda energy kinetic translasi rata-rata per molekul sama besar. Menurut hukum Boyle-Gay Lussac, hubungan antara tekanan (p), volume (V), dan suhu mutlak (T) dari suatu gas ideal dapat dinyatakan sebagai berikut.

Jika jumlah partikel adalah N, maka persamaan keadaan gas dapat dituliskan.

Dengan menggunakannhuungan

dan

, dengan k = konstanta Boltzman (1,38

x 103 J/K), maka diperoleh persamaan sebagai berikut.

13

dengan: n = jumlah mol gas (mol) R = tetapan gas = 8,314 × 103 J/k mol K atau 0,082 L atm/mol K NA = bilangan Avogadro = 6,02 × 1023 (partikel/mol) T = suhu mutlak (K)

persamaan keadaan gas ideal dapat ditulis sebagai berikut.

dengan: m = massa total gas (kg) M = massa relatif partikel (gram/mol)

Contoh soal: Tangki bervolume 3000 cm3 berisi gas oksigen pada suhu 20 oC dan tekanan relative 25 atm. Jika massa molar oksigen 32 kg/ kmol, tekanan udara 1 atm, makanberapa massa

oksigen di dalam tangki? Diket: V = 3 x 10 -3 m3 Pr = 25 atm Ditanya: m oksigen dalam tangki? Jawab: total tekanan pada sistem: p = p0 +pr

M= 32 kg/ kmol, P0 = 1 atm

massa gas oksigen pV = nRT

= 1 atm +25 atm

𝑝𝑉

= 26 atm = 26 x 105 Pa 𝑝𝑉

𝑚 𝑅𝑇 𝑀 𝑝. 𝑉. 𝑀 𝑅. 𝑇

m = 0,1 kg

14

TEKANAN DAN ENERGI KINETIK GAS IDEAL Jika suatu gas ideal berada dalam suatu ruang tertutup, maka gas tersebut akan melakukan tekanan pada dinding ruangan. Waktu yang dibutuhkan partikel untuk menumbuk dinding dan kembali lagi ke awal ditentukan oleh persamaan berikut.

Jika dihubungkan dengan konsep momentum dan impulas, maka persamaan tekanan gas ideal dapat dituliskan ke dalam persamaan sebagai berikut.

Jika ada N partikel gas ideal, maka tekanan gas dapat dituliskan sebagai berikut. dengan:

p = tekanan gas (N/m2) N = jumlah partikel gas m = massa sebuah partikel gas (kg) v = kecepatan partikel V= volume gas (m2) Energi kinetik rata-rata partikel gas dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut. ̅̅̅̅

̅̅̅

dengan: ̅̅̅= energi kinetik rata-rata partikel (joule) m = massa partikel (kg) ̅ 2 = rata-rata kuadrat kecepatan partikel (m/s)2 Hubungan antara suhu mutlak dengan energi kinetik rata-rata partikel gas dapat dinyatakan secara matematis dengan persamaan berikut ini 15

( )

̅̅̅̅ ( ) ̅̅̅̅

̅̅̅̅ Dari persamaan di atas, Nampak bahwa semakin besar suhu mutlak gas semakin besar pula energi kinetik rata-ratanya.

Contoh soal: Sebuah tabung dengan volume 0,3 m3 mengandung 2 mol Helium pada suhu 27oC. Dengan anggapan Helium adalah gas idela, berapa energy kinetic gas Helium? Diket: V Helium= 0,3 m3 T = 300 K Ditanya: Ek Helium? Jawab: Ek = 3/2 N k T

Molaritas gas Helium, n = 2

= 3/2 n R T = 3/2 . 2. 8,314 . 300 = 7482,6 J

16

TES FORMATIF 1 1. Dua mol gas menempati ruang 24,08 liter. Tiap molekul gas memiliki energy kinetic sebesar 3 x 10-21 J. jika bilangan Avogadro = 6,02 x 1023 molekul/ mol, tentukan tekanan gas dalam tangki! 2. Diketahui sebuah tangki dengan kapasitas 10.000 liter berisi gas Hidrogen pada tekanan 10 atm dan bersuhu 27 oC. Tangki tersebut bocor sehingga tekanannya menjadi 8 atm. Hitunglah banyaknya gas Hidrogen yang keluar! 3. Di dalam sebuah ruangan tertutup terdapat gas dengan suhu 27 oC. Apabila gas dipanaskan sampai energy kinetiknya menjadi 5 kali energy semula, maka sampai suhu berapa gas tersebut harus dipanaskan? 4. Diketahui di dalam sebuah bejana yang memiliki volume 1 m3 berisi 10 mol gas monoatomic dengan enegi kinetic rata-rata 1,5 x 10-20 J. berapakan tekanan gas dalam bejana? 5. Sebuah silinder mengandung 20 liter gas pada tekanan 2,5 x 10 6 Pa. keran pada ujung silinder dibuka sehingga tekanannya turun menjadi 2,0 x 10 6 Pa., kemudian keran ditutup kembali. Jika suhu dijaga tetap, maka berapa volume gas yang keluar

pada atmosfer yang bertekanan 105 Pa?

KECEPATAN PARTIKEL GAS Kecepatan gerak partikel gas dalam suatu tempat tidak semuanya sama, maka diperlukan konsep kecepatan efektif partikel gas. Untuk menentukan kecepatan efektif partikel gas dapat menggunakan persamaan-persamaan berikut ini √̅̅̅ dengan: ̅̅̅2 = rata-rata kuadrat kecepatan partikel gas (m/s)2 = rata-rata kuadrat kecepatan partikel (m/s)2

17

Energi kinetic rata-rata partikel gas dapat dinyatakan dengan kecepatan efektif partikel gas yang besarnya sebagai berikut. ̅̅̅̅ Sehingga didapat persamaan kecepatan efektif sebagai baerikut.



Kecepatan efektif partikel

ini dapat pula dinyatakan dalam massa molekul gas M

dengan mensubstitusikan

dan



(

)



Adapun kecepatan efektif dapat pula dinyatakan dengan mensubstitusikn dalam persamaan 3



, sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut.



dengan: = tekanan gas (Pa) = massa jenis gas (kg/m3) Berdasarkan pemahaman persamaan di atas, 1. apa yang terjadi pada partikel-partikel gas jika tekanan gas diperbesar? 2. apa yang terjadi pada partikel-partikel gas jika bejana tempat gas tersebut berada diperbesar? Pada partikel gas berlaku: 1. kecepatan partikel-partiel gas akan meningkat jika tekanan gas diperbesar, 18

2. kecepatan partikel-partikel gas akan menngkat jika bejana tersebut diperbesar.

Contoh soal: Dalam suatu ruangan tertutup terdapat gas yang tekanannya 3,2. 10 5 N/m2. Jika massa jenis partikel gas 6 kg/ m3, maka tentukan kecepatan efektif tiap partikel gas! Diket: P = 3,2. 105 N/m2 Massa jenis = 6 kg/ m3 Ditanya: V rms? Jawab: vRMS

3p √ ρ 𝟑 𝒙 3,2.105



𝟔

= 400 m/s

ENERGI DALAM DAN DERAJAT KEBEBASAN Derajat kebebasan suatu molekul adalah banyaknya bentuk energy yang dimiliki oleh molekul gas itu sesuai dengan jenis adan arah gerak. Terdapat tigas jenis derajat kebebasan, yaitu: 1. derajat kebebasan translasi 2. derajat kebebasan rotasi 3. derajat kebebasan vibrasi Total energy kinetic dari partikel-partikel gas yang erada di dalam suatu wadah dinamakan energy dalam gas. Dengan demikian, energy dalam gas dapat dirumuskan sebagai berkut. Untuk gas-gas diatomic, seperti H2, O2, dan N2 pada suhu rendah ±300K akan berlaku.

19

 Derajat kebebasan translasi pada sumbu x. sumbu y, dan sumbu z f (translasi) = 3  Derajat kebebasan rotasi pada sumbu y dan sumbu z f (rotasi) = 2 Pada suhu tinggi ±500K berlaku persamaan sebagai berikut

Pada suhu tinggi ±1000K berlaku persamaan sebagai berikut.

 Derajat kebebasan translasi pada sumbu x. sumbu y, dan sumbu z f (translasi) = 3  Derajat kebebasan rotasi pada sumbu y dan sumbu z f (rotasi) = 2  Derajat kebebasan vibrasi yang terdiri atas energy kinetic vibrasi dan energy potensial f (vibrasi) = 2 Jika diketahui derajat kebebasan (f) maka berlaku. (

)

(

)

20

TES FORMATIF 2 1. Dalam ruangan yang bervolume 1,5 liter terdapat gas yang bertekanan 10 5 Pa. jika partikel gas memiliki kelajuan rata-rata 750 m/s, berapa massa gas tersebut? 2. Suatu gas ideal dipanaskan dalam ruang tertutup sehingga kecepatan rata-rata partikel gas menjadi dua kali lipat kecepatan mula-mula. Jika suhu mula-mula 27oC. Berapa suhu akhir gas tersebut? 3. Sebuah ruang tertutup berisi gas ideal dengan suhu T dan kecepatan partikel gas di

dalamnya v. jika suhu gas itu dinaikkan menjadi 2T, berapa kecepatan partikel gas tersebut? 4. Berapa lefektif gas oksigen bermassa 32 kg/ kmol pada suhu 27 oC.? 5. Gas He (Mr = 4 g/mol)pada suhu 27oC.dan volume 1 liter massanya 8 gram. Tentukan nilai energy dalam gas!

21

RANGKUMAN 1. Teori kinetik gas merupakan teori yang menggunakan tinjauan tentang gerak dan energi partikel-partikel gas untuk menyelidiki sifat-sifatnya secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel gas tersebut. 2. Hukum Boyle menyatakan bahwa gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya. P1V1 = P2V2 3. Hukum Charles menyatakan bahwa jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlaknya.

= 4. Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa jika volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya.

= 5. Menurut hukum Boyle-Gay Lussac, hubungan antara tekanan (p), volume (V), dan suhu mutlak (T) dari suatu gas ideal dapat dinyatakan sebagai berikut.

6. Waktu yang dibutuhkan partikel untuk menumbuk dinding dan kembali lagi ke awal ditentukan oleh persamaan berikut.

7. Energi kinetik rata-rata partikel gas dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut. ̅̅̅

̅̅̅2

8. Kecepatan gerak partikel gas dalam suatu tempat tidak semuanya sama, maka diperlukan konsep kecepatan efektif partikel gas. √̅̅̅2 9. Pada partikel gas berlaku:  kecepatan partikel-partiel gas akan meningkat jika tekanan gas diperbesar, 22

 kecepatan partikel-partikel gas akan menngkat jika bejana tersebut diperbesar. 10. Derajat kebebasan suatu molekul adalah banyaknya bentuk energy yang dimiliki oleh molekul gas itu sesuai dengan jenis adan arah gerak. Terdapat tigas jenis derajat kebebasan, yaitu:  derajat kebebasan translasi  derajat kebebasan rotasi  derajat kebebasan vibrasi 11. Total energy kinetic dari partikel-partikel gas yang erada di dalam suatu wadah dinamakan energy dalam gas. Untuk gas-gas diatomic, seperti H2, O2, dan N2 pada suhu rendah ±300K akan berlaku. 3

3

Pada suhu tinggi ±500K berlaku persamaan sebagai berikut 3

Pada suhu tinggi ±1000K berlaku persamaan sebagai berikut.

Jika diketahui derajat kebebasan (f) maka berlaku. 3 (

)

3 (

)

23

EVALUASI 1. Pernyataan di bawah ini merupakan sifat dari gas ideal, keculai… A. Tumbukan lenting sempurna B. Berlaku hukum Newton C. Berlaku hukum Coulomb D. Tidak berlaku hukum Coulomb E. Begerak secara acak

2. Tekanan gas dalam ruang tetutup (1) Sebanding dengan kecepatan rata-rata parikel gas (2) Sebanding dengan energy kinetic rata-rata partikel gas (3) Tidak bergantung pada banyaknya partikel gas (4) Berbanding terbalik dengan volume gas Pernyataan yang benar adalah … A. 1, 2 dan 3

D. 2 dan 4

B. 1, 2, 3 dan 4

E. 4 saja

C. 1 dan 3

3. Sebanyak 5 ml gas oksigen berada pada keadaan sedang. Apabila R = 8,31 J/ mol.K, maka besar kapasitas kalor pada tekanan tetap adalah… A. 20,775 J/k

D. 145, 425 J/k

B. 62, 325 J/k

E. 186,975 J/k

C. 103, 875 J/k 4. Separuh mol gas ideal menempati volum x m3 pada tekanan y Pa. suhu gas adalah… A. B. C.

,31 16,6 ,34

K K

D. E.

16,6

4,16

K K

K

5. Rapat massa gas ideal pada suhu T dan tekanan P adalah ρ. Jika tekanan gas tersebut dijadikan 1,5 P dan suhunya diturunkan menjadi 0,3 T maka rapat massa dalam keadaan terakhir ini adalah… 24

A. 0,3 ρ

D. 5 ρ

B. 0,7 ρ

E. 7 ρ

C. 3 ρ 6. Di luar angkasa terdapat kira-kira 1 atom Hidrogen tiap 1 cm3. Dengan suhu 3,5 K. apabila massa atom hydrogen adalah 1 g/ mol, tekanan udara pada tempat itu adalah… A. 4,83 x 10-17 Pa

D. 7,83 x 10-17 Pa

B. 5,83 x 10-17 Pa

E. 8,83 x 10-17 Pa

C. 6,83 x 10-17 Pa 7. Suatu gas volumenya 0,5 m3 perlahan-lahan dipanaskan pada tekanan tetap sehingga volumenya menjadi 2 m3. Jika usaha luar gas tersebut 3 x 105 J, maka tekanan gas adalah… A. 6 x 105 N/ m2

D. 6 x 104 N/ m2

B. 2 x 105 N/ m2

E. 3 x 104 N/ m2

C. 1,5 x 105 N/ m2 8. Gas He (Mr = 4 g/mol)pada suhu 27oC.dan volume 1 liter massanya 8 gram. Nilai energy dalam gas adalah… A. 7277 J

D. 7479 J

B. 7379 J

E. 7597 J

C. 7477 J 9. Sebuah silinder mengandung 20 liter gas pada tekanan 2,5 x 106 Pa. keran pada ujung silinder dibuka sehingga tekanannya turun menjadi 2,0 x 106 Pa., kemudian keran ditutup kembali. Jika suhu dijaga tetap, maka berapa volume gas yang keluar pada atmosfer yang bertekanan 105 Pa? A. 150 liter

D. 15 liter

B. 100 liter

E. 5 liter

C. 50 liter

10. Di dalam sutu ruangan tertutup terdapat gas yang tekanannya 3,2 x 105 N/m2. Jika massa jenis partikel gas 6 kg/m3, maka kecepatan efektif tiap partikel gas adalah… A. 200 m/s

B. 250 m/s 25

E. 400 m/s

C. 275 m/s D. 300 m/s

TES PRAKTIK

MARI DISKUSI !! Buatlah tiga kelompok. Kemudian lakukanlah percobaan dibawah ini. Kelompok 1 melakukan percobaan. Diskusikan hasil pengamatan kalian dengan teman-teman lain.

Tanyakan kepada guru apabila kalian mengalami kesulitan! Presentasikan hasil diskusi kalian di depan kelas!

Kelompok yang menjawab dengan benar dan lengkap akan mendapat tambahan nilai 5

Percobaan 1: Gejala Teori Kinetik Gas-1 Tujuan: Peserta didik dapat menunjukan adanya gejala teori kinetik gas Alat dan Bahan  Balon 3 buah (warna merah, kuning dan hijau)  Soda kue  Air cuka  tempat  Sendok Langkah Percobaan 1. Isi balon merah dengan soda kue sebanyak 1 sendok kemudian tambahkan pula air cuka lebih kurang 1 sendok 2. Ikat balon merah dengan kencang, kocok sehingga diperkirakan soda kue dan air cuka bereaksi, serta letakkan di lantai atau baki

26

3. Isi balon kuning dengan soda keu sebanyak 2 sendok kemudian tambahkan pula air cuka lebih kurang 2 sendok 4. Ikat balon kuning dengan kencang kocok sehingga diperkirakan soda kue dan air cuka bereaksi, serta letakkan di lantai atau baki 5. Isi balon hijau dengan soda kue sebanyak 3 sendok kemudian tambahkan pula air cuka lebih kurang 3 sendok 6. Ikat balon dengan kencang kocok sehingga diperkirakan soda kue dan air cuka bereaksi, serta letakan di lantai atau baki 7. Tunggu beberapa saat, apa yang terjadi.

Bahan Diskusi: Diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut dan jawablan berdasarkan hasil pengamatan yang diperoleh 1. Mengapa percobaan dilakukan dengan lebih dari 1 macam? 2. Setelah di dalam balon terdapat campuran soda kue dan air cuka, terdapat gelembung gas, bandingkanlah banyaknya gelemung gas yang dihasilkan oleh campuran soda kue dan air cuka. Manakah jumah gas yang dihasilkan oleh soda kue dan air cuka yang paling banyak? Mengapa? Percobaan 2: Gejala Teori Kinetik Gas-2 Tujuan: Peserta didik dapat menunjukan adanya gejala teori kinetik gas Alat dan Bahan  Gelas 1 buah  Piring berisi secukupnya air berwarna oleh betadin  Lilin dan plastisin  Korek api Langkah Percobaan 1. Letakan

lilin

di

tengah-tengah

piring

dengan

menggunakan plastisin 2. Isilah piring dengan sedikit air berwarna dengan zat warna 3. Nyalakan lilin dengan korek api 27

4. Beberapa detik kemudian, tutuplah lilin yang menyala dengan gelas 5. Perhatikanlah apa yang terjadi dengan api pada lilin? 6. Bagaimanakah air berwana yang terdapat pada permukaan piring?

Bahan Diskusi: Diskusikan pertanyaan-pertanyaan berikut dan jawablan berdasarkan hasil pengamatan yang diperoleh 1. Mengapa api lilin pada akhirnya padam? Jelaskan 2. Bagaimanakah air yang ada pada permukaan piring? Mengapa demikian? 3. Apakah ada hubungan antara tekanan udara di dalam gelas dan di luar gelas? Berilah penjelasan

28

PENUTUP

TINDAK LANJUT Jawablah semua tes tertulis pada modul ini. Kemudian cocokkan jawaban anda dengan kunci jawaban dan nilai hasilnya. Apabila benar semua, maka pemahaman anda 100%. Apabila salah satu, maka pemahaman anda 80%. Apabila salah dua, maka pemahaman

anda 60%. Apabila salah tiga, maka pemahaman anda 40%. Apabila salah empat, maka pemahaman anda 20%, dan apabila anda salah semua, maka pemahaman anda 0%. Apabila anda mendapat hasil minimal 80% maka anda dinyatakan lulus dan dipersilahkan untuk melanjutkan modul berikutnya. Apabila anda mendapat 0%, 20%, 40% atau 60%, maka anda diminta untuk membaca dan memahami isi modul kembali dan menjawab tes tertulis lagi

HARAPAN Setelah mempelajari modul ini, diharapkan peserta didik memperoleh pemahaman tentang elastisitas pada benda. Kemampuan dasar untuk berikir logis dan kritis, rasa ingin tahu, memecahkan masalah, dan keterampilan dalam kehidupan sehari-hari.

29

DAFTAR PUSTAKA Resnick, Halliday. 1985. FISIKA. Jakarta: Penerbit Erlangga. Risdiyani, Chasanah. 2012. Detik-Detik Ujian Nasional Fisika Program IPA. Jakarta: Intan Pariwara Surya, Yohanes. 2009. Suhu dan Termodinamika Persiapan Olimpiade Fisika. Tangerang: PT Kandel. Tim Guru Eduka. 2014. Fresh Update Mega Bank Soal Fisika SMA Kelas 1, 2 & 3. Jakarta: Cmedia. Widodo, Tri. 2009. Fisika: untuk SMA dan MA Kelas XI. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional Young, Hugh D. 2002. Fisika Universitas Jilid 1. Jakarta : Erlangga

30

KUNCI JAWABAN KUNCI JAWABAN TES FORMATIF 1

1. P = 1,00 x 105 Pa 2. m = 1.626 gram 3. T = 1.227 oC 4. P = 6,02 x 104 N/m2 5. V = 100 liter

KUNCI JAWABAN TES FORMATIF 2

1. m = 8 x 10-4 kg = 0,8 gram 2. T2 = 927 oC 3. V2 = √ 4. V = 483 m/s 5. U = 7479 J

31

KUNCI JAWABAN EVALUASI TERTULIS

1. C

6. A

2. D

7. B

3. C

8. D

4. E

9. B

5. D

10. E

32

View more...

Comments

Copyright © 2017 ZILADOC Inc.