Kumpulan Soal Serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (Un) Fisika Sma Part 1 - Gas Ideal (Hukum Pertama Termodinamika)
Senin, 24 Februari 2014
Tambah Komentar
gammafisblog.blogspot.com - kali ini kita bakal mempelajari tetang "gas ideal". Dimana tinjauan gas ideal dilihat dari skala makrokopis, seperti Volume (V), Tekanan (P) serta Suhu (T). Disini kita bakal mempelajari besaran besaran tersebut dalam menjesakan tentang Gas. Pada kenyataanya gas enggak ada yang ideal, namun mendekati keadaan ideal. Gas dengan kerapatannya yang rendah disebut sebagai gas ideal. Persamaam keadaan dapat digunakan buat menjelaskan tentang Gas Ideal.
Dalam mermacam eksperimen yang telah dilakukan, banyak gas yang menunjukan sifat kalau saat tekanan mendekati nol, nilai PV/nT mendekat nilai R yang sama buat semua gas. Sehingga R disebut sebagai konstanta gas universal.
"Gas ideal yaitu suatu kondisi dimana nilai dari PV/nT yaitu Konstan", Gas ideal di tunjukan dalam persamaan keadaan. (PV = nRT)
Untuk memudahkan kita dalam menentukan jumlah gas dalam suatu volume tertentu maka digunakan sebuah istilah, yaitu jumlah mol gas (n) dimana (n = m/M) atau dalam jumalah molenkul total (n = N/NA).
Baca Juga : Bunyi Hukum Boyle, Rumus, Contoh Soal serta Penjelasan Lengkap Serta Penerapannya dalam Kehidupan Sehari-Hari
Dengan mengunakan definisi gas ideal, kita bandingkan persamaan keadaan gas ideal dengan persamaan diatas. Ingan persamaan keadan diperoleh dari hasil eksperimen yang begitu panjang.
Hasil ini menunjukana bahawa suhu sebanding dengan energi kinetik rata-rata.
Dari persamaan tersebut maka kita peroleh hubungan energi kinetik translasi molekul gas dengan suhu:
Dari sini dapat kita simpulkan kalau energi kinetik translasi rata-rata gas persatuan molekul yaitu 3/2 k_b T. Maka diperoleh :
Jadi, setiap derajat kebebasan menyumbangkan 1/2 k_b T kepada energi sistem, dimana derajat kebebsan yang dapat diperoleh dari gerak translasi, rotasi serta vibrasi (getaran) molekul gas ini disebut dengan teorema ekipartisi energi.
Energi kinetik translasi total dari N molekul gas yaitu N molekul dikalikan dengan energi kinetik rata-rata permolekul gas.
Dari persamaan diatas dapat kita lihat hubungan antara energi kinetik rata-rata molekul gas berbanding lurus dengan suhunya. artinya pergerakan molekul gas bakal meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.
Merupakan kasus khusus dari hukum kekekalan energi. Hukum pertama termodinamika berbicara tentang perubahan energi dalam berupa kalor serta usaha. hukum pertama termodinamika adalah suatu hukum yang dapat diaplikasi dalam banya keadaan atau proses yang menjadi penghubung antara keadaan mikrokopis serta makrokopis.
Pada kenyataanya kita enggak dapat mengukur besarnya energi dalam secara tunggal dalam suatu sistem, kita cuma dapat mengukur perubahan energi dalam dari sistem. menjadi perubahan energi dalam sistem dapat berupa kalor atau usaha ataupun keduanya.
Hukum Pertama Termodinamika Menyatakan kalau "ketika sistem mengalami perubahan dari suatu keadan kekeadaan yang lain" maka besarnya perubahan energi dalam yang terjadi pada sistem adalah:
Jika sistem terisolasi maka tidaka ada energi yang dapat keluar ataupun masuk kedalam sistem artnya enggak terjadi pelapasan atau penyerapan energi antara sistem serta lingkungan. Sehingga pada keadaan terisolasi tiada ada perubahan energi berupa kalor serta usaha, Maka energi dalam sistem konstan. Artinya kalau energi dalam awal sama dengan energi dalam akhir.
dE = W (dinmana dE yaitu perubahan energi dalam)
dari hasil diatas menujikan behwa saat gas dikomprsesi secara adiabatik sehingga usaha pada sistem bernilai positif, maka perubahan energi dalam bernilai positif pula serta suhu gas dalam sistem meningkat akibat proses kompresi secara adiabatik. Sebaliknya saat gas di ekspansi secara adiabatik maka usaha yang dilakukan gas bernilai negatif sehingga mengakibatkan suhu gas menurun secara adiabatik.
Proses adiabatik sangatlah penting dalam bidang teknik seperti proses ekspansi gas pada mesin kendaran misalnya pada piston kendaran pada proses pembakaran.
W = - P (Vf - Vi) (kadaan dimana tekanan konstan atau proses isobarik)
Proses Isovolumetrik
adalah proses dimana volume sistem dijaga agar tetap konstan.
dE = Q (Proses Isovolumetrik)
dari persamaan diatas disimpulkan kalau saat energi berupa kalor ditambahkan edalam sistem dimana volume sistem dijaga agar tetap dalam keadaan konstan, maka energi yang masuk kesistem bakal tetap berada di dalam sistem, sebagai suatu peningkatan energi dalam sistem. contonya saat kaleng cat semprot di bakar, maka energi berupa kalor bakal tetap masuk kedalam sistem sehingga mengakibatkan suhu serta tekanan sistem mengkat hingga kaleng cat dapat meledak karna enggak mampu menahan peningkatan tekan dari dalam sistem.
Proses Isotermal
adalah suatu keadaan dimana proses terjadi pada suhu konstan.
A. P1 : P2 = 1 : 2
B. P1 : P2 = 1 : 3
C. P1 : P2 = 2 : 1
D. P1 : P2 = 3 : 2
E. P1 : P2 = 9 : 2
(Ujian Nasional 2013/2014)
Jawabannya: B
Solusi:
Diketahui:
V1 = V
P1 = P
T1 = T
T2 = 3/2 T
V2 = 1/2 V
Ditanya: Perbandingan P1 : P2 =...?
Jawab:
2. Didalam ruang tertutup suhu suatu gas 27 drajat Selsius, Tekanan 1 atm, serta volume 0.5 liter. jika suhu gas denaikan menjadi 327 drajat Selsius serta tekanan gas menjadi 2 atm, volume gas bakal menjadi ... Liter ? (Ujian Nasional 2011/2012)
A. 1
B. 0.5
C. 0.25
D. 0.125
E. 0.0625
Jawabannya: B
Solusi:
Diketahui:
T1 = 27 C = 27 + 273 = 300 K
P1 = 1 atm = 1 .10^5 N/m2
V1 = 0.5 Liter
T2 = 327 C = 327 + 273 = 600 K
P2 = 2 atm = 2. 10^5 N/m2
Ditanya : Volume akhir gas =...?
Jawab:
3. Gas dalam ruang tertutup bersuhu 42 drajat Selsius serta tekanan 7 atm serta volumenya 8 L. Apabila gas dipanasi samapai 87 drajat Selsius, tekan naik sebesar 1 atm, maka volume gas yaitu :...?
A. Berkurang 10%
B. tetap
C. Berkurang 20%
D. Bertambah 20%
E. bertambah 12%
Jawabannya: B
Solusi:
Diketahui:
T1 = 42 C = 42 + 273 = 315 K
P1 = 7 atm = 7.10^5 N/m2
V1 = 8 Liter
T2 = 87 C = 87 + 273 = 360 K
P2 = naik 1 atm = 8 atm = 8.10^5 N/m2
Ditanya: Volume Akhir Gas =...?
4. Suatu gas ideal dengan volume 1 liter pada suhu 27 drajat Selsius mengalami pemanasan secara isobarik pada tekanan 3 atm (1 atm = 10^5 N/m2) hingga suhu 117 drajat Selsius. Bila Kapasitas kalor gas ideal 8.0 J/K, maka volume akhir gas ideal serta perubahan energi dalam berturut-turut yaitu :...?
A. 1.3 Liter serta 630 joule
B. 1.3 Liter serta 720 joule
C. 1.5 liter serta 630 joule
D. 1.5 Liter serta 630 joule
E. 1.8 Liter serta 630 joule
Jawabannya: A
Solusi:
Diketahui:
V1 = 1 Liter
T1 = 27 C = 27 + 273 = 300 K
P = 3 atm
T2 = 117 C = 117 + 273 = 390 K
C = 8.0 J/K
Ditanya : Volume akhir serta perubahan energi dalam gas ideal =...?
Jawab:
Itulah Sekilas pembahasan mengenai "Kumpulan Soal serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Gas Ideal (Hukum Pertama Termodinamika)". kalau ada kesalahan silahkan dikoreksi agar artikel ini dapat menjadi sempurna. Terimakasi atas kunjungan teman-teman semua.
Koleksi Soal serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Gas Ideal (Hukum Pertama Termodinamika)
Apa Gas Ideal ?
Coba kita melakukan eksperimen kecil. Sekarang kita misalkan suatu gas ideal dikurung dalam sebuah wadah dimana volume wadah dapat berubah, seperti piston. kalau kita mengasumsikan kalau wadah enggak bocor, maka enggak ada gas yang keluar sehingga massa (atau jumlah mol) gas dalam keadaan konstan. Pada eksperimen ini kita bakal memperoleh beberapa informasi : Pertama saat gas dijaga suhunya agar tetap konstan serta kemudian piston ditekan (Tekanan diperbesar) maka volume bakal mengecil, artinya kalau tekana gas berbanding terbalik dengan volume (Yang diketahui denga Hukum Boyle). Kedua saat tekana gas dijaga agar tetap konstan maka volume gas berbanding lurus dengan suhu gas (Hukum Charles serta Gay-Lussac). Eksperimen sederhana ini disimpulkan dalam persamaan keadaan. (PV = nRT)Dalam mermacam eksperimen yang telah dilakukan, banyak gas yang menunjukan sifat kalau saat tekanan mendekati nol, nilai PV/nT mendekat nilai R yang sama buat semua gas. Sehingga R disebut sebagai konstanta gas universal.
"Gas ideal yaitu suatu kondisi dimana nilai dari PV/nT yaitu Konstan", Gas ideal di tunjukan dalam persamaan keadaan. (PV = nRT)
Untuk memudahkan kita dalam menentukan jumlah gas dalam suatu volume tertentu maka digunakan sebuah istilah, yaitu jumlah mol gas (n) dimana (n = m/M) atau dalam jumalah molenkul total (n = N/NA).
Hukum Boyle - Gay-Lussac - Charles
Pada persamaan keadan buat gas ideal diperoleh bahwa:
PV/T = konstan.
Keterangan:
P yaitu tekan gas ideal (Pa atau atm)
V yaitu volume gas ideal (Liter)
T yaitu suhu gas ideal (K)
Keadan ini terjadi saat enggak ada gas yang dapat keluar atau masuk kedalam sistem. artinya jumlah molekul gas konstan. sehingga PV/T = Konstan.
Keadan Isobarik.
Pertama Keadan dimana tekanan Gas konstan atau yang diketahui denga proses isobarik. Pada keadan tekanan konstan, maka volume (V) sebanding dengan suhu (T) artinya saat suhu gas bertambah pada tekan konstan maka volume gas bakal menngkat atau dalam kata lain gas mengalami pemuaian atau terjadi ekspansi volum. Sebaliknya saat suhu gas berkurang maka molekil molekul gas bakal menyusut sehingga volume gas pun berkurang.
|
| Keadaan Isobarik |
Keadan Isovolumetrik (atau Isokhorik)
Keadan kedua dimana volume gas dijaga agar tetap konstan yang diketahui dengan proses isokhorik. Pada keadaan volume konstan maka keadaan makrokopis gas yang lain bakal berubah dimana tekanan gas bakal berbading lurus dengan suhu gas ideal. Contohnya saat botol parvum yang volume konstan dinaikan suhunya maka molekul gas yang ada didalam botol parvum bakal bertumbukan sehingga tekan gas bakal meningkat, hal ini yang menyebabkan botol parvum bakal meledak saat dibakar karna tekana gas meningkat serta terus mendorong dinding-dinding parvum. Dapat disimpulkan kalau saat suhu gas meningkat maka tekana gas bakal meningkat pula begitupun sebaliknya.
 |
| Keadaan Isobarik |
Keadan Isotermik
Keadan ketiga dimana suhu gas dijaga agar tetep konstan. Pada suhu tetep keadan makrokopis gas seperti tekanan serta volume bakal berubah serta saling berkaitan. berdasarkan hasil eksperimen menjelaskan kalau tekanan gas berbanding terbalik dengan volume, Artinya kalau saat suatu gas ditekan atau dimampatkan maka volume gas bakal berkurang. Sebeliknya saat tekana kecil maka volume gas bakal meningkat.
 |
| Keadaan Isotermik |
Baca Juga : Bunyi Hukum Boyle, Rumus, Contoh Soal serta Penjelasan Lengkap Serta Penerapannya dalam Kehidupan Sehari-Hari
Energi Kinetik Rata-Rata Gas Ideal
Hubungan Antara Tekanan serta Energi Kinetik Molekul : dimana tekanan suatu gas sebanding dengan jumlah molekul gas persatuan volume sebanding dengan energi kinetik rata rata dari molekul. |
| Hubungan Tekanan serta Energi kinetik gas ideal |
Dengan mengunakan definisi gas ideal, kita bandingkan persamaan keadaan gas ideal dengan persamaan diatas. Ingan persamaan keadan diperoleh dari hasil eksperimen yang begitu panjang.
 |
| Persamaan Keadaan Gas Ideal |
Dari persamaan tersebut maka kita peroleh hubungan energi kinetik translasi molekul gas dengan suhu:
 |
| Energi Kinetik rata-rata |
 |
| Energi Kinetik Translasi |
Energi kinetik translasi total dari N molekul gas yaitu N molekul dikalikan dengan energi kinetik rata-rata permolekul gas.
 |
| Energi Kinetik Rata-rata permolekul |
Rangkuman
 |
| Rangkuman Energi Kinetik Rata-Rata Gas Ideal |
Hukum Pertama Termodinamika
 |
| Hukum Pertama Termodinamika |
Merupakan kasus khusus dari hukum kekekalan energi. Hukum pertama termodinamika berbicara tentang perubahan energi dalam berupa kalor serta usaha. hukum pertama termodinamika adalah suatu hukum yang dapat diaplikasi dalam banya keadaan atau proses yang menjadi penghubung antara keadaan mikrokopis serta makrokopis.
Pada kenyataanya kita enggak dapat mengukur besarnya energi dalam secara tunggal dalam suatu sistem, kita cuma dapat mengukur perubahan energi dalam dari sistem. menjadi perubahan energi dalam sistem dapat berupa kalor atau usaha ataupun keduanya.
Hukum Pertama Termodinamika Menyatakan kalau "ketika sistem mengalami perubahan dari suatu keadan kekeadaan yang lain" maka besarnya perubahan energi dalam yang terjadi pada sistem adalah:
Jika sistem terisolasi maka tidaka ada energi yang dapat keluar ataupun masuk kedalam sistem artnya enggak terjadi pelapasan atau penyerapan energi antara sistem serta lingkungan. Sehingga pada keadaan terisolasi tiada ada perubahan energi berupa kalor serta usaha, Maka energi dalam sistem konstan. Artinya kalau energi dalam awal sama dengan energi dalam akhir.
Aplikasi Hukum Pertama Termodinamika
Proses adiabatik
adalah suatu keadaan dimana enggak adanya pertukanan energi berupa kalor yang mesuk ataupun yang keluar dari sistem. Sehingga Q = 0. Proses adiabatik terjadi saat sistem dalam keadaan terisolasi denga baik atau melakukan proses perubahan secara cepat sehingga memungkinkan kalor yang berpindah kecil sehingga dapat diabaikan. dengan mengaplikasikan hukum pertama termodinamika sehingga pada proses adiabatik diperoleh kalau "Perubahan Energi dalam sistem sama dengan usaha yang diberikan pada sistem".dE = W (dinmana dE yaitu perubahan energi dalam)
dari hasil diatas menujikan behwa saat gas dikomprsesi secara adiabatik sehingga usaha pada sistem bernilai positif, maka perubahan energi dalam bernilai positif pula serta suhu gas dalam sistem meningkat akibat proses kompresi secara adiabatik. Sebaliknya saat gas di ekspansi secara adiabatik maka usaha yang dilakukan gas bernilai negatif sehingga mengakibatkan suhu gas menurun secara adiabatik.
Proses adiabatik sangatlah penting dalam bidang teknik seperti proses ekspansi gas pada mesin kendaran misalnya pada piston kendaran pada proses pembakaran.
Proses Isobarik
adalah suatu keadaan dimana proses yang terjadi pada gas dalam keadaan tekana konstan. proses ini terjadi jika piston dilepas secara bebas sehingga proses selalu terjadi adalam keadaan setimbang dimana gaya total dari gaya yang mendorong piston keatas diimbangi oleh gaya berat piston ditambah gaya tekanan atmosfer yang menekan kebawah. Sehingga dala proses ini kalor serta usaha enggak bernilai nol serta usaha yang yang diberikan pada gas dalam proses isobar yaitu :W = - P (Vf - Vi) (kadaan dimana tekanan konstan atau proses isobarik)
Proses Isovolumetrik
adalah proses dimana volume sistem dijaga agar tetap konstan.
dE = Q (Proses Isovolumetrik)
dari persamaan diatas disimpulkan kalau saat energi berupa kalor ditambahkan edalam sistem dimana volume sistem dijaga agar tetap dalam keadaan konstan, maka energi yang masuk kesistem bakal tetap berada di dalam sistem, sebagai suatu peningkatan energi dalam sistem. contonya saat kaleng cat semprot di bakar, maka energi berupa kalor bakal tetap masuk kedalam sistem sehingga mengakibatkan suhu serta tekanan sistem mengkat hingga kaleng cat dapat meledak karna enggak mampu menahan peningkatan tekan dari dalam sistem.
Proses Isotermal
adalah suatu keadaan dimana proses terjadi pada suhu konstan.
 |
| Rkspansi Isotermal dari Gas Ideal |
Contoh Soal
1. Suatu gas ideal yang menempati ruang dengan Volume V, Tekanan P serta suhu T. kalau suhu gas dinaikkan menjadi 3/2 T serta volume menjadi 1/2 V maka perbandingan tekanan awal dengan tekan akhir gas yaitu ...?A. P1 : P2 = 1 : 2
B. P1 : P2 = 1 : 3
C. P1 : P2 = 2 : 1
D. P1 : P2 = 3 : 2
E. P1 : P2 = 9 : 2
(Ujian Nasional 2013/2014)
Jawabannya: B
Solusi:
Diketahui:
V1 = V
P1 = P
T1 = T
T2 = 3/2 T
V2 = 1/2 V
Ditanya: Perbandingan P1 : P2 =...?
Jawab:
2. Didalam ruang tertutup suhu suatu gas 27 drajat Selsius, Tekanan 1 atm, serta volume 0.5 liter. jika suhu gas denaikan menjadi 327 drajat Selsius serta tekanan gas menjadi 2 atm, volume gas bakal menjadi ... Liter ? (Ujian Nasional 2011/2012)
A. 1
B. 0.5
C. 0.25
D. 0.125
E. 0.0625
Jawabannya: B
Solusi:
Diketahui:
T1 = 27 C = 27 + 273 = 300 K
P1 = 1 atm = 1 .10^5 N/m2
V1 = 0.5 Liter
T2 = 327 C = 327 + 273 = 600 K
P2 = 2 atm = 2. 10^5 N/m2
Ditanya : Volume akhir gas =...?
Jawab:
 |
| Volume Akhir Gas |
3. Gas dalam ruang tertutup bersuhu 42 drajat Selsius serta tekanan 7 atm serta volumenya 8 L. Apabila gas dipanasi samapai 87 drajat Selsius, tekan naik sebesar 1 atm, maka volume gas yaitu :...?
A. Berkurang 10%
B. tetap
C. Berkurang 20%
D. Bertambah 20%
E. bertambah 12%
Jawabannya: B
Solusi:
Diketahui:
T1 = 42 C = 42 + 273 = 315 K
P1 = 7 atm = 7.10^5 N/m2
V1 = 8 Liter
T2 = 87 C = 87 + 273 = 360 K
P2 = naik 1 atm = 8 atm = 8.10^5 N/m2
Ditanya: Volume Akhir Gas =...?
 |
| Volume Akhir Gas |
4. Suatu gas ideal dengan volume 1 liter pada suhu 27 drajat Selsius mengalami pemanasan secara isobarik pada tekanan 3 atm (1 atm = 10^5 N/m2) hingga suhu 117 drajat Selsius. Bila Kapasitas kalor gas ideal 8.0 J/K, maka volume akhir gas ideal serta perubahan energi dalam berturut-turut yaitu :...?
A. 1.3 Liter serta 630 joule
B. 1.3 Liter serta 720 joule
C. 1.5 liter serta 630 joule
D. 1.5 Liter serta 630 joule
E. 1.8 Liter serta 630 joule
Jawabannya: A
Solusi:
Diketahui:
V1 = 1 Liter
T1 = 27 C = 27 + 273 = 300 K
P = 3 atm
T2 = 117 C = 117 + 273 = 390 K
C = 8.0 J/K
Ditanya : Volume akhir serta perubahan energi dalam gas ideal =...?
Jawab:
 |
| Volume serta Energi dalam Gas ideal |
Itulah Sekilas pembahasan mengenai "Kumpulan Soal serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (UN) Fisika SMA Part 1 - Gas Ideal (Hukum Pertama Termodinamika)". kalau ada kesalahan silahkan dikoreksi agar artikel ini dapat menjadi sempurna. Terimakasi atas kunjungan teman-teman semua.
Belum ada Komentar untuk "Kumpulan Soal Serta Pembahasan Soal Ujian Nasional (Un) Fisika Sma Part 1 - Gas Ideal (Hukum Pertama Termodinamika)"
Posting Komentar