Rangkuman, 25 Contoh Soal Teori Kinetik Pembahasan & Jawaban

Rangkuman Materi Teori Kinetik Gas Kelas 11

GAS IDEAL

Sifat-Sifat Gas Ideal

  1. Berlaku hukum Newton tentang gerak
  2. Partikel gas selalu bergerak secara acak atau sembarangan.
  3. Tidak ada gaya tarik menarik/interaksi antarmolekul.
  4. Ukuran molekul gas dapat diabaikan terhadap ukuran ukuran ruangan tempat gas berada.
  5. partikel gas terdistribusi merata dalam ruangan.
  6. Tumbukan antar partikel bersifat lenting sempurna.

Hukum-hukum tentang Gas

Hukum Boyle

“pada suhu yang dibuat tetap, perkalian tekanan dan volume selalu konstan/tetap”.

Sehingga berlaku persamaan berikut :

PV = konstan

P1V1 = P2V2

Hukum Charles

“pada tekanan yang dibuat tetap, hasil bagi volume terhadap suhu akan selalu bernilai konstan/tetap”.

kin1

atau :

kin2
Hukum gay-lussac

“pada volume yang dibuat tetap, hasil bagi tekanan terhadap suhu akan selalu bernilai konstan/tetap “.

kin3

atau:

kin4

Hukum boyle-gay lussac

merupakan gabungan dari hukum boyle ,hokum charles , dan hokum gay lussac .di dapat persamaan berikut:

kin5

Keterangan :

P1= Tekanan awal (N/m2)

P2=Tekanan akhir (N/m2)

V1=Volume awal(m3)

V2=Volume akhir (m3)

T1=Suhu awal (K)

T2=suhu akhir (K)

Persamaan umum gas ideal

Dirumuskan sebagai berikut:

PV = NkT atau PV = nRT

Keterangan:

P = tekanan gas ideal (N/m2)

V = volume gas ideal(m3)

N = jumlah molekul zat

n = jumlah mol

k = konstanta Boltzmann(dimana k = 1,38 x 10-23J/K)

R = konsanta gas umum (dimana R=8,31J/Mol K)

T = suhu gas ideal (K)

mol zat (n) dapat ditentukan dengan persamaan.

kin6

Keterangan:

N = jumlah molekul zat

NA=bilangan Avogadro (6,02 x 1023 partikel)

m= massa partikel gas (gram)

Mr=massa relatif molekul gas

Hubungan Kecepatan Partikel Gas, Energi Kinetik Dan Tekanan

Dalam gas ideal tekanan , suhu, dan kecepatan dapat ditentukan dengan persamaan berikut.

Energi kinetik

kin7

Tekanan gas

kin8

Suhu gas

kin9

Kecepatan efektifkin10

Keterangan:

N = jumlah partikel zat

EK = energi kinetik rata-rata(J)

M0 = massa partikel gas (kg)

Mr = massa molekul relatif (kg/mol)

ρ = massa jenis gas ideal(kg/m3)

k = konstanta Boltzmann(dimana k = 1,38 x 10-23J/K)

R = konsanta gas umum (dimana R=8,31J/Mol K)

T = suhu (kelvin)

Energi Dalam

yaitu energi kinetik partikel gas yang terdapat di dalam suatu ruang tertutup

U = N.Ek = Nf(½ KT)

Keterangan:

N =jumlah partikel

Ek = energi kinetik

f = derajat kebebasan

  1. Gas monoatomic(f=3 seperti He , Ne, dan Ar)
  2. Gas diatomi seperti H2,O2,N2

Suhu rendah (T = ±250k ), f=3

Suhu rendah (T = ±500k), f=5

Suhu tinggi (T= ± 1000 k ), f=7 

Contoh Soal Teori Kinetik Gas Pembahasan & Jawaban Kelas 11

Soal No.1 (UTBK 2019)
Sejumlah gas argon mengalami proses kuasistatik dari keadaaan A ke keadaan B kemudian ke keadaan C dan kembali ke keadaan A seperti ditunjukkan gambar. Anggaplah gas argon sebagai gas ideal. Sketsa grafik temperatur gas sebagai fungsi volume pada proses AB yang mungkin adalah….

PEMBAHASAN :
Perhatikan grafik berikut.

Jika gas argon dianggap sebagai gas ideal, maka berlaku PV = nRT dari persamaan ini diperoleh hubungan V dan T sebagai berikut.

Jika perubahan diaggap kuasistatik (n = tetap) maka persamaan tersebut menjadi (k = Konstanta, anggap nilainya 1), jika dimisalkan VA = 1 m3; VB = 2 m3 ; PA = 1 Pa; PB = 2 Pa maka diperoleh TA = 1 dan TB = 4 Berdasarkan pemisalan inilah grafik T terhadap V untuk proses AB adalah grafik linear ke atas.
Jawaban A

Soal No.2 (SBMPTN 2018)
Suatu bejana kokoh yang berisi gas ideal dikocok berulang-ulang. Manakah pernyataan yang benar tentang keadaan gas tersebut setelah dikocok?
  1. Temperatur gas bertambah meskipun energi dalamnya tetap
  2. Temperatur gas bertambah tanpa gas melakukan usaha
  3. Energi dalam gas berkurang karena sebagian berubah mejadi kalor
  4. Gas melakukan usaha sebesar penambahan energi dalamnya
  5. Temperatur gas bertambah sebanding dengan penambahan kelajuan molekul gas

PEMBAHASAN :
Dari rumusan kecepatan efektif gas ideal kita dapat melihat hubungan temperatur dan kelajuan molekul gas
contoh soal teori kinetik gas
Dari rumusan tersebut terlihat bahwa temperatur (T) dengan kelajuan molekul gas (vrms) sebanding. Maka jika temperatur dinaikan maka terjadi penambahan kelajuan molekul gas
Jawaban : E

Soal No.3 (SBMPTN 2016)

Gas Argon dianggap sebagai gas ideal. Gas itu mula- mula mempunyai energi dalam Ei dan temperatur Ti. Gas tersebut mengalami proses dengan melakukan usaha W, melepaskan energi senilai Q, dan keadaan akhir energi dalam Ef serta temperatur Tf. Besarnya perubahan energi tersebut digambarkan seperti gambar berikut.

Apa simpulan proses tersebut.

  1. Gas mengalami proses isobarik dan Tf < Ti
  2. Gas mengalami proses adiabatik dan Tf < Ti
  3. Gas mengalami proses isokhorik dan Tf < Ti
  4. Gas mengalami proses isotermal dan Tf = Ti
  5. Gas mengalami proses isokhorik dan Tf = Ti

PEMBAHASAN :
Diketahui dari grafik
Ei = Ui = 3 J
Ef = Uf = 3 J
Menentukan energi dalam (ΔU)
ΔU = UF – Ui
ΔU = 3 – 3
ΔU = 0
ΔU = 3/2 n. R. ΔT
0 = 3/2 n. R. ΔT
Maka ΔT = 0, karena n ≠ 0
Karena ΔT = 0, maka tidak terjadi perubahan suhu atau disebut isotermis
Tf = Ti
Jawaban : D

Soal No.4 (UN 2014)
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 (P2) setelah V dan T diubah adalah…
  1. 1:3
  2. 1:2
  3. 2:3
  4. 3:4
  5. 4:3

PEMBAHASAN :

kin11
Jawaban : D

Soal No.5 (UN 2012)
Dalam wadah tertutup terdapat 2 liter gas pada suhu 27oC dan bertekanan 2 atm. Jika tekanan ditambah 2 atm pada kondisi isokhorik maka suhu gas menjadi….
  1. 600 oC
  2. 450 oC
  3. 327 oC
  4. 300 oC
  5. 54 oC

PEMBAHASAN :
kin12
Jawaban : C

Soal No.6 (SNMPTN 2010)
tekanan suatu gas ideal dalam suatu tabung dilipat duakan dengan volume dipertahankan tetap. Jika gas dianggap bersifat ideal maka perbandingan kelajuan rms (Vrms)keadaan awal dan keadaan akhir adalah ….
  1. 4
  2. 2
  3. 1/√2
  4. √2
  5. 1/2

PEMBAHASAN :

kin13

Jawaban : C

Soal No.7 (UN 2010)
Suhu gas ideal dalam tabung dirumuskan sebagai Ek = 3/2 kT, T menyatakan suhu mutlak dan E menyatakan energi kinetik rata-rata molekul gas. Berdasarkan persamaan di atas….
  1. Makin tinggi suhu gas, energi kinetiknya makin kecil
  2. Makin tinggi suhu gas, gerak partikel gas makin lambat
  3. Makin tinggi suhu gas, gerak partikel makin cepat
  4. Suhu gas berbanding terbalik dengan energi kinetik gas
  5. Suhu gas tidak mempengaruhi gerak partikel gas

PEMBAHASAN :

Dari rumus Ek = 3/2 kT, suhu berbanding lurus dengan energi kinetik. Jika suhu dinaikkan maka energi kinetiknya makin besar. Semakin besar energi kinetik gerak partikel gas akan bergerak semakin cepat

Jawaban : C

Soal No.8 (SNMPTN 2010)

suhu gas nitrogen pada saat kelajuan rms-nya (root mean square) sama dengan v1 adalah 300 K jika kelajuan rms gas nitrogen diperbersar menjadi dua kali dari v1 maka suhu gas nitrogen tersebut berubah menjadi ……….

  1. 425 K
  2. 600 K
  3. 1.146 K
  4. 1.200 K
  5. 2. 292 K

PEMBAHASAN :

kin14

Jawaban : D

Soal No.9 (UN 2009)
Sejumlah gas ideal dalam tabung tertutup dipanaskan secara isokhorik sehingga suhunya naik menjadi 4 kali suhu semula. Energi kinetik rata-rata molekul gas ideal menjadi…
  1. ¼ kali semula
  2. ½ kali semula
  3. Sama dengan semula
  4. 2 kali semula
  5. 4 kali semula

PEMBAHASAN :
kin15
Jawaban : E

Soal No.10 (UN 2014)
Suatu gas ideal dengan tekanan P volume V dalam ruangan tertutup. Jika tekanan gas dalam ruangan tersebut diturunkan menjadi ¼ kali semula pada volume tetap maka perbandingan energi kinetik sebelum dan sesudah penurunan tekanan adalah ….
  1. 1 : 4
  2. 1 : 2
  3. 2 : 1
  4. 4 : 1
  5. 5 : 1

PEMBAHASAN :
kin16 kin16
Jawaban : D

Soal No.11 (UM UGM 2013)
Banyaknya partikel gas argon di dalam tabung pada suhu C dan tekanan 1 atm (1 atm Pa) adalah 7,2 x 1022 partikel. Jika konstanta gas umum = 8,314 Jmol-1 dan banyaknya partikel dalam K-1 mol gas No = 6,02 x 1023 partikel maka volume gas argon adalah ….
  1. 2.983,1 liter
  2. 1.964,2 liter
  3. 298,3 liter
  4. 196,4 liter
  5. 94,2 liter

PEMBAHASAN :
kin17
Jawaban : C

Soal No.12
Sebuah bejana memiliki volume 2 m3 berisi 15 mol gas monoatomik dan energi kinetik molekul rata-rat 2,5 x 10-20 Joule. Maka tekanan gas dalam bejana adalah … (bilangan Avogadro 6,02 x 1023 molekul/mol)
  1. 75,25 x 105 N/m2
  2. 75,25 x 103 N/m2
  3. 75,25 x 102 N/m2
  4. 75,25 x 10-3 N/m2
  5. 75,25 x 10-5 N/m2

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V = 2 m3
n = 15 mol
Ek = 2,5 x 10-20 J
NA = 6,02 x 1023 molekul/mol

Menghitung jumlah molekul dalam bejana sebagai berikut:
N = n x NA
= 15 mol x 6,02 x 1023 molekul/mol
= 90,3 x 1023 molekul
Maka tekanan gas dalam bejana dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : B

Soal No.13
Terdapat sebuah tangki dengan volume 2.500 cm3 berisi gas oksigen pada suhu 220C, tekanan relatif pada alat 20 atm, massa molar oksigen 34 kg/kmol, dan tekanan udara 2 atm. Maka massa oksigen di dalam tangki tersebut adalah … (R = 8,314 J/molK)
  1. 0,01 kg
  2. 0,04 kg
  3. 0,1 kg
  4. 0,6 kg
  5. 0,08 kg

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V = 2.500 cm3 = 2,5 x 10-3 m3
T = 220C = (22 + 273)K = 2950K
pr = 20 atm
M = 34 kg/kmol
P0 = 2 atm
R = 8,314 J/molK

Menghitung total tekanan pada sistem sebagai berikut:
p = p0 + pr
= 2 atm + 20 atm
= 22 atm
= 22 x 105 Pa

Maka massa oksigen dapat dihitung sebagai berikut:
pV = nRT
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : E

Soal No.14
Sebuah tabung memiliki volume 0,5 m3 berisi 3 mol Helium pada suhu 250C, dengan Helium sebagai gas ideal. Maka energi kinetik gas Helium adalah … (R = 8,314 J/molK)
  1. 12367,051 J
  2. 21213,012 J
  3. 11149,074 J
  4. 14562,022 J
  5. 21167,033 J

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V = 0,5 m3
n = 3 mol
T = 250C = (25 + 273) = 2980K

Maka energi kinetik Helium dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : C

Soal No.15
Laju efektif (Vrms) untuk gas oksigen yang memiliki massa 40 kg/kmol dengan suhu 250C adalah … (NA = 6,02 x 1023 partikel/mol = 6,02 x 1026 partikel/kmol dan k = 1,38 x 10-23 J/K)
  1. 533 m/s
  2. 431 m/s
  3. 389 m/s
  4. 465 m/s
  5. 587 m/s

PEMBAHASAN :
Diketahui:
M = 40 kg/kmol
T = 250C = kg/kmol = (25 + 273)K = 2980K
NA = 6,02 x 1026 partikel/kmol
k = 1,38 x 10-23 J/K

Menghitung massa satu partikel oksigen sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Maka laju efektif gas oksigen dapat dihitung sebagai berikut:

Jawaban : B

Soal No.16
Gas He (Mr = 4 g/mol) dengan suhu 270C memiliki volume 2 liter dan massanya 10 gram. Maka energi dalam gas tersebut adalah … (R = 8,314 J/molK).
  1. 9353,25 J
  2. 2899,56 J
  3. 8432,21 J
  4. 4999,30 J
  5. 8946,87 J

PEMBAHASAN :
m = 10 g
Mr = 4 g/mol
T = 270C = (27 + 273)K = 300 K
R = 8,314 J/molK
Suhu gas Helium 300 k, bersuhu rendah. Maka berlaku:

Jawaban : A

Soal No.17
Jika rapat massa gas ideal pada suhu T dan tekanan p adalah ρ. Ketika tekanan gas tersebut dinaikkan menjadi 2p dan suhunya diturunkan menjadi 0,5T maka rapat gas pada kondisi akhir adalah …

PEMBAHASAN :
Diketahui:
T1 = T
p1 = p
ρ1 = ρ
T2 = 0,5 T
p2 = 2p
Berlaku persamaan gas ideal sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Maka rapat massa gas akhir dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
ρ2 = 4ρ1
ρ2 = 4ρ
Jawaban : D

Soal No.18
Sebuah tangki dengan kapasitas 20.000 liter berisi gas hidrogen dengan tekanan 15 atm dan bersuhu 270C. Jika tangki tersebut bocor dan tekanannya menjadi 10 atm, maka banyaknya gas hydrogen yang keluar adalah … (konstanta gas umum = R = 0,082 liter.atm/mol.K dan Mr hydrogen = 2 gr/mol)
  1. 10.125 gr
  2. 8.130 gr
  3. 9.753 gr
  4. 8.150 gr
  5. 11.100 gr

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V1 = 20.000 liter
p1 = 15 atm
T1 = 270 C = (27 + 273) K = 300 K
p2 = 10 atm
R = 0,082 liter.atm/mol.K
Mr = 2 gr/mol

Untuk menghitung banyaknya mol gas hydrogen dalam tangki mula-mula dan akhir berlaku rumus sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Banyak mol gas hidrogen yang keluar sebagai berikut:
n = n1 – n2
= 12,195 x 103 mol – 8,130 x 103 mol
= 4,065 x 103 mol
= 4.065 mol

Maka massa gas hidrogen yang keluar dapat dihitung sebagai berikut:
m = n x Mr
= 4.065 mol x 2 gr/mol
= 8.130 gram
Jawaban : B

Soal No.19
Terdapat sebuah silinder berisi 30 liter gas dengan tekanan 1,5 x 106 Pa. Jika keran pada ujung silinder dibuka sehingga tekanannya turun menjadi 1,2 x 106 Pa, kemudian keran ditutup. Ketika suhu tetap dan atmosfer bertekanan 104 Pa maka volume gas yang keluar adalah …
  1. 900 liter
  2. 1.200 liter
  3. 750 liter
  4. 1.000 liter
  5. 800 liter

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V1 = 30 liter = 3 x 10-2 m3
P1 = 1,5 x 106 Pa
P2 = 1,2 x 106 Pa
P0 = 104 Pa

Menghitung volume gas dalam silinder pada suhu tetap yaitu:
contoh soal teori kinetik gas

Sedangkan volume gas yang keluar dari kran pada tekanan Pyaitu:
ΔV = 37,5 liter – 30 liter = 7,5 liter

Maka volume gas yang keluar pada tekanan atmosfer dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : A

Soal No.20
Di sebuah ruangan tertutup terdapat gas yang tekanannya 2,8 x 105 N/m2 dengan massa jenis partikel gas 4 kg/m3. Maka kecepatan efektif tiap partikel gas adalah …
  1. 256,8 m/s
  2. 561,2 m/s
  3. 8 m/s
  4. 467,5 m/s
  5. 458,3 m/s

PEMBAHASAN :
Diketahui:
p = 2,8 x 105 N/m2
ρ = 4 kg/m3

Maka kecepatan efektif gas dapat dihitung sebagai berikut:

Jawaban : E

Soal No.21
Di suatu ruang terdapat sekitar 2 atom hidrogen tiap 4 cm3 pada suhu 5 K. Ketika massa atom hidrogen adalah 1 g/mol maka tekanan udara pada tempat tersebut adalah … (konstanta gas umum = R = 8,31 x 103 J/kmol K dan N0 = 6,02 x 1023 partikel/mol = 6,02 x 1026 partikel/kmol)
  1. 9,76 x 10-10 Pa
  2. 9,76 x 10-15 Pa
  3. 9,76 x 10-20 Pa
  4. 9,76 x 10-19 Pa
  5. 9,76 x 10-2  Pa

PEMBAHASAN :
N = 2 atom
V = 4 cm3 = 4 x 10-6 m3
T = 5 K
Ar hidrogen = 1 gr/mol = 1 kg/kmol
R = 8,31 x 103 J/kmol K
NA = 6,02 x 1023 partikel/mol = 6,02 x 1026 partikel/kmol

Menghitung laju efektif atom sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas

Maka tekanan udara pada tempat tersebut dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : C

Soal No.22
Diketahui 1 mol gas menempati volume 10 m3 pada suhu 270 C. Maka besar tekanan gas adalah … (R = 8,31 x 103 J/mol.K).
  1. 25 x 104 N/m2
  2. 27 x 104 N/m2
  3. 29 x 106 N/m2
  4. 33 x 103 N/m2
  5. 55 x 107 N/m2

PEMBAHASAN :
n = 1 mol
V = 10 m3
R = 8,31 x 103 J/mol.K
T = 270 C → 27 + 273 = 300 K

Maka besar tekanan gas dapat dihitung sebagai berikut:
PV = nRT
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : A

Soal No.23
Terdapat partikel pada suatu ruang tertutup dengan suhu T dan kecepatan 60 m/s. Jika suhu ruangnya menjadi 16T, maka kecepatan partikel menjadi …
  1. 100 m/s
  2. 180 m/s
  3. 240 m/s
  4. 320 m/s
  5. 420 m/s

PEMBAHASAN :
Diketahui:
T1 = T
T2 = 16T
v1 = 60 m/s

Maka untuk menentukan kecepatan dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : C

Soal No.24
Sebuah ruangan berbentuk kubus memiliki panjang sisi 20 cm. Jika di dalamnya terdapat 1020 partikel dan massa setiap partikel 8 μg, yang bergerak dengan kecepatan 18 m/s. Maka tekanan gas adalah …
  1. 12,8 x 104 N/m2
  2. 10,5 x 106 N/m2
  3. 18,8 x 105 N/m2
  4. 20,6 x 103 N/m2
  5. 10,8 x 105 N/m2

PEMBAHASAN :
Diketahui:
s = 20
cm = 0,2 m
V = s3 = (0,2)3 = 8 x 10-3 m3
N = 1020
m = 8 μg = 8 x 10-19 kg
v = 18 m/s

Maka tekanan gas dapat dihitung sebagai berikut:
contoh soal teori kinetik gas
Jawaban : E

Soal No.25
Jika pada kecepatan v, tekanan gas suatu ruangan P. Pada saat kecepatan partikel menjadi 3 kali semula, maka tekanannya menjadi …
  1. 3P
  2. 6P
  3. 9P
  4. ½ P
  5. ½ P2

PEMBAHASAN :
Diketahui:
v1 = v
v2 = 3v
P1 = P
contoh soal teori kinetik gas
dengan P ~ v2
P1 : P2 = v12 : v22
P : P2 = v2 : (3v)2
P : P2 = 1 : 9
P2 = 9P
Jawaban : C

Sebelumnya Rangkuman Materi, 38 Contoh Soal Dinamika Pembahasan & Jawaban
Selanjutnya Rangkuman Materi, 35 Contoh Soal Bioteknologi & Pembahasannya

4 Komentar

  1. sarangheo 🙂 alhamdulillah terimakasih banyak. jazakumulah khairon katsir

  2. Makasih sangat ilmunya gan.. Btw, itu yang nomer 1 perbandingannya bukan 4:3 kah? 😄

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.