Soal Hukum-hukum Gas ideal

Soal 1
Sebuah tabung bervolume 590 liter berisi gas oksigen pada suhu 20°C dan tekanan 5 atm. Tentukan massa oksigen dalam tangki ! (Mr oksigen = 32 kg/kmol)

Jawab
V = 5,9 x 10-1 m3
P = 5 x 1,01 . 105 Pa
T = 20°C = 293 K

dengan menggunakan
PV = nRT dan n = M / Mr sehingga :
PV = mRT / Mr
m   = PVMr / RT
      = 5 x 1,01 x 105 x 0,59 x 32 / (8,314 x 293)
      = 3,913 kg

Soal 2
Tangki berisi gas ideal 3 liter dengan tekanan 1,5 atm pada suhu 400 K. Tekanan gas dalam tangki dinaikkan pada suhu tetap hingga mencapai 4,5 atm. Tentukan volume gas pada tekanan tersebut !

Jawab
V1 = 3 liter
P1 = 1,5 atm
T1 = 400 K
P2 = 4,5 atm
T2 = 400 K

Dengan menggunakan persamaan hokum Boyle
P1V1 = P2V2
V2     = P1V1 / P2
         = 1,5 atm x 3 L / 4,5 atm
         = 1 liter

Soal 3
Udara dalam ban mobil pada suhu 15°C mempunyai tekanan 305 kPa. Setelah berjalan pada kecepatan tinggi, ban menjadi panas dan tekanannya menjadi 360 kPa. Berapakah temperatur udara dalam ban jika tekanan udara luar 101 kPa ?

Jawab
T1 = 288
P1 = 305 + 101 = 406 kPa
P2 = 360 +101 = 461 kPa

Dengan menggunakan konsep hukum Gay-Lussac
P1 / T1       = P2 / T2
406 / 288  = 461 / T2
T2             = 327 K
                 = 54°C

Soal 4
16 gram gas Oksigen (M = 32 gr/mol) berada pada tekanan 1 atm dan suhu 27oC. Tentukan volume gas? (diberikan nilai R = 8,314 J/mol.K)

Jawab:
R = 8,314 J/mol.K
R = 8,314 J/mol.K
T = 27oC = 300 K
n = 16 gr : 32 gr/mol = 0,5 mol
P = 1 atm = 1,01 x 105 N/m2

Dengan menggunakan persamaan gas ideal
PV = nRT
(1,01 105Pa)(V) = (0,5 mol)(8,314 Jmol-1K1)(300 K)
(1,01 105Pa)(V) = 1249 J
V = 1249 J/(1,01 x 105 Pa) = 0,0125 m3

Soal 5
Tabung A dan B dihubungkan dengan suatu pipa sempit. Suhu gas di A adalah 27oC dan jumlah partikel gas di A dua kali jumlah partikel di B. Jika volume B sepertiga volume A, tentukan suhu gas di B!

Jawab:
TA = 27oC = 300 K
NA : NB = 2 : 1
VA : VB = 3 : 1
Persamaan gas ideal
PV = NkT
NATA/VA = NBTB/VB
(2)(300)/3 = (1)TB/1
TB = 200 K

Soal 6
Dalam ruang tertutup suhu suatu gas 27°C, tekanan 1 atm dan volume 0,3 liter. Jika suhu gas dinaikkan menjadi 227°C dan tekanan menjadi 2 atm, maka volume gas menjadi....

Jawab:
T1 = 27°C = 300 K
P1 = 1 atm
V1 = 0,3 liter

T2 = 227°C = 500 K
P2 = 2 atm

dengan menggunakan hukum Boyle-Gay-Lussac
P1V1/T1 = P2V2/T2
(1 atm)(0,3 L)/(300) = (2 atm)V2/(500 K)
V2 = 0,25 L

Soal 7
Gas dengan volume V berada di dalam ruang tertutup bertekanan P dan bersuhu T. Bila gas mengembang secara isobarik sehingga volumenya menjadi 1/4 kali volume mula-mula, maka perbandingan suhu gas mula-mula dan akhir adalah …

Jawab:
P1 = P → 1
T1 = T → 1
Isobaris artinya tekanannya sama P1 = P2 → 1
Volumenya menjadi 1/4 kali volume mula-mula artinya:
V2 = 1 dan V1 = 4
dengan menggunakan hukum Boyle-Gay-Lussac
P1V1/T1 = P2V2/T2
(1)(1)/(T1) = (1)(4)/(T2)
T1 : T2 = 4 : 1

Soal 8
Gas bermassa 7,2 kg bersuhu 27oC berada dalam tabung yang berlubang. Jika tabung dipanasi hingga suhu 227oC, dan pemuaian tabung diabaikan tentukan:
a) massa gas yang tersisa di tabung
b) massa gas yang keluar dari tabung
c) perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa awal gas

Jawab:
Massa gas awal m1 = 7,2 kg
Massa gas tersisa m2
Massa gas yang keluar dari tabung Δm = m1 – m2

a) massa gas yang tersisa di tabung
PV = nRT
PV = (m/Mr)RT
Karena T konstan, dan P konstan, maka
m1T1 = m2T2
(4 kg)(300 K) = m2 (500 K)
m2 = 4,32 kg
b) massa gas yang keluar dari tabung
∆m = m1 – m2
∆m = 7,2 kg – 4,32 kg = 2,88 kg
c) perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa awal gas

 ∆m/m1 = 2,88/4,32 = 2/3

Soal 9
Volume suatu gelembung udara pada dasar sebuah danau adalah 1,5 cm3. Kedalaman danau itu adalah 102 m. Berapakah volume gelembung udara tersebut ketika berada tepat di bawah permukaan air? (tekanan udara luar = 75 cmHg; massa jenis raksa 13,6 g/cm3, massa jenis air = 1 g/cm3).

Solusi:
Kita dihadapkan pada dua keadaan gelembung udara (gas). Oleh karena itu kita tetapkan gelembung udara di dasar danau sebagai keadaan 2 dan gelembung udara dipermukaan danau sebagai keadaan 1. Dengan demikian, tekanan P1 sama dengan tekanan udara luar P0. Tekanan P2 = P0 + Ph, dengan Ph adalah tekanan hidrostatis oleh air pada kedalaman h.
Sketsa soal ditunjukkan pada gambar di atas.
Keadaan 2: V2 = 1,5 cm3; h = 102 m
Keadaan 1: V1 = . . .?, P1 = P0 = 75 cmHg
Anggap suhu air serba sama T1 = T2.
Tekanan hidrostatis adalah
Ph = 102 m air =  10200 cm air x (1 cmHg/13,6 cm air) = 750 cmHg
P2 = P0 + Ph = 75 cmHg + 750 cmHg = 75 x 11 cmHg
Sekarang kita dapat menghitung volume gelembung udara ketika tepat dipermukaan air, V1 dengan

0 Response to "Soal Hukum-hukum Gas ideal"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel