261
Fisika SMAMA XI
Tekanan gas O
2
dalam suatu ruang adalah 101 kPa dan volume gas 22,4 l, banyak gas dalam ruang itu 1 mol. Berapa kecepatan rata-rata molekul
gas? Berapa suhu gas? Penyelesaian :
Diketahui : P = 101 kPa, V = 22,4 l = 22,4
u 10
-3
m
3
, n = 1 mol atau N = N
A
= 6,022 u 10
23
molekul Jawab :
Energi kinetik rata-rata gas dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 16:
Suhu gas dapat kita cari
Jadi suhu gas 272,1 K Perhatikan satuan dan konstanta.
D. Suhu dan Energi Kinetik Rata-Rata Molekul Gas
Contoh Soal 5
Di bagian depan kita telah mendapatkan bahwa PV=NkT Sedang dari persamaan 16 kita dapatkan
Kedua persamaan di atas menghasilkan:
....
17
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XI
262
Kita mendapatkan hubungan antara suhu mutlak dengan energi kinetik rata-rata molekul. Energi kinetik rata-rata
molekul gas sebanding dengan suhunya.
Maka kecepatan kuadrat rata-rata molekul adalah:
....
18
Kita dapatkan kelajuan akar rata-rata root mean square = rms molekul adalah:
....
19
Persamaan 19 menunjukkan bahwa kecepatan rata-rata hanya tergantung pada suhu dan massa molar. Tidak
tergantung pada tekanan atau kerapatan. Persamaan 19 bisa kita tuliskan sebagai:
....
20
U adalah kerapatan gas dalam kgm
3
dan satuan Pa untuk tekanan. Jika dalam ruangan dengan suhu tertentu kemudian
tekanannya diubah maka volume akan ikut berubah. Jika tekanan diperbesar maka volume akan mengecil sehingga
kerapatan akan bertambah, sehingga perbandingan antara P dan kerapatan tetap. Jadi, kecepatan rms dan energi kinetiknya
tetap selama suhu tidak dirubah.
Di unduh dari : Bukupaket.com
263
Fisika SMAMA XI
Gas Oksigen memiliki massa molar 32 gmol. Hitunglah kelajuan rms Oksigen pada suhu 27 °C.
Penyelesaian : Diketahui :
M oksigen 32 gmol = 32
u 10
3
kgmol, T = 27°C = 273+27 = 300K,
Jawab : Kelajuan rms Oksigen dapat dicari dengan menggunakan persamaan 19
Jadi, kelajuan rms = 483 mdet.
Contoh Soal 6
Contoh Soal 7
Berapa energi kinetik 48 gram O
2
,bila volumenya 22,4 liter, dan tekanannya 101 kPa.
Penyelesaian : Diketahui :
Berat gas O
2
= 48 gram, atau 4832= 1,5 mol, volume 22,4 l, tekanan 101 kPa
Jawab : Kita bisa menghitung energi kinetik gas dengan menggunakan persamaan
16
Jadi, energi kinetiknya = 5 u 10
-21
J
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XI
264
Sekarang kita tahu bahwa perbandingan kelajuan rms antara dua jenis gas sama dengan perbandingan terbalik akar
kedua massa gas tersebut. Berapa perbandingan kelajuan rata-rata molekul gas hidrogen dan gas
oksigen pada suhu 27°C? Penyelesaian :
Dengan menggunakan persamaan 19
Jadi perbandingan kelajuan rms Hidrogen dan Oksigen adalah 4:1.
Contoh Soal 8
E. Prinsip Ekipartisi dan Energi Internal
