Modul Learning Cycle 7E

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Menghitung Kelajuan Efektif dari Data Tekanan

Persamaan diatas menunjukkan bahwa kecepatan rata-rata hanya tergantung
pada suhu dan massa molar. Tidak tergantung pada tekanan atau kerapatan.
Persamaan tersebut bisa kita tulis:

=
Kecepatan efektif

Dengan: p = tekanan (Pa)

kerapatan gas ( kg/m3)

Jika dalam ruangan dengan suhu tertentu kemudian tekanan nya 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.

CONTOH SOAL 2.2

Pada suhu 20 (T= 293K), Kelajuan efetif gas nitrogen N2
(M= 28kg/mol) sebesar …
PENYELESAIAN !!!

= 511 m/s2 35

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

suatu gas hanya bergantung pada suhu mutlak T. jadi , walaupun

tekanan gas diubah dari kelajuan efektif

tetaplah sama.

D’Ozone merupakan
alat yang diciptakan
Dr. Muhammad Nur
(Ahli fisika plasma dari
undip) yang mampu
menahan proses
pembusukan produk
pertanian selama 2-3
bulan dan kualitas yang
tidak berubah Sumber:
detikNews.

Dipublikasikan 25 Maret
10:45 WIB

36

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

EXTAND Mengapa hydrogen dalam atmosfer kita sangat
sedikit?

Hydrogen adalah unsur paling berlimpah dalam jagad raya dan haruslah
berlimpah dalam atmosfer selama tahap awal dari evolusi bumi. Hingga kini,
atmosfer kita terdiri dari nitrogen dan oksigen.

mengapa atmosfer kita sangat sedikit mengandung hydrogen ?hidrogen
yang ada pada tahap awal evolusi bumi telah lolos ke angkasa luar.

Bagaimana hydrogen dapat lolos jika benda lainnya ditarik oleh gaya tarik
bumi ? jawabnya berdasarkan konsep kelajuan lolos yang akan anda pelajari

Untuk tingkat yang lebih tinggi. Jika
suatu benda sedang bergerak menjauh dari bumi
dengan suatu kelajuan yang sama atau lebih besar
dari pada kelajuan lolos, ia akan meninggalkan bumi
dan tidak akan pernah kembali. Kelajuan lolos kira-
kira 11.200m/s sehingga jika sebuah molekul
hydrogen memiliki kelajuan yang sama atau lebih
besar dari kelajuan ini,ia akan lolos.

Gambar 2.3 Atmosfer Luar Bumi

Kita telah melihat pada konsep diatas bahwa kelajuan efektif berbanding
terbalik dengan akar massa moleku, dan bawah gas nitrogen (N2) memiliki
kelajuan efektif 511 m/s pada suhu 20 (293 K).hidrogen memiliki massa
molekul kira –kira 14 kali lebih kecil dari nitrogen, sehingga kelajuan efektif
nya kira –kira 1.900 m/s, walaupun kelajuan efektif Hidrogen hanya 17%
dari kelajuan lolos, beberapa molekul bergerak pada kelajuan beberapa kali

37

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

kelajuan efektif , dank arena itu lolos angkasa luar. Dalam lima miliyar
tahun atau lebih sejak pembentukan bumi, ada suatu waktu dimana seluruh
hydrogen dalam atmosfer lolos keluar angkasa.

Salah satu ayat Al-Qur’an yang berhubungan dengan teori kinetik gas yang
dapat kita ambil hikmahnya yakni Q.SAr-Ruum :48

                             

                             



“Allah, Dialah yang mengirim angin, lalu angin itu menggerakkan awan dan Allah
membentangkannya di langit menurut yang dikehendaki-Nya, dan menjadikannya
bergumpal-gumpal; lalu kamu Lihat hujan keluar dari celah-celahnya, Maka apabila
hujan itu turun mengenai hamba-hamba-Nya yang dikehendakiNya, tiba-tiba mereka
menjadi gembira.”(Q.S Ar-Ruum:48).

Muhasabah
Diri

Dalam menjalani kehidupan kita sering melakukan keasalahan, hal tersebut wajar
terjadi karena manusia tempatnya salah dan lupa akan tetapi tidak baik apabila
kesalahan itu berulang-ulang dilakukan.

38

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

EVALUATION

A. Kerjakan soal- soal berikut dibuku latihan ananda

Jika diperlukan ambil g=10 m/, R=8, 314 J., k= 1,38x10 J dan = 6,0210 molekul/kmol

1. Jelaskan dengan bahasa ananda sendiri apa yang dimaksud dengan pemuain gas atau
ekspansi gas
Jawab:............................................................................................................
.......................................................................................................................

2. Kecepatan efektif partikel gas pada suhu 88 adalah 76 m/s. Tentukan kecepatan efektif
gas tersebut pada suhu 211 Jawab:..................................................................
.........................................................................................................................

3. Dalam suatu ruangan terdapat sejumlah gas yang massa jenisnya 0,9 kg/. Jika tekanan
gas 310/, tentukan kecepatan efektif partikel gas tersebut.
Jawab:....................................................................................................................... ............
......... ……………………………………………………………………………………………………………………..

4. Empat molekul gas dipilih secara acak dengan kecepatan masing-masing 50 m/s, 75 m/s,
100 m/s dan 125 m/s. Hitunglah: a. Kecepatan rata-rata molekul gas b. Kecepatan
efektif molekul gas

5. Jawab:...................................................................................................................................
..........................................................................................................................

6. Kecepatan efektif molekul nitrogen diudara pada suhu tertentu adalah 493 m/s.
Tentukan kecepatan efektif molekul hidrogen pada suhu yang sama, jika diketahui Mr =
28 dan Mr = 2

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

Pedoman penskoran Ayo Berlatih 2
Jumlah jawaban yang benar x 20

39

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH Kegiatan Belajar (II)

TEOREMA EKIPARTISI ENERGI

ELICIT

Untuk lebih memahami materi selanjutnya, ada baiknya anda pahami
pernyataan berikut:

1. Apakah yang disebut dengan energi dan satuan energi?
2. Dapatkahkah ananda menggambarkan secara sederhana gerak

translasi?
3. Bisakah ananda menggambarkan gerak rotasi?
4. Apakah yang dimaksud gerak vibrasi dan bagaimana gerakannya?
5. Apakah perbedaan antara atom, molekul dan partikel yang anda

ketahui?

Untuk masuk ke materi berikutnya Penting
coba ananda perhatikan tentang 40
perbedaan gerak translasi dan gerak
rotasi !!!!

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

ENGANGEMENT Berdasarkan analisis mekanika statistik,

Untuk sejumlah besar partikel yang memengaruhi hukum gerak

Newton pada suatu sistem dengan suhu mutlak T maka energi

Yang Tersedia terbagi merata pada setiap derajat kebebasan

sebesar Pernyataan ini disebut teorema ekipartisi energi.

Derajat kebebasan yang dimaksud dalam teorema ekipartisi energi Tujuan Kegiatan
adalah setiap cara bebas yang digunakan partikel untuk menyerap Belajar ii
energi, oleh karena itu setiap molekul dengan f derajat
kebebasan akan memiliki energi rata-rata Ananda dapat:

E=  Menjelaskan
Dengan: derajat kebebasan
E = Ekipartisi energi (Pa) molekul gas
f = Derajat Kebebasan diatomik
k = Konstanta Boltzman
T = Suhu (k)  Menjelaskan
energi dalam gas

 Menghitung
energi dalam gas

41

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Derajat Kebebasan molekul gas monoatomik dan diatomiK

Pada molekul monoatomik atau beratom tunggal, molekul gas

yang hanya melakukan gerak translasi, sehingga energi yang ada masing-
masing digunakan untuk gerak translasi pada arah sumbu X,Y, dan Z

) karena itu molekul gas monoatomik dikatakan
memiliki 3 derajat kebebasan.

Molekul gas diatomic atau beratom dua, disamping melakukan gerak
translasi juga melakukan gerak roatasi dan vibrasi seperti tampak pada
gambar

Gambar 3.3 gerak molekul diatomik

Dalam gambar yang melibatkan gerak translasi dan rotasi, molekul gas
diatomik digambarkan sebagai dua buah bola yang dihubungkan oleh
batang, pusat massa molekul melakukan gerak translasi dengan komponen

energi kinetik pada rah sumbu x , y, dan z )

42

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

sehingga memiliki 3 derajat kebebasan.Molekul juga melakukan gerak rotasi
terhadap sumbu x , y, dan z dengan energi kinetik rotasi masing-masing

. Namun karena kdua atom
merupakan massa titik dengan batang penghubung terletak pada sumbu x
sebagai poros, maka moment inersia terhadap sumbu x sama dengan nol (Ix
=0) maka Ekx = 0.

Dengan demikian gerak rotasi hanya memiliki dua komponen energi kinetik
yaitu EKy dan EKz yang berarti bahwa gerak rotasi molekul hanya memiliki
2 derajat kebebasan.

Dalam model yang melibatkan gerak vibrasi, molekul gas diatomik

digambarkan sebagai dua buah bola yang dihubungkan oleh sebuah pegas.

Terdapat dua jenis kontribusi energi pada gerak vibrasi yaitu energi kinetik

vibrasi Ek = dan energi potensial listrik Ep = kx2 sehingga gerak

vibrasi memiliki 2 derajat kebebasan.

Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel berikut:

Sumbu x Sumbu y Sumbu z

Ek translasi

Derajat Gerak Tranlasi memiliki 3
Kebebasan
Ek Rotasi

Derajat Ix = 0 maka derajat kebebasan Ek = 2
Kebebasan

43

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH
Ek + Ep
Ek Vibrasi

Derajat Gerak vibrasi memiliki 2 derajat kebebasan
Kebebasan

Berdasarkan analisi data percobaan, jenis gerak yang timbul
bergantung pada suhu molekul gas.

Untuk gas diatomik pada suhu rendah ( 250 K) hanya terjadi

gerak translasi sehingga memiliki 3 derajat kebebasan. Pada suhu sedang

( terjadi gerak translasi dan rotasi sehingga memiliki 5 derajat

kebebasan. Sedangkan pada suhu tinggi ( terjadi gerak translasi,

rotasi dan vibrasi sehingga memiliki 7 derajat kebebasan.

44

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

EXPLORATION

PASANGAN KATA FISIKA

Pasangkan pernyataan yang menurut ananda cocok pada uraian berikut!

Energi kinetik James Joule
diatomik
Gerak translasi
molekul Suatu sistem molekul-molekul gas pada
suhu Mutlak T dengan tiap molekul
memiliki f derajat kebebasan ….

Teorema ekipartisi energi diusulkan Energi kinetik
pertama kali oleh …… monoatomik

Teorema Ekipartisi kT) merupakan persamaan
energi untuk molekul gas

Gerak vibrasi Energi kinetik
molekul monoatomik

45

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH
INFO FISIKAWAN
EXPLAIN KITA

Untuk pemahaman lebih lanjut tentang
uraian di atas coba kita cari materi tentang
derajat kebebsasan gas

Tulislah informasi apa yang ada dapat setelah membaca materi LUDWIG BOLTZMAN
Tentang derajat kebebasan gas !!!! Lahir di Wina, Kekaisarn
Austria, 20 Februari 1844
KESIMPULAN
meninggal di Duino,
Trieste, Italia Boltzmann

mengembangkan teori
kinetik gas Ia berhasil
menegakkan dasar yang
kuat untuk mekanika

statistik.

46

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

ELABORATE

Energi dalam suatu gas ideal didefenisikan sebagai jumlah energi

(energi kinetik translasi, rotasi, dan vibrasi serta energi potensial elastik)

yang dimiliki oleh seluruh molekul gas dalam wadah tertentu. Apabila

terdapat N molekul gas dalam wadah tertentu. Apabila terdapat N molekul

gas dalam wadah, maka energi gas ideal U merupakan hasil kali N dengan

energi rata-rata E setiap molekul yang memenuhi hubungan

U = NE = Nf( kT) INGAT
!!!

Dengan Gas diatomik memiliki 5 derajat
U : Energi dalam (joule) kebebasan (f = 5), maka energi kinetik
N : Jumlah Molekul gas diatomic
f : Derajat kebebasan
Ek = 5

K : konstanta Boltzman

T : Suhu (K)

Berdasarkan persamaan diatas dapat dituliskan rumus energi dalam gas ideal
berdasarkan derajat kebebasan sebagai berikut:

a. Gas monoatomik ( f = 3) seperti He, Ne, dan Ar

U = NE = NE = NkT

b. Gas diatomik seperti H2, O2, N2

Pada suhu rendah T = ( denga f = 3

47

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

U = NE = NkT denga f = 5
Pada suhu tenang T = ( denga f = 7
U = NE = NkT
Pada suhu tinggi T = (
U = NE = NkT

CONTOH SOAL 3.1

Sebuah tabung berisi 0.04 mol gas yang
suhunya 400K jika derajat kebebasan gas pada
suhu ini adalah 5 dan konstanta boltzman K =
1,38 x 10-23 J/K.tentukan energi dalam gas
tersebut.
Penyelesaian!!!

Besaran yang diketahui
n : 0,04 mol
T : 400 K
f:5
K : 1,38 x 10-23
Energi dalam tabung pada gas tersebut adalah

U = NE =

= = 332,3 Juole

48

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

EXTAND Beberapa contoh perubahan energi dalam
kehidupan sehari-hari

1. Energi listrik – energi kimia : Aki motor
Seorang ahli fisika dari prancis bernama Gaston Plante pada tahun
1859 menemukan suatu alat yang dapat mengubah energi kimia
menjadi energi listrik yaitu aki. Aki dan storange battery adalah
sebuah sel atau elemen sekunder dan merupakan sumber arus listrik
searah yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Saat
baterai mengeluarjan arus : oksigen(o) pada pelat positif terlepas
karena bereaksi/ bersenyawa atau bergabung dengan hidrogen (H)
pada cairan elektrolit yang secara perlahan-lahan keduanya bergabung
/ berubah menjadi air (H2O).
Asam (SO4) pada cairan elektrolit
bergabung denga timah (Pb) dipelat positif
dan pelat negatif. Baterai yang menerima
arus adalah baterai yang sedang disetrum
atau di cas. Sedang diisi dengan cara dialirka
listrik DC. Tegangan

Gambar 3.2 aki

Yang dialirkan biasanya sama dengan tegangan yang total yang dimiliki
baterai. Saat pengescasan aki terjadi perubahan energi listrik menjadi energi
kimia. Namun untuk pemakaian aki terjadi perubahan energi kimia menjadi
listrik.

49

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

2. Energi cahaya – energi listrik : Panel surya
Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah
cahaya menjadi listrik. Panel surya sering kali disebut sel
photovoltalic yang dapat diartikan sebagai “cahaya listrik”. Sel surya
atau sel panel bergantuk pada efek photovoltalic untuk menyerap
energi matahari dan menyebabkan arus mengalir antar dua lapisan
bermuatan yang berlawanan.

Gambar 3.3 Sel Surya

50

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

EVALUATION

A. Kerjakan soal berikut dengan tepat dan benar!
1. Satu mol gas ideal monoatomik bersuhu 527 berada dalam ruang tertutup.

Tentukan energi dalam gas tersebut
Jawab:
........................................................................
........................................................................
2. Dua mol gas ideal atomik memiliki 5 derajat kebebasan bersuhu 800.
Tentukan energi dalam gas tersebut
Jawab:
........................................................................
........................................................................
3. Helium 1 pada tekanan 1 atm dan suhu 27 dipanaskan hingga tekannanya dan
volumenya menjadi dua kali semula. Maka temperatur akhirnya adalah....
jawab:
........................................................................
........................................................................

Pedoman penskoran Ayo
Berlatih 3
Jumlah soal yang benar x 30

51

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

 Gas ideal adalah gasyang memenuhi asumsi-asumsi;
 Terdiri dari molekul yang identik
 Molekul bergerak secara acak
 Tidak terjadi gaya interaksi antar molekul
 Ukuran molekul gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadah
 Molekul gas terdistribusi merata dalam wadah
 Tumbukan antar molekul bersifat elastis sempurna

 Hukum- hukum tentang gas
 Hukum Boyle: “apabila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup

dipertahankan konstant, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan
volumenya”

 Hukum Charles: “apabila tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup
dipertahankan konstant, maka volum gas sebanding dengan suhu mutlaknya”

=

 Hukum Gay Lussac: “apabila tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup
dipertahankan konstant, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya”

 Hukum Boyle-Gay Lussac: merupakan gabungan dari hukum Boyle, Charles
dan Gay Lussac

=

52

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

 Persamaan gas ideal k = 1,38 x 10-23 J/K
PV = nkT

PV = nRT R = 8,31 J/ mol K

 Defenisi tekanan. Suhu dan kecepatan gas berdasarkan teori

kinetik gas ideal

 Tekanan Gas Ideal: P =

 Suhu Gas Ideal : T = EK
 Teori ekipartisi enenrgi menyatakan bahwa untuk sejumlah

besar partikel yang memenuhi hukum gerak Newton pada suatu
sistem dengan suhu mutlak T, maka energi yang tersedia terbagi

merata pada setiap derajat kebebasan sebesar
 Derajat kebebasan adalah setiap cara bebas yang dapat

digunakan partikel untuk menyerap energi
 Energi dalam gas ideal: U = NEK = Nf( kT) dengan f adalah

derajat kebebasan

 Gas monoatomik (f = 3) seperti He , Ne , dan Ar

 Gas Diatomik seperti H2O,O2 dan N2

Pada suhu rendah ( T = f=3

U=

Pada suhu sedang ( T = f=5

U=

Pada suhu tinggi ( T = f=7

U=

53

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Soal
1.1 Perhatikan gambar dibawah ini!

Apabila beban pada piston semakin ditambah, maka yang akan terjadi pada gas
dalam sistem tersebut adalah

a. Volumenya akan bertambah dan Tekanan akan meningkat.
b. Volumenya akan bertambah dan Tekanan akan menurun.
c. Volumenya akan berkurang dan Tekanan akan meningkat.
d. Volumenya akan berkurang dan Tekanan akan menurun.
e. Volume dan Tekanan tetap bernilai konstan.

1.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 1.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

1.3 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 1.1

a. Karena, jika beban piston ditambah maka bertambah volumenya dan
tekanannya meningkat.

b. Karena, jika beban piston ditambah maka bertambah volumenya dan
tekanannya menurun.

c. Karena, jika beban piston ditambah maka berkurang volumenya dan
tekanannya meningkat.

d. Karena, jika beban piston ditambah maka tekanan dan volume tetap bernilai
konstan.

e. Alasan lain

54

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

1.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawabanpada nomor 1.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal
2.1 Perhatikan gambar berikut

Udara dalam sistem tertutup bersuhu 300 memiliki tekanan sebesar 1 atm
pada volume 4 liter. Apabila tekanan terhadap udara dari piston dijaga konstan,
maka apa yang akan terjadi ketika nyala api dimatikan?

a. Suhu udara didalamnya akan meningkat
b. Partikel udara akan bergerak lebih cepat
c. Piston akan bergerak menuju kebawah
d. Piston akan bergerak menuju keatas
e. Energi kinetik partikel udara akan meningkat

2.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 4.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

2.3 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 4.1
a.Ketika nyala api dimatikan maka temperaturnya akan menurun, akibatnya piston

akan terdorong menuju kebawah
b. Ketika nyala api dimatikan maka temperaturnya akan meningkat, akibatnya

piston akan terdorong menuju keatas
c.Ketika nyala api dimatikan maka temperaturnya tetap, akibatnya partikel udara

bergerak lebih cepat
d. Ketika nyala api dimatikan maka temperaturnya menurun, akibatnya partikel-

partikel udara bergerak lebih cepat

55

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

e.Alasan lain

2.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada nomor 4.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal
3.1 Perhatikan gambar dibawah ini..

Seseorang meniup balon sehingga balonnya mengembang dengan ukuran
tertentu. Kemudian balon udara diikatkan ke pagarpada siang hari, maka apa
yang akan terjadi pada balon udara apabila didiamkan selama 2 jam?

a. Balon akan menyusut
b. Balon akan langsung meletus
c. Balon akan mengembang
d. Balon akan tetap konstan volumenya
e. Balon akan mengalami penurunan tekanan gas didalamnya

3.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 3.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

3.3 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 3.1
a. Karena partikel tidak mendapat energi kalor sehingga balon akan menyusut
b. Karena suhu akan mempengaruhi volume yang ada di dalam balon
c. Karena partikel mendapat energi kalor sehingga balon langsung meletus
d. Karena partikel mendapat energi kalor sehingga balon mengembang

56

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH UNTUK SMA/MA KELAS XI

e. Alasan lain

3.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada nomor 3.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal

4.1 Apa yang akan terjadi apabila gas ideal dengan volume 10 liter dalam sistem
tertutup, dimampatkan secara isotermal sampai volumenya menjadi 2.5 liter?

a. Volumenya tetap, suhu menjadi setengahnya dan tekanan menjadi empat
kalinya.

b. Volumenya berkurang, suhu menjadi tetap dan tekanan menjadi empat kalinya.
c. Volumenya bertambah, suhu menjadi tetap dan tekanan menjadi dua kalinya.
d. Volumenya tetap , suhu menjadi dua kalinya dan tekanan menjadi tetap.
e. Volumenya bertambah , suhu menjadi seperempatnya dan tekanan menjadi

seperempatnya

4.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 4.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

4.3 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 4.2
a. Karena gas dimampatkan secara isotermal walaupun volumena berkurang, suhu
gas didalamnya masih dipertahankan secara konstan
b. Karena gas dimampatkan secara isotermal maka volumenya bertambah dan
suhu menjadi berkurang.
c. Karena gas dimampatkan secara isotermal maka volumenya bertambah dan
suhu menjadi berkurang.
d. Karena gas dimampatkan secara isotermal maka volumenya berkurang dan suhu
menjadi bertambah.
e. Alasan lain.

57

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

4.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawabanpada nomor 4.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal
5.1 Perhatikan gambar berikut ini!

Gas ideal dalam sistem tertutup dengan suhu yang dijaga konstan. Maka, Apa
yang terjadi jika sistem didorong kebawah sehingga volume gas didalamnya
menjadi setengahnya…

a. Tekanan tetap tidak akan berubah
b. Tekanan akan menjadi sepertiganya
c. Tekanan akan menjadi setengahnya
d. Tekanan akan menjadi dua kali lipat
e. Tekanan akan menjadi tiga kali lipat

5.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 5.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

5.3 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 5.1
a. Karena tidak ada yang mempengaruhi, maka tekanannya akan berubah
b. Karena ada yang mempengaruhi, maka tekanannya tidak akan berubah
c. Jika Volume berkurang, maka tekanan naik(menjadi dua kali lipat)
d. Jika Volume berkurang, maka tekanan tetap berkurang
e. Alasan lain

58

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

5.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawabanpada nomor 5.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal
6.1 Perhatikan gambar dibawah ini!!

Jika gas ideal dalam sistem tertutup dipanaskan dari temperature 273 sampai
546 , sedangkan volume gas dipertahankan tetap maka bagaimana tekanan gas
dalam sistem tertutup tersebut…

a. Tekanan gas menjadi seperempat dari tekanan semula
b. Tekanan gas menjadi setengah dari tekanan semula
c. Tekanan gas menjadi dua kali dari tekanan semula
d. Tekanan gas menjadi empat Kali dari tekanan semula
e. Tekanan gas menjadi enam kali dari tekanan semula

6.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 6.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

6.3 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 6.1
a. Karena semakin meningkat temperaturnya maka volume gas didalam juga akan

meningkat ½ dari temperaturnya
b. Karena semakin besarnya energi panas diserap partikel gas dan tekanan gas

menjadi dua kalinya
c. Karena Saat pemanasan terjadi perubahan dari 273k-546k, menandakan

tekananpun meningkat setengah
d. Karena tekanan didalam gas tertutup menjadi dua kali dari tekanan gas semula
e. Alasan lain.

59

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

6.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawabanpada nomor 6.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal
7.1 Perhatikan gambar dibawah ini.

Mengapa udara di dataran tinggi lebih dingin dibandingkan udara di dataran
rendah?

a. Udara di dataran tinggi lebih mampat dari pada udara di dataran rendah.
b. Tekanan Udara di dataran rendah lebih besar dari tekanan udara di dataran

tinggi
c. Suhu didataran tinggi lebih tinggi dari pada di dataran rendah
d. Jumlah partikel udara di dataran rendah lebih sedikit dari dataran tinggi
e. Partikel udara dataran tinggi lebih banyak menyerap energi radiasi matahari

dari pada di dataran rendah

7.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 7.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

7.3.1 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 7.1
a. Karena semakin rendah suatu tempat maka tekanan udaranya lebih besar.
b. Karena semakin tinggi suatu tempat maka volume udaranya lebih besar
c. Karena semakin rendah suatu tempat maka jumlah partikel semakin rendah
d. Karena semakin tinggi suatu tempat maka semakin banyak partikel udara

menyerap radiasi

60

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

e. Alasan lain

7.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada nomor 7.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal
8.1 Perhatikan gambar dibawah ini!

X

Apabila zat gas X dalam sistem tertutup dipanaskan, maka yang akan terrjadi
pada partikel gas X tersebut……

a. Partikel gas X menjadi lebih kecil
b. Partikel gas X bergerak lebih cepat
c. Partikel gas X bergerak lebih lambat
d. Partikel gas X bertambah jumlahnya
e. Partikel gas X Berkurang jumlahnya

8.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 8.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

8.3 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 8.2

a. Karena jika gasnya dipanaskan, maka partikelnya akan bertambah
b. Karena jika gasnya dipanaskan, maka partikelnya akan berkurang

61

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH
c. Karena partikel itu tidak diberi energi sehingga partikel itu bergerak lebih
lambat

d. Karena partikel itu diberi energi ssehingga partikel itu bergerak lebih cepat
e. Alasan lain

8.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawabanpada nomor 8.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal
9.1 Perhatikan gambar dibawah ini!

Sebuah partikel dengan massa melaju dengan searah sumbu-x dengan
kelajuan (v) ke arah dinding wadahnya. Jika tumbukan antara partikel udara
dengan dinding wadah adalah tumbukan lenting sempurna maka impuls yang
dialami partikel udara akan...

a. Bernilai Nol
b. Bernilai satu kali dan momentumnya
c. Bernilai dua kali dan momentumnya
d. Bernilai tiga kali dan momentumnya
e. Bernilai empat kali dan momentumnya

9.2. Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 9.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

9.3 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 9.1

a. Karenatumbukannya lenting sempurna sehingga impuls dari gaya total
partikel udara, besarnya dua kali dari momentum awalnya

62

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH
b. Karena tumbukannya lenting sempurna sehingga impuls dari gaya total
partikel udara, besarnya satu kali dari momentum awalnya

c. Karena tumbukannya lenting sempurna sehingga impuls dari gaya total
partikel udara, besarnya tiga kali dari momentum awalnya

d. Karena tumbukannya lenting sempurna sehingga impuls dari gaya total
partikel udara, besarnya bernilai nol

e. Alasan Lain

9.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada nomor 9.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

Soal
10.1 Perhatikan gambar dibawah ini

Tuas pompa sepeda didorong ke bawah secara perlahan-lahan sehingga udara
dalam tabung pompa termampatkan.Apa yang akan terjadi pada partikel-partikel
udara didalam pompa?

a. Lebih Sering Bertumbukan
b. Semakin Jarang bertumbukan
c. Jumlah Partikel Semakin Berkurang
d. Energi Kinetiknya semakin berkurang
e. Bergerak semakin lambat

10.2 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada soal nomor 10.1

a. Yakin b. Tidak Yakin

10.4 Alasan kamu terkait pilihan jawaban pada pada soal nomor 10.1

a. Karena ruang gerak terbatas, maka semakin jarang bertumbukan

63

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH
b. Karena semakin kecil atau sempit jarak antar partikelnya, maka lebih sering
bertumbukan

c. Karena energi kinetik rata-rata tidak bergantung pada besar atau kecilnya
ruang gerak yang ditempati partikel-partikel

d. Karena semakin kecil ruang gerak pertikel udara, maka semakin kecil pula
energi kinetiknya

e. Alasan lain

10.4 Tingkat keyakinan kamu terkait jawaban pada nomor 10.3

a. Yakin b. Tidak Yakin

64

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

TERMODINAMIKA

Termodinamika merupakan salah satu cabang ilmu fisika yang
memusatkan perhatian pada energi panas dan perubahannya. Perubahan
energi pada termodinamika dilandaskan pada dua hukum, yaitu hukum
pertama termodinamika yang merupakan pernyataan lain dari hukum
kekekalan energi dan hukum kedua termodinamika yang memberi batasan
apakah suatu proses dapat berlangsung atau tidak.

Utuk mempelajari materi ini ananda perlu mengetahui defenisi sistem
dan lingkungan.sistem adalah sesuatu yang menjadi pusat perhatian
sedangkan lingkungan memungkinkan terjadinya pertukaran materi dan
energi disebut sistem terbuka, jika hanya terbatas pada pertukaran energi
disebut sistem tertutup sedangkan jika pertukaran meteri maupun energi
tidak dapat terjadi maka disebut sistem terisolasi.

65

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH
PROSES DAN HUKUM I TERMODINAMIKA

ELICIT

Gambar 4.1 Sistem Terbuka
 Apa yang ananda pikirkan tentang gambar diatas?
 Apakah perbedaan dari gambar tersebut?
 Dapatkah ananda menyebutkan mengapa hal tersebut dapat terjadi?
 Apakah yang dimaksud dengan siste terbuka?

UNTUK MEMAHAMINYA , MAKA PELAJARILAH
MATERI BAB INI DENGAN SEKSAMA

66

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

ENGANGEMENT

Gambar 4.2 Ilustrasi Piston Tujuan Kegiatan
Untuk menyelidiki usaha yang dilakukan sistem pada lingkungan Belajar ii Ananda
nya, Tinjauan suatu sistem berupa gas dalam suatu sistem silinder dapat:
yang diLengkapi tutup sebuah pistonyang dapat bergerak bebas.
 Menjelaskan usaha
sistem pada
lingkungan

Jika luas Penampang piston adalah A dan tekanan gas P, maka gas  Menguraikan usaha
pada berbagai proses
akanmendorong piston dengan gaya F = PA. oleh karena piston termodinamika

berpindah posisi sebesar usaha yang dilakukan gas  Menguraikan
hukum termodinamika
sebesar I

W = FS  Menghitung
kapasitas kalor
W=

W = PA.

Hasil kali antara luas penampang dengan besar perubahan posisi

Piston Tak lain adalah perubahan volume ( A =

67

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

dengan demikian perSamaan diatas menjadi :

W=

Dengan

W : Usaha (J)
P : Tekanan (N/m2)

: perubahan volume (m3)

Jika W (+) sistem melakukan usaha (V2>V1)
Jika W (-) sistem melakukan usaha (V2<V1)

 USAHA PADA PROSES TERMODINAMIKA

Kita telah belajar usaha oleh suatu sistem secara umum, sekarang kita
akan melakukan usaha yang dilakukan sistem secara khusus pada berbagai
proses termodinamika antara lain; proses isobarik, iskhorik, isothermal, dan
adiabatik.

Proses Isobarik

Proses isobarik adalah proses perubahan keadaan gas pada tekanan tetap.
Persamaan keadaan untuk proses isobarik ( P = tetap)

Persamaan keadaan isobarik

= C atau

Ini adalahah hukum Gay – Lussac : grafik P-V proses isobarik ditunjukkan
pada gambar

68

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH Usaha isobarik

Gambar. 3.4 grafik P-V isobarik

Proses isokhorik
Proses isokhorik atau isovolumik adalah proses perubahan gas pada voleme
tetap. Persamaan keadaan untuk proses isokhorik (V tetap)

= C karena V tetap maka = C

Persamaan keadaan isokhorik

Gambar 4.5 Grafik P-V Isokhorik
Ini adalah hukum Charles : gambar P-V proses isokhorik ditunjukkan

W = 0 usaha pada proses Isokhorik

69

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

proses isokhorik pada saat gas
dipanaskan.gas akan memuai tetapi wadah
yang kaku menjaga volumenya tetap
sehingga grafik P-V untuk proses ini,
ditunjukkan gambar 4.5 berupa garis lurus
vertikal dan pemuaian wadah
diabaikan.karena volume tetap, tekanan gas
naik dan gas melakukan gaya yang semakin
besar pada dinding-dinding wadah.walaupun
gaya yang sangat besar dapat dibangkitkan
dalam wadah tertutup, usaha sama dengan
nol (W=0) kerena dinding wadah tidak
berpindah maka luas daerah dibawah grafik
P-V adalah nol.

Proses Isotermal

Proses isotermal adalah proses perubahan keadaan gas pada suhu tetap.

Persamaan keadaan untuk proses isotermal (T tetap)

= C karena T tetap maka: PV = C

Persamaan keadaan isotermal

Ini adalah hukum Boyle : Grafik P-V proses isothermal berbentuk hiperbola
seperti ditunjukkan pada gambar

Gambar 4.5 Grafik P-V proses isotermal 70

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Usaha yang sama dengan luas daerah dibawah grafik P-V dihitung dengan
menggunakan persamaan

dari persamaan gad iseal kita peroleh sehingga

dV

Karena tetap, maka faktor tersebut dapat dikeluarkan dari tanda
integral. Kemudian dengan menggunakan sifat integral
Kita peroleh

Usaha pada proses isotermik

Proses Adiabatik
Proses adiabatik adalah proses perubahan keadaan gas dimana tidak ada
aliran kalor yang masuk atau keluar dari sistem atau Q = 0. Berdasarkan
rumus poisson pada proses adiabatik terjadi perubahan suhu, tekanan dan
volume yang memenuhi hubungan sebagai berikut

Persamaan keadaan
adiabatik

71

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Faktor merupakan hasil perbandingan kapasitas kalor gas pada

tekanan konstan Cp dengan kapasitas kalor gas dengan volume Konstan Cv

disebut tetapan Lapalace

Tetapan Laplace

Karena sistem tidak menerima atau melepaskan kalor, maka usaha yang
dilakukan oleh sistem hanya digunakan untuk mengubah energi dalam
(mengurangi energi dalam)

Pada bab sebelumnya ananda telah mempelajari energi dalam gas

monoatomik nKT = maka

sehingga usaha yang dilakukan oleh sistem pada proses adiabatik dapat
ditulis

Usaha pada proses adiabatik

Ayat Al-qur’an yang dapat kita ambil maknanya pada materi ini yakni Q.S
Yunus : 101

                          

“ Katakanlah: "Perhatikanlah apa yaag ada di langit dan di bumi. tidaklah
bermanfaat tanda kekuasaan Allah dan Rasul-rasul yang memberi
peringatan bagi orang-orang yang tidak beriman".(Q.S Yunus :101)

72

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Contoh Soal 4.1

Suatu tabung tertutup yang volumenya 600 liter berisi gas
bertekanan 6 atm. Hitunglah usaha yag dilakukanoleh gas jika

a. Gas memuai pada tekanan tetap sehingga volumenya 3 kali
volum e semula

b. Gas dimanfaatkan pada tekanan tetap sehingga volumenya
menjadi setengah kali semula ( 1 atm = 105Pa)

Penyelesaian!!!

Besaran yang diketahui

V1= 600 liter = 0,6 m3

P = 6 atm = 6x105Pa

a. Proses pemuaian isobarik V2= 3V1 = 3(0.6) = 1,8 m3

)
W = 6 x 10 5 (1,8 – 0,6 ) = 720.000 J = 720 kJ

b. Proses pemamfaatan isobarik = (0.6) = 0,3 m3

)
W = 6 x 10 5 (0,3- 0,6 ) = -180.000 J = -180 kJ

Tanda (-) menyatakan gas menerima usaha dari luar.

73

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

EXPLORATION

KEGIATAN FISIKA

HUKUM TERMODINAMIKA I

Tujuan Percobaan

Membuktikan hukum Termodinamika I

Informasi Pendukung

Balon adalah bahan yang terbuat dari karet dan bersifat elastis, percobaan
berikut berhubungan dengan hukum Termodinamika I yaitu kenaikan energi internal
dari suatu sistem termodinamika sebanding dengan jumlah panas yang ditambahkan
kedalam sistem dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem kedalam
lingkungan, dengan kata lain hukum termodinamika I adalah rumusan kekekalan
energi.

Energi panas yang diberikan pada sistem diperhitungkan sebagai usaha yang
dilakukan oleh sistem atau sebagai kenaikan energi internal sistem atau sebagai
kombinasi tertentu dari keduanya.

74

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Alat & Bahan

1. Balon (2-4 buah)
2. Air
3. Lilin gelas/ pembakar spritus
4. Korek Api
5. Karet gelang

Langkah kerja

1. Hidupkan lilin gelas/ pembakar spritus dengan korek api
2. Tiup balon dan ikat dengan karet gelamg, kemudian taruh balon diatas lilin/

pembakar spritus yang telah dihidupkan apinya
3. Amati yang terjadi
4. Selanjutnya,masukkan air kedalam balon dan tiup kembali, kemudian Ikat

balon dengan karet gelang
5. Letakkan balon yang berisi air diatas lilin/ pembakar spritus, kemudian amati

apa yang terjadi

Tabel Pengamatan Perlakuan Pengamatan

Benda Letakkan di atas
No lilin /pembakar
spritus
Balon
Letakkan diatas
1. lilin/ pembakar
spritus
Balon Berisi air

2.

75

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

EXPLAIN

Pertanyaan dan diskusi

AYO PECAHKAN
1. Usaha bertanda positif jika…..
2. Usaha bertanda negative jika…
3. Apakah yang mempengaruhi peristiwa tersebut dapat terjadi…
AYO ANALISIS

1. Bedasarkan data pengamatan yang kamu peroleh, kesimpulan apakah yang diperoleh

dari hasil percobaan tersebut?

Jawab:
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………....................................................................

...........................................................................................................................................

2. Pada percobaan pertama, menurut anada, apakah suhu udara mempengaruhi lama
tidaknya balon mengembang ? Coba kamu selidiki kembali dengan menggunakan alat

dan bahan yang disediakan.

Jawab:
……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………..………….……………………………
……………………………………………………………………………………………

3. Berdasarkan sumber dari modul dapatkah kamu membuat rumusan matematis apa
yang berlaku pada peristiwa tersebut ?

4. Jawab:
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………

Tanggal Paraf Guru Nilai

76

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH
HUKUM TERMODINAMIKA I
ELABORATE

Sekarang kita akan mempelajari bagaimana terjadinya perubahan INGAT
Energi dalam suatu sistem akibat aliran kalor dan usaha yang
dialami oleh suatu sistem.
Hukum Termodinamika I menyatakan bahwa “ untuk setiap
Proses, apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem mela
Kukan usaha W , maka akan terjadi perubahan energi dalam “.

Atau sistem Contoh
Dengan Terbuka Lautan

energi dalam (joule) dan
(joule) Tumbuhan
Tertutup Green
Untuk memepermudah pemahaman di atas, maka ditentukan House
Perjanjiaan tanda W dan Q Terisolasi Tabung
Gas Yang
o W bertanda (+) jika sistem melakukan usaha Terisolasi
o W bertanda (-) jika sistem menerima usaha
o Q bertanda (+) jika sistem menerima usaha
o Q bertanda (+) jika sistem melepaskan usaha

77

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Firman Allah SWT

               

“ Dan kepunyaan-Nyalah siapa saja yang ada di langit dan di bumi. semuanya
hanya kepada-Nya tunduk.(Q.S Ar-Rum : 26)

Perubahan Energi dalam

Berdasarkan teori kinetik gas, energi dalam merupakan ukuran
langsung dari suhu mutlaknya sehingga perubahan energi dalam hanya
bergantung pada keadaan awal dan keadaan akhir, dan tidak bergantung
pada proses bagaimana keadaan sistem berubah. Untuk gas Monoatomik
dengan derajat kebebasan f = 3 perubahan energi dalam dapat ditentukan
menurut persamaan

=
=
=

Untuk gas diatomik dan poliatomik, maka faktor 3 pada persamaan diatas
diganti dengan derajat kebebasan yang dimiliki gas tersebut.

Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor C suatu zat menyatakan banyak kalor Q yang diperlukan
untuk menaikkan suhu zat sebesar 1 kelvin.

atau

Pada pembahasan kali ini kita mengenal dua macam kapasitas kalor untuk
gas yaitu kapasitas kalor untuk volume tetap (Cv) dan untuk tekanan tetap
(Cp)

78

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Kapasitar kalor untuk volume tetap (CV):

………..pers (1)

Kapasitas kalor tekanan tetap (Cp)

INFO FISIKAWAN
KITA

……….pers (2) Lord Kelvin
Kapasitas kalor untuk gas diatomik dan poliatomik bergantung (1824-1907)
pada derajat kebebasan gas, sebagai panduan dapat digunakan
pembagian suhu sebagai berikut Seorang
pada suhu rendah fisikawan dan
matematikawan
pada suhu rendah asal Britania,

pada suhu rendah merupakan
tetapan lapalace (notasi didefenisikan sebagai nilai perbandingan orang pertama
antar kapasitas kalor pada volume tetap
yang
mengusulkan
skala mutlak

suhu

 Gas monoatomik =

 Gas diatomik pada suhu kamar =

79

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Contoh Soal 4.2

Sejumlah 2 mol gas ideal monoatomik suhunya dinaikkan 27
menjadi 127 pada tekanan tetap, jika konstanta gas umum R
= 8,31 J/mol K tentukanlah:

a. Perubahan energi dalam
b. Usaha yang dilakukanoleh gas
c. Kalor yang diperlukan

Penyelesaian!!!

Besaran yang diketahui

n : 2 mol

T1 = 27 + 273 = 300K
T2 = 127 + 273 = 400 K

R = 8,31 J/mol K

a. Perubahan energi dalam
)

b. Usaha yang dilakukan oleh Gas
)

c. Kalor yang diperlukan oleh gas

80

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

Kemukakan alasan ananda terkait benar atau salahnya pernyataan
berikut :

Proses adiabatik adalah proses di mana tidak ada kalor yang masuk atau
keluar sistem, Q = 0.

Proses ini dapat dilakukan dengan cara mengisolasi sistem
menggunakan bahan yang tidak mudah menghantarkan kalor atau disebut juga
bahan adiabatik. Adapun, bahan-bahan yang bersifat mudah menghantarkan
kalor disebut bahan diatermik.

Gambar 4.7 Kurva adiabatik

Dari kurva hubungan p – V tersebut, Anda dapat mengetahui bahwa:

 Kurva proses adiabatik lebih curam daripada kurva proses isotermal
 Suhu, tekanan, maupun volume pada proses adiabatik tidak tetap. Oleh
Hasil Ankaarliesnisa sistem tidak melepaskan atau menerima kalor, pada kalor sistem

proses adiabatik Q sama dengan nol. Dengan demikian, usaha yang
…………di…lak…uk…an…ol…eh…si…ste…m…ha…ny…a m…e…ng…ub…ah…en…er…gi …dal…am…s…ist…em…te…rse…but
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………..

81

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

EXTAND

Contoh penerapan usaha dan proses dalam termodinamika

1. Isobarik : Ketel mesin uap

Proses isobarik ini dapat
dijumpai pada ketel mesin uap sampai
ke titik didihnya dan diuapkan sampai
air menjadi uap kemudia uap disuper
panaskan (superheated) dengan
tekanan konstan .H2O dalam wadah
silinder dengan pengisap kedap udara
yang tak memiliki gesekan dengan
dibebani dengan pasir untuk
menghasilkan tekanan yang
konstan.kalor dapat dipindahkan

Dari lingkungan ke sistem dengan menggunakan sebuah pembakar Bunsen,
jika proses tersebut terus berlangsung cukup lama, maka air mendidih dan
sebagian air diubah menjadi uap.

2. Isokhorik : Kipas baterai

Terjadi pada sebuah kipas dan baterai

dalam Sebuah wadah tertutup, kipas bisa

berputar Menggunakan energi yang disumbangkan

baterai.Untuk kasus ini, kipas baterai dan udara

Yang berada di dalam wadah dianggap sebagai

Sistem.ketika kipas berputar, kipas melakukan kerja terhadap udara yang ada
dalam wadah pada saat yang sama energi kinetik kipas berubah energi dalam
udara. Pada proses isokhorik (volume constant) usaha masih bisa dilakukan
terhadap sistem ( usaha yang melibatkan perubahan volume).

82

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

3. Isothermal : AC (Air Conditioner)

Penerapan isothermal ini terjadi pada AC merupakan seperangkat alat yang
mampu mengkondisikan ruangan yang kita inginkan, terutama
mengkondidikan ruangan menjadi lebih rendah suhunya dibandingkan suhu
lingkungan sekitarnya.

4. Adiabatik : Mesin Diesel

Penerapan adiabatik terjadi pada prinsip kerja mesin diesel,
motor diesel dikategorikan motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam
(internal Combustion engine). Prinsip kerja motor diesel adalah merubah
energi kimia menjadi energi mekanis, energi kimia didapatkan melalui
proses reaksi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (solar) dan oksider
(udara) di dalam silinder (ruang bakar).

Pada motor diesel ruang bakarnya

Bisa terdiri dari satu atau lebih

Tergantung pada penggunaanya

Dan dalam satu silinder dapat terdiri

Dari satu atau dua torak. Pada umumnya

Dalam satu silinder motor diesel hanya

Memiliki satu orak.

Prinsip kerja mesin diesel tekanan gas hasil pembakaran bahan
bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan proses
sehingga bergerak secara bolak balik. Berdasarkan sistem kerjanya motor
diesel dibedakan menjadi dua motor diesel dan motor bensin, pada motor

83

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA

MUDAH UNTUK SMA/MA KELAS XI
&MURAH

bensin pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan
bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperature nyata.

Karena prinsip penyalaan bahan bakar akibat tekanan maka
motor diesel disebut compression ignition engine dan motor bensin disebut
spark ignition engine.

84

TEORI KINETIK GAS & TERMODINAMIKA