Gas hidrogen dan gas helium memiliki massa, suhu, dan tekanan yang sama. Mula-mula keduanya memiliki tekanan sebesar p0. Kedua gas tersebut mengalami proses isotermal. Pengaruhnya, tekanan gas hidrogen dan helium menjadi p1 dan p2. Jika atom relatif hidrogen dan helium berturut-turut 1 g/mol dan 4 g/mol, hubungan persamaan tekanan yang benar agar nilai usaha kedua gas sama besar adalah .... A. p0 = (p1.p2)^1/2 B. p1 = (p0.p2)^1/2 C. p0 = ((p1)^3.p2)^1/4 D. p1 = (p0^3.p2)^1/4 E. p1 = p2 - p0

Jawaban yang benar adalah B. p1 = (p0.p2)^1/2. Diketahui: Gas hidrogen (A) dan gas helium (B) mengalami proses isotermal m, T, dan p awal keduanya sama p awal = p0 p akhir hidrogen = p1 p akhir helium = p2 Ar H = 1 g/mol Ar He = 4 g/mol WA = WB Ditanya: Hubungan tekanan yang tepat = ...? Jawab: Konsep yang kita pakai adalah proses keadaan gas termodinamika. Dalam termodinamika terdapat 4 proses keadaan gas, yaitu isobarik, isokhorik, isotermik, dan adiabatik. Pada proses isotermik atau isotermal, suhu proses berlangsung dalam nilai yang tetap (ΔT = 0). Hal ini menyebabkan tidak terjadi perubahan energi dalam (ΔU = 0). Maka berdasarkan hukum I Termodinamika dapat diperoleh: Q = W + ΔU Q = W + 0 Q = W. Dimana, usaha luar yang terjadi dirumuskan oleh: W = n R T ln (V akhir/V awal) = n R T ln (P awal/P akhir), dengan: W = usaha luar (J) n = mol gas ideal R = tetapan gas universal T = suhu (K) V = volume (m^3) P = tekanan (Pa). Agar nilai usaha kedua gas sama besar, maka berlaku: WA = WB [n R T ln (P awal/P akhir)]A = [n R T ln (P awal/P akhir)]B. Dengan mengganti mol yaitu n = m/Mr dan memasukkan data pada soal, maka diperoleh hubungan akhir tekanan gas sebagai berikut. [(m/Mr) R T ln (P awal/P akhir)]A = [(m/Mr) R T ln (P awal/P akhir)]B (1/2) . ln (p0/p1) = (1/4) . ln (p0/p2) 2 . ln (p0/p1) = ln (p0/p2) ln (p0/p1) = ln (p0/p2) (p0/p1)² = p0/p2 p0 = p1² / p2 atau p1 = √(p0 . p2) p1 = (p0 . p2)^1/2. Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah B.