Dalam suatu campuran gas hidrogen, oksigen, nitrogen dan karbon dioksida pada suhu tertentu molekul dengan energi kinetik rerata yang paling besar adalah....

Sebuah tabung berisi gas ideal. Menurut teori kinetik gas dan prinsip ekuipartisi energi maka:

1. Terjadi perubahan momentum dimana momentumnya menjadi lebih besar akibat bertumbukan dengan dinding . Pernyataan 1 BENAR.
2. Energi kinetik pada teori kinetik gas yaitu sehingga energi akan berbanding lurus dengan suhunya. Pernyataan 2 BENAR.
3. Secara umum energi kinetik dapat ditulis dalam bentuk ,f menunjukan derajat kebebasan. Pernyataan 3 BENAR.
4. Tumbukan yang terjadi antara partikel dan dinding adalah lenting sempurna sehingga berlaku hukum kekekalan energi. Pernyataan 4 SALAH.

Jadi jawaban yang tepat adalah C

 

Diketahui:

n   = 0,25 mol 

V  = 100 liter = 0,1 m³

Ek = 3 x10^-23 

N_A = 6,02 x10²³ 

Ditanya : Tekanan gas?

Penyelesaian :

Untuk mencari tekanan maka gunakan persamaan energi kinetik partikel gas ideal

Dengan demikian, tekanan gas adalah 30,1 Pa.

Jadi, jawaban yang tepat adalah A

Diketahui:

$$\begin{gathered} P_1=4\mathrm{atm} \\ T=127^{\circ }\mathrm{C} \\ {P}_2=0,25P_1=1\mathrm{atm} \\ {V}_1=V_2=3\mathrm{L} \end{gathered}$$

Ditanya: Energi kinetik gas ideal akhir ($$E{K}_2$$)?

Jawab:

Besar energi kentik sama dengan energi dalam sehingga

$$EK=U=\frac{3}{2}PV$$

Energi kinetik gas ideal akhir ($$E{K}_2$$)

$$\begin{array}{rcl}\frac{E{K}_1}{E{K}_2}& =& \frac{\frac{3}{2}{P}_{1}V}{\frac{3}{2}{P}_{2}V}\\ \frac{E{K}_1}{E{K}_2}& =& \frac{P_1}{P_2}\\ \frac{E{K}_1}{E{K}_2}& =& \frac{4}{1}\\ E{K}_2& =& \frac{1}{4}E{K}_1\\ & =& 0,25E{K}_1\end{array}$$

Jadi, besar energi kentik gas adalah 0,25 kali semula.

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah E. 

 

Diketahui

$$\begin{gathered} U=3,612\times 10^{29}\mathrm{J} \\ n=2 \end{gathered}$$ 

Ditanyakan

Energi kinetik rata-rata

Jawab

Energi dalam merupakan energi kinetik rata-rata gas, sehingga:

$$\begin{gathered} U=n\times N_A\times Ek \\ Ek=\frac{U}{n\times N_A} \\ Ek=\frac{3,612\times 10^{29}}{2\times 6,02\times 10^{23}} \\ Ek=3\times 10^5\mathrm{J} \end{gathered}$$ 

Dengan demikian, energi kinetik rata-ratanya adalah sebesar 3 x 10⁵ J.

Jadi, jawaban yang tepat adalah A.

Menurut Teorema Ekipartisi Energi, Energi kinetik partikel gas dipengaruhi oleh temperatur gas dan derajat kebebasan partikel gas, yang dinyatakan ke dalam persamaan berikut ini:

f adalah drajat kebebasan partikel gas yang menyatakan banyaknya cara partikel gas bergerak. Sedangkan T adalah temperatur atau suhu gas. Persamaan itu menunjukkan bahwa suhu gas mempengaruhi energi kinetik partikel gas. Bentuk Energi kinetik yang dimiliki partikel gas ada beberapa macam, yaitu energi kinetik translasi, rotasi, dan vibrasi. Gas diatomik sendiri dapat bergerak secara translasi, rotasi, dan vibrasi seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Sehingga, ketika gas diatomik tersebut mengalami kenaikan suhu, maka ketika bentuk energi kinetik tersebut akan mengalami peningkatan, yaitu peningkatan energi kinetik translasi, energi rotasi, dan energi vibrasi. sehingga pernyataan 2, 3, dan 4 benar.

Energi dalam pada gas ideal atau sering diberikan notasi U, merupakan jumlah energi kinetik total dari seluruh molekul gas dalam suatu ruangan, yang dirumuskan sbb:

 

Pada persaman itu terlihat bahwa Energi dalam gas sebanding dengan energi kinetik partikel gas. Sehingga, energi dalam gas diatomik tersebut juga akan meningkat karena energi kinetik partikel gas juga meningkat akibat kenaikan suhu gas. Sehingga, pernyataan 1 benar.

Jadi, pernyataan yang tepat adalah pernyataan nomor 1, 2, 3, dan 4.