Berdasarkan Kurikulum 2013 terbaru Disusun oleh Dhela Rochmatul Maghfiroh

Kata Pengantar Segala Puji dan Syukur kami panjatkan selalu kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat, Taufiq, dan Hidayah yang diberikan kami bisa menyelesaikan ebook untuk materi teori kinetic gas untuk kelas XI. Tujuan dari penulisan buku ini tidak lain adalah untuk membantu para siswa di dalam memahami apa saja materi teori kinetic yang harus mereka pelajari dan pahami selama mereka berada di jenjang kelas XI. Ebook ini juga akan memberikan informasi mengenai materi teori kinetic yang akan mereka pelajari yang berasal dari berbagai sumber terpercaya yang berguna sebagai tambahan wawasan mengenai babbab yang dipelajari tersebut. Dalam penulisan handout ini merupakan buah hasil kerja keras sendiri. Maka dari itu, tidak lupa untuk mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu memberikan wawasan dan bimbingan kepada kami sebelum maupun ketika menulis e-book ini. E-book yang dibuat masih belum bisa dikatakan sempurna. Maka dari itu, mohon dukungan dan masukan dari para pembaca, agar kedepannya kami bisa lebih baik lagi di dalam menulis sebuah ebook. Surabaya, 05 Oktober 2022 Penyusun Dhela Rochmatul Maghfiroh i

Daftar Isi ii Kata Pengantar.......................................................................................... i Daftar Isi....................................................................................................... ii Petunjuk........................................................................................................ iii Peta Konsep.................................................................................................. 1 Gas Ideal........................................................................................................ 2 Hukum Boyle................................................................................................. 3 Hukum Charles.............................................................................................. 5 Hukum Gay-Lussac...................................................................................... 7 Tekanan dan Energi Kinetik.................................................................... 10 Teorema Ekipartisi Energi Derajat Kebebasan................................ 11 Energi Dalam Gas Ideal..............................................................................13 Kecepatan Efektif Gas Ideal ....................................................................14 Uji Mandiri........................................................................................................15 Daftar Pustaka...............................................................................................16 Persamaan Gas Ideal.................................................................................. 9

Petunjuk InFis BeBar in Taukah kamu? infis (informasi fisika) berisikan tentang definisi, pengertian secara konseptual yang dapat membantu peserta didik untuk memahami sub materi secara singkat. BeBar in (Belajar Bareng in) terdapat contoh soal pada setiap halaman sub materi yang akan dibahas bersamasama guru dan peserta didik. Taukah kamu? berisikan tentang pemaparan informasi fisika secara faktual yang dapat membantu peserta didik untuk memahami sub materi secara singkat. Uji Mandiri Uji Mandiri berisikan 10 Latihan soal yang dapat dikerjakan oleh peserta didik dirumah sebagai pemantaban materi iii

Peta Konsep TEORI KINETIK GAS Karakteristik Gas Hukum-hukum Gas Molekul-molekul gas ideal Persamaan Gas Ideal Hukum Boyle Hukum Charles Hukum GayLussac Energi Kinetik Laju (rms) Energi Dalam Mempelajari dengan Memiliki Terdiri dari 1

Gas Ideal Pengertian Gas ideal adalah sekumpulan partikel gas yang tidak saling berinteraksi satu dengan lainnya. Artinya, jarak antarpartikel gas ideal sangat berjauhan dan bergerak secara acak. Besaran yang digunakan Karakteristik Partikelnya berjumlah banyak. Tidak ada interaksi antarpartikel atau tidak ada gaya tarik menarik antarpartikelnya. Jika dibandingkan ukuran ruangan, ukuran partikel gas ideal bisa diabaikan. Tumbukan yang terjadi antara partikel gas dan dinding ruangan merupakan tumbukan lenting sempurna. Partikel gas tersebar secara merata di dalam ruangan. Partikel gas bergerak secara acak ke segala arah. Berlaku Hukum Newton tentang gerak. Energi kinetik rata-rata molekul gas ideal sebanding dengan suhu mutlaknya. Keterangan Massa molekul dengan massa satu molekul Hubungan banyak mol dengan massa total gas Hubungan banyak mol dengan jumlah molekul 2

Hukum Boyle EKSPERIMEN Robert Boyle (1627-1691) melakukan percobaan untuk menyelidiki hubungan antara tekanan gas dengan volume gas dala m wadah tertutup pada suhu konstan. Dia mengamati bahwa volume massa gas yang diberikan berbanding terbalik dengan tekanannya asalkan suhu tetap konstan. Hukum Boyle, dipublikasikan pada tahun 1666, menyatakan bahwa, pada suhu konstan, produk dari tekanan dan volume massa tertentu dari gas ideal dalam sistem tertutup selalu konstan. Persamaan Secara Matematis Sumber https://www.youtube.com/watch?v=eR49g3ubTBg&t=184s “Apabila suhu dari suatu gas yang ada di sebuah ruangan tertutup dijaga konstan (isotermal), maka tekanan gas tersebut akan berbanding terbalik dengan volumenya.” P1 = Tekanan gas awal (N/m^2) V1 = Volume gas awal (m^3, cm^3) P2 = Tekanan gas akhir (N/m^2) V2 = Volume gas akhir (m^3, cm^3) 3

Hukum Boyle Grafik Penerapan Hukum Boyle dalam Kehidupan Sehari-Hari Grafik hubungan volume dan tekanan gas pada suhu konstan (isotermal). Jika dibuat grafik, maka akan menghasilkan sebuah kurva yang disebut kurva isotermal. Perhatikan gambar diatas. Kurva isotermal merupakan kurva yang bersuhu sama. Meniup Balon Pompa Sepeda Jarum Suntik 4

Hukum Charles EKSPERIMEN Pada tahun 1783, Charles membangun balon hidrogen pertama di dunia bersama dengan rekanrekannya Robert bersaudara, Nicolas, dan Anne-Jean. Percobaannya mengenai hidrogen yang dipandangnya mampu mengangkat balon ke udara tersebut terinspirasi dari Hukum Boyle. Percobaannya tentang balon udara tersebut berlanjut pada tahun 1787, dimana ia mengisi gas yang berbeda ke dalam 5 balon yang memiliki volume yang sama dan menaikkan suhunya hingga 80 derajat Celcius. Alhasil, kelima balon tersebut mengalami kenaikan volume yang sama. Persamaan Secara Matematis Sumber https://www.youtube.com/watch?v=NplVuTrr59U&t=188s “Apabila tekanan gas yang berada di dalam suatu ruangan tertutup bersifat konstan, maka suhu mutlaknya akan berbanding lurus dengan volume gas tersebut.” V1 = Volume gas awal (m^3) T1 = Suhu gas awal (Kelvin) V2 = Volume gas akhir (m^3) T2 = Suhu gas akhir (Kelvin) 5

Hukum Charles Grafik Penerapan Hukum Charles dalam Kehidupan Sehari-Hari Grafik hubungan volume dan suhu gas pada tekanan konstan (isobarik) Apabila hubungan antara volume dan suhu pada hukum Charles digambarkan dalam grafik, maka hasilnya tampak seperti pada gambar disamping. Kurva yang terjadi disebut kurva isobarik yang artinya bertekanan sama. Balon Udara Pelampung Bola Basket 6

Hukum Gay Lussac EKSPERIMEN Hukum Gay-Lussac dapat merujuk kepada salah satu dari dua hukum kimia yang dikemukakan oleh Joseph Louis Gay-Lussac yang berhubungan dengan sifat-sifat gas. Pada 1802, Gay-Lussac menemukan bahwa, Tekanan dari sejumlah tetap gas pada volume yang tetap berbanding lurus dengan temperaturnya dalam kelvin. Persamaan Secara Matematis Sumber https://www.youtube.com/watch?v=N6DZRiSIK3s&list=LL&index=6&t=121s “Jika volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. .” P1 = Tekanan gas awal (N/m^2) T1 = Suhu gas awal (Kelvin) P2 = Tekanan gas akhir (N/m^2) T2 = Suhu gas akhir (Kelvin) 7

Hukum Gay Lussac Grafik Penerapan Hukum Gay Lussac dalam Kehidupan Sehari-Hari Grafik hubungan tekanan dan suhu gas pada volume konstan (isokhorik) Apabila hubungan antara tekanan dan suhu gas pada hukum Gay Lussac dilukiskan dalam grafik, maka hasilnya tampak seperti pada gambar diatas. Kurva yang terjadi disebut kurva isokhorik yang artinya volume sama. Membuka Kaleng soda Rice Cooker 8

PERSAMAAN GAS IDEAL InFis Pada hukum Boyle-Gas Lussac berlaku untuk gas ideal dalam bejana tertutup sehingga jumlah mol gas atau massa adalah tetap. Ketika massa atau mol gas nya berubah, volume gas nya pun ikut berubah walaupun suhu dan tekanan dijaga konstan Sebanyak 3 liter gas Argon bersuhu 27 °C pada tekanan 1 atm (1 atm = 10^5 Pa) berada didalam tabung. Jika konstanta gas umum R = 8,314 J/mol.K dan banyaknya partikel dalam 1 mol gas 6,02 x 10^23 partikel, maka hitunglah berapa banyaknya partikel gas Argon dalam tabung tersebut? Persamaan keadaan suatu gas yang mengalami perubahan volume, tekanan dan suhu dapat dituliskan sebagai Taukah kamu? Keterangan Persamaan umum gas ideal dapat dinyatakan dengan banyak partikel (N). BeBa Rumus r in k yang disebut sebagai tetapan bolzmann itu bernilai 9

Keberadaan gas di ruang tertutup bisa mengakibatkan adanya tekanan. Tekanan tersebut disebabkan oleh adanya tumbukan antara partikel gas dan dinding tempat gas berada. Besar tekanan memiliki hubungan dengan besar energi kinetik, sehingga besar energi kinetik juga memiliki hubungan dengan suhu. Penurunan rumus energi kinetik gas ideal: TEKANAN DAN ENERGI KINETIK PADA GAS IDEAL Taukah kamu? Bahwa besaran-besaran P,V dan T menggambarkan keadaan makroskopik gas. Sedangkan untuk mengetahui keadaan mikroskopik diperlukan penyelidikan yaitu laju, massa, energi kinetik, dan momentum dari setiap molekul yang menyusun suatu zat misalnya gas. Dua mol gas menempati ruang 24,08 L. Tiap molekul gas memiliki energi kinetik sebesar 3 x 10^-21 joule. Jika bilangan Avogadro 6,02 . 10^23 partikel, maka hitung tekanan gas dalam tangki ! Keterangan BeBar in Rumus Tekanan Karena energi kinetik dari molekul molekul gas dapat dinyatakan sebagai sehingga, Rumus Energi Kinetik 10

Pada suhu rendah (± 300) bergerak translasi Teorema Ekipartisi Energi Derajad Kebebasan Gas Monoatomik InFis Gas Ideal terdapat jenis monoatomik dan jenis diatomik. Untuk keleluasaan bergeraknya pasti juga akan berbeda antara kedua jenis gas ideal tersebut. Maka akan dibahas Teorema ekipartisi energi pada gas monoatomik dan diatomik. Pada Gas Monoatomik molekul hanya melakukan gerak translasi. Sehingga energi kinetic rata rata total permolekul Gas Diatomik Pada suhu sedang (± 500) bergerak translasi dan rotasi Pada suhu tinggi (± 1000) bergerak translasi ,rotasi dan vibrasi Tentukan energi kinetik rata-rata dan energi dalam 5 mol gas ideal pada suhu 127∘C jika gas tersebut adalah gas monoatomik! (k=1,38×10^−23 J/K; NA=6,02×10^26 molekul/kmol) BeBar in

Teorema Ekipartisi Energi Derajad Kebebasan Teori ekuipartisi energi berbunyi "Jika pada suatu sistem yang mengikuti hukum newton tentang gerak dan mempunyai suhu mutlak T, maka setiap derajat kebebasan (f) suatu partikel memiliki kontribusi 1/2kT pada energi rata-rata partikel. " InFis Gerak Molekul Rumus Sumber https://www.youtube.com/watch?v=0xhtszEjNN0

ENERGI DALAM GAS IDEAL InFis Jika seluruh energi kinetik partikel tersebut dijumlahkan maka jumlah energi kinetik disebut energi dalam gas ideal (U). Energi dalam gas ideal dipengaruhi oleh derajat kebebasannya. Energi dalam (U) suatu gas ideal didefinisikan sebagai jumlah energi kinetik seluruh molekul gas dalam ruang tertutup yang meliputi energi kinetik translasi, rotasi, dan vibrasi. Gas Monoatomik Apabila dalam suatu ruang terdapat N molekul gas, maka energi dalam gas ideal U dinyatakan sebagai berikut. Rumus Energi Dalam Gas monoatomik (f = 3) seperti He, Ne, dan Ar. Gas Diatomik Gas diatomik seperti H2, O2, dan H2. Pada suhu rendah (± 300) Pada suhu sedang (± 500) Pada suhu tinggi (± 1000) 13

Kecepatan Efektif Gas Ideal RUMUS Taukah Kamu? Persamaan untuk mencari kecepatan efektif gas dapat diperoleh dari penurunan rumus energi kinetik gas ideal. Ada empat persamaan yang dapat digunakan untuk menghitung kelajuan efektif gas ideal untuk beberapa besaran berbeda. Partikel-partikel gas dalam suatu wadah bergerak dengan laju dan arah yang beraneka ragam. Rata-rata kuadrat kecepatan partikel-partikel gas disebut dengan kecepatan efektif gas atau vrms (rms = root mean square). InFis BeBar in Hubungan antara energi dalam (U) dengan energi kinetik rata-rata partikel gas (Ek) karena m= M/No dan k=R/No maka, dari persamaan 24 dapat disederhanakan menjadi, Hubungan antaratekanan, rapat massa gas, dan kecepatan efektifnya Molekul oksigen (Mr = 32) di atmosfer bumi memiliki kecepatan efektif sekitar 500 m/s. Maka pada kondisi yang sama, Hitung berapa kecepatan efektif molekul helium (Mr = 4) 14

Uji Mandiri Jelaskan karakteristik gas ideal pada ruang tertutup! Sebuah bejana tertutup berisi 20 L gas oksigen. Apabila gas tersebut berada pada suhu 21°C tekanan atmosfer 1 atm (1 atm =105Pa), tentukan jumlah mol gas oksigen dalam bejana tersebut ! Dalam sebuah botol yang tertutup rapat terdapat gas yang tekanannya 1 atm, volumenya 20 liter dan suhunya 27°C. Kemudian botol dipanaskan hingga suhunya menjadi 117°C. Hitung tekanan gas dalam botol sekarang. Suatu jenis gas menempati suatu ruangan yang memiliki volume 300 cm^3 pada suhu 27°C dan tekanan 1 atm. Jika suhu dinaikkan menjadi 127°C dan tekanan menjadi dua kali semula, hitung volume gas! Dalam suatu ruangan terdapat sejumlah gas yang massa jenisnya 0,9 kg/m3. Jika tekanan gas 3x10^5 N/m^2, tentukan kecepatan efektif partikel gas tersebut! Tentukan energi kinetik rata-rata dan energi dalam 3 mol gas ideal pada suhu 300 K jika gas tersebut adalah gas diatomik. Satu mol gas berada dalam tabung yang volumenya 50 liter. Bila suhu gas itu 227oC, hitung tekanan gas! Gas oksigen (Mr = 32) berada dalam tabung yang volumenya 8,314 liter dan bertekanan 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) jika suhu gas saat itu 47°C, maka massa gas yang tertampung dalam tabung adalah … gram (R = 8,314 J/mol K) Sebanyak 3 liter gas Argon bersuhu 27°C pada tekanan 1 atm (1 atm = 105 Pa) berada di dalam tabung. Jika konstanta gas umum R = 8,314 J/mol·K dan banyaknya partikel dalam 1 mol gas 6,02 × 1023 partikel, maka banyak partikel gas Argon dalam tabung tersebut adalah …. Molekul oksigen (Mr = 32) di atmosfer bumi memiliki kecepatan translasi sekitar 500 m/s. Maka pada kondisi yang sama, kecepatan translasi molekul helium (Mr = 4) sebesar .… 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 15

Daftar Pustaka Serway, Fisika untuk Sains dan Teknik, Penerbit Salemba Teknika Tipler, P.A. 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1 (Terjemahan) Jakarta: Penerbit Erlangga Giancoli, Douglas C. Physics Fifth Edition (Terjemahan), Erlangga, Jakarta Kanginan M, Fisika SMU, Erlangga, Jakarta 16