SIFAT TERMAL MATERI
SOAL LATIHAN
- volume gas pada STP kondisi yang disebut sebagai suhu dan tekanan standar untuk gas didefinisikan sebagai suhu 0° C=273,15 K dan tekanan 1 atm = 1,013 x 105 Pa. jika anda ingin menjaga 1 mol gas ideal dalam kamar anda pada STP, berapa besar wadah yang diperlukan ?
- tangki "kosong" berisi 11,0 L udara pada 21°C dan 1 atm. Ketika tangki dipenuhi dengan udara panas dari sebuah kompresor, suhunya menjadi 42°C dan tekanan alat ukur adalah 2,1 x 105 Pa. Berapakah massa udara yang ditambahkan?(udara adalah campuran dari berbagai gas, kurang lebih 78％ nitrogen, 21％ oksigen, dan 1％ sisanya bermacam-macam; massa molar rata-ratanya adalah 28,8 gram/ mol =28,8 x 10-3 kg/mol.)
- carilah massa atom hidrogen tunggal dan massa dari molekul oksigen.
- tentukan jumlah molekul dan jumlah mol dalam satu meter kubik udara pada tekanan atmosfer dan 00 C.
- perhitungan lintasan bebas rata-rata a) perkiraan lintasan bebas rata-rata dari sebuah molekul udara pada 27°C dan 1 atm. modelkan molekul itu sebagai bola berjari-jari r = 2,0 x 10-10m. b) perkiraan waktu bebas rata-rata dari sebuah molekul oksigen dengan v = vrms,
PEMBAHASAN
- Diket : T = 0°C = 273,15 K
p = 1 atm = 1,013 x 105 Pa
n = 1
mol
R
= 8,315 J/mol.K
Ditanya
: V =.....?
Jawab
: pV = nRT
V = (1 mol). (8,315 J/mol.K).(273,15 K)
1,013
x 105 Pa
= 0,0224 m3
= 22,4 L
2. Diket : V1
= V2 = 11 L = 11 x 10-3 m3
p1
= 1atm = 1,013 x 105 Pa
T1
= 21°C = 294 K
R =
8,315 J/mol.K
p2
= 2,1 x 105 Pa
T2
= 42°C = 315 K
M = 28,8 x 10-3 kg/mol
Ditanya : m tambahan:....?
Jawab : n1
= p1V1/RT1
=(1,013
x 105 Pa).(11 x 10-3 m3)
(8,315 J/mol.K).(294 K )
= 0,46 mol
n2
= p2V2/RT2
=
(2,1 x 105 Pa).(11 x 10-3 m3)
(8,315 J/mol.K).(315 K)
= 88,6 mol
m = M.(n2-n1)
= (28,8 x 10-3 kg/mol).(88,6mol-0,46mol)
= 2,54 kg
3. Diket : M H = 1,008 g/mol
NA
= 6,022 x 1023 molekul/mol
Ditanya
: m H=.....?
Jawab
: m H = M H / NA
= (1,008
g/mol)/(6,022 x 1023 molekul/mol)
= 1,674 x 10-24 g/molekul
4. Diket : p = 1 atm =1,013 x 105 Pa
V = 1 m3
k = 1,38 x 10-23 J/K
T =
0°C = 273 K
Ditanya
: N dan n =.....?
Jawab : N = pV/kT
N= (1,013
x 105 Pa).(1 m3)/(1,38 x 10-23 J/K).(273 K)
= 2,69 x 1025
molekul
n = N/NA
=(2,69 x 1025 molekul)/(6,022 x 1023 molekul/mol)
= 44,7 mol
n dalam 1 m3=
(1 m3)/(44,7 mol)
=0,0224 m3/mol
= 22,4 L/mol
5. Diket : T= 300 K
p =
1 atm = 1,01 x 105 Pa
r= 2 x
10-10 m
v = 484
m/s
Ditanya : a) λ=....?
b) t=...?
Jawab : a) λ = (1,38 x 10-23 J/K).(300 K)/4л√2(2
x 10-10 m)2(1,01 x 105 Pa)
= 5,8
x 10 -8 m.
b) t =λ/v
=(5,8 x 10 -8 m)/(484 m/s)= 1,2 x 10-10 s
LATIHAN SOAL
- Tangki 20,0 L berisi 0,225 Kg helium pada 18,0°C.Massa molar helium adalah 4,00 g/mol.a ) Berapa mol helium berada dalam tangki?b )Berapakah tekanan dalam tangki,dalam Pascal dan dalam atmosfer?
- Gas helium dengan volume 2,60 L di bawah tekanan maupun 1,30 atm dan pada suhu 41,0°C,dihangatkan hingga baik tekanan maupun volume menjadi dua kali lipat.a )Berapakah suhu akhir ? b) Berapa gram helium yang ada disana?Massa molar helium adalah 4,00 g/mol.
- sebuah tangki silinder memiliki piston yang terpasang baik sehingga memungkinkan volume tangki diubah.Tangki pada awalnya berisi 0,110 m3 udara pada tekanan 3,40 atm.Piston secara perlahan di tarik keluar hingga volume gas bertambah menjadi 0,390 m3 . Jika suhu tetap konstan, berapakah nilai tekanan akhir?
- pompa hampa modern memudahkan untuk memperoleh tekanan dalam orde 10-13 atm dalam laboratorium.pada tekanan 9,00 x 10-14 atm dan suhu biasa (Katakanlah, T = 300 K ),berapa molekul yang terdapat dalam volume 1,00 cm3?
- berapa mol yang terdapat dalam sebotol air 1,00kg? berapa molekul? massa molar air adalah 18,0 g/mol.
- hitunglah lintasan bebas rata-rata dari molekul udara pada tekanan 3,50 x 10-13 atm dan suhu 300 K. (tekanan ini telah dapat dicapai di laboratorium; lihat latian 16-16) modelkan molekul udara sebagai dengan jari-jari2,0 x 10-10m.
- a) berapa banyak panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 2,50 mol gas ideal diatomik dengan 30,0K di sekitar suhu ruang jika gas dijaga pada volume konstan? b) apakah jawaban dari pertanyaan bagian (a) jika gas bukan automik melainkan monoatomik.?
PEMBAHASAN
- Diket : V = 20 L
m
He = 0,225 kg
T
=18° C= 291,15 K
M
he =4 g/mol
Ditanya
: a).mol He =........?
b).P dalam pacsal dan atmosfer =.....?
Jawab :
a).mol He =m He/M He
= 0,225 x
103 g/4 g/mol
= 56,25 mol
b)
pV=nRT
p
= 56,25 mol.8,3145 J/mol.K.291,15 K/20 L
p
= 6808,4 J/L
= 6,8 x 103 N.m/L
= 6,8 x 103 N.m/ 10-3 m3
= 6,8 x
106 N/m2=6,8 x 106 Pa
=
6,8 x 106 atm/1,01 x 106
=6,73
atm
2. Diket : V1 He = 2,6 L
M He =
4 g/mol
P1
= 1,3 atm
T1
= 41°C =
314,15 K
V2
= 2 V1
P2 = 2 P1
Ditanya : a)T2 =.....?
b) m He =.....?
Jawab : a) (p1V1)/T1
= (p2V2)/T2
T2=
(2p.2v).314,15 K/(p.v)
=
1256,6 K
b) pV
= nRT
n = (2,6 L).
(5,2 atm)/(0,082 L.atm/mol.K)(1256,6 K)
= 0,13 mol
m He = nM =
(0,13 mol).(4 g/mol)
= 0,52 g
3. Diket : V1= 0,11 m3
p1 = 3,4 atm
V2
= 0,39 m3
T1
= T2 = konstan
Ditanya : p2
=....?
Jawab : p1V1
= p2V2
p2 = (3,4 atm). (0,11m3)/(0,39
m3)
=
0,96 atm.
4. Diket : p = 9 x 10-14 atm
T = 300
K
V = 1
cm3 = 10-3 L
Ditanya : M
=......?
Jawab : pV=nRT
n
= (9 x 10-14 atm).(10-3 L)/(8,3145 J/mol.K)(300 K)
= 3,66
x 10-18 mol
M = NA.n
=
(6,02 x 1023 molekul/mol).(3,66 x 10-18 mol)
= 2,2 x
106 molekul
5. Diket : m = 1 kg
M H2O = 18 g/mol
Ditanya : n dan M
=......?
Jawab : m = n.M
n =
(1000 g)/(18 9/mol)
= 55,6
mol
M = NA.n
=
(6,02 x 1023 molekul/mol).( 55,6 mol)
=
3,34 x 1025 molekul
6. Diket : p = 3,5 x 10-13 atm = 3,535 x 10-8
Pa
T = 300
K
k =
1,38 x 10-23 J/K
r = 2
x 10-10 m
Ditanya : λ=.....?
Jawab : λ= k T/ 4л√2r2p
= 9,9
x 10-9 m
7. Diket : gas diatomik; T = 30 K
V =
konstan
n = 2,5
mol
k = 1,38 x
10-23 J/K
R = 8,13
J/mol. K
Ditanya :a) Q=....?
b) Q
jika gas monoatomik=....?
Jawab : a) Q = 5/2
nRT
= 5/2.2,5 mol.8,13 J/mol.K.30 K
= 1524 J
b) Q
= 3/2 nRT
= 3/2.2,5 mol.8,13 J/mol.K.30 K
= 914,6 J
Tidak ada komentar:
Posting Komentar