Prediksi 1 TKA Fisika Soal Nomor 11: Simulasi Gas Ideal


Simulasi Gas Ideal — Interaktif

Simulasi Gas Ideal — Interaktif

Soal & pembahasan.
Konteks & teks sumber

Pemanasan global telah menjadi fenomena nyata yang berdampak besar terhadap lingkungan. Suhu rata-rata permukaan bumi meningkat dari 13,9° C pada 1960 menjadi 15,4° C pada 2024. Peningkatan ini berkorelasi kuat dengan melonjaknya kadar karbon dioksida (CO₂) dari 316 ppm menjadi 420 ppm dalam kurun waktu yang sama.

Meningkatnya suhu atmosfer menyebabkan molekul-molekul gas di udara bergerak lebih cepat sehingga memicu perubahan tekanan dan volume di berbagai lapisan atmosfer. Fenomena ini memperkuat penguapan, memperbesar badai tropis, dan berdampak pada kestabilan cuaca global. Perubahan tekanan ditunjukkan pada grafik di bawah.

Untuk meneliti lebih lanjut, ilmuwan melakukan simulasi laboratorium menggunakan sebuah wadah tertutup berisi gas ideal. Wadah ini memiliki volume tetap sebesar 2,36 liter dan diisi oleh 0,1 mol gas. Percobaan dilakukan untuk mengamati hubungan antara suhu dan tekanan gas, dengan menggunakan konstanta gas ideal 0,0821 L·atm/(mol·K). Simulasi ini bertujuan merepresentasikan kondisi atmosfer bumi yang terus memanas akibat pemanasan global.

Grafik Perubahan Tekanan terhadap Suhu

Tekanan (atm) — Suhu (°C)
Catatan data: 0°C → 1,00 atm; 25°C → 1,09 atm; 50°C → 1,18 atm; 75°C → 1,30 atm; 100°C → 1,40 atm.
Parameter simulasi: V = 2,36 L, n = 0,1 mol, R = 0,0821 L·atm/(mol·K).

Soal Interaktif

Berdasarkan hasil simulasi gas ideal dalam wadah tertutup, tentukan setiap pernyataan berikut Benar atau Salah!

Meskipun suhu gas meningkat, tidak ada usaha yang dilakukan oleh gas karena volume sistem tetap.
Dalam sistem tertutup berisi gas ideal, energi dalam tidak bergantung pada suhu, melainkan pada tekanan dan volume.
Energi kinetik molekul gas meningkat saat suhu naik sehingga kalor yang masuk dapat meningkatkan energi internal gas.

Pembahasan Lengkap

Inti konsep

  • Hukum gas ideal: P·V = n·R·T. Pada volume tetap, jika T naik maka P naik sebanding.
  • Kerja mekanik gas: W = ∫ P dV. Jika ΔV = 0 → W = 0.
  • Energi dalam gas ideal bergantung pada T saja: U = n·C_v·T.
  • Energi kinetik rata-rata ∝ T, sehingga kenaikan T → kenaikan energi internal.

Jawaban singkat

  1. Pernyataan 1: Benar.
  2. Pernyataan 2: Salah.
  3. Pernyataan 3: Benar.

Langkah deliberate practice

1) Pahami konsep dasar.

Pastikan kamu dapat menjelaskan: apa itu isokhorik, mengapa W=0, mengapa U hanya fungsi T.

2) Kerjakan contoh numerik (cek tabel perhitungan).

3) Cek kesalahan umum:

  • Mengira W ≠ 0 pada volume tetap.
  • Mencampur energi internal gas ideal dengan gas nyata.

Latihan tambahan

  1. Jika suhu naik dari 25°C → 125°C, hitung ΔP.
  2. Jika proses isobarik 0°C → 100°C, bagaimana perubahan volume?
Kunci jawaban latihan

1) Gunakan P2/P1 = T2/T1.

2) Gunakan V2/V1 = T2/T1.

© 2025 Simulasi Gas Ideal