Prediksi 1 TKA Fisika Soal Nomor 12: Pemanasan Global

Simulasi Gas Ideal — Pemanasan Global (Interaktif)

Tampilan satu kolom, mobile-friendly. Seluruh teks disalin dari gambar (bahasa Indonesia).

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 samping.

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 R = 0,0821 L·atm/(mol·K). Simulasi ini bertujuan merepresentasikan kondisi atmosfer bumi yang terus memanas akibat pemanasan global dan respons gas-gas penyusun atmosfer terhadap perubahan suhu dalam sistem tertutup.

Grafik Perubahan Tekanan terhadap Suhu (Data dari gambar)

Sumbu-X: Suhu (°C). Sumbu-Y: Tekanan (atm).

Pilih suhu untuk melihat perhitungan (°C): 25°C

Tekanan (prediksi ideal gas): — atm

Tekanan (data gambar pada titik terdekat): — atm

Catatan: Angka tekanan pada gambar (data eksperimen) berbeda sedikit dengan prediksi hukum gas ideal karena eksperimen mungkin menggunakan kondisi awal yang berbeda atau pembulatan pada pembuatan grafik.

Soal Pilihan Ganda — Nomor 12

Berdasarkan data simulasi dalam sistem gas ideal tertutup dan fenomena pemanasan global, manakah pernyataan yang paling tepat untuk menjelaskan penyebab badai tropis cenderung makin kuat di masa kini?

A. Peningkatan kadar CO₂ secara langsung mengubah kapasitas panas udara, membuat atmosfer lebih cepat panas, dan meningkatkan konveksi vertikal yang mengganggu stabilitas cuaca. B. Meningkatnya suhu laut oleh pemanasan global mempercepat penguapan air dan pelepasan energi laten dari kondensasinya menjadi pendorong utama intensifikasi badai tropis. C. Data simulasi gas ideal menunjukkan bahwa dalam sistem tertutup, volume gas akan selalu konstan sehingga efek perubahan suhu global pada badai tropis menjadi tidak relevan. D. Badai tropis menjadi lebih kuat karena fenomena inversi termal di lapisan atas atmosfer, yang memerangkap udara panas dan menyebabkan pusaran angin yang ekstrem. E. Kenaikan suhu atmosfer menyebabkan molekul udara bergerak lebih cepat, meningkatkan tekanan dan densitas udara di ketinggian, lalu membentuk badai.

Pembahasan Terperinci

Ringkasan Jawaban

Jawaban yang paling tepat: B.

Langkah-langkah berpikir

1. Identifikasi informasi penting: Data simulasi menunjukkan tekanan naik saat suhu naik. Parameter eksperimen: V = 2,36 L, n = 0,1 mol, R = 0,0821 L·atm/(mol·K). Dalam atmosfer nyata, pemanasan global meningkatkan suhu permukaan laut.
2. Recall konsep fisika atmosfer: Intensitas badai tropis bergantung pada energi yang dilepas selama kondensasi uap air—yakni energi laten. Laut yang lebih hangat → penguapan lebih banyak → lebih banyak uap air → saat naik dan mengembun, energi laten dilepas, memperkuat konveksi dan intensitas badai.
3. Evaluasi setiap pilihan:
   • A — Berlebihan. CO₂ memengaruhi radiasi dan pemanasan global, tapi tidak "langsung" mengubah kapasitas panas udara dalam arti sederhana; pernyataan ini tidak menangkap peran utama energi laten dari laut hangat.
   • B — Benar. Menjelaskan mekanisme fisik utama: laut hangat → penguapan ↑ → pelepasan energi laten ↑ → badai intensifies.
   • C — Salah tafsir. Data simulasi dalam wadah tertutup memang punya volume konstan, tetapi itu hanya model sederhana untuk melihat hubungan T–P; bukan bukti bahwa perubahan suhu global tidak relevan untuk atmosfer yang terbuka dan kompleks.
   • D — Inversi termal biasanya menekan konveksi (menghambat pembentukan awan tinggi), jadi tidak menjelaskan penguatan badai tropis.
   • E — Kenaikan suhu membuat molekul bergerak lebih cepat, tetapi ini tidak otomatis meningkatkan densitas pada ketinggian sehingga membentuk badai; pernyataan ini menyederhanakan dan keliru arah mekanismenya.
4. Sintesis & jawaban: Pilihan B paling konsisten dengan mekanisme fisik dan bukti observasional bahwa peningkatan suhu permukaan laut berkaitan erat dengan peningkatan intensitas badai.

Pertanyaan latihan (latihan bertarget)

1. Jelaskan dengan kata-katamu sendiri mengapa energi laten penting bagi badai tropis. (1–2 kalimat)
2. Bandingkan prediksi hukum gas ideal pada grafik (linier terhadap T dalam Kelvin) dengan data gambar — mengapa mungkin ada selisih? (jawab 2 faktor eksperimen yang mungkin)
3. Berikan contoh tiga variabel atmosfer nyata yang tidak tercakup dalam simulasi wadah tertutup tetapi penting untuk badai tropis.

Kesalahan umum yang harus dihindari

• Mengira bahwa karena eksperimen menggunakan wadah tertutup, hasilnya berlaku langsung tanpa mengaitkan konteks atmosfer terbuka.
• Menyamakan sebab langsung (mis. CO₂ → badai) tanpa memahami proses perantara (pemanasan laut → penguapan → energi laten).
• Menganggap inversi termal selalu memperkuat badai — faktanya inversi cenderung menekan konveksi.

Langkah perhitungan contoh (T = 25°C)

Rumus: P = nRT / V

n = 0.1 mol
R = 0.0821 L·atm/(mol·K)
T = 25 + 273.15 = 298.15 K
V = 2.36 L
P = (0.1 * 0.0821 * 298.15) / 2.36 ≈ 1.037 atm

(Hasil pembulatan pada eksperimen di gambar menunjukkan ~1.09 atm pada 25°C — perbedaan mungkin karena kondisi awal atau pembulatan visual.)