Kumpulan Contoh Soal TERBONGKAR! 32+ Soal Fisika Hukum Charles Paling Akurat (Dijamin Paham Konsep Gas Ideal!)
Pilihan Ganda
1. 1. Apa yang dinyatakan oleh Hukum Charles?
A. Volume gas berbanding terbalik dengan tekanan pada suhu konstan.
B. Tekanan gas berbanding lurus dengan suhu pada volume konstan.
C. Volume gas berbanding lurus dengan suhu absolut pada tekanan konstan.
D. Jumlah mol gas berbanding lurus dengan volume pada suhu dan tekanan konstan.
2. 2. Hukum Charles berlaku untuk gas ideal pada kondisi…
A. Suhu dan volume konstan.
B. Tekanan dan volume konstan.
C. Suhu dan tekanan konstan.
D. Tekanan konstan.
3. 3. Dalam perhitungan Hukum Charles, suhu harus dinyatakan dalam satuan…
A. Celsius (°C)
B. Fahrenheit (°F)
C. Kelvin (K)
D. Reamur (°R)
4. 4. Grafik hubungan volume (V) terhadap suhu absolut (T) pada Hukum Charles adalah…
A. Garis lurus yang melalui titik nol.
B. Kurva hiperbola.
C. Garis lurus dengan gradien negatif.
D. Garis mendatar (konstan).
5. 5. Rumus matematis Hukum Charles adalah…
A. P₁V₁ = P₂V₂
B. V₁/T₁ = V₂/T₂
C. P₁/T₁ = P₂/T₂
D. PV = nRT
6. 6. Sebuah balon udara dipanaskan sehingga suhunya naik dari 27°C menjadi 127°C. Jika volume awal balon adalah 10 L pada tekanan konstan, volume akhir balon adalah…
A. 10 L
B. 13.33 L
C. 16.67 L
D. 20 L
7. 7. Manakah pernyataan berikut yang benar mengenai Hukum Charles?
A. Jika suhu gas dinaikkan, volumenya akan berkurang.
B. Jika volume gas diperkecil, suhunya akan meningkat.
C. Jika suhu gas dinaikkan, volumenya akan bertambah.
D. Hukum Charles berlaku untuk semua jenis zat.
8. 8. Siapakah ilmuwan yang merumuskan Hukum Charles?
A. Robert Boyle
B. Jacques Charles
C. Joseph Louis Gay-Lussac
D. Amedeo Avogadro
9. 9. Proses yang terjadi pada tekanan konstan disebut…
A. Isokhorik
B. Isotermis
C. Isobarik
D. Adiabatik
10. 10. Sebuah balon gas helium diisi pada suhu 20°C memiliki volume 5 L. Jika balon dibawa ke lingkungan bersuhu 40°C pada tekanan atmosfer yang sama, volume balon akan…
A. Berkurang
B. Tetap sama
C. Bertambah
D. Tidak dapat ditentukan
11. 11. Gas ideal memiliki volume 200 cm³ pada suhu 27°C. Jika suhu dinaikkan menjadi 87°C pada tekanan konstan, volume gas akan menjadi…
A. 220 cm³
B. 240 cm³
C. 260 cm³
D. 280 cm³
12. 12. Jika suhu absolut suatu gas digandakan pada tekanan konstan, maka volumenya akan…
A. Menjadi setengahnya.
B. Tetap sama.
C. Menjadi dua kali lipat.
D. Menjadi empat kali lipat.
13. 13. Dalam Hukum Charles, besaran yang dijaga konstan adalah…
A. Volume
B. Suhu
C. Tekanan
D. Jumlah mol
14. 14. Skala suhu Kelvin dimulai dari…
A. 0°C
B. 273 K
C. -273.15°C
D. 100°C
15. 15. Gas pada volume 4 L memiliki suhu 27°C. Jika volumenya diubah menjadi 5.4 L pada tekanan konstan, suhu akhir gas adalah…
A. 405 K
B. 132°C
C. 405°C
D. 132 K
16. 16. Jika V/T = konstan, maka ini adalah pernyataan dari…
A. Hukum Boyle
B. Hukum Gay-Lussac
C. Hukum Charles
D. Hukum Avogadro
17. 17. Nol absolut dalam skala Celsius adalah sekitar…
A. 0°C
B. 100°C
C. -273°C
D. 273°C
18. 18. Dalam Hukum Charles, variabel yang *tidak* dijaga konstan adalah…
A. Tekanan
B. Jumlah mol
C. Volume
D. Massa gas
19. 19. Sebuah balon udara panas mengembang lebih besar saat diisi dengan udara yang dipanaskan. Ini adalah contoh penerapan dari…
A. Hukum Boyle
B. Hukum Gay-Lussac
C. Hukum Charles
D. Hukum Avogadro
20. 20. Jika suhu gas adalah 0°C, dalam Kelvin suhu tersebut adalah…
A. 0 K
B. 100 K
C. 273 K
D. -273 K
Isian Singkat
1. 1. Hukum Charles menyatakan bahwa volume gas berbanding lurus dengan __________ absolutnya pada tekanan konstan.
2. 2. Jika suhu gas dinaikkan dari 20°C menjadi 40°C, maka suhu dalam Kelvin akan berubah dari __________ K menjadi __________ K.
3. 3. Dalam rumus V₁/T₁ = V₂/T₂, T harus dalam satuan __________.
4. 4. Nol absolut adalah suhu di mana volume gas ideal secara teoritis menjadi __________.
5. 5. Proses termodinamika di mana tekanan dijaga konstan disebut proses __________.
Uraian
1. 1. Jelaskan prinsip dasar Hukum Charles dan apa saja kondisi yang harus dipenuhi agar hukum ini berlaku.
2. 2. Sebuah tabung berisi gas dengan volume 500 mL pada suhu 27°C. Jika gas dipanaskan hingga suhunya mencapai 127°C pada tekanan konstan, berapa volume akhir gas tersebut?
3. 3. Bagaimana bentuk grafik hubungan antara volume (V) dan suhu (T) dalam skala Celsius untuk Hukum Charles? Mengapa grafik tersebut tidak melalui titik (0,0)?
4. 4. Gas dalam silinder memiliki volume 2.5 L pada suhu 17°C. Untuk mengurangi volumenya menjadi 2.0 L, berapa suhu gas harus diturunkan (dalam °C) jika tekanan dijaga konstan?
5. 5. Sebutkan tiga contoh fenomena sehari-hari yang dapat dijelaskan menggunakan prinsip Hukum Charles.
Mencocokkan
1. Cocokkan istilah berikut dengan definisinya:
A. Hukum Charles
B. Suhu Absolut
I. Skala suhu yang dimulai dari nol Kelvin.
II. Volume gas berbanding lurus dengan suhu absolut pada tekanan konstan.
2. Cocokkan kondisi dengan proses termodinamika yang sesuai:
A. Tekanan Konstan
B. Suhu Konstan
I. Proses Isotermis
II. Proses Isobarik
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. C
Pembahasan: Hukum Charles secara spesifik menyatakan hubungan langsung antara volume dan suhu absolut gas ketika tekanan dan jumlah mol gas dijaga konstan.
2. D
Pembahasan: Kondisi utama berlakunya Hukum Charles adalah tekanan yang konstan. Selain itu, jumlah mol gas juga harus konstan.
3. C
Pembahasan: Hukum Charles menggunakan suhu absolut, yang dalam Sistem Internasional dinyatakan dalam Kelvin (K). Skala Kelvin dimulai dari nol absolut.
4. A
Pembahasan: Karena V ∝ T (V berbanding lurus dengan T), maka grafik V terhadap T (dalam Kelvin) akan berupa garis lurus yang melalui titik asal (0,0).
5. B
Pembahasan: Rumus V₁/T₁ = V₂/T₂ adalah bentuk perbandingan dari Hukum Charles yang digunakan untuk menghitung perubahan volume atau suhu gas.
6. B
Pembahasan: Ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 27°C + 273 = 300 K, T₂ = 127°C + 273 = 400 K. Gunakan rumus V₁/T₁ = V₂/T₂. Maka V₂ = V₁ × (T₂/T₁) = 10 L × (400 K ÷ 300 K) = 10 × (4÷3) L ≈ 13.33 L.
7. C
Pembahasan: Menurut Hukum Charles, volume gas berbanding lurus dengan suhu absolutnya. Jadi, jika suhu dinaikkan, volume gas akan bertambah.
8. B
Pembahasan: Hukum ini dinamai dari ilmuwan Prancis, Jacques Charles, yang pertama kali merumuskan hubungan antara volume dan suhu gas.
9. C
Pembahasan: Proses isobarik adalah proses termodinamika di mana tekanan sistem dijaga konstan.
10. C
Pembahasan: Karena suhu naik dari 20°C menjadi 40°C dan tekanan konstan, volume gas akan bertambah sesuai dengan Hukum Charles (V ∝ T).
11. B
Pembahasan: Ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 27°C + 273 = 300 K, T₂ = 87°C + 273 = 360 K. Gunakan rumus V₂ = V₁ × (T₂/T₁) = 200 cm³ × (360 K ÷ 300 K) = 200 × (6÷5) cm³ = 240 cm³.
12. C
Pembahasan: Karena volume berbanding lurus dengan suhu absolut (V ∝ T), menggandakan suhu absolut akan menggandakan volume gas.
13. C
Pembahasan: Hukum Charles menjelaskan hubungan antara volume dan suhu pada tekanan konstan. Jumlah mol gas juga diasumsikan konstan.
14. C
Pembahasan: Nol Kelvin (0 K) atau nol absolut setara dengan -273.15°C, suhu terendah yang mungkin secara teoritis.
15. A
Pembahasan: Ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 27°C + 273 = 300 K. Gunakan rumus V₁/T₁ = V₂/T₂. Maka T₂ = V₂ × (T₁/V₁) = 5.4 L × (300 K ÷ 4 L) = 1.35 × 300 K = 405 K.
16. C
Pembahasan: Pernyataan V/T = konstan menunjukkan bahwa volume berbanding lurus dengan suhu absolut, yang merupakan esensi dari Hukum Charles.
17. C
Pembahasan: Nol absolut (0 K) setara dengan -273.15°C, yang sering dibulatkan menjadi -273°C.
18. C
Pembahasan: Hukum Charles menjelaskan bagaimana volume gas berubah seiring dengan perubahan suhu, sementara tekanan dan jumlah mol (massa gas) dijaga konstan. Jadi, volume adalah variabel yang berubah.
19. C
Pembahasan: Pemanasan udara menyebabkan suhunya naik. Pada tekanan atmosfer yang relatif konstan, volume udara di dalam balon bertambah, sesuai dengan prinsip Hukum Charles.
20. C
Pembahasan: Untuk mengkonversi suhu dari Celsius ke Kelvin, tambahkan 273.15 (atau 273 untuk pembulatan). Jadi, 0°C + 273 K = 273 K.
Isian Singkat
1. Suhu
2. 293, 313
3. Kelvin
4. Nol
5. Isobarik
Uraian
1. Hukum Charles menyatakan bahwa volume suatu massa gas ideal berbanding lurus dengan suhu absolutnya, asalkan tekanan dan jumlah mol gas dijaga konstan. Kondisi yang harus dipenuhi adalah: 1) Gas harus bersifat ideal atau mendekati ideal. 2) Tekanan gas harus konstan. 3) Jumlah mol (massa) gas harus konstan. 4) Suhu harus dinyatakan dalam skala Kelvin (suhu absolut).
2. Diketahui: V₁ = 500 mL, T₁ = 27°C = 300 K, T₂ = 127°C = 400 K. Menggunakan Hukum Charles: V₁/T₁ = V₂/T₂. Maka V₂ = V₁ × (T₂/T₁) = 500 mL × (400 K ÷ 300 K) = 500 × (4÷3) mL = 2000÷3 mL ≈ 666.67 mL. Volume akhir gas adalah sekitar 666.67 mL.
3. Bentuk grafik hubungan antara volume (V) dan suhu (T) dalam skala Celsius adalah garis lurus yang memiliki intersep negatif pada sumbu suhu. Grafik ini tidak melalui titik (0,0) karena 0°C bukanlah nol absolut. Pada 0°C, gas masih memiliki volume tertentu. Volume gas secara teoritis menjadi nol hanya pada suhu -273.15°C (0 Kelvin), bukan 0°C.
4. Diketahui: V₁ = 2.5 L, T₁ = 17°C = 290 K, V₂ = 2.0 L. Menggunakan Hukum Charles: V₁/T₁ = V₂/T₂. Maka T₂ = V₂ × (T₁/V₁) = 2.0 L × (290 K ÷ 2.5 L) = 2.0 × 116 K = 232 K. Suhu akhir dalam Celsius: T₂_°C = 232 K – 273 = -41°C. Suhu gas harus diturunkan menjadi -41°C.
5. Tiga contoh fenomena sehari-hari yang dapat dijelaskan menggunakan prinsip Hukum Charles antara lain: 1. Balon udara panas yang mengembang saat udara di dalamnya dipanaskan. 2. Balon karet yang mengempis di dalam kulkas atau saat cuaca dingin dan mengembang kembali saat berada di tempat hangat. 3. Sebuah botol plastik kosong yang tertutup rapat akan sedikit tertekan (mengkerut) saat dimasukkan ke dalam freezer dan kembali ke bentuk semula saat dikeluarkan ke suhu ruangan.
Mencocokkan
1. A-II, B-I
2. A-II, B-I