Kumpulan Contoh Soal Bongkar Rahasia Hukum Gay-Lussac! Kumpulan Soal Fisika Paling Lengkap yang Wajib Kamu Kuasai!
Pilihan Ganda
1. 1. Hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa pada volume gas yang konstan, tekanan gas berbanding lurus dengan…
A. Jumlah mol gas
B. Massa jenis gas
C. Suhu mutlak gas
D. Volume wadah
2. 2. Satuan suhu yang harus digunakan dalam perhitungan Hukum Gay-Lussac adalah…
A. Celsius (°C)
B. Fahrenheit (°F)
C. Kelvin (K)
D. Reamur (°R)
3. 3. Jika suatu gas dalam wadah tertutup bervolume tetap memiliki tekanan 3 atm pada suhu 27 °C, berapa tekanan gas jika suhunya dinaikkan menjadi 127 °C?
A. 2.25 atm
B. 3.5 atm
C. 4 atm
D. 5 atm
4. 4. Sebuah tabung gas bertekanan 200 kPa pada suhu 20 °C. Jika tabung tersebut diletakkan di bawah sinar matahari dan suhunya naik menjadi 50 °C, berapa tekanan akhir gas dalam tabung tersebut? (Asumsikan volume tabung konstan)
A. 185.7 kPa
B. 220.6 kPa
C. 240.0 kPa
D. 280.4 kPa
5. 5. Pernyataan yang paling tepat mengenai Hukum Gay-Lussac adalah…
A. P × V = konstan
B. V / T = konstan
C. P / T = konstan
D. P × T = konstan
6. 6. Mengapa ban mobil yang diparkir di bawah terik matahari cenderung memiliki tekanan yang lebih tinggi?
A. Volume ban bertambah
B. Jumlah molekul udara bertambah
C. Suhu udara di dalam ban meningkat
D. Karet ban menjadi lebih elastis
7. 7. Jika tekanan suatu gas dalam wadah tertutup bervolume tetap berkurang menjadi setengahnya, maka suhu mutlak gas tersebut akan…
A. Berkurang menjadi setengahnya
B. Bertambah dua kali lipat
C. Tetap sama
D. Berkurang seperempatnya
8. 8. Sebuah wadah tertutup berisi gas dengan tekanan 1.5 atm pada suhu 300 K. Jika suhu gas diturunkan menjadi 200 K, berapa tekanan gas sekarang?
A. 0.5 atm
B. 1.0 atm
C. 1.25 atm
D. 1.75 atm
9. 9. Kondisi yang harus dijaga konstan saat menerapkan Hukum Gay-Lussac adalah…
A. Tekanan dan suhu
B. Volume dan jumlah mol
C. Tekanan dan volume
D. Suhu dan jumlah mol
10. 10. Dalam grafik P-T (tekanan vs suhu mutlak) pada volume konstan, Hukum Gay-Lussac akan direpresentasikan sebagai garis…
A. Horizontal
B. Vertikal
C. Melengkung ke atas
D. Lurus miring melalui titik asal (0,0)
11. 11. Sebuah kaleng aerosol memiliki tekanan 1.2 atm pada suhu kamar 27 °C. Jika kaleng tersebut dibuang ke api unggun dan suhunya mencapai 327 °C, berapa tekanan gas di dalamnya? (Asumsikan kaleng tidak meledak dan volumenya tetap)
A. 1.2 atm
B. 2.4 atm
C. 3.6 atm
D. 4.8 atm
12. 12. Jika suhu mutlak suatu gas ideal dalam wadah tertutup digandakan, maka tekanannya akan…
A. Berkurang menjadi setengahnya
B. Tetap sama
C. Berganda dua kali lipat
D. Berganda empat kali lipat
13. 13. Pada suhu berapa tekanan gas ideal menjadi dua kali lipat dari tekanan awalnya jika volume dijaga konstan dan suhu awalnya adalah 20 °C?
A. 40 °C
B. 293 °C
C. 313 °C
D. 586 °C
14. 14. Aplikasi Hukum Gay-Lussac dapat ditemukan pada alat…
A. Pompa sepeda
B. Termometer raksa
C. Pressure cooker (panci presto)
D. Balon udara panas
15. 15. Gas ideal pada volume tetap memiliki tekanan P dan suhu T. Jika tekanan gas menjadi P/3, maka suhu gas menjadi…
A. T/3
B. 3T
C. T/√3
D. T/9
16. 16. Sebuah botol kaca tertutup rapat berisi udara. Jika botol tersebut dipanaskan, apa yang akan terjadi pada tekanan udara di dalamnya?
A. Tekanan akan berkurang.
B. Tekanan akan tetap sama.
C. Tekanan akan meningkat.
D. Tekanan akan meningkat lalu berkurang.
17. 17. Jika suatu gas memiliki tekanan awal 100 kPa pada suhu 0 °C, berapa suhu yang diperlukan agar tekanan gas menjadi 150 kPa? (Volume konstan)
A. 136.5 °C
B. 409.5 °C
C. 273 K
D. 409.5 K
18. 18. Hukum Gay-Lussac adalah kasus khusus dari Hukum Gas Ideal ketika…
A. Suhu dan jumlah mol konstan
B. Tekanan dan jumlah mol konstan
C. Volume dan jumlah mol konstan
D. Tekanan dan suhu konstan
19. 19. Seorang penyelam membawa tabung udara di kedalaman laut dengan suhu 10 °C dan tekanan 2 atm. Jika ia naik ke permukaan (suhu 25 °C) tanpa membuka katup tabung, berapa tekanan di dalam tabungnya? (Asumsikan volume tabung tidak berubah)
A. 1.9 atm
B. 2.1 atm
C. 2.5 atm
D. 3.0 atm
20. 20. Manakah dari pernyataan berikut yang BUKAN merupakan asumsi dalam Hukum Gay-Lussac?
A. Gas adalah gas ideal.
B. Volume wadah gas tidak berubah.
C. Jumlah mol gas tetap.
D. Suhu gas dijaga konstan.
Isian Singkat
1. 1. Bunyi Hukum Gay-Lussac adalah: ‘Pada volume dan jumlah mol gas yang konstan, tekanan gas berbanding lurus dengan __________ gas.’
2. 2. Konversi suhu 50 °C ke skala Kelvin adalah __________ K.
3. 3. Jika tekanan gas dalam wadah tertutup bervolume tetap berkurang 3/4 dari tekanan semula, maka suhu mutlaknya akan berkurang __________ dari suhu semula.
4. 4. Jika P₁/T₁ = P₂/T₂, maka P₂ dapat dirumuskan sebagai P₁ × (T₂/T₁) atau P₁ × T₂ / T₁. Persamaan ini adalah bentuk matematis dari Hukum __________.
5. 5. Dalam sistem SI, satuan tekanan adalah __________.
Uraian
1. 1. Jelaskan bunyi Hukum Gay-Lussac dan apa saja kondisi yang harus dipenuhi agar hukum ini berlaku!
2. 2. Sebuah tangki selam berisi udara bertekanan 150 atm pada suhu 20 °C. Setelah digunakan dan disimpan di tempat bersuhu 5 °C, berapa tekanan udara di dalam tangki sekarang? Asumsikan volume tangki tetap.
3. 3. Sebuah ban mobil memiliki tekanan 2.5 bar pada suhu 25 °C. Setelah menempuh perjalanan jauh, suhu ban meningkat menjadi 50 °C. Berapa kenaikan tekanan yang terjadi pada ban tersebut? (Asumsikan volume ban tetap).
4. 4. Jelaskan mengapa penting untuk menggunakan suhu dalam skala Kelvin (suhu mutlak) dalam perhitungan Hukum Gay-Lussac!
5. 5. Sebuah wadah tertutup berisi gas dengan tekanan 1 atm. Untuk meningkatkan tekanan gas menjadi 3 atm, berapa kali lipat suhu mutlak gas harus dinaikkan dari suhu awalnya? (Volume konstan).
Mencocokkan
1. Cocokkanlah pernyataan di kolom kiri dengan konsep yang tepat di kolom kanan.
1. P/T = konstan
2. Joseph Louis Gay-Lussac
A. Ilmuwan penemu hukum gas
B. Rumus Hukum Gay-Lussac (V dan n konstan)
2. Cocokkanlah istilah di kolom kiri dengan definisinya di kolom kanan.
1. Suhu Mutlak
2. Volume Konstan
A. Kondisi wadah gas tidak berubah ukurannya
B. Skala suhu yang digunakan dalam hukum gas (Kelvin)
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. C
Pembahasan: Hukum Gay-Lussac secara eksplisit menyatakan bahwa tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya (dalam Kelvin) jika volume dan jumlah mol gas dijaga konstan.
2. C
Pembahasan: Dalam semua hukum gas ideal, termasuk Hukum Gay-Lussac, suhu harus selalu dinyatakan dalam skala mutlak, yaitu Kelvin, untuk menghindari hasil negatif atau nol yang tidak fisik.
3. C
Pembahasan: Pertama, ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 27 + 273 = 300 K, T₂ = 127 + 273 = 400 K. Gunakan rumus P₁/T₁ = P₂/T₂. Maka, 3/300 = P₂/400. P₂ = (3 × 400) / 300 = 1200 / 300 = 4 atm.
4. B
Pembahasan: Ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 20 + 273 = 293 K, T₂ = 50 + 273 = 323 K. Gunakan P₁/T₁ = P₂/T₂. 200/293 = P₂/323. P₂ = (200 × 323) / 293 ≈ 220.6 kPa.
5. C
Pembahasan: Hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa perbandingan tekanan (P) dan suhu mutlak (T) gas adalah konstan pada volume tetap. Oleh karena itu, P/T = konstan.
6. C
Pembahasan: Sesuai Hukum Gay-Lussac, peningkatan suhu gas di dalam ban (volume relatif konstan) akan menyebabkan peningkatan energi kinetik molekul gas, sehingga tumbukan dengan dinding ban lebih sering dan kuat, mengakibatkan kenaikan tekanan.
7. A
Pembahasan: Karena P/T = konstan, jika P berkurang menjadi P/2, maka T juga harus berkurang menjadi T/2 agar perbandingannya tetap sama. P₁/T₁ = P₂/T₂ → P₁/T₁ = (P₁/2)/T₂ → T₂ = T₁/2.
8. B
Pembahasan: Gunakan P₁/T₁ = P₂/T₂. 1.5/300 = P₂/200. P₂ = (1.5 × 200) / 300 = 300 / 300 = 1.0 atm.
9. B
Pembahasan: Hukum Gay-Lussac berlaku untuk gas dengan volume dan jumlah mol yang konstan, yang menunjukkan hubungan langsung antara tekanan dan suhu mutlak.
10. D
Pembahasan: Karena P berbanding lurus dengan T (P = k × T), grafik P vs T akan menjadi garis lurus yang melewati titik asal (jika P=0, maka T=0) dengan kemiringan positif.
11. B
Pembahasan: Ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 27 + 273 = 300 K, T₂ = 327 + 273 = 600 K. Gunakan P₁/T₁ = P₂/T₂. 1.2/300 = P₂/600. P₂ = (1.2 × 600) / 300 = 2.4 atm.
12. C
Pembahasan: Menurut Hukum Gay-Lussac (P/T = konstan), jika T digandakan (2T), maka P juga harus digandakan (2P) agar perbandingannya tetap konstan.
13. C
Pembahasan: T₁ = 20 + 273 = 293 K. Jika P₂ = 2P₁, maka T₂ = 2T₁. T₂ = 2 × 293 K = 586 K. Ubah kembali ke Celsius: 586 – 273 = 313 °C.
14. C
Pembahasan: Pressure cooker bekerja dengan memanaskan uap air dalam wadah tertutup (volume konstan). Peningkatan suhu uap air meningkatkan tekanannya, yang kemudian meningkatkan titik didih air dan mempercepat proses memasak. Ini adalah contoh langsung Hukum Gay-Lussac.
15. A
Pembahasan: Berdasarkan P/T = konstan, jika tekanan berkurang menjadi sepertiga (P/3), maka suhu mutlak juga harus berkurang menjadi sepertiga (T/3) agar perbandingan tetap sama.
16. C
Pembahasan: Pemanasan akan meningkatkan suhu udara di dalam botol. Karena volume botol relatif konstan, sesuai Hukum Gay-Lussac, tekanan udara akan meningkat.
17. A
Pembahasan: T₁ = 0 + 273 = 273 K. Gunakan P₁/T₁ = P₂/T₂. 100/273 = 150/T₂. T₂ = (150 × 273) / 100 = 409.5 K. Ubah ke Celsius: 409.5 – 273 = 136.5 °C.
18. C
Pembahasan: Hukum Gas Ideal adalah PV = nRT. Jika V dan n (jumlah mol) konstan, maka P = (nR/V)T, yang berarti P berbanding lurus dengan T, atau P/T = konstan. Ini adalah Hukum Gay-Lussac.
19. B
Pembahasan: Ubah suhu ke Kelvin: T₁ = 10 + 273 = 283 K, T₂ = 25 + 273 = 298 K. Gunakan P₁/T₁ = P₂/T₂. 2/283 = P₂/298. P₂ = (2 × 298) / 283 ≈ 2.1 atm.
20. D
Pembahasan: Hukum Gay-Lussac justru mempelajari hubungan antara tekanan dan suhu. Suhu adalah variabel yang berubah, bukan dijaga konstan. Yang dijaga konstan adalah volume dan jumlah mol.
Isian Singkat
1. suhu mutlak
2. 323
3. 3/4
4. Gay-Lussac
5. Pascal (Pa)
Uraian
1. Hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa ‘Pada volume dan jumlah mol gas yang konstan, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas tersebut’. Kondisi yang harus dipenuhi adalah: (1) Volume gas harus dijaga konstan (wadah tertutup dan kaku), (2) Jumlah mol (atau massa) gas harus dijaga konstan (tidak ada gas yang masuk atau keluar), dan (3) Gas diasumsikan sebagai gas ideal.
2. Diketahui: P₁ = 150 atm, T₁ = 20 °C = 20 + 273 = 293 K. T₂ = 5 °C = 5 + 273 = 278 K. Ditanya: P₂. Menggunakan Hukum Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂. 150/293 = P₂/278. P₂ = (150 × 278) / 293 = 41700 / 293 ≈ 142.32 atm. Jadi, tekanan udara di dalam tangki menjadi sekitar 142.32 atm.
3. Diketahui: P₁ = 2.5 bar, T₁ = 25 °C = 25 + 273 = 298 K. T₂ = 50 °C = 50 + 273 = 323 K. Ditanya: Kenaikan tekanan (ΔP = P₂ – P₁). Menggunakan Hukum Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂. 2.5/298 = P₂/323. P₂ = (2.5 × 323) / 298 = 807.5 / 298 ≈ 2.7097 bar. Kenaikan tekanan = P₂ – P₁ = 2.7097 – 2.5 = 0.2097 bar. Jadi, kenaikan tekanan yang terjadi adalah sekitar 0.21 bar.
4. Penting untuk menggunakan suhu dalam skala Kelvin karena skala ini adalah skala suhu mutlak, di mana 0 K (nol mutlak) berarti tidak ada energi kinetik pada molekul gas. Jika menggunakan skala Celsius atau Fahrenheit, nilai suhu bisa menjadi nol atau negatif, yang akan menghasilkan nilai tekanan nol atau negatif yang tidak masuk akal secara fisik dalam perbandingan P/T = konstan. Skala Kelvin memastikan bahwa hubungan linear antara tekanan dan suhu selalu positif dan proporsional.
5. Diketahui: P₁ = 1 atm, P₂ = 3 atm. Ditanya: Perbandingan T₂/T₁. Menggunakan Hukum Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂. 1/T₁ = 3/T₂. Maka, T₂ = 3 × T₁. Jadi, suhu mutlak gas harus dinaikkan 3 kali lipat dari suhu awalnya.
Mencocokkan
1. 1-B, 2-A
2. 1-B, 2-A