Kumpulan Contoh Soal Taklukkan Fisika! 32 Soal Hukum Boyle Terlengkap & Jawaban untuk Nilai Sempurna!
Pilihan Ganda
1. 1. Hukum Boyle menyatakan bahwa pada suhu konstan, volume sejumlah gas berbanding terbalik dengan…
A. Jumlah mol gas
B. Massa jenis gas
C. Tekanan gas
D. Energi kinetik gas
2. 2. Rumus matematis yang benar untuk Hukum Boyle adalah…
A. P ÷ V = konstan
B. P × V = konstan
C. P + V = konstan
D. P – V = konstan
3. 3. Sebuah gas memiliki volume 10 L pada tekanan 2 atm. Jika tekanan gas diubah menjadi 4 atm pada suhu konstan, berapa volume gas sekarang?
A. 2,5 L
B. 5 L
C. 10 L
D. 20 L
4. 4. Kondisi yang harus dijaga konstan saat menerapkan Hukum Boyle adalah…
A. Tekanan
B. Volume
C. Suhu
D. Massa jenis
5. 5. Jika volume suatu gas diperkecil menjadi setengahnya pada suhu konstan, maka tekanannya akan menjadi…
A. Setengah kali semula
B. Dua kali semula
C. Sama dengan semula
D. Empat kali semula
6. 6. Sebuah balon berisi udara memiliki volume 2 m³ pada tekanan 1 atm. Jika balon dibawa ke ketinggian di mana tekanan menjadi 0,5 atm (suhu dianggap konstan), berapa volume balon sekarang?
A. 1 m³
B. 2 m³
C. 3 m³
D. 4 m³
7. 7. Manakah pernyataan berikut yang paling tepat menggambarkan grafik Hukum Boyle?
A. Garis lurus yang naik ke atas
B. Garis lurus yang turun ke bawah
C. Kurva hiperbola
D. Garis horizontal
8. 8. Tekanan suatu gas adalah 100 kPa dengan volume 5 L. Jika volume gas diperbesar menjadi 20 L pada suhu tetap, berapa tekanan gas sekarang?
A. 25 kPa
B. 50 kPa
C. 100 kPa
D. 400 kPa
9. 9. Dalam sebuah pompa sepeda, saat piston ditekan, volume udara di dalamnya mengecil dan udaranya terasa panas. Fenomena kenaikan suhu ini…
A. Sesuai dengan Hukum Boyle
B. Bertentangan dengan Hukum Boyle
C. Tidak relevan dengan Hukum Boyle
D. Hanya terjadi pada gas ideal
10. 10. Sebuah tabung gas memiliki volume 15 L pada tekanan 1,2 atm. Berapa volume gas jika tekanannya diturunkan menjadi 0,8 atm pada suhu konstan?
A. 10 L
B. 18 L
C. 22,5 L
D. 25 L
11. 11. Salah satu aplikasi Hukum Boyle dalam kehidupan sehari-hari adalah pada…
A. Termometer raksa
B. Balon udara panas
C. Alat suntik
D. Lemari es
12. 12. Jika tekanan gas meningkat tiga kali lipat pada suhu konstan, maka volume gas akan menjadi…
A. Tiga kali lipat
B. Sepertiga kali lipat
C. Sama
D. Enam kali lipat
13. 13. Sebuah tangki selam memiliki udara dengan volume 10 L pada tekanan 200 atm. Jika penyelam membuka katup pada kedalaman di mana tekanan adalah 2 atm, berapa volume udara yang akan keluar dari tangki (dianggap suhu konstan)?
A. 100 L
B. 190 L
C. 1000 L
D. 990 L
14. 14. Pernyataan yang salah mengenai Hukum Boyle adalah…
A. Berlaku untuk gas ideal
B. Menjelaskan hubungan P dan V pada T konstan
C. Hasil bagi P dan V adalah konstan
D. Peningkatan tekanan menyebabkan penurunan volume
15. 15. Gas dalam sebuah wadah tertutup memiliki volume awal V dan tekanan awal P. Jika volume diubah menjadi 3/4 V, maka tekanan akhirnya adalah…
A. 3/4 P
B. 4/3 P
C. P
D. 2 P
16. 16. Sebuah bejana memiliki kapasitas 8 L berisi gas bertekanan 5 atm. Jika gas tersebut dipindahkan ke bejana lain yang berkapasitas 20 L pada suhu yang sama, berapa tekanan gas di bejana baru?
A. 1 atm
B. 2 atm
C. 3 atm
D. 4 atm
17. 17. Proses termodinamika di mana suhu gas dijaga konstan disebut proses…
A. Isokorik
B. Isobarik
C. Isotermal
D. Adiabatik
18. 18. Jika volume gas ideal diperbesar menjadi empat kali lipat pada suhu konstan, maka tekanan gas akan…
A. Bertambah empat kali lipat
B. Berkurang menjadi seperempat kali lipat
C. Tetap sama
D. Berkurang menjadi setengah kali lipat
19. 19. Sebuah wadah berisi gas dengan tekanan P dan volume V. Jika wadah tersebut dipindahkan ke lingkungan dengan tekanan atmosfer yang lebih rendah, maka volume gas di dalamnya (asumsi suhu konstan) akan…
A. Berkurang
B. Bertambah
C. Tetap
D. Tidak dapat ditentukan
20. 20. Faktor apa yang TIDAK secara langsung disebutkan sebagai variabel dalam Hukum Boyle?
A. Tekanan
B. Volume
C. Suhu
D. Jumlah mol gas
Isian Singkat
1. 1. Hukum Boyle menyatakan bahwa pada suhu dan jumlah mol gas konstan, tekanan gas berbanding terbalik dengan…
2. 2. Rumus matematis Hukum Boyle yang menghubungkan kondisi awal dan akhir gas adalah P₁V₁ = …
3. 3. Jika volume gas diperkecil pada suhu konstan, maka tekanannya akan…
4. 4. Proses termodinamika di mana suhu gas dijaga konstan disebut proses…
5. 5. Satuan standar internasional (SI) untuk tekanan adalah…
Uraian
1. 1. Jelaskan bunyi Hukum Boyle dan sebutkan kondisi yang harus dipenuhi agar hukum tersebut berlaku.
2. 2. Sebuah gas memiliki volume 4 L pada tekanan 1,5 atm. Jika tekanan gas diubah menjadi 3 atm pada suhu konstan, berapa volume gas sekarang? Tuliskan langkah-langkah penyelesaiannya.
3. 3. Bagaimana grafik hubungan antara tekanan (P) dan volume (V) pada Hukum Boyle jika suhu dijaga konstan? Gambarkan dan jelaskan bentuk grafiknya.
4. 4. Berikan dua contoh penerapan Hukum Boyle dalam kehidupan sehari-hari.
5. 5. Mengapa penting untuk menjaga suhu gas konstan saat menerapkan Hukum Boyle? Jelaskan pengaruhnya jika suhu berubah.
Mencocokkan
1. Cocokkan istilah dengan definisi yang tepat!
A. Hukum Boyle
B. Isotermal
C. Tekanan
D. Volume
1. Keadaan di mana suhu dijaga konstan.
2. Ruang yang ditempati oleh suatu zat.
3. Gaya per satuan luas.
4. P × V = konstan.
2. Cocokkan kondisi berikut dengan hasilnya pada Hukum Boyle (suhu konstan)!
A. Volume gas diperbesar.
B. Tekanan gas diperkecil.
1. Tekanan gas akan menurun.
2. Volume gas akan meningkat.
Kunci Jawaban dan Pembahasan
Pilihan Ganda
1. C
Pembahasan: Hukum Boyle secara eksplisit menyatakan bahwa volume gas berbanding terbalik dengan tekanannya, asalkan suhu dan jumlah mol gas dijaga konstan. Rumusnya adalah P₁V₁ = P₂V₂.
2. B
Pembahasan: Hukum Boyle menyatakan bahwa hasil kali tekanan (P) dan volume (V) gas adalah konstan pada suhu tetap. Jadi, P × V = konstan atau P₁V₁ = P₂V₂.
3. B
Pembahasan: Menggunakan rumus P₁V₁ = P₂V₂. Diketahui P₁=2 atm, V₁=10 L, P₂=4 atm. Maka 2 atm × 10 L = 4 atm × V₂. 20 L·atm = 4 atm × V₂. V₂ = 20 ÷ 4 = 5 L.
4. C
Pembahasan: Hukum Boyle hanya berlaku jika suhu dan jumlah mol gas dijaga konstan (proses isotermal).
5. B
Pembahasan: Berdasarkan Hukum Boyle (P × V = konstan), jika volume (V) menjadi V/2, maka tekanan (P) harus menjadi 2P agar hasil kalinya tetap konstan. Jadi, tekanan menjadi dua kali semula.
6. D
Pembahasan: Menggunakan P₁V₁ = P₂V₂. Diketahui P₁=1 atm, V₁=2 m³, P₂=0,5 atm. Maka 1 atm × 2 m³ = 0,5 atm × V₂. 2 m³·atm = 0,5 atm × V₂. V₂ = 2 ÷ 0,5 = 4 m³.
7. C
Pembahasan: Karena P berbanding terbalik dengan V (P = konstan/V), grafik hubungan P terhadap V pada suhu konstan akan membentuk kurva hiperbola.
8. A
Pembahasan: Menggunakan P₁V₁ = P₂V₂. Diketahui P₁=100 kPa, V₁=5 L, V₂=20 L. Maka 100 kPa × 5 L = P₂ × 20 L. 500 kPa·L = P₂ × 20 L. P₂ = 500 ÷ 20 = 25 kPa.
9. B
Pembahasan: Hukum Boyle berlaku pada suhu konstan. Kenaikan suhu saat piston ditekan menunjukkan bahwa suhu tidak konstan, sehingga Hukum Boyle tidak sepenuhnya berlaku dalam kondisi tersebut tanpa mempertimbangkan perubahan suhu.
10. C
Pembahasan: Menggunakan P₁V₁ = P₂V₂. Diketahui P₁=1,2 atm, V₁=15 L, P₂=0,8 atm. Maka 1,2 atm × 15 L = 0,8 atm × V₂. 18 L·atm = 0,8 atm × V₂. V₂ = 18 ÷ 0,8 = 22,5 L.
11. C
Pembahasan: Pada alat suntik, saat piston ditarik, volume di dalam tabung membesar sehingga tekanan udara di dalamnya berkurang (sesuai Boyle), memungkinkan cairan terhisap. Saat piston ditekan, volume mengecil dan tekanan membesar, mendorong cairan keluar.
12. B
Pembahasan: Karena P dan V berbanding terbalik, jika P menjadi 3P, maka V harus menjadi V/3 agar hasil kali P×V tetap konstan.
13. D
Pembahasan: Volume awal udara dalam tangki pada 200 atm adalah 10 L. Jika tekanan menjadi 2 atm, maka volume udara yang dapat dihirup adalah P₁V₁ = P₂V₂. 200 atm × 10 L = 2 atm × V₂. V₂ = 2000 ÷ 2 = 1000 L. Volume udara yang keluar adalah V₂ – V₁ = 1000 L – 10 L = 990 L.
14. C
Pembahasan: Yang konstan adalah hasil kali P dan V (P × V = konstan), bukan hasil bagi P dan V (P ÷ V).
15. B
Pembahasan: Menggunakan P₁V₁ = P₂V₂. P × V = P₂ × (3/4 V). P = P₂ × (3/4). P₂ = P ÷ (3/4) = 4/3 P.
16. B
Pembahasan: Menggunakan P₁V₁ = P₂V₂. Diketahui P₁=5 atm, V₁=8 L, V₂=20 L. Maka 5 atm × 8 L = P₂ × 20 L. 40 atm·L = P₂ × 20 L. P₂ = 40 ÷ 20 = 2 atm.
17. C
Pembahasan: Proses isotermal adalah proses termodinamika di mana suhu sistem tetap konstan (ΔT = 0).
18. B
Pembahasan: Karena P dan V berbanding terbalik, jika V menjadi 4V, maka P harus menjadi P/4 agar hasil kali P×V tetap konstan.
19. B
Pembahasan: Jika tekanan lingkungan lebih rendah, berarti tekanan eksternal yang menekan gas berkurang. Berdasarkan Hukum Boyle, jika tekanan berkurang, volume gas akan bertambah (mengembang), asalkan suhu konstan.
20. D
Pembahasan: Hukum Boyle secara spesifik menyatakan hubungan antara tekanan dan volume pada suhu konstan. Meskipun jumlah mol gas juga diasumsikan konstan, fokus utama Hukum Boyle adalah P dan V.
Isian Singkat
1. Volume
2. P₂V₂
3. Meningkat (atau Bertambah)
4. Isotermal
5. Pascal (Pa)
Uraian
1. Hukum Boyle menyatakan bahwa untuk sejumlah massa gas tertentu pada suhu konstan (isotermal), tekanan (P) gas berbanding terbalik dengan volumenya (V). Artinya, hasil kali tekanan dan volume gas selalu konstan (P × V = konstan).
Kondisi yang harus dipenuhi adalah:
a. Suhu gas harus konstan.
b. Jumlah mol atau massa gas harus konstan (sistem tertutup).
2. Diketahui:
P₁ = 1,5 atm
V₁ = 4 L
P₂ = 3 atm
Ditanya: V₂ = ?
Menggunakan rumus Hukum Boyle: P₁V₁ = P₂V₂
1,5 atm × 4 L = 3 atm × V₂
6 L·atm = 3 atm × V₂
V₂ = 6 L·atm ÷ 3 atm
V₂ = 2 L
Jadi, volume gas sekarang adalah 2 L.
3. Pada Hukum Boyle, karena tekanan (P) berbanding terbalik dengan volume (V) pada suhu konstan (P = k/V), grafik hubungan antara P dan V akan membentuk kurva hiperbola.
Penjelasan:
Sumbu Y adalah Tekanan (P), Sumbu X adalah Volume (V). Kurva akan dimulai dari titik tinggi di sumbu Y dan bergerak melengkung ke bawah mendekati sumbu X tetapi tidak menyentuhnya. Bentuk hiperbola ini menunjukkan hubungan terbalik: ketika salah satu variabel (misalnya volume) meningkat, variabel lainnya (tekanan) akan menurun secara proporsional sehingga hasil kali keduanya tetap konstan.
4. Dua contoh penerapan Hukum Boyle dalam kehidupan sehari-hari:
1. **Alat suntik:** Ketika piston ditarik, volume di dalam tabung suntik membesar, menyebabkan tekanan udara di dalamnya menurun, sehingga cairan dapat terhisap masuk. Sebaliknya, ketika piston ditekan, volume mengecil, tekanan membesar, mendorong cairan keluar.
2. **Pompa sepeda/ban:** Saat pegangan pompa ditarik, volume di dalam silinder membesar, tekanan udara di dalamnya menurun. Ketika pegangan ditekan, volume udara mengecil, tekanan udara meningkat, sehingga udara dapat masuk ke dalam ban.
5. Penting untuk menjaga suhu gas konstan karena Hukum Boyle secara spesifik menggambarkan hubungan antara tekanan dan volume gas HANYA ketika suhu tidak berubah. Jika suhu berubah, hubungan antara tekanan dan volume tidak lagi berbanding terbalik secara sederhana. Kenaikan suhu akan menyebabkan partikel gas bergerak lebih cepat, meningkatkan tumbukan dengan dinding wadah, yang pada gilirannya akan meningkatkan tekanan (jika volume konstan) atau memperbesar volume (jika tekanan konstan). Oleh karena itu, jika suhu tidak konstan, hasil kali P × V tidak akan lagi menjadi nilai yang konstan, dan Hukum Boyle tidak dapat diterapkan secara langsung.
Mencocokkan
1. A-4, B-1, C-3, D-2
2. A-1, B-2