B.3 · Hukum gas

Lembar kerja ini mencakup topik HL terpilih untuk kurikulum yang pertama kali diassesmen pada 2025; ini bukan keseluruhan silabus.

Prasyarat: baca kuantitas dan satuan yang ditentukan, serta gunakan aritmatika dan kondisi model di bawah ini.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Wadah gas tertutup mengalami perubahan tekanan saat dipanaskan. Rasio Celcius tidak dapat memprediksi perubahan tekanan karena model gas menggunakan suhu absolut.

Bangun modelnya

• Dalam model gas, partikel bergerak secara acak dan tekanan dihasilkan dari transfer momentum di dinding.
• Persamaan gas ideal menghubungkan tekanan, volume, jumlah zat, dan suhu absolut.
• Suhu mutlak: Suhu pada skala Kelvin.
• Gas ideal: Model gas dengan asumsi penyederhanaan tertentu.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Pada jumlah dan volume tetap, tekanan berbanding lurus dengan suhu kelvin.
• Pada suhu dan jumlah tetap, tekanan berbanding terbalik dengan volume.
• Tentukan besaran mana yang tetap sebelum memilih hubungan.

Di laboratorium: Gunakan alat yang disetujui dengan rentang suhu dan batas tekanan yang ditetapkan guru. Biarkan kesetimbangan termal dan catat tekanan terhadap suhu Kelvin. Jangan pernah memanaskan wadah tertutup improvisasi.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: tekanan adalah 100 kPa pada 300 K, dengan volume dan jumlah tetap.
• Pada 330 K, p2/p1=T2/T1. p2=p1 T2/T1=100×330/300=110 kPa.
• Kenaikan suhu 30 °C setara dengan perubahan suhu 30 K, namun rasio suhu harus menggunakan kelvin.

Giliran Anda: Pada volume tetap, tekanan adalah 120 kPa pada 300 K. Hitung tekanan pada 350 K.

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Gas ideal adalah model dengan syarat keabsahan.
• Nol Celcius bukan nol gerakan molekuler, dan energi dalam tidak ditentukan hanya oleh tekanan.

Tidak benar: Rasio tekanan gas selalu dapat menggunakan suhu Celcius. Rasio suhu hanya bermakna dari nol mutlak. Suhu 300 K ke 350 K adalah rasio 350/300; suhu yang sama dalam Celcius, 27 dan 77, menghasilkan rasio 77/27—jawaban yang berbeda dan salah.

Kunci:

• Dalam model gas, partikel bergerak secara acak dan tekanan dihasilkan dari transfer momentum di dinding.
• Pada jumlah dan volume tetap, tekanan berbanding lurus dengan suhu kelvin.
• Perhatikan: gas ideal adalah model dengan syarat keabsahan.

Tulis dari tekanan 135 kPa

• Pada volume tetap, tekanan adalah 90 kPa pada 200 K.
• Temukan tekanan pada 300 K. Rasio harus menggunakan satuan kelvin.

Tulis dari jebakan celcius

• Gas pada 27 °C dipanaskan menjadi 127 °C pada volume tetap.
• Kelvin berjalan dari 300 K ke 400 K, sehingga tekanan naik sebesar 400 ÷ 300 ≈ 1.33 — menganggap 27 → 127 sebagai rasio adalah kesalahan klasik.

Tulis dari pembacaan nol mutlak

• Garis tekanan gas volume konstan diekstrapolasikan ke bawah.
• Mencapai tekanan nol pada −273 °C = 0 K — skala kelvin DIDEFINISIKAN oleh perpotongan ini, bukan ditemukan melalui termometer.

Tulis dari volume yang setengahnya

• Volume gas dikurangi menjadi setengahnya pada suhu tetap.
• Molekul menabrak dinding dua kali lebih sering, sehingga tekanan berlipat ganda — hukum Boyle sebagai penghitungan tumbukan, pV konstan.

Tulis berdasarkan suhu kelvin yang dilipatgandakan

• A fixed-volume gas at 150 K is warmed to 300 K.
• Tekanan berlipat ganda — P/T konstan, dan penggandaan kelvin SEBENARNYA penggandaan tekanan pada volume tetap.