Energi kinetik (EK) gas ideal termasuk salah satu bentuk energi. Apa sebenarnya pengertian dari EK gas ideal dan seperti apa contoh soal EK gas ideal?
Sebelum melompat kesana, coba jawab terlebih dulu pertanyaan ini. Pernahkah kamu memarkir sepeda di tempat yang panas dalam waktu lama? Apa yang terjadi pada ban sepedamu? Apakah bannya kempes? Ini merupakan contoh konsep energi kinetik gas ideal. Agar lebih jelas, yuk baca pembahasan di bawah ini!
Apa itu Energi Kinetik Gas Ideal?
Perlu diketahui, bahwa molekul gas selalu bergerak. Semakin tinggi suhu, semakin cepat pergerakan molekul gas. Gerakan partikel-partikel gas itu bersifat bebas sehingga dapat saling bertumbukan. Tumbukan yang terjadi pada kondisi ini ber-tipe tumbukan lenting sempurna.
Karena gas bergerak, maka gas memiliki energi kinetik (EK). Adapun, gas ideal adalah sekumpulan partikel gas yang tidak saling berinteraksi satu sama lain. Dengan demikian, setiap partikel gas ideal memiliki jarak yang sangat berjauhan dan bergerak secara acak.
Secara sederhana, EK Gas Ideal atau lebih jelasnya adalah Energi Kinetik Gas Ideal, merupakan energi yang disebabkan oleh adanya pergerakan partikel-partikel gas di dalam ruangan tertutup.
Lalu, apa kaitannya dengan ban yang kempes tadi? Pada saat kamu meletakkan sepeda di bawah terik matahari, maka hal ini dapat meningkatkan suhu gas di dalam ban sehingga membuat ban menyusut.
Hal ini karena pada saat tekanan gas dalam ruang tertutup naik, maka volume udaranya akan berkurang. Selanjutnya coba simak rumus berikut dan kerjakan contoh soal EK gas ideal yang sudah siap di bawahnya.
Rumus Energi Kinetik Gas Ideal
Ek = Energi kinetik rata-rata partikel gas (satuan J)
k = konstanta Boltzman 1,38 x 10^-23 J/K
T = temperatur / suhu (satuan K)
N = jumlah partikel
n = jumlah mol gas (satuan mol)
R = tetapan gas ideal (8,314 J/molK)
Contoh Soal EK Gas Ideal dan Pembahasannya
Contoh Soal EK Gas Ideal 1
Gas H2 (Mr = 2) dan gas O2 (Mr = 32) berada dalam ruangan yang sama. Maka, besar energi kinetik rata-rata molekul O2 adalah?
Pembahasan
Dari rumus Ek = 3/2 kT maka kamu dapat mengetahui bahwa suhu berpengaruh terhadap energi kinetik gas. Namun seperti yang tertera di soal, bahwa kedua gas berada di ruangan yang sama. Oleh karena itu, suhu yang mempengaruhi keduanya pun sama. Jadi, kamu bisa menuliskan:
EK1 = EK2
3/2k1(T1) = 3/2k2(T2)
Karena T1 = T2 maka kamu dapat mencoretnya sehingga:
3/2k1 = 3/2k2
Karena k merupakan konstanta (yakni konstanta Boltzman), maka nilainya sama, baik untuk gas Hidrogen maupun Oksigen. Dengan demikian maka:
3/2 = 3/2
1 : 1
Jadi, EK1 sama besar dengan EK2. Dengan kata lain energi kinetik rata-rata molekul H2 sama dengan energi kinetik rata-rata molekul O2.
Contoh Soal EK Gas Ideal 2
Suatu gas ideal berada dalam ruang tertutup dengan suhu 27 C. Sementara itu, energi kinetik partikel sebesar 150 Joule. Maka berapakah suhu gas tersebut apabila energi kinetiknya meningkat menjadi 300 Joule?
Pembahasan
Untuk menjawab soal ini maka kamu bisa menggunakan konsep berikut.
T1 / T2 = EK1 / EK2
T2 = T1 . EK2 / EK1
Seperti yang tertera di soal bahwa:
T1 = 27 C, ubah ke dalam K sehingga 27 + 273 = 300 K
EK1 = 150 J
EK2 = 300 J
Maka, hasilnya adalah:
T2 = 300 . 300 / 150
T2 = 600° K atau 600 – 273 = 327° C
Jadi, suhu gas tersebut pada saat energi kinetiknya 300 J adalah 600° K atau 327° C.
Itulah beberapa contoh soal EK gas ideal dan pembahasannya. Energi kinetik gas ideal sendiri termasuk salah satu bentuk energi yang menarik untuk dipelajari. Selain energi kinetik gas ideal, masih ada banyak lagi bentuk energi lainnya yang bisa kamu pelajari. Apa saja itu? Yuk baca artikel Berbagai Jenis Energi Part I dan Part II.
