LKS PhET Teori Kinetik Gas PDF

Preview

Summary

0 Standar Kompetensi Menerapkan Konsep Termodinamika dalam Mesin Kalor Kompetensi Dasar Melaksanakan penelitian ilmiah Menunjukkan sikap ilmiah Mendeskripsikan sifat-sifat gas ideal monoatomik Indikator 1. Memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati-hati, bertanggung jawab...

Description

0

Standar Kompetensi Menerapkan Konsep Termodinamika dalam Mesin Kalor

Kompetensi Dasar Melaksanakan penelitian ilmiah Menunjukkan sikap ilmiah Mendeskripsikan sifat-sifat gas ideal monoatomik

Indikator 1. Memiliki rasa ingin tahu, objektif, jujur, teliti, cermat, tekun, hati-hati, bertanggung jawab, terbuka, kritis, kreatif, inovatif dan peduli lingkungan dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi 2. Menerapkan teknis/proses pengumpulan data 3. Mendeskripsikan kecenderungan hubungan, pola, dan keterikatan variabel. 4. Membuat kesimpulan dari hasil praktikum 5. Mengetahui gambaran sifat makroskopik dan mikroskopik gas ideal 6. Menemukan hubungan antara volume, tekanan, dan suhu pada suatu keadaan gas ideal 7. Menemukan hubungan antar variabel pada proses isotermik, isokhorik, dan isobarik 8. Menemukan hubungan antara kecepatan rata-rata dengan suhu gas ideal. 9. Menemukan hubungan antara energi kinetik dengan suhu gas ideal 10. Menerapkan konsep teori kinetik gas dalam kehidupan sehari-hari

1

Gas memiliki struktur materi yang tidak beraturan dengan jarak antar molekul yang berjauhan. Untuk mempelajari sifat-sifat gas secara umum digunakan konsep gas ideal yang memiliki beberapa karakteristik, diantaranya adalah tekanan, volume, dan suhu. Secara Sumber : tampilan simulasi PHET

Gambar 1 Partikel gas dalam wadah

mikroskopik, kita dapat mendefinisikan suatu gas ideal

dengan asumsi-asumsi berikut : 

Gas ideal terdiri atas partikel-partikel berupa molekul yang jumlahnya sangat dah banyak dan tersebar secara merata dalam suatu ruangan tertutup.



Molekul-molekul gas bergerak secara bebas.



Volume molekul gas itu sangat kecil dibandingkan volume dari gas seluruhnya.



Ukuran partikel gas ideal jauh lebih kecil daripada jarak antara partikelpartikelnya.



Tidak terdapat gaya molekular antar molekul.



Tumbukan yang terjadi merupakan tumbukan lenting sempurna. Bila

gas

dipanaskan,

gas

akan

memperlihatkan pemuaian yang lebih besar dan lebih teratur daripada benda padat dan benda cair. Pada tahun 1787 ahli Fisika Prancis Jacques Charles menemukan bahwa semua gas memuai dengan jumlah yang sama dengan kenaikan suhu. Kemudian ia menyusun apa yang sekarang dikenal dengan hukum Charles.

Sumber : www.wennypuspita.wordpress.com

Gambar 2 Balon Udara

2

Secara terpisah, Robert Boyle, ilmuwan abad XVII

meneliti apa yang

terjadi jika tekanan gas diubah-ubah sementara suhu tetap . Hasil penelitian Boyle ini, dikenal dengan perumusan hukum Boyle. Selain mereka berdua, ada pula ahli kimia Perancis, Joseph Louis Gay Lussac yang merumuskan hubungan antara kenaikan suhu dan tekanan pada volume tetap yang dikenal dengan hukum GayLussac. Ketiga hukum di atas tepatnya berlaku pada gas ideal. Gas ideal adalah suatu keadaan ketika ruang dipenuhi oleh molekul-molekul, sedangkan daya tarik antar molekul diabaikan. Pada gas ideal tidak akan terjadi kondensasi menjadi cair meskipun suhunya sangat rendah karena gas ideal tidak mempunyai gaya tarik anta molekul. Bagaimana tinjauan selengkapnya mengenai gas ideal? Seperti apa hukumhukum yang berlaku pada gas ideal? Kita akan mempelajarinya dalam kegiatankegiatan praktikum virtual selanjutnya.

3

B. Toolbox Pada Simulasi

Gamabar 3. Tampilan simulasi percobaan teori kinetik gas

Keterangan: Pengatur suhu :

Termometer:

menaikkan atau

Mengukur suhu di

menurunkan suhu

dalam kotak

Kotak: wadah tempat memasukkan partikelpartikel gas

Orang : mengubah ukuran kotak

Barometer : mengukur tekanan gas di dalam kotak

Pompa : Memompa gas ke dalam kotak

4

Gas dalam pompa:

Parameter yang konstant: memilih variabel dalam percobaan yang akan dibuat tetap

memilih jenis gas yang digunakan

Alat ukur : memilih alat ukur yang ingin digunakan dalam percobaan

Toolbox

Tampilan

Fungsi

Pengukur

Mengukur tekanan gas (dalam atm)

lapisan gas

yang berada pada ketinggian tertentu (dalam nm)

Penggaris

Mengukur

panjang

dalam

satuan

nanometer Informasi gas

Memberikan informasi jumlah molekul gas dan kecepatan rata-rata gas yang di gunakan

Stopwatch

Mengitung waktu

Histogram

Menunjukkan grafik distribusi energi

energi

kinetik dan kacepatan partikel gas

Penanda pusat

Menunjukkan pusat massa partikel-

massa

partikel gas

5

C. Kegiatan Praktikum Virtual 1. Hukum Boyle 11.1 Tujuan:

1.2 Rumusan Masalah:

Menyelidiki hubungan tekanan

Bagaimanakah hubungan

dengan volume gas dalam ruang

antara tekanan dan volume

tertutup pada suhu tetap.

gas dalam ruang tertutup pada suhu tetap?

1.3 Hipotesis: Berdasarkan rumusan masalah yang ada,tuliskan hipotesismu ! ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................

1.4 Variabel: Sebutkan variabel-variabel yang digunakan dalam praktikum ! a. Variabel kontrol (yang dipertahankan konstan): .................................................................................... b. Variabel manipulasi (yang dimanipulasi) : .................................................................................... c. Variabel respon (yang merespon) : ....................................................................................

6

1.5 Langkah Kerja: a. Jalankan program PhET bagian sifat gas dari komputer kamu. b. Pada “parameter konstant” pilih “suhu”, lalu tekan handle pompa untuk memasukkan gas, amati suhu yang tertera pada termometer. Suhu tersebut merupakan nilai T tetap c. Ukur panjang kotak, dengan mengklik “alat ukur” lalu pilih “penggaris”. Penggaris akan muncul di bagian atas layar, gerakkan penggaris sehingga Anda bisa mengukur panjang kotak. Catat nilai panjang kotak awal. d. Amati tekanan yang tertera pada Barometer, besar tekanan akan berubahubah. Pilih nilai tekanan terbesar yang terbaca di barometer kemudian catat hasilnya pada tabel pengamatan e. Ubahlah ukuran kotak, tunggu hingga nilai suhu kembali ke T tetap , kemudian catat panjang kotak dan nilai tekanan yang terukur. f. Ulangi langkah e untuk mendapatkan beberapa nilai tekanan dan panjang kotak. g. Tuliskan hasil pengukuran di tabel 1.

7

1.6 Tabel Pengamatan: Tabel 1: Hubungan antara tekanan dengan volume, pada temperatur konstant

T = ............ K

No.

Panjang (nm) >>V

Tekanan (atm) >> P

P.V

1 2 3 4 5

1.7 Analisis: a. Jelaskan hubungan panjang dengan volume gas pada percobaan ini? .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

b. Apakah hasil perkalian antara tekanan dan volume (P.V) pada data percobaan ini mendekati nilai konstant ?Jelaskan ! .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

8

c. Dari data yang diperoleh, gambarkan grafik di bawah ini: Grafik Hubungan Tekanan – Volume

Apakah grafik di samping akan memotong sumbu x dan sumbu y?

P

Jelaskan ! .............................................................. ............................................................. Jenis grafik disamping adalah ............................................................. Jelaskan hubungan antara tekanan dan volume dari grafik di samping! .............................................................. V

.............................................................. ..............................................................

d. Pada percobaan ini, jika gas terus ditambahkan hingga mencapai tekanan maksimal, apa yang terjadi? Jelaskan .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................

e. Mengapa terjadi perubahan tekanan ketika volume kotak diubah? .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................

9

1.8 Kesimpulan

a. Jika suhu gas dijaga tetap, maka tekanan gas ideal ............................................. dengan volumenya. b. Tekanan gas disebabkan oleh .................................................................................... c. Saat suhu gas ideal dijaga tetap, maka hasil perkalian antara tekanan dan volume (P.V) .................................................... d. Secara matematis, hubungan tekanan (P) dengan volume (V) gas dalam ruang tertutup pada suhu tetap dituliskan sebagai : .......................... = ..........................

10

2. Hukum Gay-Lussac 2.1 Tujuan:

2.3

2.2 Rumusan Masalah:

Menyelidiki hubungan

Bagaimanakah hubungan

tekanan dengan suhu gas

antara tekanan dengan suhu

dalam ruang tertutup pada

gas dalam ruang tertutup

volume tetap.

pada volume tetap?

Hipotesis: Berdasarkan rumusan masalah yang ada,tuliskan hipotesismu ! ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

2.4 Variabel: Sebutkan variabel-variabel yang digunakan dalam praktikum ! a. Variabel kontrol (yang dipertahankan konstan): ....................................................................................... b. Variabel manipulasi (yang dimanipulasi): ....................................................................................... c. Variabel respon (yang merespon): .......................................................................................

11

2.5 Langkah Kerja:

a.

Klik “atur ulang”.

b. Pada “parameter yang konstant”, pilih “volume” lalu tekan handle pompa untuk memasukkan gas. c.

Ukur panjang kotak dengan mengklik alat bantu “penggaris”.

d. Amati tekanan yang tertukur pada Barometer, besar tekanan akan berubahubah. Pilih nilai tekanan terbesar yang terbaca di barometer kemudian catat hasilnya pada tabel pengamatan. e. Catat nilai suhu yang terbaca pada termometer. f.

Ubah suhu gas dalam ruangan dengan menggunakan pengantur suhu, lalu catat suhu dan tekanan gas yang terbaca.

g.

Ulangi langkah lima untuk mendapatkan beberapa nilai suhu dan tekanan.

h. Tuliskan hasil pengukuran pada tabel 3

2.6 Tabel Pengamatan: Tabel 3: Hubungan antara tekanan dengan suhu, pada volume konstant V = ............ No.

Tekanan (atm) >> P

Suhu (K) >> T

𝑷 𝑻

1 2 3 4 5

12

2.7 Analisis a. Dari data yang diperoleh, gambarkan grafik di bawah ini: Grafik Hubungan Tekanan – Suhu

Apakah grafik di samping melewati

P

titik (0,0) ? Jelaskan ! ................................................................. ................................................................. Jenis

grafik

di

samping

adalah

............................................................... Jelaskan hubungan antara tekanan dan suhu dari grafik di samping! T

................................................................. ................................................................

𝑃

b. Apakah hasil pembagian antara tekanan dan suhu ( 𝑇 ) pada data percobaan ini mendekati nilai konstant ?Jelaskan ! .......................................................................................................................................... .......................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................

c. Bagaimana gerakan partikel saat suhu dinaikkan dan saat suhu diturunkan? .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

13

d. Apa yang terjadi pada partikel-partikel gas ketika gas dipanaskan sampai suhu maksimal? .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................

2.8 Kesimpulan:

a. Jika Volume tetap, maka tekanan gas ideal ...................................... dengan suhunya. b. Pada volume tetap,nilai tekanan banding suhu (

𝑃 𝑇

) adalah ...........................

c. Secara matematis, hubungan tekanan (P) dengan suhu gas (T) dalam ruang tertutup pada suhu tetap dituliskan sebagai : .......................... = ..........................

14

3.

Hukum Charles

3.1 Tujuan:

3.2 Rumusan Masalah:

Menyelidiki hubungan volume dengan suhu gas dalam ruang tertutup pada tekanan tetap

Bagaimanakah hubungan antara volume dengan suhu gas dalam ruang tertutup pada tekanan tetap?

3.3 Hipotesis: Berdasarkan rumusan masalah yang ada,tuliskan hipotesismu ! ....................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................

3.4 Variabel : Sebutkan variabel-variabel yang digunakan dalam praktikum ! a. Variabel kontrol (yang dipertahankan konstan): ...................................................................................... b. Variabel manipulasi (yang dimanipulasi): ...................................................................................... c. Variabel respon (yang merespon): ......................................................................................

15

3.5 Langkah Kerja:

a.

Klik “atur ulang”

b. Tekan handle pompa untuk memasukkan gas ke dalam pompa, pada “parameter yang konstant”, pilih “tekanan” perhatikan tekanan pada barometer, catat nilai tekanan yang terbaca pada barometer sebagai nilai P tetap. c.

Ukur panjang kotak dengan menggunakan alat bantu “penggaris”.

d. Catat nilai suhu yang terbaca pada termometer. e. Turunkan suhu dengan menggunakan pengatur suhu, tunggu hingga tekanan kembali ke kondisi awal kemudian catat panjang kotak dan suhu gas. Untuk memudahkan pengambilan data ,klik tombol pause

ketika tekanan

pada barometer kembali ke nilai P tetap. f.

Ulangi langkah f, namun dengan menaikkan atau menurunkan suhu untuk mendapatkan beberapa nilai suhu dan panjang kotak. Tuliskan hasil pengukuran di tabel 3.

3.6 Tabel Pengamatan: Table 2: Hubungan antara volume dengan suhu, pada tekanan konstant P = .. .......... atm No.

Panjang (nm) >> V

Suhu (K) >> T

𝑽 𝑻

1 2 3 4 5

16

3.7 Analisis a. Dari data yang diperoleh, gambarkan grafik di bawah ini: Grafik Hubungan Volume – Suhu

Apakah grafik di samping melewati titik (0,0) ? Jelaskan !

v

................................................................ ................................................................ Jenis

grafik

di

samping

adalah

............................................................... Jelaskan hubungan antara volume dan suhu dari grafik di samping! .............................................................. T

.............................................................. ..............................................................

b. Apakah hasil pembagian antara volume dan suhu (

𝑉 𝑇

) pada data percobaan

ini mendekati nilai konstant ? Jelaskan ! ........................................................................................