Hukum-Hukum Gas (Hubungan Tekanan (P) , Isipadu(V) Suhu(T) bagi suatu gas.

Hukum Hubungan Pemalar AplikasiBoyle P 1

V

P1V1 = P2V2

T 1.Gelembong udara terbentuk di dalam air membesar bila tiba di permukaan2.Belon gas hidrogen pecah apabila sampai ketinggian tertentu

Charles V T

V1 = V2

T1 T2

P Belon udara panas membesar apabila udara panas

Tekanan P T

P1 = P2

T1 T2

V Tayar kenderan mempunyai tekanan tinggi apabila berjalan jauh kerana geseran tayar dengan jalan.

V = Isipadu gas P = Tekanan gas T = Suhu mutlak o C = ( + 273 ) K

(a) Hukum Boyle (Hubungan antara Tekanan(V) dan Isipadu(V) pada Suhu(T) malar

Pernyataan Hukum BoyleBagi suatu gas yang tetap jisimnya,tekanan berubah secara songsang dengan isipadunya jika suhu adalah malar.atau P 1 jika T tetap V Di mana P = tekanan,

V =isipadu dan T = suhuatau P = k V PV = k P1V1= P2V2

Contoh 1Suatu gas mempunyai tekanan 3 x 10 4 Pa dan berisipadu 0.4 m3. Gas itu mengalami pengembangan sehingga tekanannya menjadi6 x 10 4 Pa.Berapakah isipadu gas itu sekarang?Penyelesaian

Contoh 2Suatu gelembung udara terbentuk di dasar sebuah laut yang dalamnya 40m.Isipadu gelembung ketika itu ialah 2.0 cm 3.Berapakah isipadu gelembung itu apabila tiba di permukaan?(Tekanan atmosfera = 10 m air laut)Penyelesaian

Contoh 3Sebuah bikar 500 cm 3 ditelangkupkan di permukaan air dan ditenggelamkan sedalam 2.5 m. Berapakah isipadu air yang masuk pada kedalaman tersebut. (Tekanan atmosfera= 10 m air)Penyelesaian

Contoh 4Berapa dalamkah sebiji belon perlu ditenggelamkan dalam air supaya isipadunya menjadi 2 isipadu 5 asalnya.(Tekanan atmosfera= 10 m air)Penyelesaian.

PELAJARAN 5

Contoh 5Rajah menunjukkan satu tiub kaca yang diisi 5 cm merkuri untuk memerangkap 10 cm udara.Merkuri ditambah sehingga panjang udara terperangkap menjadi 8 cm.Berapakah panjang merkuri ketika itu? (Tekanan atomosfera = 75 cm Hg)Penyelesaian

Contoh 6Rajah(a) di atas menunjukkan udara terperangkap sepanjang 30 cm oleh 15 cm merkuri dalam sebuah tiub kapilari.Tiub kapilari kemudiannya diufukkan sehingga panjang udara terperangkap menjadi 24 cm seperti rajah(b).Tentukan tekanan atmosfera yang bertindak.Penyelesaian

Contoh 7

Dua buah bebuli kaca A dan B yang serupa disambung ke satu injap.Bebuli A mempunyai gas pada tekanan P dan bebuli B adalah vakum. Apabila injap dibuka berapakah tekanan sepunya.Penyelesaian

Hukum Boyle berdasarkan Teori KinetikPada suhu tetap,tenaga kinetik purata molekul adalah tetap.Jika gas dimampatkan,isipadu gas berkurangan.Bilangan molekul perunit isipadu bertambah.Frekuensi perlanggaran molekul dengan dinding bertambah.Daya impuls bertambah dan seterusnya tekanan gas bertambah sebab (P=F/A)

Eksperimen mencari hubungan antara tekanan dengan suhu suatu gas.Hipotesis : Jika tekanan bertambah maka isipadu berkuranganP.U manupulatif : TekananP.U. respons : IsipaduP.U. dimalarkan : Suhu dan jisim gas

Catatkan panjang bagi100 cm3 isipadu picagari = LKirakan luas keratan omboh picagari A = 100 / LCatatkan tekanan atmosfera = Po ketika omboh pada pada kedudukan skala sifar.Tambah beban m pada omboh dan catatkan isipadu baru udara terperangkap = VKirakan jumlah tekanan udara terperangkap P = Po + mg AUlangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan nilai m berlainan.Jadualkan data

PV

Lukiskan graf V lawan P

Berdasarkan graf didapati bila V bertambah bagi P berkurang.

Hukum Charles (Hubungan antara Isipadu(V) dengan Suhu mutlak(T) jika Tekanan(P) malar

Pernyataan Hukum CharlesBagi suatu gas yang tetap jisimnya,isipadu berubah secara langsung dengan suhu mutlaknya jika tekanan gas tetap.

V TV = KTV = KTV1 = V2 T1 T2

Contoh 8Suatu jisim gas tertentu pada tekanan tetap mempunyai isipadu 4.0 liter pada suhu 30oC.Berapakah isipadu gas pada suhu 60oC?Penyelesaian

Contoh 9Satu salur kaca memerangkap udara sepanjang 29 cm pada suhu 17oC dengan menggunakan merkuri sepanjang 5 cm. Berapakah panjang udara terperangkap bila salur kaca ini dipanaskan pada suhu 57oC ?Penyelesaian

Hukum Charles berdasarkan Teori Kinetik

Pada tekanan tetap,frekuensi perlanggaran molekul dengan dinding adalah malar kerana daya impulsadalah malar.Apabila suhu gas bertambah ,tenaga kinetik purata

molekul bertambah.Perlanggaran molekul dengan dinding bertambah dan seterusnya daya impuls bertambah.Sepatutnya tekanan gas bertambah.Untuk mengekalkan gas pada nilai malar,bilangan molekul per unit isipadu dikurangkan dan dengan itu ispadu gas bertambah.

Eksperimen mencari hubungan di antara suhu dengan isipadu gas.Hipotesis : Jika suhu bertambah maka isipadu bertambah.P.u. manupulatif : SuhuP.u. respons : IsipaduP.u. dimalarkan : Tekanan dan jisim gas

Catatkan luas keratan dalam tiub kapilari yang diguna = AMasukkan ais dan air ke dalam bikar dan kacau sehingga mencapai suhu lebih kurang 10oC.Catatkan suhu ketika itu dan panjangudara terperangkap = L.Kirakan isipadu udara terperangkap V = ALUlangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan suhu air yang berlainan.Jadualkan dataV

Lukis graf Isipadu V lawan Daripada graf didapati apabila suhu bertambah maka isipadu bertambahHukum Tekanan (Hubungan antara Tekanan(V) dengan Suhu mutlak(T) jika Isipadu(V) malar

Pernyataan Hukum Tekanan

Bagi suatu gas yang tetap jisimnya,tekanan berubah secara langsung dengan suhu mutlaknya jika isipadu gas tetap.

P TP = KTP = KT

P1 = P2 T1 T2

Contoh 10Sebuah bilik kebal yang tahan letupan mempunyai tekanan 1 x 10 5 Pa pada suhu 27oC.Jika tekanan melebihi 500 kPa bilik kebal itu tidak berfungsi lagi.Berapakah suhu minimum yang menyebabkan letupan berlaku?Penyelesaian

Contoh 11Suhu /oC 50 100Tekanan / Nm-2 2 x 105

Lengkapkan jadual di atas.Penyelesaian

Hukum Tekanan berdasarkan Teori KinetikPada isipadu tetap,bilangan molekul per unit isipadu adalah malar.Apabila suhu gas bertambah ,tenaga kinetik puratamolekul bertambah.Perlanggaran molekul dengan dinding bertambah.Daya impuls bertambah dan dengan itu tekanan bertambah sebab (P= F/ A)

Eksperimen mencari hubungan antara suhu dengan tekanan gas.Hipotesis : Jika suhu bertambah maka tekanan bertambah.P.u. manupulatif : SuhuP.u. respons : TekananP.u. dimalarkan : Suhu dan jisim gas

Kacau air sehingga suhu mantap.Catatkan suhu air = oCCatatkan tekanan pada tolok Bourdon = PUlangi eksperimen sebanyak 5 kali dengan suhu airyang berlainan.Jadualkan dataP

Lukiskan graf tekanan P lawan suhu oC

Daripada graf didapati apabila suhu bertambah maka tekanan gas bertambah

Suhu mutlak

Skala suhu mutlak.Suhu mutlak disukat dalam unit Kelvin(K) o C = ( + 273 ) K

Ciri-ciri gas pada suhu sifar mutlak( 0 K)Berdasarkan Hukum Charles dan Hukum Tekanan:

Berdasarkan graf didapati pada suhu sifarmutlak tekanan dan isipadu gas adalah sifar.Oleh itu(a) Molekul-molekul gas pegun(b) Tenaga kinetik purata molekul adalah sif

TUTORIAL 5

1 Sebiji belon berisipadu 5 cm3 diisikan dengan udara pada tekanan 1 x 105 Pa . Apabila belon ditiup sehingga isipadu 20 cm3,berapakah tekanan gas dalam belon itu sekarang?

A 4 x 105 Pa B 1.0 x 105PaC 2.5 x 105Pa D 4 x 103 PaE 5x 103 Pa

2 Rajah menunjukkan graf tekanan ,P lawan isipadu ,V bagi suatu gas yang tertentu jisimnya pada suhu malar.Nilai Vx adalah

A 6 x 10-3 B 8 x10-3

C 1.6 x 10-2 D 4 x10-2

E 8 x10-2

3 Satu gelembong udara yang dibebaskan dari sebuah tasik bertambah isipadunya semasa naik ke permukaan.Ini adalah kerana

A suhu gas bertambah apabila kedalaman air bertambah

B ketumpatan air berkurangan apabila kedalam bertambah

C tekanan air bertambah apabila kedalaman air bertambah

D ketegangan permukaan air bertambah apabila kedalaman bertambah

4 Satu gelembong udara berisipadu 30 cm3 terbentuk di dasar sebuah tasik dan mengalami tekanan 190 cm Hg.Berapakah isipadu gelembung udara apabila tiba di permukaan laut.(Tekanan atmosfera = 76 cm Hg)

A 25 cm3 B 50 cm3

C 75 cm3 D 100 cm3

E 150 cm3

5 Satu gelembung udara berisipadu 0.1 cm3 berada pada dasar sebuah tasik.Jika kedalaman tasik adalah 20 m dan tekanan atmosfera ialah 10 m air,hitungkan isipadu gelembung udara apabila tiba di permukaan air?

A 0.01 cm3 B 0.03 cm3

C 0.1 cm3 D 0.3 cm3

E 0.6 cm3

6 Satu gelembung udara mempunyai isipadu 0.4 mm3di dasar sebuah tasik.Apabila tiba di permukaan isipadunya menjadi 1.6 mm3. Berapa dalamkah tasik itu?(Tekanan atmosfera = 10 m air)

A 10 m B 20mC 30m D 40mE 50m

7 Satu belon diisi udara pada tekanan atmosfera.Ia kemudiannya ditenggelamkan ke dalam air sedalam 40 m.Apakah terjadi kepada isipadu belon itu?(Tekanan atmosfera = 10 m air)

A bertambah 4 kali gandaB bertambah 5 kali gandaC berkurang ¼ kali gandaD berkurang 1/5 kali ganda

8 Rajah menunjukkan bekas A berisipadu 70 cm3 mengandungi gas pada tekanan 40 cm Hg.Apabila injapnya dibuka gas akan masuk ke bekas B yang asalnya vakum dan berisipadu 30 cm3.Berapakah tekanan gas yang baru?

A 17 cm Hg B 23 cm HgC 28 cm Hg D 31 cm HgE 35 cm Hg

9 Sebatang tiub kapilari diisi dengan 5 cm merkuri untuk memerangkap udara.Tiub kapilari di letakkan daklam tiga situasi yang

berlainan.Jika P1,P2 dan P3 adalah tekanan udara dan h1,h2 dan h3 adalah tinggi udara terperangkap,pernyataan yang manaka adalah b

P1 P2 P3 h1 h2 h3

A tinggi Rendah

Sederhana

rendah

tinggi

rendah

B sederhana

tinggi Rendah Sederhana

rendah

Tinggi

C Sederhana

rendah Tinggi Sederhana

tinggi

Rendah

D tinggi Sederhana

rendah rendah

tinggi

Sederhana

10 Satu tiub kaca diisikan 5 cm merkuri menyebabkan panjang udara terperangkap adalah 10 cm.Berapakah panjang merkuri perlu ditambah supaya panjang udara terperangkap menjadi 8 cm?(Tekanan atmosfera = 75 cm Hg)

A 10 cm B 15 cmC 20 cm D 25 cmE 30 cm

11 Rajah menunjukkan sebatang tiub kapilari diisi dengan 5 cm merkuri dalam keadaan ufuk seperti rajah(a) dengan panjang udara terperangkap adalah 25 cm.Apabila tiub kapilari berada pada kedudukan seperti rajah (b) panjang udara terperangkap ,x adalah(tekanan atmosfera= 75 cm Hg)

A 5 cm B 10 cmC 15 cm D 20 cmE 30 cm

12

V / cm3 150 300T / o C -23 X

Jadual di atas menunjukkan nilai-nilai isipadu dan suhu suatu gas pada tekanan tetap.Nilai X adalah,

A -227oC B -46oCC 46oC D 227oCE 500oC

13 Rajah menunjukkan turus udara terperangkap sepanjang 10 cm oleh sejalur merkuri 5 cm pada suhu 270C.Pada suhu berapakah turus udara terperangkap perlu dipanaskan supaya panjangnya menjadi 10.9 cm?

A 42oC B 480CC 540C D 57oCE 62oC

14 Rajah menunjukkan turus udara terperangkap sepanjang 9 c m oleh sejalur merkuri 5 cm pada suhu 27oC.Berapakah panjang udara terperangkap itu pada suhu 67oC?

A 5.8 cm B 8.3 cmC 10.2 cm D 12.5 cmE 15.6 cm

15 Rajah(a) menunjukkan satu silinder gas yang berada pada tekanan atmosfera.Gas itu kemudian dipanaskan sehingga tinggi turus menjadi 3 kali ganda daripada tinggi asal.Jikasuhu awal gas adalah 30oC,berapakah suhu akhir gas?

A 90oC B 180oCC 303oC D 636oCE 819oC

16 Antara graf tekanan P melawan suhu T berikut yang manakah mematuhi hukum tekanan ?

17 Tekanan udara dalam sebuah tayar kereta semasa memulakan perjalanan ialah 20.00 kPa dan suhu dalam tayar ketika adalah 27oC .Selepas satu perjalanan yang jauh tekanan udara dalam tayar menjadi 27.33. kPa. Suhu udara ketika itu adalah

A 52oC B 77oCC 112oC D 137oCE 189oC

18 Jika gas disejukkan sehingga suhu sifar mutlak ,molekul-molekul gas akan

A tidak mempunyai jisimB bergerak secara rawakC tidak mempunyai tenaga kinetikD berpecah menjadi molekul lebih kecil

19 Sifar mutlak ialah

A 0o C B 0 KC 0o F D –273 K

20 Pada suhu sifar mutlak

A ais meleburB jisim gas menjadi sifarC ketumpatan udara sifarD tekanan gas menjadi sifar

21 Rajah (a) menunjukkan sebuah silinder yang mempunyai omboh kedap udara .Luas keratan rentas ialah 5 x 10-4 m2. Satu beban berjisim 1.2 kg diletakkkan di atas omboh dan tinggi udara yang terperangkap dalam silinder itu ialah h seperti rajah (b)[ Tekanan atmosfera = 1.02 x 105 Nm-2 ,abaikan jisim omboh ](a) Berdasarkan teori kinetik jirim terangkan

(i) Apakah yang menyebabkan tekanan bertindak pada bahagian dalam silinder dan omboh itu?

………………………………………………

………………………………………………

………………………………………………

………………………………………………(ii) Mengapakah tekanan udara

terperangkap itu bertambah apabila beban M diletakkan di atas omboh itu?

………………………………………………

………………………………………………(b) (i) Hitungkan tekanan pada

permukaan omboh yang disebabkan oleh beban M sahaja

(ii) Berapakah tekanan udara yang terperangkap itu?

(c) Apabila jisim M diubah didapati tinggi udara terperangkap h ,turut berubah.(i) Nyatakan hubungan antara jisim

beban dengan h.

………………………………………………

………………………………………………(ii) Lakarkan graf untuk menunjukkan

hubungan antara jisim beban dengan h.

22 Sebuah bikar kering ditelangkupkan di atas permukaaan air untuk memerangkap udara di dalamnya .Kemudian bikar itu ditolak ke dalam air sehingga aras bikar h m daripada permukaan air seperti pada rajah.(a) Dengan menggunakan teori kinetik jirim

terangkan bagaimana udara yang terperangkap mengenakan tekanan pada dinding bikar itu?

………………………………………………

………………………………………………(b) Lakarkan graf untuk menunjukkan

hubungan antara kuantiti-kuantiti berikut:-

(i) Tekanan air , Pa dengan dalam h dari permukaan air.

(ii) Tekanan udara terperangkap , Pu dengan dalam h dari permukaan air.

(iii) Tekanan udara terperangkap , Pu dengan tinggi L ,turus udara terperangkap.Seterusnya namakan hukum yang anda gunakan untuk melakarkan graf itu.

(c) Jika isipadu bikar ialah 500 cm3 dan nilai L = 150 cm3 ,tentukan nilai h.[ Tekanan atmosfera = 10 m air ]

23 Suatu gas terperangkap dalam sebuah bekas

tertutup yang disambung ke satu tiub U seperti rajah di atas. Kedudukan aras merkuri di titik X dan Y ialah adalah 45 cm dan 25 cm masing-masing dan suhu gas ketika itu ialah 127oC.[ Tekanan atmosfera = 75 cm Hg ](a) Berapakah tekanan

(i) di titik X

(ii) gas yang terperangkap dalam bekas.

(b) Gas dalam bekas itu kemudiannya disejukkan pada suhu T oC.Didapati paras merkuri Y semakin naik sehingga kedua-dua turus merkuri mencapai paras yang sama.(i) Berdasarkan teori kinetik jirim

terangkan paras merkuri di X semakin turun apabila gas itu disejukkan.

………………………………………………

………………………………………………

………………………………………………

(ii) Berapakah tekanan gas itu pada suhu T.

(iii) Kirakan nilai T.

(iv) Sebutkan Hukum yang anda telah gunakan untuk menentukan nilai T.

(c) Setelah kedua-dua paras merkuri menjadi sama,sedikit merkuri dituangkan ke dalam tiub melalui X.Apakah yang terjadi kepada paras merkuri pada X dan Y dan berikan sebanya.

………………………………………………

……………………………………………

24 (a) Nyatakan Hukum Boyle

(b) Huraikan satu eksperimen untuk mencari hubungan antara isipadu udara dan tekanan suatu gas pada suhu malar.

(c) Berdasarkan teori kinetik jirim ,mengapakah apabila isipadu gas bertambah pada suhu malar,tekanannya berkurangan.

(d) Terangkan mengapa apabila sebiji belon yang diisi dengan gas hidrogen naik ke atas akhirnya ia pecah.