4.4 Hukum Gas — Nota JomSkor
Hukum-hukum gas menerangkan hubungan antara tekanan, isi padu dan suhu bagi gas berjisim tetap, berdasarkan Teori Kinetik Gas. Hukum Boyle: P berkadar songsang dengan V pada suhu malar (P1V1 = P2V2). Hukum Charles: V berkadar terus dengan suhu mutlak T pada tekanan malar (V1/T1 = V2/T2). Hukum Gay-Lussac: P berkadar terus dengan suhu mutlak T pada isi padu malar (P1/T1 = P2/T2). Sifar mutlak (-273 darjah C atau 0 K) ialah suhu paling rendah yang mungkin, di mana molekul gas tidak lagi bergerak.
Fizik · Tingkatan 4
Hukum-hukum gas menerangkan hubungan antara tekanan, isi padu dan suhu bagi gas berjisim tetap, berdasarkan Teori Kinetik Gas. Hukum Boyle: P berkadar songsang dengan V pada suhu malar (P1V1 = P2V2). Hukum Charles: V berkadar terus dengan suhu mutlak T pada tekanan malar (V1/T1 = V2/T2). Hukum Gay-Lussac: P berkadar terus dengan suhu mutlak T pada isi padu malar (P1/T1 = P2/T2). Sifar mutlak (-273 darjah C atau 0 K) ialah suhu paling rendah yang mungkin, di mana molekul gas tidak lagi bergerak.
Hukum Boyle
PV = pemalar (suhu malar) -> P1V1 = P2V2 — tekanan berkadar songsang dengan isi padu
Hukum Charles
V/T = pemalar (tekanan malar) -> V1/T1 = V2/T2 — isi padu berkadar terus dengan suhu mutlak
Hukum Gay-Lussac
P/T = pemalar (isi padu malar) -> P1/T1 = P2/T2 — tekanan berkadar terus dengan suhu mutlak
Konsep penting
Suhu mutlak (kelvin), T = suhu (darjah C) + 273; sifar mutlak = -273 darjah C = 0 K, di mana molekul gas tidak lagi bergerak dan isi padu/tekanan gas menjadi sifar (nilai diekstrapolasi, tidak dapat dicapai sebenarnya)
Penjelasan Teori Kinetik Gas
tekanan gas disebabkan perlanggaran molekul dengan dinding bekas; menambah suhu meningkatkan tenaga kinetik/halaju molekul, menyebabkan lebih banyak/lebih kuat perlanggaran (tekanan meningkat jika isi padu malar, ATAU isi padu meningkat jika tekanan dikekalkan malar)
Unit S.I.
Tekanan (Pa), Suhu (K, mesti ditukar daripada darjah C), Isi padu (m^3) — penukaran unit WAJIB sebelum menggunakan rumus hukum gas
Contoh soalan
Udara di dalam picagari tertutup berisi padu 60 cm3 dan tekanan 108 kPa dimampatkan sehingga isi padu 48 cm3 (suhu malar). Hitungkan tekanan akhir.
- Hukum Boyle: P1V1 = P2V2 -> 108 x 60 = P2 x 48 -> P2 = 6480/48 = 135 kPa
- Lupa menukar suhu daripada darjah Celsius kepada Kelvin (T = suhu + 273) sebelum menggunakan Hukum Charles atau Hukum Gay-Lussac — ini ralat paling kerap dilakukan
- Mengelirukan kuantiti yang dimalarkan bagi setiap hukum — Boyle (suhu malar), Charles (tekanan malar), Gay-Lussac (isi padu malar). Tersilap kuantiti malar membawa kepada penggunaan rumus yang salah
- Tersilap menganggap sifar mutlak (-273 darjah C) bermaksud suhu paling rendah yang boleh dicapai dalam eksperimen sebenar — sebenarnya ia adalah nilai ekstrapolasi teori, tidak dapat dicapai dalam amali
- Tidak dapat menjelaskan sebab tekanan/isi padu berubah dari segi kelakuan molekul (kadar perlanggaran, tenaga kinetik) apabila diminta penjelasan konseptual, bukan hanya pengiraan
- WAJIB tukar semua suhu kepada Kelvin sebelum mengganti ke dalam rumus Hukum Charles/Gay-Lussac — buat ini sebagai langkah PERTAMA sebelum apa-apa pengiraan lain
- Ingat segitiga mudah untuk kenal pasti hukum yang betul: Boyle=PV (suhu malar), Charles=V/T (tekanan malar), Gay-Lussac=P/T (isi padu malar) — kenal pasti dahulu kuantiti yang DIMALARKAN dalam soalan sebelum pilih rumus
- Bagi penjelasan konseptual (contoh: sebab tekanan meningkat bila suhu meningkat), jawab dengan rantaian logik: suhu naik -> tenaga kinetik/halaju molekul naik -> kadar/daya perlanggaran dengan dinding bekas naik -> tekanan (daya per unit luas) naik
- Hukum Boyle
- Hukum Charles
- Hukum Gay-Lussac
- Suhu mutlak
- Sifar mutlak
- Skala kelvin