BUKU AJAR TEORI KINETIK GAS (FIX)

Buku Ajar Fisika SMA Kelas XI ―Teori Kinetik Gas‖ oleh Hanifah Zakiya 

1

Kata Pengantar 

Kepada Siswa/ Siswi ..... 

Mungkin Robert Boyle, Gay-Lussac, Charles dan Avogadro tidak akan menyanga 

persamaan gas yang mereka rumuskan beberapa abad yang lalu akan menjadi landasan 

teknlogi dikembangkannya teknologi Kantong Udara (Air Bag) yang telah banyak 

melindungi pengendara mobil dari kecelakaan. Sungguh mulia temuanya, bisa 

bermanfaat bagi orang lain. Air Bag adalah salah satu contoh kecil kemajuan 

peradaban manusia yang sangat pesat dipicu oleh penemuan-penemuan dalam bidang 

sains. Teknologi tidak berarti apa-apa tanpa sains. Sebuah mimpi jika ingin 

mengembangkan teknologi tanpa menguasai sains. 

Memahami fisika bukan berarti memahami rumus Fisika semata.Menguasai fisika 

adalah memahami bagaimana rumus diperoleh dikaitkan dengan berbagai fenomena 

alam, bagaimana penyelidikan yang yang dilakukan seperti layaknya ilmuan dan 

memahami bagaimana dampak dan keterbatasan yang dimiliki rumus. 

Dalam upaya membantu adik-adik siswa/ Siswi memahami fisika maka penulis 

menyajikan buku ini. Penulis mencoba memadukan uraian berbagai menomena ilmiah, 

kegiatan penyelidikan/percobaan untuk merumuskan suatu konsep / persamaan fisika. 

Harapan penulis, buku ini dapat menimbulkan motivasi belajar dan bernalar seperti 

layaknya ilmuan yang telah menemukan hukum-Hukum Fisika. Sehingga pembelajaran 

fisika menjadi lebih menarik . 

Kepada Bapak/ Ibu guru........ 

Buku ini ditulis berdasarkan Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar Mata Pelajaran 

Fisika untuk SMA. Selain itu buku ini juga ditulis berdasarkan Kompetensi Literasi Sains 

yang bersumber dari kerangka kerja PISA 2015. Teori Kinetik Gas di bahas dalam 

beberapa sub-bab yang lebih kecil, hal ini bertujuan agar siswa dapat memahami 

berbagai hal terkait sutu konsep secara lebih mendalam dengan mengaitkanya dengan 

berbagai fenomena ilmiah dan teknologi. Pada setiap akhir sub-bab disedikan soal 

untuk menguji kemampuan siswa setiap mempelajari setiap sub-pokok bahasan. 

Akhir Kata..... 

Tidak ada pekerjaan manusia yang benar-benar sempurna, termasuk buku ini. Oleh 

karena itu penulis mengharapkan kritik atau saran dari pembaca yang dapat dikirim 

langsung ke email berikut hanifahzakiya@student.upi.edu. Terimakasih 


2

Karakteristik Buku Ini 

Bagian ini merupakan bagian awal 

Bab yang berisikan Kompetensi Inti 

(KI), Kompetensi Dasar (KD) dan 

Indikator sesuai dengan Kurikulum 

Bagian ini merupakan bagian awal 

Bab yang berisikan nilai-nilai yang 

diharapkan oleh KI 1 dan KI2 setelah 

siswa mempelajari buku ini. 

Bagian ini menjeaskan berbagai 

hubungan antar konsep yang akan 

dipelajari, terdiri atas konsepkonsep 

dan hubungan antar konsep 

Bagian ini menjeaskan gambaran dan 

keguanaan mempelajari konsep 

secara umum. Dilengkapi dengan 

gambar dan penjelasan singkat 

Setiap awal sub-bab ditampilkan 

berbagai fenomena ilmiah yang 

sering ditemui siswa dalam 

kehidupan agar siswa lebih semangat 

belajar 


3

Bagian ini memberikan kesempatan 

siswa untuk melakukan penyelidikan 

sederhana upaya mencari hubungan 

kualitatif anatar konsep 

Bagian ini memberikan kesempatan 

untuk menyelidiki hubungan 

kuantitatif konsep, menarik simpulan 

berdasarkan data hasil percobaan 

Bagian ini diarahkan untuk melatih 

kemampuan literasi sains siswa 

melalui menyelidiki berbagai masalah 

terkait sub-bab yang baru dipelajari 

Bagian ini berisi pokok-pokok materi 

pada setiap sub-bab. Sehingga dapat 

merefleksi pemahaman siswa secara 

keseluruhan. 

Bagian ini diarahkan untuk melatih 

kemampuan kognitif siswa. Bagian ini 

terdiri atas soal-soal untuk 

mengevaluasi pemahaman konsep 

siswa 

Bagian ini memberikan penjelasan 

istilah penting fisika yang dilengkapi 

dengan halaman.Agar siswa lebih 

mudah mencari dan memami konsep 


4

Daftar Isi 

Cover ...................................................................................................... 1 

Kata Pengantar ......................................................................................... 2 

Karakteristik Buku .................................................................................... 3 

Daftar Isi ................................................................................................. 5 

Kurikulum 

A. Kompetensi Inti ................................................................................ 6 

B. Kompetensi Dasar ............................................................................. 6 

C. Indikator .......................................................................................... 7 

Nilai . ...................................................................................................... 9 

Peta Konsep ............................................................................................. 10 

Pendahluan .............................................................................................. 11 

Materi 

A. Gas .................................................................................................... 12 

B. Sifat-Sifat Gas .................................................................................... 18 

C. Gas Nyata yang Ideal (Gas Ideal) ......................................................... 25 

D. Sistem Terbuka, Tertutup dan Terisolasi .............................................. 28 

E. Besaran Makroskopis gas ..................................................................... 32 

F. Hukum Boyle ..................................................................................... 37 

G. Hukum Gay-Lussac .............................................................................. 49 

H. Hukum Charles .................................................................................... 57 

I. Hukum Boyle-Gay Lussac .................................................................... 65 

J. Hukum Avogadro ................................................................................ 66 

K. Persamaan Gas Ideal .......................................................................... 73 

L. Mikroskopis Molekul Gas Ideal ............................................................. 74 

M. Tekanan Makroskopis dan Mikroskopis ............................................... 79 

N. Kecepatan Efektif Molekul Gas Ideal ................................................... 85 

O. Energi Dalam Gas Ideal ...................................................................... 87 

P. Gas Nyata yang Tidak Ideal (Gas Nyata) .............................................. 93 

Rangkuman .............................................................................................. 96 

Uji Kemampuan Kognitif ................................................................................ 100 

Glosarium .................................................................................................... 105 

Daftar Pustaka ............................................................................................. 107 


5

Kompetensi Inti, Kompetensi Dasar dan Indikator 

A. Kompetensi Inti ( KI) 

KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya. 

KI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, 

peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan 

pro-aktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai 

permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial 

dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam 

pergaulan dunia. 

KI 3 : Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, 

prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu 

pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan 

kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab 

fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada 

bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk 

memecahkan masalah. 

KI 4 : Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak 

terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara 

mandiri, bertindak secara efektif dan kreatif, serta mampu menggunakan 

metoda sesuai kaidah keilmuan. 

B. Kompetensi Dasar (KD) 

1. Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan 

kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang 

menciptakannya. 

2. Menyadari kebesaran Tuhan yang mengatur karakteristik benda titik dan benda 

tegar, fluida, gas, dan gejala gelombang. 

3. Menunjukkan perilaku ilmiah (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 dan berdiskusi. 

4. Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai 

wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan. 

5. Memahami teori kinetik gas dalam menjelaskan karakteristik gas pada ruang 

tertutup. 


6

C. Indikator 

1. Mengenali gas melalui berbagai fenomena ilmiah 

2. Menjelaskan perilaku dan sifat makroskopis dan mikroskopis gas 

3. Menggunakan pengetahuan tentang sifat gas untuk menyelesaikan berbagai 

masalah 

4. Membedakan karakteristik gas nyata dan gas ideal 

5. Menjelaskan pemanfaatan gas ideal untuk menyelesaikan berbagai masalah 

dalam teknologi 

6. Membedakan berbagai jenis sistem melalui fenomena ilmiah 

7. Menerapakan pengetahuan bumi sebagai sistem tertutup dalam menjaga 

lingkungan. 

8. Mengidentifikasi besaran makroskopis gas pada ruang tertutup 

9. Menjelaskan implikasi manfaat dari mengetahui besaran makroskopis gas 

10. Menjelaskan fenomena hukum boyle secara ilmiah. 

11. Menyelidiki hubungan V-P (hukum Boyle) secara kualitatif maupun kuantitatif. 

12. Menginterpretasi hubungan V-P dalam berbagai bentuk representasi. 

13. Mendeskripsikan keadaan molekul gas saat perubahan V-P (hukum Boyle). 

14. Menjelaskan pemanfaatan Hukum Boyle untuk menyelesaikan berbagai masalah 

dan teknologi. 

15. Menjelaskan fenomena hukum Gay-Lussac secara ilmiah 

16. Menyelidiki hubungan T-P (hukum Gay-Lussac) secara kualitatif maupun 

kuantitatif 

17. Menginterpretasi hubungan T-P dalam berbagai bentuk representasi 

18. Mendeskripsikan keadaan molekul gas saat perubahan T-P (Hukum Gay-Lussac) 

19. Menjelaskan pemanfaatan Hukum Gay-Lussac untuk menyelesaikan berbagai 

masalah dan teknologi. 

20. Menjelaskan fenomena hukum Charles. 

21. Menyelidiki hubungan T-V (hukum Charles) secara kualitatif maupun kuantitatif. 

22. Menginterpretasi hubungan T-V dalam berbagai bentuk representasi. 

23. Mendeskripsikan keadaan molekul gas saat perubahan T-P (hukum Charles) 

24. Menjelaskan pemanfaatan Hukum Charles untuk menyelesaikan berbagai 

masalah dan teknologi 

25. Memformulasikan Hukum Boyle-Gay Lussac dengen berbagai multirepresentasi 

26. Menjelaskan pemanfaatan persamaan Boyle-Gay Lussac untuk menyelesaikan 

masalah. 

27. Menjelaskan fenomena hukum Avogadro. 


7

28. Menyelidiki hubungan V-n (hukum Avogadro) secara kualitatif 

C. Indikator 

29. Menginterpretasi hubungan V-n (hukum Avogadro) dalam berbagai bentuk 

representasi. 

30. Memformulasi persamaan umum gas ideal dari Hukum Boyle-Gay Lussac dan 

Hukum Avogadro 

31. Memahami syarat-syarat berlakunya persamaan umum gas ideal. 

32. Menggunakan Hukum Gas Ideal untuk menyelesaikan berbagai masalah 

dan teknologi. 

33. Mendeskripsikan keadaan molekul gas saat perubahan V-n (hukum 

Avogadro) 

34. Menjelaskan pemanfaatan Hukum Avogadro untuk menyelesaikan berbagai 

masalah dan teknologi. 

35. Menjelaskan asumsi-asumsi mikroskopis molekul gas ideal berbantuan 

berbagai reperesentasi 

36. Menjelaskan distribusi kecepatan molekul gas dalam suatu sistem tertutup 

37. Menjelaskan hubungan tekanan makroskopis dan tekanan mikroskopis 

molekul gas ideal dalam sistem tertutup 

38. Membangun konsep kecepatan efektif (RMS) gas ideal secara teoritis 

dengan mengaitkannya dengan teorema ekipatisi energi dan persamaan 

umum gas ideal. 

39. Menjelaskan perubahan energi dalam gas ideal dengan hukum 1 

termodinamika. 

40. Mengaitkan titik kritis, suhu dan tekanan pada perubahan wujud zat gas 

41. Menjelasakan persamaan Vander Waals dalam peristiwa perubahan wujud 

zat 


8

Untuk apa kita belajar bab ini? 

Dengan mempelajari perlaku gas baik secara 

mikroskopis (molekul) dan makroskopis (terukur) kita 

akan menyadari adanya kompleksitas alam yang 

sangat tertatur yang hanya Tuhan yang mampu 

menciptakanya. 

Kompleksitas alam yang diatur oleh Tuhan dapat kita 

ketahui dari mempelajari segala seuatu yaang telah 

diciptakan oleh Tuhan, seperti Gas yang setiap saat 

kita gunakan untuk bernapas 

Manusia tidak dapat mengatur dan menciptakan 

proeses alam, maka yang dapat dilakukan adalah 

menjaga dan mempelajari segala ciptaan-Nya serta 

menjaga hubungan sosial antar manusia agar 

terhindar dari segala bencana yang diakibatkan oleh 

ulah manusia, 

Mengetahui kebesaran Tuhan dalam menciptakan dan 

mengatur alam dapat menjadikan kita manusia yang 

selalu bersyukur 


9

Peta Konsep 


10

Pendahuluan 

Pada bab ini kita akan mempelajari bagaimana sifat-sifat gas pada keaadaan 

makroskopis dengan menyelidiki variabel-variabel yang dapat diamati melalui 

eksperimen dan mempnjelaskan keaadaan makrokopis gas dengan menggunakan sifat 

mikroskopis gas yang berkaitan dengan hukum dinamika Newton. Beberapa ilmuan 

yang mengkaji tentang sifat gas adalah Robert Boyle (1627-1691), Jacques Charles 

(1746-1823), dan Joseph Gay-Lussac (1778-1850) 

Banyak sekali mnafaat gas bagi berbagai bidang kehidupan, sepeti kantong 

udara (air bag) di mobil. Ketika mobil bertabrakan, kantong udara (air bag) akan 

mengembang seperti dijunjukkan pada gambar di atas. Katong udara memberikan 

bantalan yang akan mengurangi cideara dan akibad fatal karena benturan antara 

dada, kepala pengemudi dengan batang setir. Untuk mengeembangkan koantong 

udara menggunakan gas nitrogen yang dipaksa masuk dalam kantong. Tetapi 

berapa banyak nitrogen yang diperlukan? Bagaimana sistem kantong udara bisa di 

rancang? Mengapa gas yang dipilih untuk mengisi kantong udar? Untuk 

mengetahuinya, ayo kita pelajari bab ini dengan gembira dan antusias. 

Kata Kunci : Difusi, Energi Dalam Gas, Energi Ekipartisi, Energi 

Kinetik,Ekspansi, i, Efusi, Jumlah zat, Hukum Boyle, Hukum 

Gay-Lussac,Gas ideal, Gas Nyata, Hukum Charles, 

Makroskopis, Mikroskopis, Persamaan Umum Gas, Persamaan 

Van Der Walls, uhu, Teori Kinetik Gas, Tekanan,Teorema 

Ekipartisi Energi, Volume, 


11

A. Gas 

Di kelas X kita sudah belajar tentang perubahan 

wujud zat. Perubahan wujud zat dipengaruhi oleh suhu dan 

karakteristik masing-masing zat seperti massa jenis, titik 

beku. Seperti air (H 2 O) akan berwujud padat (solid) saat 

bersuhu < 0 0 C, antara 0 0 C − 100 C berwujud cairan (liquid) 

dan saat bersuhu di atas 100 C akan berwujud gas,pada 

tekanan atmosfer seperti yang diilustrasikan pada Gambar 

Gambar 1. Wujud zat H 2O 

1 di samping. 

pada berbagai temperatur 

Secara mikroskopis, wujud padat, 

cair, dan gas dapat dibedakan 

berdasarkan susunan molekulnya. 

Amati Gambar 2 di samping, wujud 

padat memiliki susunan molekul 

menempati posisi tetap dan sangat 

Gambar 2. Susunan molekul berbagai wujud zat 

rapat, pada wujud cair tersusun atas 

molekul yang bergerak cukup lincah tapi jarak antar molekul masih sangat dekat. 

Teramati dari sulitnya mengubah volume zat padat dan cair. Pada wujud gas tersusun 

atas molekul yang bergerak bebas (mengisi seluruh ruangan) karena jarak molekulmolekul 

sangat besar (~0,1 nm). 

Kita dapat mengamati tiga fenomena wujud 

zat dalam satu keadaan seperti Gambar 3 di 

samping, molekul zat (H 2 O) yang dalam wujud 

ketika dalam bentuk es, es yang mencair disebut 

wujud cair, dan uap air merupakan hasil 

perubahan wujud cair jadi gas kemudian disebut 

Gambar 3. Makroskopis dan mikroskopis 

sebagai gas. 

zat H 2O pada wujud gas, cair, dan padat 

Selanjutnya perhatikan uap air saat air mendidih 

seperti Gambar 4 di samping. Ketika air yang telah lama 

mendidih, lama kelamaan jumlah air dalam wadah 

perebus akan semakin berkurang, atau bahkan air akan 

habis jika air terlalu lama dibiarkan mendidih. Kemana 

Gambar 4. Air mendidih airnya hilang? Fenomena hilangnya air itu dikarenakan 

menghasilkan uap berkaitan dengan perubahan wujud menjadi gas. 


12

Gas merupakan salah satu jenis fluida, karena ia mengalir dan mengikuti 

bentuk wadahnya. Oksigen yang kita hirup pada suhu yang tidak terlalu rendah berada 

dalam wujud gas. Oksigen itu tidak dapat dilihat namun dapat kita rasakan dan kita 

dapat bernafas dimanapun posisi kita seperti Gambar 5a. Saat kita menghembuskan 

nafas (ekspirasi) kita juga mengeluarkan gas karbondioksida, seperti Gambar 5 b saat 

kita meniup balon. 

5a 

5b 

Gambar.5. 5a.Menghirup udara saat respirasi, 5b. Menghembuskan nafas saat ekspirasi 

Gas yang kita hirup terdiri atas molekul yang sangat renggang dan tidak saling 

terikat yang antar molekul-molekul berjarak sangat renggang (~0,1 nm) dan dalam 

jarak 1 cm ada 10 7 molekul. Hal ini terbukti gas yang kita hirup mudah ditembus saat 

berjalan. Maka dapat disimpulkan : 

Gas adalah suatu wujud zat tanpa ikatan antar molekul yang sangat renggang 

(~0,1 nm) pada suhu tertentu, (biasanya pada titik didih dan diatasnya yang 

dimiliki suatu zat). 

Untuk mengenali berbagai jenis zat, indra 

penciuman kita sangat peka dengan berbagai 

jenis gas melalui baunya, hidung kita akan peka 

pada gas yang tidak biasa terhirup. Perhatikan 

Gambar 6 di samping, 6a mencium bau LPG 

yang bocor dan 6b mencium gas belerang saat 

6a 

6b 

mengunjungi kawah. 

Gambar 6. 6a.gas belerang 6b. gas LPG 

Indra penciuaman peka pada gas yang jarang atau belum pernah tercium. Namun 

jika sudah terbiasa, hidung mulai tidak peka dengan kehadiran gas tersebut. 

Selain itu, kita juga sering mencium bau tidak 

sedap dari kotoran binatang dan sampah organik di 

peternakan dan Tempat Pembuangan Akhir (TPA), 

seperti Gambar 6 di samping. Penumpukan sampah 

organik yang tidak mendapatkan penanganan di 

TPA akan mengalami proses pembusukan secara 

alamiah melalui fermentasi anereop. Permentasi 

Gambar 6. Tumpukan sampah bisa 

ini akan menghasilkan gas methana (CH4) yang 

menghasilkan gas beracun dan 

merupakan bagian dari gas rumah kaca, dan hasil 

berbahaya 

dari penguraian protein menimbulkan bau busuk. 


13

Sehingga sampah organik perlu ditangani 

secara benar untuk mencegah munculnya gas 

berbahaya. Pengolahan sampah organik dapat 

dimanfaatkan untuk makan ternak, biogas, dan 

pupuk organik (kompos) seperti Gambar 7 di 

samping melalui proses tertentu dengan 

menambahkan zat bioaktivator seperti Effective 

Microorgasims-4 (EM4) dan gula merah. 

Gambar 7. Pembuatan pupuk Kompos 

dari sampah organik 

Suber gas berbahaya lainnya yaitu dari 

hasil pembakaran. Seperti Gambar 8a dan 

8b, pembakaran yang tidak sempurna pada 

mobil mengahasilkan asap (campuran gas 

8a 

8b 

dan butir-butir arang) yang sangat 

Gambar 8. Asap 8a.asap mobil, 8b. Asap pabrik berbahaya jika dihirup manusia. 

Proses pembakaran selalu menghasilkan gas karbon (CO 2 dan/CO) ditambah 

dengan gas lainya yang berbahaya bagi pernapasan dan jika jumlahnya tidak seimbang 

dengan kadar oksigen di Bumi gas-gas tersebut akan merusak lapisan ozon Bumi kita. 

Seperti pembakaran sampah dan asap rokok juga menghasilkan gas berbahaya. 

Beberapa gas memiliki bau yang mirip (bahkan tidak berbau) sehingga membuat 

keraguan dalam identifikasi. Banyak gas berbahaya sulit dideteksi oleh indra kita, yang 

jika terhirup akan menimbulkan reaksi kimia yang merusak tubuh. Nah, adakah cara 

lain untuk mendeteksi keberadaan suatu gas? Mari kita selidiki lebih lanjut. 

Selain indra penciuman manusia, burung memiliki kepekaan 

yang lebih besar dari manusia. Seperti, burung kenari pada 

Gambar 9 di samping yang memiliki insting terhadap kualitas 

udara yang sangat baik 

Burung lebih banyak menyimpan udara pada kantung udara 

pernapasannya. Tingkat metabolisme burung yang tinggi juga 

menyebabkan gas beracun yang masuk kedalam tubuh burung 

Gambar 9. Burung kenari 

akan lebih cepat menyebar keseluruh tubuh. Bila udara yang 

sebagai pendetektor gas 

dihirupnya beracun maka ia akan sakit dan cepat mati. 

beracun 

Karena kepekaannya, dulu burung kenari pernah digunakan dalam sistem 

peringatan dini untuk mendeteksi gas beracun, seperti karbondioksida dalam 

penambangan batubara di Britania Raya (Inggris). Namun seiring dengan 

perkembangan teknologi, penggunaan kenari dipertambangan telah dihentikan dan 

digantikan dengan detektor rancangan manusia. 


14

Seiring dengan perkembangan teknologi, saat ini telah dikembangkan alat 

pendeteksi gas yang lebih peka terhadap gas tertentu, seperti Gambar 10 yang 

merupakan alat pendetektor gas LPG di bawah. Detektor gas akan berbunyi sebagai 

alarm peringatan jika terjadi kebocoran. 

Gambar 10 . Alat pendeteksi gas LPG 

Perlu diperhatikan, saat memasang detektor 

gas seperti Gambar 11 di samping. Detektor gas 

diletakkan 300 mm dari lantai, hal ini disebabkan 

gas LPG memiliki massa molekul yang lebih berat 

dari pada udara yang mengandung gas O 2 (32 

gr/mol) dan gas N 2 (28 gr/mol). Sehingga gas 

memenuhi wilayah di atas lantai dahulu. Agar cepat 

mendeteksinya perlu meletakkan detektor lebih 

rendah (dekat lantai). 

Gambar 11. Pemasangan detektor gas 

gggggasgasLPG 

Telah banyak diciptakan detektor untuk gas beracun dan gas mudah terbakar. 

Detektor gas dipasang ditempat-tempat yang berpotensi menghasilkan gas beracun 

dan gas yang mudah terbakar, seperti detektor gas metana CH 4 yang biasa dipasang 

di kawasan pertambangan, amati Gambar 12a dan detektor gas belerang H 2 S di 

daerah sekitar gunung berapi yang berwana hitap pada Gambar 12b 

12a 

Gambar 12. Detektor gas 12a.. Di pertambangan, 12b. Di kawah gunung Tangkuban parahu 

12b 


15

Gas beracun seperti CO 2 , H 2 S, SO 2 bersumber 

dari alam dan ada juga yang berasal dari pabrik 

(ulah manusia). Secara alamiah gas H 2 S berasal 

dari gunung berapi, belerang, ventilasi, rawarawa 

dan air yang tergenang, minyak mentah/ 

gas alam, amati Gambar 12a dan 12b . 

12a 

12b 

Selain itu, ada gas beracun yang dihasilkan 

dari tingkah laku manusia, seperti gas yang 

Gambar 12. Gas dilepas bersama uap air 

12a.Gas H 2S , 12b. Gas metana 

berasal dari sampah oeganik yang tidak dikelola dengan baik, industri hidrogen sulfida 

termasuk kilang minyak, pabrik gas alam, pabrik petrokimia, dan industri pengolahan 

makanan juga dapat menghasilkan gas beracun. 

Gas berbahaya yang dihasilkan oleh pabrik atau industri tidak boleh dibiarkan 

lepas ke udara, pemerintah Indonesia memberikan aturan untuk limbah B3 (Bahan 

Berbahaya dan Beracun) seperti gas SO 2 , CO 2 , CO, dan HC serta gas-gas dari kempok 

hidrokarbon wajib dilakukan pengelolaan limbah. Beberapa pengelolaan limbah dengan 

mengontrol emisi gas, memecah ikatan kimia gas berbahaya itu, jika gas sudah aman 

maka dapat dikeluarkan melalui cerobong, jika tidak aman maka gas berbahaya 

ditampung dalam kolam penyimpanan/ sumur injeksi. 

Gas-gas berbahaya dan beracun yang dihasilkan oleh pabrik gas alam biasanya 

diberi simbol seperti Gambar 13 di bawah ini. 

Gambar 13. Simbol-simbol gas berbahaya 

Selain kepekaan indra penciuman saat gas terhirup, kepekaan ini membantu kita 

untuk lebih waspada. Misalnya saat memasang selang gas LPG, tercium bau yang tidak 

biasa, maka segeralah memeriksa regulator atau melepaskan regulator dari tabung gas, 

hal ini untuk menghindari adanya kebakaran karena percikan api dan sebagainya. 

Bahaya gas beracun dan gas mudah terbakar tidak hanya mengancam kehidupan 

sebagai individu namun juga mengancam lingkungan hidup. 


16

Latihan Akhir Sub-Bab 1 

1. Perhatikan gambar, tuliskan dalam kotak apakah zat itu termasuk gas, zat cair dan 

zat padat. 

1 Langit .................. 

2 Tetesan Hujan .................. 

3 Keranjang .................. 

4 Udara Hangat .................. 

5 Udara .................. 

6 Gelembung .................. 

7 Sirup .................. 

8 Botol .................. 

9 Uap .................. 

10 Panci .................. 

11 Air .................. 

2. Cobalah temukan informasi dari berbagau sumber tentang proses 

pembuatan pupuk organik (kompos) dengan memanfaatkan gas 

yang dihasilkan oleh sampah organik dan kotoran binatang 

3. Coba temukan dan jelaskan jenis-jenis gas berbahaya yang dihasilkan dari proses 

pembakaran. Seperti dari pembakaran rokok, pembakaran dalam mesin motor 

dan mobil serta gas gari asap pabrik. 

4. Industri dan perusahaan pertambambangan banyak 

menghasilkan gas berbahaya. Selain yang dijelaskan di atas 

coba temukan informasi lebih lanjut tentang bagaimana 

mengatasi gas yang terkategori B3 yang dihasilkan oleh 

indusri yang jika dibiarkan akan mencemari atmosfer. 

5. Coba temukan sumber-sumber gas yang mudah terbakar. Seperti acetelyne, 

Hydrogen, CO, ethylene, ethyl flouride, ethyl methyl ether, butane, neopentane, 

propane, methane, methyl chlorodiline, thinner, bensin. 

6. Coba temukan sumber-sumber gas yang beracun karbon 

dioksida, gas karbon monokisida, nitrogen monoksida, Sulfur 

dioksida (SO 2 ) sulfur trioksida (SO 3 ) Amonia (NH 3) Metan 

(CH 4 ) dan Klorin (Cl 2 ). 


17

B. Sifat-Sifat Gas 

1. Makroskopis dan Mikroskopis gas 

Setelah memahami kapan suatu zat dapat dikatakan berwujud gas, selanjutnya 

kita akan memahami tentang sifat atau karakteristik gas baik secara mikroskopis 

ataupun makroskopis. Tinjauan makroskopis dan mikroskopis memberikan penjelasan 

yang saling mendukung dalam memahami sifat gas. Gas memiliki karakteristik sebagai 

berikut: 

a. Gas mengisi ruang tertutup secara homogen. Secara nyata (maksroskopis) kita 

dapat mengamati asap (gas) memenuhi ruang botol secara merata. Karena, gas 

terdiri atas atom-atom atau molekul-molekul yang bergerak bebas dan mengisi 

seluruh ruang seperti Gambar 14b. 

14a. 14b 

Gambar 14. 14a. gas memenuhi ruang botol, 14b. Keadaan molekul gas bergerak bebas 

b. Udara yang ada di dalam pompa seperti Gambar 15, ketika posisi (plugger) bagian 

pompa yang naik-turun. Saat posisinya di atas keadaan molekul homogen di semua 

ruang, kemudian setelah diberi tekanan lebih besar plugger akan turun dan 

menyebabkan ruang gerak molekul semakin kecil, walaupun ruang diperkecil 

namun atom-atomnya tetap tersebar merata. 

15a. 15b 15c 

Gambar 15.15a.Plugger pompa 15b.molekul udara sebelum plugger ditekan, 15c. setelah plugger ditekan 

c. Gas mudah ditembus. Secara nyata kita dapat rasakan ketika berlari atau berjalan 

seperti Gambar 16a, kita tidak merasakan adanya benturan dari atom-atom 

molekul udara. Secara mikroskopis hal ini dapat dijelaskan karena jarak antaratom 

gas sangat besar dibandingkan wujud cair dan padat, seperti yang 

diilustrasikan pada Gambar 16b. 


18

16a. 16b 

Gambar 16. 16a. Mudah menembus udara, 16b. jarak antar atom gas dibanding zat 

Karena cair/padat jarak antar sangat jauh, maka gas memiliki massa jenis yang sangat kecil 

Massa jenis menunjukkan kerapatan partikel. 

a. Gas dapat dibagi atas volum-volum yang lebih 

kecil, Misalkan molekul gas O2 yang tersedia 

dalam berbagai ukuran seperti Gambar 8 di 

samping. Tabung yang paling besar, berkapasitas 

3m3 (3000 liter) seperti Gambar 17 paling kiri 

(tabung paling besar), Gas oksigen itu dapat 

dibagi dengan memasukannya ke dalam tabung 

Gambar 17. Gas oksigen yang 

yang lebih kecil ke tabung yang berkapasitas 

tersedia dalam berbagai ukuran 

misal dibagi ke dalam dua tabung yang 

berkapasitas 1,5m3. Gas mudah dibagi atas volume yang kecil karena jarak antar 

atom sangat jauh sehingga gaya antar molekul (gaya tarik-menarik) gas dapat 

diabaikan. 

b. Volumnya mudah berubah oleh tekanan luar. Perhatikan balon pada Gambar 18a 

yang berbentuk bulat, kemudian diberikan tekanan dari luar balon (tangan) 

kemudian balon berubah bentuk, Hal ini membuktikan gas dalam balon mudah 

merubah volumnya dikarenakan tekanan dari luar. Walaupun volume balon 

berubah, namun atom-atom di dalam tetap tersebar merata di dalam balon, 

seperti Gambar 18c. 

18a. 18b 18c 

Gambar 18.Volume balon diisi udara 18a. Volume awal, 18b. Volume balon setelah doberi tekanan 


19

Saat balon diberi tekanan, ini artinya molekul-molekul yang ada dalam balon 

diberi gaya yang mengecilkan ruang geraknya. Sehingga saat diberi gaya molekul 

gas lebih banyak menumbuh dinding, hal ini secara makroskopis dapat kita rasakan 

melalui permukaan balon yang semakin tegang/ keras ketika disentuh. 

Latihan Akhir Sub-Bab B-1 

1) Pelajari tiga jenis wujud zat menggunakan balon, tuliskan hasil pengamatan mu. 

a. Isi balon 1 dengan gas. Kamu dapat mengisi balon dengan 

meniup atau memompa udara atau dengan uap air. 

Bagaimana bentuk balon ketika kamu meniupnya?Jelaskan! 

b. Isi balon 2 dengan cairan (liquid). Anda dapat mengisi 

balon dengan air atau cairan lainya. Bagaimana bentuk 

ketika Anda mengisinya dengan air?Jelaskan! 

c. Isi balon 3 dengan zat padat (solid). Anda dapat mengisi 

balon dengan air dan kemudian membekukanya dengan 

memasukkan balon ke dalam kulkas sehingga dihasilkan 

es (air beku) yang berwujud padat. Bagaimana bentuk 

balon setelah keluar dari dalam kulkas?Jelaskan! 

2) Pada pagi hari setelah bangun tidur Anto diperintahkan Ibu 

untuk merebus air dengan kompor gas, ketika tiba di dapur 

Anto tercium bau gas, Anto yakinada kebocoran tabung 

gas. 

a. Apa yang harus Anto lakukan untuk mengatasi kebocoran agar tidak 

menyebabkan kebakaran? Jelaskan beserta alasanya. 

b. Jika Anto memutuskan untuk menggunakan detektor gas di dapur. Agar 

kebocoran tabung gas bisa segera diketahui saat ada kebocoran, maka tentukan 

dimana posisi pemasangan detektor gas yang tepat? Jelaskan. 

2. Sifat Fisis Gas 

Setelah memahami keadaan makroskopis dan mikroskopis molekul-molekul gas di 

atas, maka gas memiliki sifat, yaitu : 

a. Sifat gas dapat ditekan (Compressibility) 

Jarak antara partikel dalam gas relatif besar, maka gas dapat diperas/ 

dikompressikan ke dalam volume yang lebih kecil yang artinya ruang gerak 

molekuk diperkecil. 


20

Secara makroskopis sifat ini memungkinkan 

untuk menyimpan sejumlah besar gas yang 

terkompresi ke dalam tangki kecil. Seperti pada 

Gambar 19, tabung LPG dan botol aeresol 

(tabung gas pembasmi serangga, tabung pewangi 

ruangan dan tabung gas lainya). 

Gambar 19. Tabung aeresol dan LPG 

b. Ekspansi ( Expansion) 

Partikel atau molekul gas begerak secara acak ke seluruh 

ruang yang ditempatinya. Seperti saat meniup balon, mulut 

memasukkan udara ke dalam balon, kemudian semua bagian 

balon mengembang secara bersamaan, dikarenakan 

Gambar 20. 

molekulnya bergerak ke segala arah, seperti Gambar 20. 

Gerak acak molekul balon 

Dalam kehidupan contohnya seperti saat kita menyemprotkan parfum, karena 

adanya sifat ekspansi gas maka aroma dari gas yang disimpan dalam botol dapat 

meyebar ke lingkungan sekitar, sehingga ketika kita lewat akan tercium wangi. 

Sehingga, biasnya kita dapat merasakan ekspansi gas dengan menggunakan indra 

penciuman. 

c. Difusi dan Efusi ( Diffusion and Effusion) 

a. Difusi adalah kecenderungan molekul untuk 

bergerak dari daerah konsentrasi tinggi ke 

daerah konsentrasi rendah, sampai 

konsentrasinya seragam. Diffusi ini karena 

adanya gerakan acak molekul gas. 

b. Efusi adalah proses yang sama dengan difusi, 

tetapi dengan molekul melewati lubang kecil 

Gambar 21 

atau penghalang. Misalnya saat memasang 

Perbedaan mikroskopis difusi dan Efusi 

gas di dapur. 

Secara mikroskopis amati perbedaannya pada 

Gambar 21. Sifat gas ini dapat menjelaskan fenomena 

penyemprotan pewangi ruangan, ketika disemprotkan 

gas berkonsentrasi tinggi gas keluar dari botol, 

kemudian gas menuju ke daerah yang konsentrasi Gambar 22. Konsentrasi gas 

rendah (daerah sekelilingnya). 

tinggi dari dari pewangi ruangan 

secara makroskopis kita dapat mencium di semua sudut ruangan, ini artinya 

molekul pewangi ruangan konsentrasinya telah seragam di ke seluruh ruangan, 

seperti Gambar 22 di samping. 


21

d. Hukum Graham ( Graham’s Law) 

Thomas Graham (1840) mempelajari efusi (sejenis difusi melalui 

lubang kecil) seperti Gambar 23 di samping. Hukumnya Graham 

berasal dari memperlakukan gas sebagai gas ideal, dan 

menerapkan rumus energi kinetik Ek = ½ mv 2 pada molekul gas. 

Kita akan memahami energi kinetik partikel gas pada 

Gambar 23. Efusi Gas 

bagian selanjutnya. 

3. Gas Beracun dari Asap Rokok 

Kebanyakan gas tidak bisa kita lihat 

keberadaannya tetapi ada juga sebagian yang bisa kita 

rasakan keberadaannya. Contoh sumber gas yang 

dapat kita lihat adalah asap, seperti asap rokok pada 

Gambar 24 di samping yang dihasilkan oleh 

pembakaran. 

Gambar 24. Asap rokok 

Asap merupakan fase perubahan wujud padat menjadi gas, yang disebut juga 

fase dispersi (campuran). Artinya asap itu berupa campuran gas yang ada padatan di 

dalamnya. Sesuai dengan sifat gas, asap rokok dari perokok pada akhirnya akan 

menyebar merata ke seluruh ruangan dan padatanya lama kelamaan akan mengendap, 

sehingga perlahan asap tidak terlihat lagi 

Asap rokok merupakan salah satu 

masalah yang dikhawatirkan dan berbahaya 

bagi kesehatan jika menghirup asap rokok. Ada 

dua kategori orang yang terkena dampak 

bahaya asap rokok, yaitu perokok aktif dan 

perokok pasif seperti Gambar 25 di samping. 

Gambar 25.Perokok aktif dan perokok pasif 

Perhatikan Gambar 25, laki-laki yang menghisap rokok disebut perokok aktif, 

kemudian wanita dan anaknya yang menghirup asap rokok adalah adalah perokok 

pasif. Perokok aktif bisa dikatakan perokok pasif juga ketika ia menghirup asap rokok. 

Menurut data hasil penelitian Ikatan 

Ahli Kesehatan Masyarakat Indonesia 

(IAKMI) sebanyak 25% zat berbahaya yang 

terkandung dalam rokok masuk ke tubuh 

perokok, sedangkan 75% beredar di udara 

bebas dihirup oleh perokok pasif, seperti 

Gambar 26. Lakukan kegiatan di bawah ini 

untuk menyelidiki bahaya asap rokok. 

Perokok Aktif 

Perokok Pasif 

Gambar 26.Zat berbahaya rokok 25% masuk ke 

dalam tubuh perokok aktif, dan 75 ke lingkungan) 


22

Lembar Kerja siswa 1 

Tujuan : Meyelidiki zat bahaya rokok melalui sifat gas 

Alat dan Bahan : 1 Botol Transparan, 4 lembar tisu, Sebatang Rokok, satu 

karet gelang dan Korek Api 

Langkah Kerja : 

a. Masukkan Air secukupnya untuk mengisi botol 

b. Buka tutup botol, kemudian buat lubang sumbat pada bawah botol 

c. Tutup sumbat yang telah dilubangi, kemudian masukkan air ke tabung. 

d. Bolongi tutup botol sebesar lingkaran rokok, seperti gambar di bawah ini, 

kemudian masukkan rokok ke dalam lubang itu. 

e. Kemudian pasangkan tutup botol ke mulut botol dengan erat. 

f. Nyalakan rokok dengan korek api seperti gambar di bawah, kemudian 

setelah itu buka sumbat bawah botol. 

Perhatikan gambar di bawah ini sebagai panduan langkah kerja a-f. 

a b c d e f 

g. Amati apa yang terjadi dalam tabung, deskripsikan dengan diakaitkan 

dengan sifat/ karakteristik zat. 

h. Setelah air habis, kemudian lepaskan rokok, dan buka tutup botol. 

Kemudian lapiskan tisu, kemudian tutup erat dengan karet gelang. 

i. Kemudian tiup dari saluran yang telah di lubangi secara perlahan hingga 

keaadaan dalam tabung seperti keaadan sebelum diisi air. Amati 

bagaimana keaadaan dalam tabung dari waktu ke waktu, jelaskan sifat 

gas apa yang dapat kamu temukan disini. 

j. Setelah ruang dalam tabung sudah seperti keaadaan awal semula, 

kemudian buka ikatan karet. 

k. Deskripsikan apa yang kamu temukan di tisu yang telah di buka.. 

l. Apa yang dapat kamu jelaskan berdasarkan hasil pengamatan ini dalam 

menyikapi bahaya asap rokok bagi perokok aktif maupun pasif. 


23

Latihan Akhir Sub-Bab B-2 

Bacalah berita di bawah ini dan jawablah pertanyaanya. 

1) Perokok Pasif pun Bisa Kena Kanker Pita Suara (Laring) 

Liputan6.com, Jakarta (6/01/2016) Kanker laring (pita 

suara) menduduki peringkat ketiga kanker yang 

terbanyak. "Kalau orang kena kanker laring, kita tanya 

pada umumnya pernah menghisap rokok,terang dokter 

RS Kanker Dharmais, Jakarta. 

Tak hanya seorang perokok (perokok aktif), yang berpotensi kena kanker laring, 

namun mereka yang sering menghirup asap rokok alias perokok pasif juga 

berpotensi besar terkena kanker laring. Karena kanker laring dipicu oleh udara yang 

kita hirup. Menurut data hasil penelitian Ikatan Ahli Kesehatan Masyarakat 

Indonesia (IAKMI) sebanyak 25% zat berbahaya dalam rokok masuk ke tubuh 

perokok aktif, dan 75% ke udara bebas ke perokok pasif. 

"Saat bernapas, udara akan kena pita suara. Bila kita tidak merokok dan samping 

kita merokok, ya udara asap rokok akan masuk," terang dokter yang berpraktek di 

RS Kanker Dharmais, Jakarta. 

Pertanyaan 

a. Zat berbahaya apa saja yang terkandung dalam rokok dan asap rokok? 

b. Apakah solusi yang kamu berikan untuk mengurangi bahaya polusi udara dari 

asap rokok pada perokok aktif maupun perokok pasif? 

2) Aktivis Anggap Pembakaran Hutan merupakan Terorisme Ekosistem 

JAKARTA, KOMPAS.com —(4/3/2016) Center 

of Orangutan Protection (COP) menganggap 

pembakaran lahan merupakan satu bentuk 

kejahatan terorisme terhadap lingkungan. Tak 

hanya pepohonan yang terbakar, ekosistem di 

dalamnya pun menjadi korban. Ini termasuk tiga 

orangutan yang mati terbakar di hutan lindung di Bontang, Kalimantan Timur, 

beberapa waktu lalu. 

"Bisa dibilang ini terorisme ekosistem karena ada faktor kesengajaan. Selama 

ini sudah booming, tetapi tidak ada efek jeranya," ujar Managing Director COP, 

Ramdhani, di Mabes Polri, Jumat (4/3/2016). 


24

Ramdhani meyakini bahwa kebakaran hutan tersebut merupakan suatu 

kesengajaan. Ini disebabkan di lokasi itu ditemukan karet ban yang digunakan untuk 

membakar lahan di sekitar lokasi kebakaran. 

Pertanyaan 

1 Selain merusak ekosistem seperti pepohonan yang menyerap oksigen, asap 

yang ditimbulkan juga sangat berbahaya. Berkaitan dengan itu, coba temukan 

dampak yang ditimbul kan baik unuk individu sebagai personal, lokal dan global 

baik untul janka pendek dan jangka panjang?Jelaskan. 

2 Badan Nasional Penanggulangan Bencana (BNPB) menyatakan sebaran kabut 

asap akibat kebakaran hutan dan lahan pada tahun 2015 meluas hingga negara 

Singapura dan juga Malaysia, mengapa asap bisa menyebar? 

3 Coba temukan berbagai cara/ usaha yang telah dilakukan oleh semua pihak 

(koran, internet dan berbagai sumber lain) untuk mengatasi kebakaran hutan 

di Indonesia. Apakah usaha itu efektif?Jelaskan sesuai dengan pemahamanmu 

tentang sifat gas. 

4 Kita sebagai warga negara dan warga dunia harus bertanggung jawab untuk 

menjaga negara dan bumi ini. Sehingga, hal nyata apa yang mungkin dapat 

kamu lakukan untuk mengurangi dampak kebakaran hutan ini? 

C. Gas Nyata yang Ideal (Gas Ideal) 

Gas yang benar-benar kita temukan di alam merupakan contoh dari gas nyata. 

Gas nyata dapat dimanfaatkan untuk kehidupan 

manusia baik secara langsung seperti saat bernapas 

dan secara tidak langsung untuk dimanfaatkan dalam 

teknologi salah satunya kasur udara (air bag) seperti 

Gambar 28 di samping. 

Air bag dimanfaatkan sebagai pelindung saat 

berkendara, karena ketika terjadi tabrakan air bag Gambar 28. Air Bag 

akan mengembang secara otomatis. Air bag yang manfaatkan sifat gas ideal 

awalnya kosong dimasukkan sejumlah udara (gas) 

dengan jumlah tertentu, sehingga dapat terbentuk kasur udara. 

Bagaimana gas dapat dimasukkan dalam kantong? Nah,kita harus mengetahui 

perilaku dan besaran gas baik secara makroskopis dan mikroskopis. Perlu 

pengidealan molekul gas untuk memudahkan analisis, walau sesungguhnya tidak 

ada gas yang benar-benar ideal. Dengan mengGambarkan kondisi idealnya kita 

dapat memahami hubungan antar besaran makroskopis dan mikroskopis, kemudian 

barulah kita dapat memanfaatkannya dalam kehidupan dan teknologi. 


25

Pengidealan molekul gas nyata didasarkan atas 

kerapatan molekul-molekul gasnya. Gambar 29, 

mengGambarkan keadaan molekul gas nyata yang 

dianggap ideal yang diaggap gas ideal saat kerapatan 

(massa jenis) molekul-molekul yang rendah. Molekulmolekul 

dengan kerapatan rendah memiliki beberapa 

Gambar 29. Kerapatan Molekus gas 

sifat yang tidak signifikan sehingga bisa ditiadakan 

ideal rendah 

untuk memudahkan analis. 

Perbandingan Gambaran keadaan sekumpulan molekul-molekul (mikroskopis) gas 

nyata yang dapat dianggap sebagai gas ideal dalam suatu ruangan tertutup, coba 

perhatikan Gambar 30. 

30a 

30b 

Gambar 30. Moloke gas nyata 30 a.Pada suhu tinggi (ideal) 30b. Pada suhu rendah (tidak ideal) 

Gambar 30 (a) mengilustrasikan keadaan molekul gas ideal yang bergerak bebas 

menyebar diseluruh ruang, sedangkan Gambar 30 (b) dapat diamati molekul gas tidak 

menyebar merata diseluruh ruang, melainkan menumpuk di satu sisi sistem yang 

menyebabkan adanya perubahan wujud gas menjadi zat cair atau zat padat, sehingga 

keadaan ini tidak dapat dianggap sebagai keadaan gas ideal. 

Sehingga dapat disimpulkan : 

Gas Nyata 

Gas ideal adalah penyederhanaan atau 

idealisasi dari gas nyata pada kerapatan rendah 

Kerapatan rendah, suhu 

dengan membuang sifat-sifat yang tidak 

tinggi, Tekanan rendah 

signifikan untuk memudahkan analisis. 

Gas Ideal 

Gas nyata dapat bersifat seperti gas ideal 

ketika gas tersebut memilki suhu tinggi (≥suhu 

Gambar 31. Syarat Gas nyata yang 

kamar) dan bertekanan rendah dan gas ideal 

dapat dikatakan gas ideal 

hanya dapat diamati pada ruangan yang 

tertutup seperti skema pada Gambar 31 di samping 


26

Perlu ditekankankan bahwa ―Gas ideal yang sesungguhnya tidak ada di alam‖. 

Gas ideal adalah penyederhanaan/ idealisasi dari gas nyata, dengan membuang sifatsifat 

yang tidak terlalu signifikan untuk memudahkan analisis. 

Gas nyata tidak dapat dikatakan mendekati 

gas ideal saat ia berada dalam suhu rendah. 

Perhatikan gambar 32 di samping. Ukuran 

rendahnya suhu dapat diketahui dari titik uap 

masing-masing zat, dikategorikan rendah saat 

suhunya mendekati titik kritis untuk zat 

berubah wujud menjadi padat/cair. 

Selain bersuhu rendah, gas nyata juga tidak 

dapat dikategorikan gas ideal saat ia 

bertekanan tinggi, ukuran tingginya tekanan 

untuk masing-masing zat berbeda, gas dikategorikan bertekanan tinggi saat tekanan 

gas tersebut melebihi tekanan kritis gas. Bagaimana tekanan kritis dan tekanan kritis 

gas? Nanti akan segera kita pelajari pada pembahasan sub-bab gas tak ideal. 

Setelah memahami tinjauan molekul gas ideal, 

selanjutnya mari kita coba temukan manfaat dari tinjauan 

gas ideal secara umum pada siklus 

mesin pembakaran 

internal (siklus empat-tak) yang ditemukan oleh Agust 

Otto, yang kemudian dikenal oleh siklus Otto. Teknologi ini 

banyak ditemukan 

pada mesin, seperti pada mesin 

mobil, motor dan kapal yang menggunakan bahan bakar 

bensin. Siklus ini terjadi dalam ruang tertutup di ruang 

bakar, amati Gambar 33 di samping. 

Ruang bakar dioperoperasikan dengan menyuntikkan uap bahan bakar (bensin) 

dan udara untuk proses pembakaran melai empat siklus. Karena ada empat siklus maka 

dinamakan mesin empat tak (Siklus Otto).Berikut siklus-siklus yang terjadi di ruang 

bakar: 

Gas Nyata 

Kerapatan tinggi, suhu 

rendah, Tekanan tinggi 

Gas Tak Ideal 

Gambar 32. Syarat Gas nyata yang 

dapat dikatakan gas tak ideal 

Ruang 

Bakar 

Gambar 33. Ruang bakar 

(cylinder) pada siklus Otto 

3 6a 36b 36c 36d 

Gambar 36. 36a tahap pemasukan (introduction), 36b Kompresi (compression), 

36c Pembakaran (power), 36d Pembuangan (Exhaust) 


27

Pada siklus kompresi, kedua klep tertutup dan pistonnya kembali bergerak ke atas 

ke volume minimum, sehingga menekan campuran bahan bakar dan udara. Keadaan 

udara dalam tabung dapat dipandang sebagai gas ideal dengan meniadakan unsur 

gesekan (tumbukan antar partikel dengan dinding) dan gaya geseknya. Gaya adhesi 

dan kohesi udara dan bensin dapat ditiadakan sehingga udara dalam siklus ini 

dikategorikan gas ideal. 

Latihan Akhir Sub-Bab C 

1) Apakah gas LPG yang ada dalam tabung baja 

yang biasa kita gunakan untuk memasak 

merupakan gas nyata yang dapat dikategorikan 

sebagai gas ideal? Jelaskan alasanmu. 

2) Apakah gas oksigen yang ada dalam tabung biasa digunakan untuk membantu 

pernapasan orang yang sulit bernapas dapat dikategorikan sebagai gas ideal? 

3) Apakah gas ideal itu benar ada? Jelaskan. 

4) Kapan gas nyata dapat dikategorikan sebagai gas ideal? Jelaskan dengan 

menggunakan contoh. 

5) Apakah udara pada siklus lain selain siklus kompresi, udara dalam ruang bakar 

dapat ditegorikan sebagai gas ideal? 

D. Sistem Terbuka, Tertutup dan Terisolasi 

1. Perbedaan sistem terbuka, tertutup dan terisolasi 

Selain bersuhu tinggi dan 

bertekanan rendah, ciri gas ideal 

adalah berada dalam sistem tertutup. 

Dikelas X (sepuluh) kita sudah 

memahami apa yang dimaksud dengan 

sistem dan lingkungan, coba ingat 

kembali melalui Gambar 38. 

Lingkungan 

Sistem 

38a 

38b 

Gambar 38. Sistem dan lingkungan, 38a. Api 38b. Air 

Pada Gambar 38a jika ingin meneliti api maka api 

sebagai sistem dan daerah yang tidak terkena api disebut 

lingkungan, begitu juga Gambar 38b, jika kita ingin meneliti 

air dalam botol, maka air adalah sistem dan udara dan 

sekeliling botol adalah lingkungan. Sistem itu adalah 

Gambar 39. Sistem, 

lingkungan, batas sistem 

sekumpulan benda yang akan diteliti dan dipisahkan dengan 

lingkungan oleh batas sistem, seperti Gambar 39 di samping. 


28

Sistem tertutup adalah syarat sistem gas ideal, apa yang membedakan sistem 

tertutup dan sistem lainnya? Untuk memahaminya kita perlu meninjau jenis-jenis 

sistem berdasarkan perpindahan molekul dan perpindahan energi. Coba kamu amati 

apa perbedaan kopi pada Gambar 40a, 40b dan 40c di bawah ini. 

40a 40b 40c 

Gambar 40 Minuman kopi 40a.Di gelas terbuka , 40b.Di gelas tertutup, 40c. Di termos 

Bila ditinjau dari perpindahan molekul Gambar 40a tidak ada tutup pada bagian 

atas, sehingga ada kemungkinan molekul udara keluar dari tabung, Gambar 40b bagian 

atas tabung di tutup, sehingga tidak memungkinkan molekul keluar, dan pada Gambar 

40c dalam termos yang tertutup yang tidak memungkinkan perpindahan molekul udara. 

Bila dikaitkan dengan konsep energi, bertahannya panas dalam sistem 

dipengaruhi oleh ada tidaknya aliran energi dari sistem dan lingkungan dan sebaliknya. 

Gambar 40a. lebih cepat dingin karena adanya transfer energi dalam bentuk uap udara 

dan panas pada pembatas. 

Gambar 40b akan lebih lama bertahan panasnya dibanding 40a, karena uap air 

tidak bisa melewati penutup, namun ada transfer energi melalui melalui dinding 

(dinding gelas panas) dan 40c air paling lama bertahan panasnya, karena tidak ada 

molekul yang keluar dan dinding termos terbuat dari bahan isolator, menjaga air tetap 

panas dengan meminimalisir pertukaran energi, walaupun jumlah pertukaran energi 

itu sangat kecil. 

Berdasarkan perpindahan molekul dan perpindahan energi, Gambar 40a disebut 

sebagai sistem terbuka, 40b sebagai sistem tertutup dan 40c sabagai sistem terisolasi. 

Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 41 dan Tabel 2 berikut : 

41a 41b 41c 

Gambar 41 Skema perbedaan sistem . 41a. Sitem terbuka, 41b. Sistem tertutup, 41c.Sistem terisolasi 

Keterangan : = Perubahan Materi = Perubahan Energi 


29

Tabel 2. Perbedaan Sistem Terbuka, Tertutup dan Terisolasi 

Sistem Perpindahan Materi Perpindahan Energi 

Terbuka Bisa Bisa 

Tertutup Tidak Bisa 

Terisolasi Tidak Tidak 

Latihan Akhir Sub-Bab D-1 

1 Andi dan Ayahnya ingin membeli senapan angin PLC merk 

―Canon‖. Ketika tiba di toko ada beberapa pilihan, ayah 

bingung bagaimana cara memilih senapan yang kondisinya 

baik dan yang terpenting tidak ada kebocoran di tabung 

udaranya. Sistem apa yang digunakan pada senapan PLC? 

Apa yang bisa dilakukan Andi untuk membantu ayahnya ? 

2 Pada tabung oksigen murni yang digunakan oleh pasien 

yang sulit bernapas. Penggunaan tabung oksigen tidak 

dihubungkan langsung dari selang ke rongga hidung 

manusia, namun ia menggunakan air sebagai medianya, 

seperti gambar di samping. Coba jelaskan mengapa media 

air pentig saat penggunaan tabung oksigen? Sistem apakah 

yang digunakan saat oksigen tercampur dalam air? 

Jelaskan. 

2. Bumi sebagai sistem Tertutup 

Tahukan kami jika bumi kita ini adalah sistem tertutup? Ya, Bumi sebagai 

sistem tertutup artinya apapun yang dilakukan oleh manusia di bumi tidak akan 

mengakibatkan massa dari benda cair, padat dan gas yang ada di bumi tidak akan 

meninggalkan bumi. Namun jika diberikan energi (seperti pembakaran) pada benda 

yang ada di bumi maka hanya akan menghasilkan berbagai struktur kimia yang 

berbeda, namun jumlah unsurnya tetap sama tetap tinggal di bumi kecuali panas 

dan cahaya yang dipantulkan. 

Selain itu, pengecualian lain jika terjadi pada sejumlah kecil meteorit yang 

sampai ke Bumi dari ruang angkasa dan sejumlah kecil gas yang lepas dari atmosfer 

ke ruang angkasa. Sebaliknya, tidak ada zat yang datang ke bumi dari angkasa luar, 

selain energi surya. 


30

Sebagai suatu sistem, Bumi memiliki empat reservoir raksasa yang menampung 

materi, dan setiap reservoir itu adalah suatu sistem terbuka karena baik materi 

maupun energi dari setiap reservoir itu dapat masuk dan keluar. Ke-empat reservoir 

disebut juga sebagai sub-sistem Bumi, seperti Gambar 42 yang terdiri dari: 

Gambar 42. Bumi adalah sistem tertutup, namun Sub-sistem bumi adalah sistem terbuka 

1. Atmosfer, yaitu campuran gas yang mengelilingi Bumi. Gas-gas yang dominan 

adalah nitrogen, oksigen, argon, karbon dioksida, dan uap air. 

2. Hidrosfer, yaitu seluruh air yang ada di Bumi, meliputi samudera, danau, sungai, 

air bawah tanah, dan seluruh salju dan es, dengan pengecualian uap air di dalam 

atmosfer. 

3. Biosfer, yaitu seluruh organisme yang ada di Bumi, termasuk berbagai material 

organik (belum dekomposisi). 

4. Geosfer, yaitu bagian Bumi yang padat, dan terutama tersusun oleh batuan dan 

regolit (partikel-partikel batuan lepas yang menutupi bagian Bumi yang padat). 

Setelah kita memahami bumi sebagai 

sistem tertutup, selanjutnya coba kita selidiki 

tentang siklus alat-alat pemenuhan 

kebutuhan kita sehari-hari, seperti gambar 43 

di samping. Seperti makanan, pakaian, 

kendaraan dan segala sesuatu yang kita 

gunakan untuk memenuhi kebutuhan yang 

Gambar 43 Alat pemenuh kebutuhan 

umumnya berasal dari sumber daya alam. 

Sumber daya alam kita ambil dari bumi untuk diproduksi menjadi ―barang 

buatan manusia‖, kita sebut ― produk‖. Kemudian ―produk‖ digunakan untuk 

memenuhi kebutuhan. Setelah nilai ―produk‖ yang kita gunakan telah habis kita akan 

menyebutnya ―sampah‖, karena bumi sistem tertutup maka sampah akan tetap 

berada di Bumi. 


31

Sampah seperti gambar 44 di samping, 

tidak dapat kembali ke kerak bumi untuk kembali 

memberi manfaat bagi kehidupan, artinya sampah 

itu tidak dapat masuk dalam siklus alam karena 

komponen penyusunnya tidak mudah dicerna oleh 

bakteri. Sampah organik membusuk menghasilkan 

gas rumah kaca, begitu pula dengan sampah 

anorganik jika dibakar maka ia akan 

Gambar 44 Penumpukan sampah 

menghasilkan gas karbon dan bila di barkan ia 

akan menimbulkan ketandusan pada tanah, artinya sampah yang tidak di olah dan 

tidak didaurulang dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. 

Apakah dengan membakar zat itu akan hilang? Karena bumi sebagai sistem 

tertutup maka, semua materi/zat akan selalu tetap di bumi. Gas hasil pembakaran 

akan menjadi zat baru gas karbondioksida dan gas lainya, semakin banyak jumlah gas 

karbondioksida jika jumlahnya terlalu banyak akan berakibat naiknya suhu bumi 

karena terlalu banyak gas karbon di atmosfer atau sering dikenal pemanasan global . 


1) Datalah sampah yang kamu hasilkan. Kemudian sebutkan 

gas apa saja yang akan timbul jika sampah dibiarkan dalam 

waktu dekat dan waktu lama. Setelah itu, kategorikan 

sampah yang bisa di daur ulang dan sampah yang tidak bisa 

di daur ulang. 

2) Coba temukan berbagai cara yang biasa digunakan orang dalam mengatasi 

sampah yang mengasilkan gas rumah kaca dari berbagai kegiatan manusia! 

3) Kebanyakan masyarakat banyak memilih untuk membakar sampah, apakah itu 

berbahaya bagi bumi? Jelaskan dengan mengaitkannya dengan gas yang 

dihasilkan dari proses dari pembakaran. 

E.Besaran Makroskopis Gas 

Selanjutnya kita akan mempelajari tentang besaran makroskopis gas dalam 

ruang tertutup. Besaran makroskopis perubahannya dapat diamati secara langsung 

melalui observasi dan atau dapat dengan menggunakan bantuan alat ukur. Mari kita 

selidiki besaran- besaran yang dapat diukur (makroskopis) gas pada sistem tertutup. 


32

a. Jumlah gas (Massa) 

Amati tabung-tabung gas oksigen pada gambar 

44. keberagaman ukuran tabung oksigen menunjukkan 

kapasitas penyimpanan gas oksigen dalam tabung 

berbeda-beda, semakin besar ukuran tabungnya maka 

semakin besar massa oksigen yang disimpan dalam 

tabung. Massa tabung gas mulai dari 5kg -60kg. Secara 

mikroskopis massa gas menunjukkan banyak jumlah 

molekul oksigen yang disimpan dalam tabung.. Gambar 44. Ukuran tabung 

Sehingga, massa gas merupakan bagian dari besaran menunjukkan banyaknya oksigen 

dalam tabung 

makroskopis gas. 

Massa mengindikasikan jumlah gas (massa) yaitu banyaknya jumlah zat dinyatakan 

dalam satuan mole (simbolnya n). Mole akan kita bahas 

lebih mendalam pada sub-bab berikutnya. Jumlah massa 

(mol) sangat dipengaruhi oleh jenis unsur penyusunnya, 

karena setiap unsur memiliki karakteristik yang berbedabeda. 

Kita dapat mengamati perbedaan berbagai unsur 

menggunakan bantuan tabel periodik, amati sepotong 

bagian dari tabel periodik pada gamba 45 di samping. 

Gambar 45. nomor atom dan nomor 

Berdasarkan Gambar 45, kita amati adanya 

masa unsur berbeda beda 

perbedaan nomor atom dan nomor massa yang 

berbeda-beda. Sebagian dari tabel periodik yang menunjukkan nomor atom dan massa 

atom masing-masing unsur. Nomor massa adalah jumlah massa atom dari atom-nya. 

Dalam tabel periodik adalah kebiasaan untuk menghilangkan simbol "u" yang 

menunjukkan satuan massa atom. 

b. Volume gas 

Selanjutnya, Apakah besar tabung gas 

oksigen menjadi pertimbangan saat pengisian 

gas? Apakah mungkin memasukkan gas sebanyak 

10 kg ke tabung 5 kg? Amati Gambar 46. Tentu 

saja tidak kan, besar tabung menunjukkan 

volume yang ditempati gas, maka volume adalah 

bagian besaran makroskopis gas, 

Gambar 46 .Kapasitas 

penyimpanan(volume) tabung oksigen 


33

Volume merupakan ruang tiga dimensi yang ditempati oleh materi. Volume bisa 

dalam berbagai jenis, amati Gambar 47 disamping seperti bola, kubus, tabung dan 

prisma. Artinya Volume gas mengindikasikan seberapa banyak ruang yang bisa 

ditempati dalam suatu materi. Secara mikroskopis volume menunjukkan jarak antar 

partikel zat. Volume dinyatakan dalam satuan liter (dm3). 

Gambar 47. Contoh berbagai bentuk ruang/ volume yang dapat ditempati gas 

c. Suhu (Temperature) Gas 

Daerah dataran rendah umumnya menggunakan AC sebagai pendingin 

ruangan. Nah, untuk mengetahui perbedaaan suhu di dalam dan di luar ruangan 

biasanya diketahui dari remote AC atau menggunakan termometer ruangan seperti 

Gambar 48 di bawah ini. 

48a 

48b 

Gambar 48. Pegukur suhu ruangan. 48a. termometer, 48b. remote AC 

Perbedaan suhu secara alami dapat dirasakan oleh indra peraba, namun untuk 

menjelaskanya secara ilmiah perlu mengetahui besarnya perbedaan perlu 

menggunakan alat ukur. Sehingga suhu udara (gas) adalah salah besaran 

makroskopis. Satuan suhu harus dikonversi menjadi satuan Kelvin (K). 

Suhu gas menunjukkan banyaknya energi sekumpulan molekl gas dalam ruang 

tertutup. Secara mikroskopis, peningkatan suhu menggambarkan peningkatan 

kecepatan molekul gas bergerak, kecepatan molekul gas yang sebanding dengan suhu 

lebih lanjut akan kita pelajari dalam bagian selanjutnya. 


34

Selalu menggunakan satuan temperatur mutlak (Kelvin) pada saat bekerja 

dengan gas. Satuan suhu lainnya seperti Celcius, Fahrenheit, Reamur boleh digunakan, 

namun harus di konversikan terlebih dahulu dalam satuan Kelvin, seperti yang telah 

dipelajari sebelumnya atau seperti Gambar 49 di samping. 

Gambar 49. Panduan konversi suhu ke Kelvin 

d. Tekanan (Pressure) Gas 

Bagaimanakah cara untuk mengecek ketersediaan 

jumlah gas dalam tabung? Ketika tabung gas oksigen 

digunakan, tampak seperti Gambar 50 di samping. Pada 

selang regulator gas dilengkapi pengukur tekanan 

(pressure meter) yang mengindikasikan tekanan sejumlah 

gas dalam tabung. Tekanan biasanya di lambangkan dengan 

P (pressure). Saat gas baru diganti, jarum pada pressure 

meter naik, dan semakin menurun dengan banyaknya 

pemakaian. Maka dapat dikatakan, tekanan adalah bagian 

dari besaran makroskopis gas. 

Gambar 50 .Pressure 

meter di Selang regulator 

gas 

Tekanan yang sebelumnya kita pelajari yaitu ketika gaya adalah tersebar di 

daerah permukaan tertentu, maka : 

Tekanan P = 

Besarnya gaya (F) 

Luas (A) 

= 

massa (gravitasi) 

Luas 

Tekanan gas adalah banyaknya gaya berat oleh molekul 

gas yang bekerja terhadap kolom udara yang berbeda di 

atasnya, seperti Gambar 51 di samping. Molekul Gas 

memberikan tekanan ke segala arah. Tekanan gas diukur 

dengan barometer. 

Sehingga semakin banyak molekul gas dalam ruang 

tertutup maka tekanannya semakin besar karena, setiap 

molekul memiliki gaya berat dan luas bidang geraknya semakin 

kecil. Tekanan udara (gas) diukur menggunakan pressure 

meter/manometer dinyatakan dalam satuan Pa, atmosfer 

(atm). 

Gambar 51 .Tekanan 

Udara yang terjebak 


35

Tekanan berbanding terbalik dengan ketinggian. Bumi kita memiliki tekanan 

atmosfer ( P atm ) yaitu sebesar 1 atm= 760 torr =101,3 kPa, sehingga besarnya tekanan 

total yang terukur pada barometer adalah : 

P total = P atm + P terukur 

P atm adalah tekanan rata-rata yang diukur di 

permukaan bumi 

Perhatikan Gambar 52 di bawah ini, grafik di 

samping menggambarkan keberagaman tekanan 

pada berbagai ketinggian yang diukur dari bumi. 

Tekanan pada Gambar 52, tekanan dinyatakan 

dalam satuan mb. 1 atm= 101,3 k Pa=1013,2 Pa. 

Garis merah pada troposfer paling datar, ini 

artinya tekanan pada tingkat troposfer berubahrubah 

secar signifikan,Pada stratosfer tekanan 

hanya mengami sedikit perubahan bila dibandingkan 

dengan troposfer dan pada bagian mesosfer dan 

thermosphre tekanan dianggap konstan. 

Gambar 52 .Tekanan Udara pada 

berbagai ketinggian 

Tekanan udara semakin mendekati permukaan 

bumi semakin besar. Seperti pada gambar 53 di 

samping. 

Banyak berbagai fenomena dalam 

kehidupan sehari-hari dapat diamati melalui 

perubahan besaran makroskopis yang tak 

terlepas dari besaran mikroskopis, mari kita 

selidiki secara lebih mendalam hubungan 

besaran mikroskopis dan makroskopis. 

Gambar 52 .Tekanan terbesar ada di perut bumi, 

semakin ke atas tekanan semakin berkurang 

permukaan bumi 


36


1) Perhatikan di daerah sekitarmu, kita sering menemukan 

alat pengukur besaran makroskopis gas. Seperti pada 

mobil, tersedia inikator suhu dalam mesin atau ruang 

bakar, seperti gambar di samping. Coba temukan 

alat 

pengukur besaran makroskopis gas yang ada disekitar 

mu?Jelaskan tujuan di pasangnya alat ukur tersebut. 

2) Kita sering melihat dan mendengar adanya perkiraan 

cuaca di berbagai media seperti TV, Radio dan Surat 

Kabar yang dilakukan oleh badan meteorlogi. Coba 

temukan bagaimana prinsip umum dan instrumen yang 

digunakan untuk pengamatan oleh badan meteorologi 

untuk menentukan cuaca di suatu daerah? 

3) Kita sering menggunakan tabung gas, misalnya tabung gas oksigen, tabung gas LPG 

tabung gas lainya. Bagaimana cara kita jika ingin mengecek ketersediaan gas dalam 

tabung tersebut? Jelaskan. 

4) Sebutkan contoh gas yang berada sistem tertutu yang terus bertekanan lebih 

tinggi dari tekanan atmosfer dalam kehidupan sehari-hari? 

5) Andi diperintahkan ibunya membeli tabung gas 10 kg di warung. Andi sering 

mendengar berita tentang adanya gas oplosan, selain isinya kurang gas oplosan ini 

juga berbahaya karena bisa meledak, dimana pemindahan gas dari tabung 2 kg ke 

tabung 10 kg. Apa yang dapat andi lakukan untuk mengecek kebenaran isi tabung 

gas sebanyak 10 kg? Jelaskan dengan menggunakan kata-katamu sendiri. 

F.Hukum Boyle 

Sebuah jarum suntik adalah peralatan sehari-hari yang digunakan di rumah sakit 

untuk memasukkan vaksin ke dalam tubuh. Awalnya suntikan kosong diisi dengan 

menyedot cairan vaksin dalam botol seperti gambar 54a, kemudian setelah suntikan 

penuh, disuntikkan ke bagian tubuh seperti pada Gambar 54b di samping ini. 

54a 

Gambar 54. Peroses pemasukan dan pengeluaran vaksin 54a. Menarik plugger 54b. menekan plugger 

54b 


37

Mengapa vaksin bisa dimasukkan dalam suntikan dengan menarik pendorong 

(plug-in) ke atas, dan kemudian vaksi disuntikkan ke dalam tubuh dengan mendorong 

pendorong ke bawah? Temukan jawabannya setelah melakukan kegiatan mini Lab 1 di 

bawah ini. 

MINI LAB! 

Coba lakukan dan laporkan secara tertulis di jurnal kegiatan! 

1. Sediakan sebuah suntikan yang besar, kemudian sediakan balon 

berukuran kecil. Ukur suhu balon, kemudian masukkan balon ke 

dalam tabung suntikan. Kemudian pasang plugger (pendorong jarum 

suntik) dan tutup lubang bagian depan (sebagai bentuk sistem 

tertutup), seperti gambar di bawah ini! 

2. Berdasarkan percobaan di atas, apakah variabel makroskopis yang 

berperan? Bagaimanakah hubungan antar variabel dalam percobaan 

ini, Jelaskan berdasarkan hasil pengamatan! 

3. Setelah melakukan kegiatan pada soal 1, keluarkan balon dari 

suntikan. Adakah perubahan suhu yang signifikan balon? 

4. Variabel makroskopis gas apa yang dijaga tetap dalam kegiatan ini? 


38

Setelah melakukan kegiatan di atas, selanjutnya mari kita selidiki perilaku udara 

yang terjebak (sistem tertutup) dalam pipa J karena ada tekanan dari cairan mercuri 

(Hg), perhatikan gambar 55 di bawah ini. 

55a 

55b 

Gambar 55. Perubahan volume sampel gas ketika cairan mercuri ditambahkan 

Pipa J disebut Barometer (alat ukur tekanan). Gambar 55a menggambarkan 

keadaan volume udara yang terjebak (gas), saat perbedaan ketinggian (∆h) 20 mm 

volume gas 20 mL. Kemudian saat Hg di tambahkan hingga perbedaan ketinggian (∆h) 

menjadi 800mm dan volume udara terjebak menjadi 10 mL, amati gambar 55b. 

Perbedaan ketinggian (∆h) menggambarkan besarnya tekanan yang diberikan 

pada udara yang terjebak, semakin besar perbedaan ketinggian maka semakin besar 

tekanan yang diberikan. 

Besarnya tekanan total pada udara yang terjebak pada keadaan 55a adalah 

780 torr. Pada gambar 55b, tekanan total 1560 torr. Ingat, pada percobaan pada 

gambar 55 suhu dan jumlah gas (udara terjebak) yang konstan. Eksperimen ini 

dilakukan oleh Robert Boyle (1627-1691), yang mampu mengukur pengaruh tekanan 

pada volume gas disebut Hukum Boyle. 

Selanjutnya mari memahami hubungan volume dan tekanan secara kuantitatif. 

Untuk meyakinkan dan meningkatkan pemahaman tentang Hukum Boyle di atas, coba 

kerjakan LKS 2 tentang Hukum Boyle di bawah ini bersama kelompokmu. 


39


Tujuan : 

menyelidiki hubungan tekanan dan volume pada suhu konstan (Hukum Boyle). 

Alat dan Bahan : Suntikan 35 ml, dua buah balok kayu, kabel tembaga, beberapa 

buah batu bata, timbangan dan penggaris 


1. Perhatikan gambar di samping, terlebih dahulu balok kayu harus dilubangi 

dengan luas lubang sedikit lebih besar 

daripada diameter suntikan. Balok kayu 

pertama di lubangi agak besar dari tabung 

cairan suntikan, dan digunakan untuk tempat 

tatakan suntikan. 

2. Balok kayu yang kedua juga dilubangi sesuai 

dengan diameter plungger(pendorong), 

seperti gambar di samping. Pastikan suntikan 

benar-benar pas berada di dalam lubang 

balok sehingga suntikan tidak bergoyang 

ketika diberikan beban di atasnya. 

Perhatikan gambar di samping. 

3. Ukur diameter lubang atas suntikan dan 

massa balok kayu penutup plunger. Ukur pula massa masing-masing batu bata 

yang digunakan dalam eksperimen ini! 

4. Lepaskan plunger dari suntikan, kemudian tutup bagian ujung suntikan (tempat 

jarum) dengan epoxy atau bahan perekat lain 

yang mampu menahan udara agar tidak keluar 

dari ujung suntikan 

5. Setelah selesai menutup ujung suntikan, 

masukkan suntikan ke dalam balok kayu. 

6. Masukkan plunger kembali ke dala suntikan 

bersama-sama dengan kawat tembaga seperti 

gambar disamping. Kawat ini berguna untuk 

mengeluarkan udara dan menyeimbangkan 

tekanan pada bagian dalam suntikan dengan 

tekanan atmosfer. Setelah terjadi 

keseimbangan tekanan, tarik kawat tembaga 

secara perlahan. 


40

7. Pastikan bahwa plunger dapat bergerak bebas di dalam suntikan. Berikan sedikit 

tekanan pada plunger dan perhatikan apakah plunger kembali ke tempat semula 

setelah tekanan dihilangkan. Jika hal ini tidak terjadi, berikan sedikit pelumas ke 

bagian sisi samping plunger dengan pelumas. 

8. Setelah langkah 6 berhasil dilakukan, catat volum awal udara yang berada di 

dalam suntikan. 

9. Letakkan balok kayu lain yang juga telah disiapkan sebelumnya sebagai alas batu 

bata dan pastikan kestabilannya! Balok kayu ini akan memberikan tekanan 

kepada plunger dan mengakibatkan perubahan volum udara di dalam suntikan. 

Catat volumnya. 

10. Berikan satu buah batu bata dan kembali catat perubahan volum terjadi. 

11. Lakukan langkah sembilan dengan dua, tiga, empat, dan lima buah batu bata. 

Catat volum yang terukur akibat penambahan batu bata ini. 

Catatan : plugger = pendorong suntikan 

I. Berdasarkan kegiatan yang sudah dilakukan, isilah data berikut: 

Besaran yang diukur 

Nilai 

Massa balok kayu penutup plunger 

.....................kg 

Massa batu-bata 

.....................kg 

Luas diameter atas suntikan .....................m 2 

Volum udara sebelum diberi penutup ..................... m 3 

Volum udara setelah diberi penutup ..................... m 3 

II. Isilah tabel berikut berdasarkan hasil percobaan : 

Jumlah 

batu bata 

Massa 

(kg) 

Berat (N) 

Tekanan 

(Pa) 

Volume 

(L) 

1 

V 

P × V 


41

Pertayaan : 

1. Mengapa ujung suntikan harus ditutup rapat? Apakah hasil yang diberikan akan 

berbeda jika ujung tersebut tidak ditutup rapat? 

2. Berapa besar tekanan udara di dalam suntikan sebelum plunger diberi tekanan 

dengan balok kayu penutup? 

3. Bagaimana cara Anda menghitung besarnya tekanan yang bekerja pada udara di 

dalam suntikan? 

4. Bagaimana hubungan antara penambahan tekanan dengan volum udara yang 

terukur? 

5. Bagaimana hasil kali tekanan dan volum dalam eksperimen yang Anda lakukan? 

6. Kesimpulan apa yang dapat Anda berikan dari eksperimen ini? 

7. Hitunglah 1/V, nyatakan dalam 3 angka penting. Gambarlah grafik hubungan P 

dan V dengan menggunakan skala yang sesuai untuk P dan 1/V pada kertas 

grafik, yang dimulai dari titik (0,0). Tentukan gradien kurva p-V 

Jika terdapat keterbatasan alat percobaan dan waktu dalam melakukan 

percobaan pada LKS 2 di atas, gunakan data Tabel 3 sebagai data dari hasil percobaan, 

lengkapi tabel 3 dan jawablah pertanyaan pada LKS 2 di atas. 

Tabel 3.Tabel percobaan Hukum Gay-Lussac 

Volume udara Tekanan udara 

(Liter) 

(atm) 

1/V V x P 

50 100 ....... ....... 

45 111 ....... ....... 

40 125 ....... ....... 

35 143 ....... ....... 

30 167 ....... ....... 

20 250 ....... ....... 

Berdasarkan hasil perhitungan dan grafik P-V di 

atas,kita dapat mengetahui ternyata ada hubungan linear 

antara dua variabel gas (volume dan tekanan) merupakan 

ciri dari perilaku gas ideal yang diselidiki oleh Robert-Boyle 

(1627-1691) .Boyle menyatakan : 

―Pada suhu (T) dan jumlah molekul (n) yang tetap, 

volume (V) gas berbanding terbalik dengan 

tekanannya (P)‖ 


Gambar 56. Robert- 

Boyle (1627-1691). 

42

Secara matematis, kesimpulan diatas dapat dinyatakan dalam bentuk berikut : 

V ∝ 1 p 

T dan n konstan 

..........Pers 1 

Dengan, 

V = volume (m 3 ); p = tekanan (Pa), C 1 =konstanta. Berdasarkan 

persamaan 1, kita dapat memperololeh hubungan : 

pV = konstan (C 1 ) atau V = konstan 

p 

T dan n konstan 

Artinya pada saat suhu (T) dan jumlah molekul (n) tetap, maka p ↑ , V ↓ dan 

p ↓, V ↑, sehingga : 

..........Pers 2 

p 1 V 1 = p 2 V 2 

Kita dapat menggambarkan hukum Boyle pada diagram P-V, dengan P pada 

sumbu vertikal dan V pada sumbu Horizontal. Jika suhu dijaga konstan sebesar T 1 atau 

T 2 atau T 3 maka perubahan nilai tekanan dan volume seperti Gambar 57 di bawah ini. 

57a 

Gambar 57. 57a.Grafik hubungan P (atm) dan V (liter). 57b. Grafik hubungan P (atm) dengan1/V (liter) −1 

57b 

Adanya perubahan besaran 

makroskopis (tekanan dan volume) pada 

suatu gas dalam ruang tertutup dapat 

memberikan gambaran adanya 

perubahan mikroskopis pada molekulmolekul 

gas tersebut. Pada gambar 58 

di samping, menunjukkan keadaan 

mikroskopis molekul pada ruang 

tertutup yang jumlah molekulnya dijaga 

tetap namun volumenya di ubah-ubah. 

Tanda panah pada setiap partikel 

menunjukkan arah gerak dan besarnya 

kecepatan partikel. 

Gambar 58. 58a)volume tekanan 


43

Pada gambar 58 menjelaskan volume suatu gas dalam piston 1/2L terlihat jarak 

antar partikel sangat dekat dan kemudian manomemeter menunjukkan tekanan terukur 

sebesar 2 atm, kemudian pada saat volume di tingkatkan menjadi 1 L, tampak antar 

molekul mulai merenggang dibanding saat volumenya 1/2L tampak tekanan turun 

menjadi 1 atm, dan ketika volume ditingkatkan menjadi 2L jarak antar molekul 

bertambah jauh jaraknya tampak tekanan semakin turun menjadi ½ atm. 

Secara grafis keadaan gambar 58 dapat dijelaskan oleh gambar 59 tentang 

keadaan molekul gas pada tekanan yang divariasikan. Karena berada dalam sistem 

tertutup maka, terdapat transfer energi dari luar melalui perubahan tekanan 

(compressed). 

Gambar 59. Grafik P-V dan gambaran keadaan mikroskopis molekul-molekul gas 

Hukum Boyle berfokus pada tekanan eksternal (seperti tekanan mercuri yang 

meningkat pada gambar 55). Perhatikan perubahan ketinggiannya, perubahan 

ketinggian (∆h) secara maksroskopis tekanan meningkat akibat adanya penambahan 

mercuri. Artinya, tekanan yang oleh mercuri sama dengan tekanan yang diberikan 

pada gas (udara yang terjebak) kemudian disebut tekanan oleh gas (PGAS), artinya ada 

gaya aksi reaksi antara mercuri dan udara yang terjebak, maka Hukum III Newton 

berlaku pada keadaan ini. 

Banyak fenomena Hukum Boyle yang ada 

disekitar kita seperti bernapas, berenang dan alat 

bantu meyelam (SCUBA) serta pompa ban . 

Salah bagian dari sub-sistem pernapasan 

(respirasi) dapat dijelaskan menggunakan hukum 

boyle perhatikan Gambar 60. Pada saat kita 

menarik napas, otot-otot diafragma bergerak ke 

bawah dan tulang rusuk kita keluar(biru). Gerakan 

terkoordinasi ini meningkatkan volume paru-paru 

dan menurunkan tekanan udara di dalam paruparu 

(hukum Boyle). 

Gambar 60. Sistem respirasi 


44

Bayangkan ketika kita sedang berenang, 

amati gambar 61. Ketika mengambil nafas dalamdalam 

dengan membuka mulut saat dipermukaan maka 

kita akan cenderung untuk mengapung. Saat kita 

membuang napas, maka kita mungkin akan 

menemukan diri kita tenggelam. Keaadan "pasang 

surut" tergantung pada jumlah udara di paru-paru 

kita. Ketika volume gas ini meningkat, kita akan 

menjadi lebih ringan dan ketika volume gas menurun, Gambar 61. Berenang 

kita kehilangan daya apung dan mulai tenggelam. 

Pada saat menyelam, kita telah mempelajari 

pada materi fluida tentang tekanan hidrostatis, 

dimana kedalaman yang semakin besar juga akan 

meningkatkan tekanan yang disebabkan oleh berat zat 

cair tersebut. Meningkatnya tekanan saat kita 

menyelam, maka kita akan merasa kesulitan dalam 

bernapas, hal ini dikarenakan berkurangnya volume 

udara yang masuk ke paru-paru, sehingga 

diciptakanlah alat bantu renang, seperti gambar 62 

Gambar 62. SCUBA diving 

yang disebut SCUBA (self-contained underwater 

breathing apparatus). 

Bersama kelompokmu coba temukan bagaimana hubungan tekanan dan volume 

udara dalam zat cair. Selidiki dengan membuat sebuah alat yang disebut penyelam 

Cartesian (Curtersian Diver) pada Lembar kerja 3 siswa. 

Selain pada peralatan menyelam SCUBA, 

pompa yang sering kita gunakan sehari-hari untuk 

memompa ban sepeda seperti gamba 63 disamping 

juga menggunakan hukum Boyle. Hukum Boyle 

bekerja saat udara dari luar telah masuk ke dalam 

tabung dan atau pada saat udara telah masuk ke 

Gambar 63.Pompa sepeda dalam ban. 

Pompa adalah alat yang digunakan untuk memindahkan gas atau zat cair. Saat 

penghisap ditarik, maka volume udara dalam tabung pompa membesar dan udara tidak 

dapat masuk ke ban sebab harus masuk melalui katup (ventil) dari karet. Jika pengisap 

ditekan maka volume udara dalam tabung pompa mengecil dan udara dapat masuk ke 

ban melalui ventil karena tekanannya membesar. 


45


Penyelam Cartesian (Curtersian Diver) 

Tujuan : 

Mengetahui hubungan volume dan tekanan udara dalam zat cair 

Alat dan Bahan 

a. wadah (botol) plastik minuman soda 1 atau 2-liter dengan tutupnya. 

b. Pipet obat (Pipet tetes) 

c. Pewarna Makanan (dalam bentuk cairan) 

Langkah-Langkah : 

a. Isi wadah dengan air. 

b. Isi sebagian pipet obat dengan pewarna makanan. 

c. Masukkan pipet itu ke dalam botol, atur pipet mengapung dalam wadah. 

d. Tutup botol denganerat. Tutuplah sangat rapat, untuk mencegah kebocoran air. 

e. Memencet pusat wadah plastik. Apa yang terjadi dengan pipet obat? Melepaskan 

tekanan Anda. Apa yang terjadi sekarang?Jelaskan. 

Catatan: Jika pipet tetap tetap mengapung, Anda harus membuka wadah dan 

mengisi tabung pipet dengan air lagi. 

f. Amatilah bagaimana pergerakan gelembung udara pada bagian di atas pewarna 

makanan yang terjebak di dalam pipet obat (bagian bulb/ kepala ppipet obat) 

g. Deskribsikan hasil pengamatanmu dengan menjawab pertanyaa di bawah ini. 

Pertanyaan 

a. Apa yang terjadi pada volume gelembung saat Anda menekan botol? Jelaskan 

b. Apa yang terjadi pada volume gelembung ketika Anda melepaskan pegangan 

Anda? Bagaimana perubahan volume berhubungan dengan gerakan pipet? 

c. Apakah mungkin untuk membuat diver Cartesian dari bahan lain, seperti tutup 

plastik untuk pena? Jelaskan! 

d. Bagaimana demonstrasi ini berhubungan dengan peralatan scuba diving? 


46

Latihan Akhir Sub-Bab F 

1. Seorang penyelam membawa dua buah 

botol dengan posisi terbalik, botol 

pertama terbuka dan kosong, botol ke 

dua diisi balon dan botol di tutup. 

Keduanya botol dibawa menyelam 

seperti gambar di samping. Tampak 

pada kedalaman balon mengembang. 

Coba jelaskan dengan kata-katamu 

sendiri mengapa balon bisa mengembang? Adakah hubunganya dengan tingkat 

kedalaman menyelam? 

2. Berikut ilustrasi makroskopis dan mikroskopis sebuah suntikan yang diisi dengan 

balon kecil dalam dua keadaan sistem tertutup, keaadaa pertama a)suntikan di tarik 

ke luar dan b) suntikan di dorong ke dalam 

a. Jika volume gas ____ maka tekananya ____ 

Udara (gas) dalam suntikan____ tekanan, 

sehingga menyebabkan balon dalam suntik ____ 

b. Jika volume gas ____, maka tekananya ____ 



3. Berikut penyelidikan yang dilakukan oleh siswa, untuk mengukur perubahan volume 

dan tekanan udara yang terperangkap dalam pipa yang dimasukan cairan Hg seperti 

gambar di samping. 

a. Berdasarkan gambar 3 keadaan di 

samping, tentukan mana variabel 

bebas dan variabel terikat dalam 

percobaan 

b. Berdasarkan gambar di samping, 

variabel makroskopis apa saja yang 

dijaga konstan? 

c. Buatlah data hasil penelitian dalam 

bentuk tabel 


47

4. Berikut ini data hasil penyelidikan perubahan 

Tekanan (atm) 

Volume (L) 

Tekanan dan Volume gas Argon pada suhu 

tetap 25 ̊ C dan molekul tetap 3,0 mol. Maka: 

1.00 

1.50 

73,35 

48,90 

a. Berdasarkan data, tentukan variabel 

2.00 36,68 

bebas dan variabel terikat. 

b. Buatlah grafik hubungan tekanan dan 

volum 

2.50 

3.00 

3.50 

29,96 

24,45 

20,96 

c. Jika dirumuskan secara matematis 

4.00 18,34 

bagaimanakah hubungan P-V? 

5. Lengkapi tabel di bawah ini. 

P 1 V 1 P 2 V 2 

30 atm 25 mL 6,0 atm … … 

99,97 atm 550 mL … … 275 mL 

… … … … 3,56 atm 20,0 L 

6. Dilakukan penyelidikan pengaruh tekanan terhadap 

balon, seperti gambar di samaping. Awalnya 

tekanan 1 atm petugas memasukkan 5 liter gas ke 

dalam balon, kemudian petugas mengembangkan 

volume balon gas hingga menjadi 10 liter dan suhu 

disekelilingnya konstan, seperti gambar di samping. 

Coba jelaskan apa yang terjadi dengan jumlah 

tabrakan antara molekul gas dan dinding balon 

saat volume diperkecil? Jelaskan! 

Awal Akhir 

7. Anda sekarang memakai peralatan selam dan berenang di bawah air pada 

kedalaman 66,0 ft. Anda menghirup udara dengan 3,00 atm dan 

volume paru-paru Anda adalah 10,0 L. Pengukur scuba Anda 

menunjukkan bahwa pasokan udara dalam tabung sudah 

rendah, sehingga untuk menghemat udara, Anda membuat 

kesalahan besar dan berakibat fatal. Anda menahan nafas saat 

Anda permukaan. Apa yang terjadi pada paru-paru Anda? 

Jelaskan apa yang harusnya kamu lakukan. 

8. Rumah sakit membeli 400 L tabung gas oksigen yang terkompresi pada tekanan 

150 atm. Rumah sakit membutuhkan oksigen untuk pasien bertekanan 3,0 atm. 

Berapa volume tabung oksigen yang harus disiapkan? 

9. Pelatih atlit lari sering melakukan latihan untuk para atlit di daerah dataran tinggi 

yaitu di dataran dengan ketinggian 6.000 sampai 10.000 kaki (1.500 sampai 3.000 

meter) diatas permukaan laut. Apakah ini beralasan secara ilmiah? Jelaskan!. 


48

G.Hukum Gay-Lussac 

Kamu pernah melakukan perjalanan dengan mengendarai mobil atau motor, 

bukan? Seperti gambar 64. Untuk kenyamanan dalam perjalanan, tentunya kondisi 

mobil nyaman. 

64a 

36b 

Gambar 64. Mengukur tekanan ban 64.a mobil; 64b.Motor 

Keadaan ban adalah salah satu faktor yang mempengaruhi perjalanan, ban 

mobil/ motor memiliki standar tekanan yaitu 32-34 PSI untuk ban depan dan 30-32 

PSI untuk ban mobil belakang. Keadaan ban motor adalah 28 – 30 psi (ban depan) 

dan ban belakang 30 – 32 psi (ban belakang). Menurutmu, jika keluargamu ingin pergi 

ke luar kota, kapan waktu yang tepat untuk mengecek kondisi tekanan ban? Berikan 

penjelasanmu. 

Selanjutnya, coba lakukan kegitan mini Lab di bawah ini. 

MINI LAB! 

A. Sediakan dua botol minuman yang identik, kemudian beri nama Botol 1 dan 

Botol 2. Isi ½botol 1 dengan air es, dan isi ½ botol 2 dengan air hangat 

kemudian tutup rapat kedua botol. Kemudian kocok kedua botol secara 

bersamaan dalam waktu 2 menit. Kemudian buka tutup kedua botol. Apakah 

ada perbedaan saat tutup di buka? 

B. Sediakan sebuah piring yang diisi oleh air berwarna, 

dan gelas bening yang lebih tinggi dari tinggi lilin. 

Kemudian atur posisinya seperti gambar di samping. 

Gunakan gelas untuk menutup lilin nyala. Apa yang 

kamu amati? 

Pertanyaan ! 

1. Variabel makroskopis yang berubah-ubah dalam percobaan ini? 

2. Bagaimanakah hubungan antar variabel dalam percobaan ini? Jelaskan 

berdasarkan hasil pengamatan! 

3. Variabel makroskopis apakah yang dijaga konstan dalam percobaan ini ? 


49

Bila dikaitkan dengan tekanan ban mobil maka kita dapat memahami adanya 

perubahan tekanan ban seiring dengan perubahan suhu udara dalam ban, kita dapat 

merasakan perubahan suhu ban dengan menyentuh bagian luar ban dan 

membandingkan suhu saat sebelum jalan dengan suhu ban sudah digunakan untuk 

perjalanan panjang, dan tidak ada perubahan yang signifikan pada volume ban saat 

sebelum dan sesudah perjalanan. Maka, waktu yang tepat untuk mengukur tekanan 

ban adalah saat ban mobil dingin (sebelum ada perubahan tekanan dikarenakan 

perubahan suhu udara dalam ban). 

Hubungan antara suhu dan tekanan dapat kita selidiki melalui pada gambar 65 

di bawah ini. Labu yang berisi gas/udara dalam sistem tertutup, sehingga volume dan 

jumlah udara dalam labu dapat dikatakan konstan. 

65a 

65b 

Gambar 65. 65a. Gelas labu dalam rendaman es, 65b. Gelas labu dalam rendaman air mendidih 

Amati gambar 65a, gelas labu di masukkan dalam rendaman es (0̊ C), kemudian 

tekanan yang terukur adalah 1 atm (760 torr). Kemudian, labu dikeluarkan dan 

didiamkan sejenak kemudian dimasukkan dalam rendaman air medidih (100̊ C) 

perhatikan gambar 36b, kemudian manometer menunjukkan tekanan sebesar 1,37 atm 

(1080 torr). Ingat, volume dan jumlah gas (udara terjebak) pada tabung labu yang 

konstan. 

Eksperimen ini telah dilakukan oleh Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850), ia 

mampu mengukur pengaruh suhu yang diterapkan pada tekanan gas, kemudian 

disebut Hukum Gay-Lussac. Selanjutnya mari memahami hubungan suhu dan tekanan 

secara kuantitatif. Untuk meyakinkan dan meningkatkan pemahaman tentang Hukum 

Gay-Lussa di atas, coba kerjakan LKS 4 di bawah ini bersama kelompokmu. 


50


Tujuan : 

Menyelidiki hubungan tekanan dan suhu pada volume konstan. 

Alat dan Bahan : 

Tabung erlenmeyer, manometer Bourdon, pemanas air elektrik, gelasukur 1L, 

termometer 


1. Susun peralatan seperti gambar di samping. 

Tutupalhan tabung erlenmeyer dan pasangkan 

manometer untuk mengukur tekanan dalam tabung. 

2. Isilah gelas ukur dengan air. Ukur terlebih dahulu 

suhu air dan tekanan udara mula-mula di dalam 

tabung.Catat hasil pengukuran yang ada dapat pada 

tabel. 

3. Panaskan air dengan pemanas air dielektrik. Catat perubahan suhu air dan 

perubahan tekanan udara pada tabel . Lakukan hal ini setiap dua menit. 

4. Setelah 10 menit, hentikan pemahas air dan biarkan air kembali ke suhu 

awal.Perhatikan apa yang terjadi pada tekanan udara di dalam tabung, 

No Tekanan Udara (Pa) Suhu Air (T) p/T 

1 

2 

3 

4 

5 

Pertayaan : 

1. Bagaimana tekanan udara ketika suhu dinaikkan dan diturunkan?Apakah 

tekanan udara yang terukur ketika suhu dinaikkan sama dengan tekanan udara 

yang terukur ketika suhu diturunkan pada satu titik suhu yang sama? 

2. Bagaimana nilai p/T dari setiap pengambilan data? 

3. Berdasarkan tabel di atas kemudian Hitunglah P/T, nyatakan dalam 3 angka 

penting. Gambarlah grafik hubungan P dan T dengan menggunakan skala yang 

sesuai untuk P dan P/T pada kertas grafik, yang dimulai dari titik (0,0), 

4. Tentukan gradien kurva p-T pada pertanyaan nomor 3. 

5. Kesimpulan apa yang dapat kamu berikan dari eksperimen ini ? 


51




No Tekanan Udara (atm) Suhu Air (̊ K) P/T 

1 100 25 ................ 

2 111 28 ................ 

3 125 31 ................ 

4 143 36 ................ 

5 167 48 ................ 

Berdasarkan hasil penyelidikan di atas, ternyata ada 

hubungan linear antara dua variabel gas hubungan tekanan 

dan suhu merupakan ciri dari perilaku gas ideal yang 

diselidiki oleh Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850). Gay 

Lussac meyatakan : 

―Pada volume (V) dan jumlah gas tetap (n), 

tekanan (P) gas sebanding dengan temperaturnya 

(T).‖ 

Gambar 66. 

Louis Joseph Gay-Lussac 

(1778-1850). 

Secara matematis, kesimpulan diatas dapat dinyatakan dalam bentuk berikut : 

p ∝ T ; 

V dan n konstan 

..........Pers 3 

Dengan, T =suhu (K); p =tekanan (Pa), C 2 =konstanta. Berdasarkan persamaan 3, kita 

dapat memperololeh hubungan : 

p 

= konstan = C T 

2 atau p = konstanta T ; V dan n konstan 

Artinya pada saat volume (V) dan jumlah molekul (n) tetap, makan p ↑ , T ↑ dan 

p ↓, T ↓, sehingga : 

p 1 

= p 2 

T 1 T ..........Pers 4 

2 

Kita dapat menggambarkan hukum 

Gay-Lusaac dalam sebuah grafik 

P–T pada saat volume konstan 

misal V 1, atau V 2 , atau V 3 dan atau 

V 4 seperti Gambar 67, dengan 

tekanan (sumbu vertikal) dan suhu 

(sumbu horizontal). 

Gambar 67. Grafik hubungan Tekanan (P) dan Suhu (T) 


52

Perubahan besaran makroskopis 

berkaitan erat dengan perubahan besaran 

mikroskopis pada ruang tertutup yang 

volumenya dijaga tetap. Gas yang 

dibatasi dengan dinding yang tebal dan 

tidak elastis menyebabkan molekulmolekul 

gas bergerak lebih cepat saat 

suhunya ditingkatkan, kecepatan molekul 

68a 

68b 

ini menyebabkan perubahan tekanan Gambar 68. 68a. Molekul gas saat suhu 300K, 

seperti gambar 68 di samping 

68b.Keadaan molekul gas saat suhu 600K 

Pada gambar 68a, kita dapat mengamati keadaan molekul-molekul gas saat 

suhunya 300 K (27̊ C) sebelum dipanaskan, ternyata manometer menunjukkan tekanan 

udara dalam tabung adalah 100 kPa. Kemudian, diberikan kalor pada tabung seperti 

gambar 68b hingga suhunya mencapai 600K, ternyata manometer juga meningkat 

menjadi dua kali lipat semula menjadi 200 kPa. Pemberian kalor (energi) menyebabkan 

molekul-molekul gas bergerak lebih cepat, sehingga meningkatkan frekuensi tumbukan 

molekul dengan molekul lain dan atau meningkatnya frekuensi tumbukan molekul 

dengan dinding. Perbandingan kecepatan molekul-molekul gas dapat di gambarkan 

seperti gambar 69 di bawah ini. 

69a 

69b 

Gambar 69.69 a. Keadaan gas awal saat suhu-T, 69b.Keadaan ketika suhu 

ditingkatkan menjadi 2T, gerak molekul dan tekananya meningkat 

Panah menunjukkan arah gerakan molekul dan besarnya panah menunjukkan 

besarnya kecepatan partikel. Semakin besar 

panah maka semakin besar kecepatan yang 

dimiliki molekul-molekul gas. Gambar 69 bila 

digambarkan dalam bentuk diagram.. 

Tekanan adalah akibat langsung dari 

tumbukan antara partikel gas dan dinding 

wadah mereka. Kenaikan suhu meningkatkan 

tabrakan frekuensi dan energi molekulmolekul 

gas dalam sistem tertutup 

Gambar 70. Keadaan mikroskopisnya Grafik P-T 

itu. 


53

Hukum Gay-Lussac banyak kita temukan dalam kehidupan sehari hari, baik dalam 

bentuk fenomena ataupun teknologi. Salah satu penerapan hukum Gay-Lussac yaitu 

pada alat masak yang disebut panci Presto (pressure cooker) yang berdinding lebih 

tebal dari panci biasa, seperti gambar 71 di bawah ini. 

71a 

71b 

Gambar 71. 71a.Panci presto tertutup rapat, 71b.Dinding Presto sangat tebal 

Saat ini telah dikenal panci presto dapat membantu mempercepat waktu 

memasak. Panci presto dapat memasak ikan hingga melunakkan tulangnya dalam 

waktu singkat dibanding panci biasa. Coba kamu jelaskan apa yang membedakan panci 

presto ini dengan panci yang biasa digunakan? 

Memahami hukum Gay-Lussac tidak hanya 

dimanfaatkan dalam teknologi saja, namun perlu 

juga menggunakan pemahaman untuk digunakan 

dalam mengambil keputusan. Misalkan, saat kamu 

membakar sampah kamu sering mendengarkan 

suara ledakan yang kuat akibat ada tabung aeresol 

Gambar 72. Tabung Aeresol 

amati gambar 72. 

Tabung aeresol biasa digunakan sebagai tabung cat pylox, semprotan pewangi 

ruangan). Setelah memahami hubungan tekanan dan suhu (Hukum Gay-Lussac), coba 

kamu jelaskan mengapa kaleng aeresol ketika di bakar bisa meledak? 

Selain itu dalam bidang pangan, kita sering 

melihat makanan yang dikalengkan, seperti Gambar 

73. Kita dapat mengawetkan makanan dan 

menjaga nutrisi atau kandungan makanan dengan 

merebus kaleng/wadah yang telah diisi makanan 

dalam panci bertekanan. Proses pengalengan 

makanan memanfaatkan tekanan akibat perubahan 

(peningkatan) suhu, meningkatnya tekanan 

berakibat matinya mikroba-mikroba, sehingga 

Gambar 73. Pengalengan makanan 

makanan lebih awet. 

―Coba selidiki lebih lanjut tentang proses pengalengan makanan. Mungkinkah 

kita melakukan pengalengan secara tradisional di rumah? Jika bisa, coba jelaskan 

dengan mengaitkannya dengan hukum Gay-Lussac.‖ 


54

Latihan Akhir Sub-Bab G 

1. Setelah memahami Hukum Gay-Lussac, coba 

jelaskan menggunakan kata-katamu sendiri 

mengapa memasak ikan tulang lunak dengan panci 

presto lebih baik dibandingkan panci biasa? 

2. Berikut hasil percobaan dengan menggunakan lilin untuk melihat hubungan 

tekanan dan temperatur udara dalam gelas saat volume dan jumlah molekul udara 

(gas) konstan. 

a. Jika suhu gas ____ maka tekananya ____ 

Udara(gas) yang terperangkap bersuhu____sehingga air _____ 

b. Jika suhu gas ____ maka tekananya ____ 

Udara(gas) yang terperangkap bersuhu____sehingga air _____ 

3. Berikut penyelidikan yang dilakukan oleh siswa pada 

tiga suhu berturut -turut 10 ̊ C, 40 ̊C dan 70 ̊C. 

diperoleh tekanan secara berturut-turut 1,10 atm ; 

1,23 atm dan 1,35 atm. Maka berdasarkan 

penyelidikan, tentukan: 

a. variabel bebas dan variabel terikat 

b. Variabel makroskopis yang dijaga konstan. 

4. Berikut ini data hasil penyelidikan perubahan 

Tekanan dan Volume gas Argon 

pada suhu volume 

tetap 1 L dan jumlah molekul tetap 3,0 mol. Maka: 

a. Buatlah grafik hubungan tekanan dan volum 

b. Jika dirumuskan secara matematis 

bagaimanakah hubungan P-T? 

5. Lengkapi Tabel di bawah ini 

P 1 T 1 P 2 T 2 

1,50 atm 273 K … … … … 

0,208 atm 300 K 0,156 atm … …. 

… … 52° C 99,7 kPa 20,0 L 

Suhu (K) 

Tekanan 

(atm) 

182 1 

227,5 1,25 

273 1,5 

410 2,25 


55

6. Sebuah pressure cooker (persto) digunakan untuk memasak daging. Dengan 

memanaskan pressure cooker pada volume konstan Jika uap di dalam pressure 

cooker awalnya di 100 ̊ C dan 1,00 atm, berapa tekanan akhir uap jika suhu 

meningkat menjadi 119 ̊ C. 

a. Apa yang terjadi dengan molekul-molekul-molekul gas saat terjadi perubahan 

suhu? 

b. Apakah tekanan ini berbahaya jika presto langsung di buka sesaat setelah 

kompor dimatikan? 

c. Mengapa perlu mendiamkan panci presto dahulu sebelum membuka tutupnya? 

7. Pada hari musim dingin ketika suhu -2 ° C, Anda melihat 

ban sepeda Anda tampaknya rendah. Anda menggunakan 

alat pengukur tekanan untuk mengukur tekanan udara dan 

mengukur membaca 54 psi. Sore berikutnya, suhu telah 

menghangat sampai 13 ° C. Jika Anda mengukur tekanan 

dalam ban Anda sekali lagi, berapakah perkiraan tekanan dalam ban jika tidak 

terjadi kebocoran? (Asumsikan volume udara dalam ban adalah konstan dan tidak 

ada lubang di ban.) 

8. Kemasan aerosol bisa berbahaya jika dipanaskan karena 

dapat meledak. Misalkan wadah semprot rambut dengan 

tekanan 4.0 atm pada suhu kamar 25 "C dilemparkan ke 

dalam api. 

Jika suhu gas di dalam kaleng aerosol mencapai 492 

"C, apa yang akan menjadi yang tekanan? Wadah aerosol 

dapat meledak jika tekanan di dalam melebihi 8,0 atm. 

Apakah tabung aeresol akan meledak? 

9. Tekanan dalam ban mobil sebelum mobil digunakan adalah 

200 kPa pada suhu 25̊ C. Kemudian mobil dibawa berjalan 

pada siang hari di bawah terik matahari, ternyata saat 

tekananya diukur menjadi 223 kPa. 

a. Berapakah suhu udara dalam ban? 

b. Terdapat dua tekanan terukur yaitu 200kPa dan 223 

kPa, manakah tekanan mobil yang sesungguhnya? 

c. Bagaimana cara yang tepat untuk mengetahui tekanan ban yang sebenarnya? 


56

H.Hukum Charles 

Pernah kah kamu mengamati balon pada 

siang hari seperti gambar 75 tiba-tiba tanpa 

menyentuh balon, balon semakin membesar dan 

bahkan sampai meletus? Coba jelaskan jawabanmu 

Gambar 75. Balon 

tentang fenomena ini. 

Pada bab ini kita akan mempelajari lebih lanjut tentang hubungan 

makroskopis gas yaitu volume dan suhu. Untuk menjelaskan fenomena balon yang 

pecah secara tiba-tiba maka coba lakukan kegiatan mini-lab di bawah ini. Kegiatan 

mini lab di bawah ini melibatkan besaran-besaran maksroskopis, ada yang dijaga 

konstan dan ada yang di ubah- ubah. 

MINI LAB! 

Sediakan satu buah balon dan dua buah wadah yang sama besar 

untuk meletakkan air panas dan air es. Pasangkan balon yang sudah 

diisi sedikit udara pada mulut botol seperti gambar di bawah, masukkan 

botol pertama kali pada air panas, kemudian amati selama 2,5 menit. 

Setelah itu pindahkan botol kaca dari air panas ke air dingin, diamkan 

pula selama 2,5 menit dan amati apa yang terjadi 

Pertanyaan 

1. Berdasarkan percobaan di atas, apakah variabel makroskopis yang 

berubah saat botol dimasukkan dalam air panas dan air dingin 

2. Secara kualitatif, bagaimanakah hubungan antara variabel dalam 

percobaan ini . Jelaskan berdasarkan hasil pengamatan! 

3. Variabel makroskopis apa yang dijaga konstan dalam percobaan ini ? 


57

Setelah melakukan percobaan mini lab dapat kita simpulkan ada hubungan 

kualitatif antara volume dan suhu. Secara proporsional ada hubungan kualitatif 

antara suhu dan volume dapat kita selidiki melalui percobaan pada gambar 76 di 

bawah ini. 

76 a 76b 

Gambar 76. Volume udara terjebak 76a. bak es; 76b. bak air mendidih 

Percobaan pada gambar 76, menggambarkan keadaan gas (udara) yang 

terperangkap dalam gelas tabung yang disumbat oleh penyumbat merkuri. Ketinggian 

kolom gas pada gelas tabung disebut volume. Tekanan total yang diberikan pada gas 

adalah konstan karena penutup merkuri dan tekanan atmosfer tetap konstan dan garis 

merah menunjukkan suhu terukur pada termometer, perhatikan gambar 76a dan 76b. 

Gambar 76a menggambarkan keadaan volume udara (gas) yang terjebak saat 

gelas tabung dicelupkan dalam bak air es bersuhu 0̊ C atau 273 K. Perhatikan gambar 

76b, saat gelas tabung dicelupkan ke bak air mendidih bersuhu 100̊ C atau 373 K 

(perhatikan garis merah gambar 76b) ternyata volume gas juga meningkat (perhatikan 

penyumbat mecuri gambar 76b). 

Eksperimen 76 di atas telah dilakukan oleh Jacques Charles (1746-1823), ia 

mampu mengukur pengaruh suhu yang diterapkan pada volume gas, kemudian disebut 

Hukum Charles. Untuk meningkatkan pemahaman tentang penyelidikan Hukum Charles 

di atas, coba kerjakan LKS 5 di bawah ini bersama kelompokmu. 


58


Tujuan : 

Menyelidiki hubungan volume dan suhu pada tekanan konstan (Hukum Charles). 

Alat dan Bahan : 

Air, 1 gelas beker 400 mL, termometer, 

pemanas elektrik, suntikan besar (30 mL), 

2 tutup kepala suntikan, Minyak pelumas 

Prosedur 

a. Beri pelumas bagian dalam suntikan agar penekan 

dan tabung licin. 

b. Tarik penekan (plugger) ke atas dan tutup kepala 

suntikanya. 

c. Masukkan air dalam gelas beker hingga merendam 

udara dari pembatas plugger dan volume suntikan. 

d. Ukur terlebih dahulu suhu air dan tekanan udara 

mula-mula di dalam tabung.Catat hasil pengukuran 

yang ada dapat pada tabel. 

e. Panaskan air dengan pemanas air dielektrik. Catat perubahan suhu air dan 

perubahan volume udara di suntikan pada tabel . Lakukan hal ini setiap dua 

menit. 

f. Setelah 10 menit, hentikan pemahas air dan biarkan air kembali ke suhu 

awal.Perhatikan apa yang terjadi pada volume udara di dalam suntikan 

Pertayaan : 

a. Bagaimana volume udara ketika suhu dinaikkan dan diturunkan? 

b. Apakah volume udara yang terukur ketika suhu dinaikkan sama dengan volume 

udara yang terukur ketika suhu diturunkan pada satu titik suhu yang sama? 

c. Bagaimana nilai v/T dari setiap pengambilan data? 

d. Gambarlah grafik hubungan V dan T dengan menggunakan skala yang sesuai untuk 

V dan V/T pada kertas grafik, yang dimulai dari titik (0,0). 

e. Tentukan gradien kurva V-T berdasarkan grafik yang telah di buat. 

f. Kesimpulan apa yang dapat kamu berikan dari eksperimen ini ? 


59




Tabel 5.Tabel percobaan Hukum Charles 

Suntikan 30 mL 

Temperature (°C) Volume (mL) 

20 15.1 

37 16.0 

45 16,4 

57 16, 9 

71 18.1 

Berdasarkan hasil perhitungan di atas, ternyata ada 

hubungan linear antara tekanan dan suhu merupakan ciri 

dari perilaku gas ideal yang diselidiki oleh Jacques Charles 

. Charles menyatakan : 

―Pada tekanan (P) dan jumlah gas tetap (n), tvolume 

(V) gas sebanding dengan temperaturnya (T).‖ 

Gambar 77. 

Jacques Charles. 

Secara matematis kesimpulan di atas dapat dituliskan sebagai berikut : 

V ∝ T P dan n konstan 

Dengan, T =suhu (K); V = volume (Liter), C 3 =konstanta. Berdasarkan persamaan 

5, kita dapat memperoleh hubungan : 

V 

T = konstan = C 3 atau V = konstan. T 

Artinya pada saat tekanan (P) dan jumlah molekul (n) tetap, makan V ↑ , T ↑ 

V ↓, T ↓, sehingga : 

V 1 

T 1 

= V 2 

T 2 

Kita dapat menggambarkan hukum Charless dalam sebuah grafik V–T, perhatikan 

gambar 78. Pada tekanan (P) dan jumlah molekul konstan perhatikan warna garis pada 

grafik di bawah ini, saat tekanan 

(1 atm; 0,02 mol) garis hijau, saat (4 atm; 0,04 mol) garis biru. 

..........Pers 5 

dan 

..........Pers 6 

sebesar (1 atm; 0,04 mol) garis merah, saat 


60

Gambar 78. Grafik hubungan Volume (V) dan Suhu (T) pada tekanan (P) dan jumlah molekul konstan. 

Perubahan suhu dan volume pada hukum charles merupakan perubahan 

besaran makroskopis dari gas yang ada dalam ruang tertutup. Seperti kita pahami, 

besaran makroskopis sangat erat kaitannya dengan besaran mikroskopis. Selanjutnya 

kita akan meninjau perilaku molekul-molekul gas (mikroskopis) hukum Charles, amati 

gambar 79. 

79a 

Gambar 79. Interpretasi molekul gas 79a. Moleku udara di air es, 79b. Molekuludara di air mendidih 

79b 

Perpindahan dari air dingin ke air 

panas menyebabkan peningkatan suhu (T) 

udara dalam balon. Tampak pada gambar 

79a di samping molekul bergerak lebih 

lambat dibandingkan molekul udara pada 

gambar 79b, sehingga jarak antar molekul 

semakin menjauh. Bertambahnya 

kecepatan dan jarak antar molekul gas 

secara makroskopis ditandai dengan 

perubahan volume balon. Perubahan 

Gambar 80. Volum balon di aie es dan air mendidih 

volume balon pada gambar 79 dapat 

hitung melalui percobaan pada gambar 80 di samping. 


61

Untuk mempermudah memami data hasil penyelidikan dan gerakan molekul gas, 

kita dapat merepresentasikanya dalam bentuk grafik, amati gambar 81 di bawah ini. 

Gambar 81. Grafik V-T dan keadaan mikroskopis molekul gas gambar 50 

Gambar 81, menggambarkan grafik fungsi hubungan T dan V saat tekanan dan 

jumlah molekul konstan dalam sistem tertutup. Grafik menunjukkan suhu dan volume 

berbanding lurus, saat volume dan jumlah gas konstan. Volume adalah akibat langsung 

dari tumbukan antara partikel gas dan dinding wadah mereka. Kenaikan suhu 

meningkatkan kecepatan, sehingga frekuensi tabrakan dan energi juga meningkat. 

Hukum Charles banyak kita temukan dalam kehidupan sehari hari, baik dalam 

bentuk fenomena ataupun teknologi. Seperti teknologi mesin Diesel, mengembangkan 

balon udara, mendaur ulang bola pimpong dan mengembangkan roti. 

Salah satu penerapan hukum Charles 

dalam teknologi yaitu pada bagian mesin mobil 

(mesin disel) seperti gambar 82. Terdapat 

suatu ruang bakar tempat terjadinya peroses 

pembakaran. Hukum Charles dapat 

menjelaskan salah satu siklus proses 

Gambar 82.Mesin diesel pada mobil 

pembakaran dalam ruang bakar pada mesin. 

Udara yang masuk ke dalam silinder melalui katup masuk karena hisapan piston 

yang bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati 

bawah (TMB) seperti gambar 83 di samping, kemudian 

ditekan atau dikompresikan oleh piston sehingga, ketika 

udara dikompresi suhunya akan meningkat. Hal ini 

bersesuaian dengan Hukum Charles. 

. 

Gambar 83. TMA dan TMB 


62

Memahami hukum Charles, tidak hanya 

dimanfaatkan dalam teknologi saja, namun juga 

menggunakan pemahaman untuk menjaga 

lingkungan. Seperti mendaur ulang bola ping-pong 

(tenis meja) yang penyok, gambar 84. Kamu dapat 

memperbaikinya dengan menggunakan air panas 

dengan menggunakan hukum Charles. Coba Gambar 84. Perbaiki bola pimpong 

lakukan bersama kelompokmu dan berikan alasan setiap langkah berdasarkan 

pemahamanmu tentang hukum Charles. 

Pada proses pembuatan roti, Hukum Charles 

dapat menjelaskan roti yang megembang dalam oven, 

seperti gambar 85. Saat adonan roti dicampur dengan 

ragi, maka ragi akan mencerna zat gula sehingga 

menghasilkan gas CO 2 proses ini dikenal sebagai 

Gambar 85. Roti mengembang 

proses fermentassi. 

Setelah difermentasi, adonan kue yang telah mengandung gas CO 2 dimasukkan ke 

oven. Temperatur oven yang lebih besar dari udara luar, menyebabkan molekulmolekul 

gas CO 2 dalam adonan bertumbukan. Sesuai dengan hukum Charles, saat suhu 

meningkat maka terjadi perubahan volume, hal ini terbukti dengan mengembangnya 

roti setelah dikeluarkan dalam oven. Peningkatan suhu menyebabkan molekul-molekul 

dalam adonan bergerak saling menjauh, tampak saat kita membelah roti seperti 

gambar 85, ada ruang-ruang (rongga) dalam roti. 

Latihan Akhir Sub-Bab H 

1 Roti merupakan makanan berbahan dasar utama tepung terigu 

dan air, yang difermentasikan dengan ragi yang banyak kita 

konsumsi.Tekstur roti dapat kita amati terdiri atas rongga-rongga 

yang menunjukkan roti telah mengembang. .Apa yang 

menyebabkan terbentuknya rongga pada roti? Jelaskan! 

2 Gambar di bawah ini menunjukkan dua keadaan balon. Kondisi A saat terik matahari 

siang dan kondisi B saat malam hari. 

a. Jika suhu gas ____ maka volumenya ____ 



b. Jika suhu gas ____, maka volumenya ____ 




63

1) Berikut gambr hasil penyelidikan siswa untuk menemukan hubungan antara suhu 

dan volume menggunakan termoemetr dan manometer. Perhatikan gambar di 

bawah ini 

Berdasarkan percobaan di atas, maka tentukan : 

a. Variabel bebas dan variabel terikat 

b. Variabel yang dijaga konstan dalam penyelidikan 

c. Buatlah data hasil penyelidikan dalam berbagai representasi. 

2) Tabel di samping ini merupakan data hasil 

penyelidikan perubahan suhu terhadap volume 

Tekanan dan Volume gas Argon pada tekanan tetap 

1,5 atm dan jumlah molekul tetap 3,0 mol. Maka: 

a. Buatlah grafik hubungan tekanan dan volum 

b. Bagaimanakah hubungan P-T secara matematis? 

3) Lengkapilah tabel di bawah ini. 

Suhu (T) 

0 

25 

50 

75 

100 

Volume(mL) 

7,32 

7,66 

8,66 

9,33 

10,00 

V 1 T 1 V 2 T 2 

400 mL 280 K … … 350 K 

0,606 L 300 K 0,404 L … …. 

… … 22 K 250 mL 365 K 

100 L … …. 125 mL 305 K 

4) Perhatikan gambar di samping. Terdapat dua keadaan 

balon yang dimasukkan dalam gelas kimia yang diisi air, 

keadaan A saat 

gelas kimia diisisekumpulan es dan 

keadaan B gelas kimia berisi airn mendidih. Berdasarkan 

dua keadaan itu, jelaskan perbedaan mikroskopis pada dua 

keadaan di samping! 

5) Coba temukan dan jelaskan bagaimana hukum Charles dapat menjelaskan prinsip 

kerja spirometer. Sprirometer yaitu alat yang digunakan untuk pengujian fungsi 

paru-paru. 

6) Sebuah volume 2,21 ml oksigen ini dikumpulkan di laboratorium pada suhu 25 ° C 

dan 740,2 mmHg. Setelah sehari, volume gas telah menjadi 2.15 mL dan barometer 

membaca tekanan udara tidak berubah, namun suhu berubah menjadi 17 ̊ C. 

Berapa Apakah ada molekul oksigen di lab mengalami kebocoran? 


64

7) Tiara telah membuat termometer yang mengukur suhu dengan 

cara mengompresi dan memperluas gas dalam piston, seperti 

gambar di samping. Tiara telah mengukur bahwa pada 1000̊ C 

volume piston adalah 20 L. Berapa suhu di luar jika volume 

piston 15L? Apakah termometer ini cocok dipakaian sebagai 

alat ukur cuaca? 

I.Persamaan Boyle –Gay Lussac 

Charles Pada bagian sebelumnya, kita telah menggunakan tiga hukum gas dalam sistem 

tertutup di mana salah satu dari tekanan, volume, atau suhu dari sampel gas diadakan 

konstan, dan dua diantaranya berubah. 

Bagaimana jika kita memandang sistem tertutup yang 

ketiga variabelnya berubah? Seperti pada sistem respirasi, 

pada gambar 88 di samping. Seperti, hukum Boyle 

menjelaskan sub-sistem respirasi tentang tekanan dan 

volume pada paru-paru saat bernapas, namun pada subsistem 

lainnya ada peningkatan suhu karena mengembang 

(peningkatan volume) paru-paru. Sehingga dalam sistem 

Gambar 88. 

pernapasan menggunakan tiga Hukum Gas. 

Sistem respirasi 

Jika dipandang secara keseluruhan pada sistem tertutup (saat jumlah molekul 

tetap) maka dari ketiga besaran P, V, T tidak ada yang konstan. Apakah kita dapat 

mengatasi suatu keadaan pada sistem yang ketiga variabelnya tidak ada yang konstan? 

Pada hukum Boyle : pV ∝ konstan 

p 

Pada hukum Gay-Lussac : 

∝ konstan 

T 

Pada Hukum Charles : 

V 

T konstan 

Maka ketiga persamaan di atas dapat kita tuliskan menjadi : 

pV ∝ T 

atau 

pV 

T ∝ konstan 

Dengan syarat sistem harus tertutup (jumlah molekul tetap), maka : 

p ↑, T ↑ ; V ↑, T ↑ ; dan p ↑, V ↓ 

Karena ada ekspansi (pemberian energi) 

pada sistem tertutup di atas, maka sistem 

memiliki dua keadaan. Yaitu keadaan awal 

(P awal , V awal dan T awal ) dan keadaan akhir 

(P ak hir V akhir dan T akhir ), seperti diilustrasikan pada 

gambar 89 di samping. 

..........Pers 7 

Gambar 89. Perubahan P, V, T 


65

Berdasarkan penjelasan dan gambar 89, maka persamaan 7 dapat dituliskan menjadi : 

P awal V awal 

T awal 

= P akhir V akhir 

T akhir 

Persamaan 8 di kenal sebagai hukum kombinasi gas/ persamaan Boyle-Gay Lussac 

atau Boyle-Charles. 

..........Pers 8 

Latihan Akhir Sub-Bab I 

1) Sebuah kapal selam penelitian yang kecil bervolume 1,2 x 105 L 

memiliki tekanan internal 1,0 atm dan suhu internal 150 ̊C. Jika 

kapal selam turun ke kedalaman di mana tekanan 150 atm dan 

suhu 30 ̊ C, berapa volume di dalam gas dalam kapal jika lambung 

kapal saat istirahat di bawah laut? 

2) Kantong udara (airbag) merupakan salah satu teknologi yang 

memanfaatkan sifat gas Argon. Dalam proses percoban dilakukan 

pada sampel 1,00 liter argon bersuhu 20,0 ° C. Kemudian 

tekanan diturunkan dari 720 mm Hg ke 360 mm Hg , sehingga 

terjadi ekspansi pada kantong udara menjadi 2,14 liter. 

Bagaimanakah suhu argon dalam konatong udara? Apakah itu 

berpotensi membakar kantong? 

3) Sebuah rompi apung (dig unakan dalam scuba diving) diisi dengan 

volume 1,3 liter pada tekanan 1 atmosfer (di permukaan di mana 

suhu adalah nyaman 300 K), berapa volume udara dalam rompi 

ketika penyelam menyelam ke kedalaman sekitar 60 kaki di mana 

suhu 20 o C dan tekanan 3 atmosfer? Apakah itu akan 

membahayakan penyelam? 

4) Coba telusuri bersama kelompokmu tentang prinsip kerja 

Turbocharging dan Intercollar pada mesin diesel 

J.Hukum Avogadro 

Pompa seperti gambar 90 di samping adalahi salah satu 

teknologi yang bermanfaat untuk mengisi atau meningkatkan 

volume udara seperti bola dan ban. Pada hukum Charles kita 

memahami volume dapat di tingkatkan dengan meningkatkan 

suhu, apakah peningkatan volume bola karena adanya 

penambahan jumlah molekul? Coba temukan jawabannya setalah 

mempelajari eksperimen di bawah ini. 

Gambar 90.Pompa Bola 


66

Perhatikan eksperimen pada Gambar 91 yang 

melibatkan dua tabung kecil yang mereaksikan es kering 

(CO 2 padat) yang masing-masing tabung dilengkapi 

dengan pemasangan piston silinder yang elastis yang 

memungkinkan perunahan volume, sehingga P atm = P gas . 

Gambar 91 dan 92 terdiri atas dua percobaan dengan 

prosedur dan tekanan yang sama, yang 

membedakannya hanya jumlah zat (dalam satuan mol) 

CO 2 yang direaksikan. 

Gambar 93 CO 2 padat (es kering) 

91a 

91b 

92a 

92b 

Gambar 91.91a. Volume saat 4,4 garam es CO 2 Gambar 92. 92a. Volume saat 8.8 gram es CO 2 

91b. Volume saat 4,4 gr CO 2 sudah menyublim 92b. Volume4,4 gram CO 2 sudah menyublim 

Pada gambar 91a dan 92a saat zat (4,4 gr dan 8,8 gr) unsur CO 2 pada suhu - 

78,5 ̊ C, sehingga masih dalam bentuk padat sering disebut es kering, seperti gambar 

93 di bawah. Kemudian pada gambar 91b dan 92b, suhu unsur CO 2 ditingkatkan 

sehingga unsur CO 2 dalam ruang tertutup berubah menjadi gas. Gas CO 2 Ketika 

dimasukkan dalam tabung amati perubahan piston(pergerakan piston menunjukkan 

perubahan volume), pada gambar 91b kita dapat mengamati ruang yang tempati gas 

CO 2 (volume) adalah setengah ruang tabung. Selanjutnya pada gambar 92b, kita 

dapat mengamati ruang yang tempati 8,8 gr gas CO 2 adalah seluruh bagian tabung. 

Penyelidikan di atas pertama kali ditemukan oleh 

Amedeo Avogadro (1856-1956), yang dikenal sebagai 

Hukum Avogadro. Avogadro menyatakan : 

―Pada suhu (T) tetap dan tekanan (P), volume (V) 

yang ditempati ogas berbanding lurus dengan 

jumlah molekul gas (N)‖ 

Gambar 93. Amedeo Avogadro 

(1856-1956 


67

Secara matematis kesimpulan di atas dapat dituliskan sebagai berikut : 

V ∝ N 

P dan T konstan 

Dengan, N = jumlah molekul (molekul); (K); V = volume (Liter), C 5 =konstanta. 

Berdasarkan persamaan 9, kita dapat memperololeh hubungan : 

V 

N = konstan = C 3 atau V = konstan. (N) 

Artinya pada saat tekanan (P) dan suhu (T) tetap, maka V ↑ , N ↑ dan V ↓, N ↓, 

sehingga persamaan 9 dapat ditulis menjadi : 

V 1 

N 1 

= V 2 

N 2 

Kita tidak dapat melihat molekul-molekul gas karena ukurannya sangat kecil dan 

jarak antar molekulnya terpisah sangat jauh. Sehingga kita membutuhkan satuan 

untuk menyatakan jumlah molekul yaitu dalam satuan mol dilambangkan dengan (n). 

Mol 

adalah jumlah atom dalam elemen carbon-12 seberat 12 g. Berdasarkan 

eksperimen avogadro menyatakan terdapat 6,02 × 10 23 molekul dalam 1 mol itu 

terdapat, kemudian bilangan ini disebut bilangan avogadro (N A ). Maka, kita dapat 

merumuskan : 

mol (n) = 

jumlah partikel 

6,02×10 23 

N A 

Sebagai bentuk analogi untuk meningkatkan 

= 

jumlah partikel 

pemahaman tentang hubungan mol dan jumlah 

partikel, perhatikan Gambar 94 di samping .Misal 1 

mol unsur Cu (tembaga) bermassa 63,5 gram adalah 

sama dengan 1 mol HgO yang bermassa 216,59 gram 

syaratnya tekanan dan suhu yang sama (pada keadaan 

STP T=273 K dan P=1 atm), 

Ini artinya, jumlah 

molekul Cu dan HgO (dalam 1 mol) adalah sama 

banyaknya, yang membedakan hanya massa molekul 

Cu dan HgO (lihat tabel periodik untuk massanya). 

Gambar 95 Grafik Volume-mol 

Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh 

Avogadro, maka kita dapat menggambarkan 

grafik hubungan jumlah molekul (dalam satuan 

mol) dengan volume (L) pada suhu dan tekanan 

konstanseperti gambar 95 di samping. Volume 

terletak pada sumbu-y dan jumlah mol terletak 

pada sumbu-x. 

..........Pers 9 

..........Pers 10 

Gambar 94. 1 mol Cu=1 mol HgO 

pada keadaan standar (STP) 


68

Penyelidikan pada gambar 91 dan 92 di 

atas, secara nyata kita tidak bisa lagi 

mengamati wujud gas CO2, secara mikroskopis. 

Karena sifat molekul gas bergerak secara 

homogen ke seluruh ruangan, maka molekulmolekul 

gas CO2 dianalogikan tersebar merata 

dalam piston, amati gambar 96 di samping. 

96a 96b 

Kerapatan molekul pada gambar 96 adalah 

Gambar 96 Kerapatan molekul gas 

sama, suhu dan tekanan dijaga konstan, 

59a. 4,4 gr; 59b.8,8 gr 

sehingga jumlah molekul gas yang menyebabkan volumenya berbeda. 

Melalui percobaan di atas dan tinjauan mikroskopis di atas, kita dapat 

memahami prinsip kerja pompa dalam memasukkan udara dalam bola. Tabung pompa 

berbentuki piston (elastis bergerak ke atas dan ke bawah karena adanya tekanan) 

udara (gas) dimasukkan ke dalam ban melalui piston hingga volume ban membesar. 

Selain kegiatan memompa, kita juga dapat memahami Hukum Avogadro 

misalnya saat kita meniup balon. Secara mikroskopis, saat kita meniup balon itu 

artinya kita sedang memasukkan udara dalam balon melalui mulut, hal ini terbukti dari 

frekuensi kita menarik nafas lebih banyak saat meniup balon. 

Saat kita menarik nafas udara masuk 

melalui hidung dan kita hembuskan ke dalam 

balon, diilustrasikan pada gambar 97 di samping. 

Balon akan semakin membesar ketika semakin 

banyak kita menghembuskan balon, tampak pada 

Gambar 97 Meniup balon proses 

gambar di samping, molekul berwana merah memasukkan molekul gas ke balon 

adalah molekul gas yang baru masuk akibat 

hembusan terakhir. 

Secara mikroskopis amati gambar 98 di bawah ini, terdapat penambahan jumlah 

molekul gas pada gambar 98b. 

Gambar 98. Keaadan molekul gas 99a.awal sebelum ditambah 99b.Saat di tambah, 99c.Akhir 


69

Bila di bandingkan keadaan mikroskopis gas pada 

gambar 99A dan 99B, seperti gambar 100 di samping, 

Dapat dianalogikan terjadi lebih banyak tumbukan 

antar molekul pada keadaan akhir (C) dibandingkan 

tumbukan pada keadaan awal (A), karena setiap 

molekul ingin mempertahankan keadaanya sehingga 

meningkatkan ruang gerak molekul gas secara 

makroskopis kita mengamati adanya perubahan Gambar 100 Ruang gerak molekul 

sebanding dengan jumlah molekul gas 

volume. 

Hubungan volume yang berbanding lurus dengan jumlah gas dapat menjelaskan 

berbagai fenomena ilmiah seperti (bernapas), pemanasan global dan sebagai hukum 

dasar dalam mengembangkan teknologi dalam upaya memenuhi kebutuhan, bidang 

pangan (misal pembuatan roti), mari kita tinjau penjelasannya. 

Secara global, Hukum avogadro dapat 

menjadi hukum yang menjelaskan fenomena 

meningkatnya volume carbon di atmosfer. 

Seperti yang dijelaskan oleh gambar 101, 

banyaknya pembakaran dan kegiatan 

manusia di bumi yang menghasilkan gas 

karbon, seperti proses membakar sampah, 

asap kendaraan, asap pabrik menyebabkan 

Gambar 101. Pembakaran Meningkatnya 

menumpuknya volume gas karbon di 

volume gas karbon di atmosfer 

atmosfer. 

Pada teknologi, pada sistem kerja siklus Otto pada ruang bakar amati gambar 102 

di samping, ruang bakar menjadi tempat bercampurnya bensin dan udara. Pada mobilmobil 

misalnya, proses masuknya 

udara (oksigen) dapat dijelaskan 

dengan Hukum Avogadro. Udara 

dapat masuk ke ruang bakar 

karena rendahnya konsentrasi 

udara di dalam ruang bakar 

setelah pembakaran, menyebabkan 

udara masuk dan meningkatkan 

Gambar 102.Udara yang masuk di ruang bakar 

volume udara dalam ruang bakar, 

meningkatkan volume ruang bakar 

sebagai udara yang masuk dapat 

digunakan siklus untuk proses pembakaran selanjutnya. 


70

Hukum avogadro juga dimanfaatkan dalam 

perhitungan banyaknya nitrogen yang harus 

dimampatkan dalam inflator. Air bag dapat 

melindungi pengemudi dan penumpang pada bagian 

kepala dan dada agar tidak terbentur setir/kemudi 

saat terjadi tabrakan. Air bag terbagi atas air bag Gambar 103. Air bag pada bagian 

stir dan samping 

dari stir dan air bag samping, seperti gambar 103. 

Prinsip kerja air bag stir amati gambar 104, ketika kontrol modul sudah yakin 

telah terjadi tabrakan parah, modul akan mengirim sinyal ke squib inflater (perangkat 

listrik) yang memiliki kabel jembatan tipis, amati gambar 104 di bawah ini. 

Timbul aliran listrik melalui kabel, sehingga 

kabel menjadi panas. Panas itu kemudian membakar 

propelan airbag yang terbuat dari natrium azida. 

Natrium azida adalah bahan bakar yang dapat dengan 

cepat terbakar dan menghasilkan gas nitrogen yang 

banyak. Gas nitrogen itu kemudian mengalir melalui 

Gambar 104. Bgaian-bagian Air 

filter dan mengisi airbag yang terbuat dari nilon. 

bag pada stir 

Air bag bagian samping menggunakan gas 

simpanan yang terdiri atas silinder terisi 3000-4000 psi gas argon terkompresi 

(compressed argon gas). Kontrol modul memberi sinyal ke inflator yang 

melelehkan bladder kecil dalam silinder itu, kemudian Gas argon mengisi airbag. 

Gambar 105. Proses kerja air bag pada stir mobil dari kantong mulai mengembang hingga mengempes 

kembali 

Setelah kepala anda membentur airbag yang terisi nitrogen, airbag mulai 

mengempis dengan mengeluarkan gas melalui lubang-lubang kecil. Awan asap yang 

memenuhi kendaraan sebenarnya adalah tepung jagung atau bedak talkum (talcum 

powder), yang digunakan untuk mencegah airbag lengket menempel ketika terlipat 

didalam. Nitrogen yang dikeluarkan melalui lubang-lubang kecil itu tidak berbahaya 

(nitrogen 78% dari udara yang biasa kita hirup). Anda hanya perlu membuka pintu atau 

jendela agar gas dan asap dapat keluar. 


71

Latihan Akhir Sub-Bab J 

1) Coba temukan beberapa contoh penerapan dari hukum Avogadro pada berbagai 

fenomena ilmiah dan teknologi, jelaskan! 

2) Berikut data hasil penyelidikan hubungan mol dan 

volume pada suhu dan tekanan tetap : 

Berdasarkan tabel di samping, tentukan : 

a. Variabel bebas dan variabel terikat 

b. Gambarlah grafik hubungan jumlah molekul dan 

volume gas 

3) Lengkapi tabel di bawah ini. 

Unsur Massa unsur Mol unsur Jumlah atom unsur 

Silicon 0,307 kg ................. ................. 

Boron ................. 8,71 mol 

Magnesium ................. ................. 3,79 × 10 26 atom 

Aluminium 6,82 × 10 −2 kg ................. ................. 

Carbon ................. 5,78 mol ................. 

4) Saat kita memompa bola, maka kita akan mengamati perubahan permukaan bola 

dari yang awalnya kempis kemudian menjadi gembung. Secara mikroskopis, ada 

udara yang dimasukkan dalam bola. Maka, dari manakah sumber udara (gas) yang 

dimasukkan saat memompa? Apakah udara (gas) yang dimasukkan oleh pompa 

perlu diisi ulang? Coba temukan jawabannya. 

5) Misalkan Jika semua O2 ini dikonversi menjadi ozon (O3) pada suhu dan tekanan 

yang sama, apa yang akan menjadi volume ozon? 

6) Jika Tiara mengisi balon dengan 5,2 mol gas dan menciptakan balon dengan volume 

23,5 liter, maka berapa banyak mol yang dibutuhkan Tiara agar memiliki volume 

14,9 liter dimana balon pada suhu dan tekanan yang sama? 

7) Jika 5,00 g gas O2 ditempatkan dalam tangki yang berkapasitas 7,20 L pada suhu 

dan tekanan tertentu, berapa volume tangki yang dibutuhkan 15,0 g O 2 

memiliki kondisi yang sama? 

agar 

8) Jika terdapat 4.0 g gas helium dalam tabung yang bervolume 22,4 L pada 0 o C dan 

tekanan 1,0 atm yang akan digunakan sebagai pengisi balon gas, berapa volume 

yang balon jika diisi dengan 0.5 g agar memiliki untuk kondisi yang sama seperti 

dalam tabung? 

9) Gas oksigen pada suhu 27 oC memiliki volume 20 liter dan tekanan 2 x 105 N/m2. 

Berapakah volume gas ketika tekanannya 16 x 104 N/m2 dan suhunya 47 oC ? 

Mol 

1,3 2,88 

1,7 3,78 

2,1 4,69 

2,5 5,49 

2,9 6,48 

Volume (L) 


72

K.Persamaan Gas Ideal 

Setelah memahami hukum Boyle- Gay Lussac 

dan memahami karakteristik gas ideal. Dapatkah 

kita membuat pernyataan matematika tunggal 

yang menggambarkan hubungan Hukum Boyle- 

Gay Lussac dengan jumlah mol gas? Jawabannya 

bisa, tapi persamaan ini hanya berlaku untuk gas 

ideal atau gas nyata yang mendekati ideal. 

Perhatikan gambar 105 di samping. Berdasarkan 

hukum Boyle-Gay Lussac dan hukum Avogadro : 

PV ∝ NT 

.........Pers 11 

Agar tanda sebanding (∝) dapat menjadi sama dengan (=), perlu suatu konstanta 

yang nilainya selalu tetap dan berlaku untuk semua jenis gas ideal. Sehingga 

persamaan di atas menjadi : 

PV = (konstanta)NT 

Berdasarkan hasil eksperimen telah ditemukan oleh Bolzman, nilai konstanta 

yaitu 1.380×10−23 J/K, untuk menghargai penemuannya konstanta itu dinamakan 

konstanta Bolzman, dilambangkan dengan k. 

Sehingga persamaan 11 menjadi : 

PV = NkT 

Jika jumlah molekul (N) pada gas ideal dinyatakan dalam mol (n), dan kita telah 

mengetahui N = nN A , maka bila di subtitusikan dalam persamaan gas ideal menjadi : 

PV = (nN A ) kT 

dengan, (N A ) k = R Sehingga persamaan 13 menjadi : 

PV = nRT 

Gambar 105. Persamaan gas ideal 

berdasarkan Hukum Gas 

.............Persamaan 12 

.............Persamaan 13 

.............Persamaan 14 

Secara kuantitatif, gas ideal adalah gas yang perbandingan : 

pV 

nT = R 

n = 

Jika mol dinyatakan dalam besaran massa gas (kg), dengan mensubtitusi 

massa zat (kg ) 

= m , 

berat mole kul ( kg maka persamaan gas ideal menjadi : 

mol ) M 

PV = ( m M )RT 

Secara matematis kita dapat menemukan konstanta gas dengan mengkondisikan 

gas dalam keadaan STP (Standard Temperature and Pressure) yaitu pada 1 mol; T= 

273 K ; P= 1 atm ; dan V =22,4 liter (dm3). Nilai R bergantung pada satuan P,V dan T 

.Perhatikan tabel 7 di bawah, nilai R untuk satuan yang berbeda. 

.............Pers 15 


73

Tabel 7. Tabel tetapan nilai R untuk berbagai satuan 

Satuan R Nilai R Satuan P Satuan V Satuan T Satuan n 

atm L/mol K 0,0821 atm L K mol 

Pa L/mol K 8,314 Pa L K mol 

mmHg L/mol K 62,4 mmHg L K mol 

Nilai R ditemukan dari memasukkan nilai P,V,T dan mol pada persamaan umum 

gas di atas. Berdasarkan tabel 7 misalkan pada keadaan STP : tekanan (Pa); Volume 

(L); suhu K, makan konstanta R dapat dihitung : 

R = pV 

nT = 1,013 × 105 Pa . (0,0224 L) 

= 8, 314 

1 mol . (273 K) 

Pa L 

mol 

Maka disimpulkan persamaan umum gas dinyatakan dalam tiga formulasi, yaitu : 

Ketiga persamaan di atas disebut persamaan umum gas ideal . Kita gunakan kata 

―ideal‖ karena gas nyata ini mendekati suhu kritis dan tekanan kritis . Jika gas nyata 

yang dianggap tidak ideal dianalisis dengan persamaan di atas maka akan ditemukan 

penyimpangan. Tetapi penyimpangan gas nyata terhadap persamaan gas ideal pada 

tekanan sedang (tidak begitu besar) dan juga pada suhu yang tidak terlalu mendekati 

suhu gas itu mengembun menjadi cairan (perubahan wujud). Artinya Hukum gas dan 

dan persamaan gas ideal berlaku pada gas nyata secara pendekatan dan bukan 

merupakan hukum dasar. 

Setelah memahami persamaan 

umum gas ideal, kita dapat meninjau 

sistem pernapasan adalah proses 

dimana kita menarik udara ke dalam 

paru-paru kita sehingga tubuh kita 

untuk dapat mengambil oksigen dari 

udara. Mari kita menerapkan hukumhukum 

gas untuk bernapas, 

pertahtikan gambar 106 di bawah. 

Masuknya udara saat kita 

bernapas karena diafragma (otot di 

bawah paru-paru) yang bergerak ke 

Gambar 106. Sistem respirasi 

bawah untuk mengurangi tekanan di 

paru-paru, yang menyebabkan udara luar untuk terburu-buru untuk mengisi volume 

yang bertekanan lebih rendah. 


74

Sehingga, diagfragma mendorong paru-paru sehingga meningkatkan tekanan di 

dalam paru-paru dan memaksa udara bertekanan tinggi keluar. Perbedaan tekanan 

antara bagian dalam paru-paru dan udara luar, dalam kondisi normal, perbedaan 

tekanan itu hanya 1 atau 2 torr. 

Saat bernapas normal volume paru-paru kita berkapasitas sekitar 0,50 L pada 

suhu kamar sekitar 22 ° C=295 K. Dengan tekanan normal menjadi 1,0 atm, dengan 

menganggap gas yang kita hirup gas ideal, maka kita dapat menghitung banyak mol 

udara (n) yang kita hirup untuk setiap bernapas, yaitu : 

PV = nRT 

1.0 atm 0.50 L = n 0.08205 L ⋅ atm mol ⋅ K 295 K 

1.0 atm 0.50 L 

n = 

0.08205 L⋅atm mol ⋅K 295 K 

n = 0.021 mol 

Jadi sekali bernapas, kita menghirup napas sekitar ± 0,021 mol, atau sekitar 0,6 

gram udara untuk sekali nafas. Ini tidak banyak, tetapi cukup untuk kita tetap hidup. 

Latihan Akhir Sub-Bab K 

1) Gunakan kata-kata mu sendiri untuk menjelaskan hukum utama dari teori kinetik 

gas.Bagaimana ketiga hukum ini membantu kita untuk mendeskrisikan properti gas, 

tekanan gas dan kenapa tekanan gas meningkat saat suhu juga ditingkatkan? 

2) Udara dalam paru-paru seorang anak terdiri dari 0.177 mol partikel gas (udara) 

pada suhu 310 K dan bertekanan 101,3 tekanan kPa. Berapakah volume udara? 

3) Sebuah panci memiliki volume 8 liter dirancang untuk menahan tekanan hingga 100 

atm. Jika terdapat 1,5 kg uap air di dalam boiler, berapakah besar suhu maksimum 

uap air dalam panci agar tidak meledak? 

4) Diketahui sebuah tangki dengan kapasitas 10.000 liter berisi gas hidrogen pada 

tekanan 10 atm dan bersuhu 270 C. Tangki tersebut bocor sehingga tekanannya 

menjadi 8 atm. Hitunglah banyaknya gas hidrogen yang keluar? 

5) Tabung aerosol akan meledak jika bertekaanan lebih besar dari 37 × 10 5 Pa . 

Sebuah botol terbakar di api unggun dengan volume 1,0 liter yang menyimpan 2 mol 

gas, dan suhu api unggun adalah 150 C, berapa tekanan di dalam tabung 

itu?Apakah tabung akan meledak? 

6) Suatu gas sampel yang mengandung 0.300 mol helium pada tekanan 900. torr 

didinginkan sampai 15◦C. berapa volume akan gas menempati kondisi ini? 


75

L.Mikroskopis Molekul Gas Ideal 

Dalam bagian sebelumnya kita telah membahas sifat-sifat makroskopis gas nyata 

yang dikategorikan gas ideal (bersuhu tinggi dan bertekanan rendah) dalam hal ini kita 

sebut gas ideal.. Pada bagian ini kita akan mencoba memahami tekanan dan suhu 

secara mikrokopis (meninjau gerak atom-atom). Kita akan coba menemukan persamaan 

umum gas dengan menerapkan ilmu dinamika pada tingkat atom atau molekul 

penyusun zat gas yang disebut juga sebagai Teori Kinetik Gas. 

1. Asumsi-Asumsi Molekul Gas ideal 

Teori kinetik gas didasarkan atas beberapa asumsi molekul penyusun gas adalah 

molekul gas ideal sehingga ada beberapa asumsi pada molekul gas ideal, yaitu : 

a. Jumlah molekul sangat banyak, misal dalam 1 m 3 udara terdapat 10 18 molekul. 

b. Molekul-molekul bergerak acak dan patuh pada 

gerak Newton. ―acak‖ maksudnya molekul 

mempunyai kemungkinan yang sama untuk 

bergerak ke segala arah dengan kecepatan yang 

bervariasi,amati Gambar 110. 

Untuk memudahkan kita menganalisis gerak 

molekul kita dapat menggunakan koordinat ruang Gambar 109.Molekul gas 

pada sumbu x, y dan z sebagai acuanya, 

sebagai benda titik 

c. Gas ideal dipertimbangkan sebagai suatu zat tunggal/titik. 

Amati Gambar 110, jarak antar partikel gas ideal jauh lebih besar dibandingkan 

diameter molekulnya (molekul gas sangat kecil) sekitar 3 × 10 −10 meter, 

diilustrasikan seperti gambar 110. 

Gambar 110.Jarak antar molekul gas lebih besar dari jari-jari nya 

Berdasarkan gambar 110, ini berarti ruang yang ditempati gas ideal 

dapat dianggap ruangan kosong dan gaya tarik menarik antar molekul dapat 

dianggap nol, Ini Artinya molekul gas ideal dapat dianggap sebagai benda titik. 

d. Molekul-molekul mengalami tumbukan lenting sempurna antara sesama molekul 

dan atau dengan dinding wadah. Tumbukan lenting sempurna untuk semua 

tumbukan partikel dengan dinding wadah dari berbagai arah, baik arah vertikal, 

horizontal dan miring seperti diilustrasikan pada Gambar 111 di bawah ini. 


76

Gambar 111.Terjadi tumbukan lenting sempurna antara molekul gas dan dinding wadah dari 

berbagaii arah (mendatar, tegak dan miring) 

Pada semsester sebelumnya kita sudah mempelajari berbagai tumbukan, untuk 

tumbukan lenting sempurna nilai energi kinetik (E k ) molekul adalah kostan. Karena 

nilai (E k =0), maka gaya-gaya antar molekul dapat diabaikan, kecuali suatu 

tumbukan berlangsung sangat singkat. 

2. Distribusi Kecepatan Molekul 

Wadah makroskopik diisi dengan gas dan diberi tekanan standar berisikan 

sejumlah besar partikel (atom atau molekul), 

seperti gambar 112 di samping. Amati, partikelpartikel 

itu berada pada jumlah tetap, kemudian 

bergerak secara acak dan bertabrakan lenting 

sempurna dengan satu sama lain dan dengan 

dinding wadah. 

Gambar 112..Partikel dalam wadah 

Dalam waktu satu detik, sebuah partikel mengalami banyak tabrakan dan 

masing-masing mengubah kecepatan partikel dan arah gerak. Sebagai hasilnya, atom 

atau molekul memiliki kecepatan dan arah berbeda-beda, 

amati tanda panah pada gambar 113. Ukuran perbedaan 

panjangnya tanda panah menandakan perbedaan kecepatan 

molekul gas. Berdasarkan gambar di samping, maka 

memungkinkan kita untuk bicara tentang kecepatan partikel 

rata-rata pada suatu saat tertentu. Kecepatan partikel 

berbeda-beda, ada beberapa partikel yang memiliki 

Gambar 113. Kecepatan 

partikel beragam kecepatan kurang dari, beberapa mendekati dan beberapa 

lebih besar dari rata-rata. 

Untuk kondisi kerapatan gas rendah, distribusi kecepatan dalam sekumpulan 

banyak molekul pada suhu konstan dihitung oleh Maxwell. Maxwell menemukan grafik 

distribusi kecepatan molekul gas Oksigen, amati pada Gambar 114 di bawah ini. 


77

Gambar 114.distribusi kecepatan gas Oksigen 

Kurva di atas menggambarkan distribusi kecepatan untuk gas oksigen pada dua 

suhu 300K (kurva biru) dan 1200 K (kurva merah). Ketika temperatur adalah 300K, 

kemungkinan kecepatan maksimum adalah 400 m/s. Pada suhu 1200K, kemungkinan 

kecepatan paling besar adalah 800 m/s. Berdasarkan kurva di atas hanya sedikit 

jumlah partikel dengan kecepatan maksimum. 

Keberagaman kecepatan partikel ini menjadi pertimbangan dalam merancang 

suatu alat/ teknologi. Kecepatan partikel tidak dapat kita amati secara langsung, 

namun kita dapat mengetahuinya dengan mengaitkannya dengan besaran makroskopis 

yang dapat terukur, seperti suhu. 

Latihan Akhir Sub-Bab L 

Berikut ini terdapat grafik penyebaran kecepatan molekul berbagai jenis gas dalam 

ruang tertutup.gas dan kecepatan molekul. 

Berdasarkan grafik di atas, maka tentukan : 

1. Tentukan molekul gas apa yang memiliki kecepatan maksimum paling besar. 

2. Tentukan molekul gas apa yang memiliki energi kinetik terbesar? 

3. Molekul gas apa yang jika berada dalam jumlah ,tekanan dan volume ruang yang 

sama, akan meningkatkan suhu ruangan paling tinggi? Jelaskan! 


78

4. Molekul gas apa yang jika berada dalam jumlah, tekanan dan volume ruang yang 

sama, akan menyebabkan suhu ruangan paling dingin? Jelaskan! 

M.Tekanan Makroskopis dan Mikroskopis 

Sebelumnya kita sudah mengetahui gas memiliki molekul-molekul yang berjarak 

cukup jauh, sehingga tidak tampak oleh mata. Kita juga sudah memahami bagaimana 

besaran makroskopis gas menjelaskan perilaku gas dalam sistem tertutup. Banyak 

teknologi yang dikembangkan dengan menggunakan perilaku gas, namun teknologiteknologi 

itu memperhitungkan perilaku mikroskopis molekul gas. Seperti pada mesin 

diesel yang digunakan di kereta, pada gambar 115 di bawah ini 

Gambar 114. Kereta menggunakan mesin diesel dann memperhitungkan 

keefektifan pembakaran 

Selain itu,perlu juga memperhitungkan kecepatan udara dalam motor bakar dan 

banyaknya bahan bakar yang digunakan. Agar terjadi proses pembakaran sempurna 

dengan energi keluaran yang besar. 

Hukum gas ideal yang telah kita pelajari tidak memberikan wawasan tentang 

bagaimana pengaruh kecepatan dan massa molekul gas (mikroskopis) dengan tekanan, 

volume dan suhu (besaran makroskopis). Pada bagian ini kita akan menyelidiki 

hubungan besaran mikroskopis dan makroskopis, yang disebut juga Persamaan Teori 

Kinetik Gas. Teori kinetik gas menjelaskan tentang rata-rata energi per-partikel 

(energi ekipartisi) dan energi dalam gas serta kecepatan efektif molekul gas. 

1. Tekanan Molekul Gas 

Pada bagian ini kita akan mencoba mencari hubungan besaran mikroskopis dan 

makroskopis melalui tekanan yang diberikan oleh molekul-molekul penyusun gas 

terhadap dinding wadahnya. Kita dapat menyelidikinya melalui konsep dinamika gerak 

molekul (hukum Newton) sebagaimana bagan di bawah ini: 

Hukum 2 Newton ( F = ma) 

Hukum 3 Newton ( F aksi = F reaksi ) 

Hukum Gas Ideal (PV = nRT) 

Teori 

Kinetik Gas 

Energi ekipartisi 

Kecepatan Efektif 

Energi Dalam 


79

Mari kita temukan persamaan Teori Kinetik pada molekul gas, melalui serangkaian 

analogi di bawah ini. Jika bola dilempar ke dinding, itu akan memberikan gaya pada 

dinding, seperti gambar di samping. Setiap partikel gas 

melakukan hal yang sama, kecuali ketika massanya lebih 

kecil, ia akan memiliki kecepatan yang lebih besar. Karena 

jumlah partikel sangat banyak maka molekul gas sering 

menumbuk/memantul ke dinding, dampaknya dari masingmasing 

partikel secara terus menerus sebagai kekuatan 

dan membagi besarnya gaya ini dengan luas dinding 

kemudian disebut tekanan. 

Gambar115. Molekul-molekul 

―Tekanan yang diberikannya gas disebabkan 

gas (N) menumbuk dinding 

oleh tabrakan molekul dengan dinding wadah‖. 

Untuk menghitung gaya yang diberikan oleh molekul 

gas pada dinding, pertimbangkan ini adalah molekul 

gas ideal yang terdiri atas N partikel dalam wadah 

yang berbentuk kubus yang sisinya memiliki panjang L. 

Ingat tumbukan molekul dengan dinding adalah 

tumbukan lenting sempurna (tidak ada perubahan 

energi), hanya arahnya yang berbeda. Ingat pula, 

tumbukan itu berkaitan massa dan kecepatan molekul 

(momentum= mv) seperti gambar 116 di samping, 

Gambar116. Tumbukan elastis 

sempurna 

Gambar117. Tumbukan elastis 

sempurna 

Perhatikan gambar di samping, fokuskan 

perhatian pada satu partikel yang bermassa m, 

kemudian menumbuk dinding kanan lurus, dan 

memantul lurus kembali dengan elastis. Saat 

mendekati dinding, partikel memiliki kecepatan + v 

dan memiliki momentum + mv. Partikel memantul 

memiliki kecepatan yang sama, hanya arahnya yang 

berbeda yaitu kecepatan −v dan momentum −mv, 

perjalanan ke dinding kiri, memantul lagi dan 

kepalanya kembali ke kanan. Waktu (t) antara 

tabrakan dengan dinding kanan ke kiri adalah 

bolak balik, jarak menjadi (2L ) dibagi dengan 

kecepatan partikel tetap, sehingga t = 2L/v. 


80

Berdasarkan hukum II Newton, dalam bentuk teorema impuls-momentum, gaya 

rata-rata yang diberikan pada partikel dengan dinding ini diberikan oleh perubahan 

dalam momentum partikel per satuan waktu : 

Gaya rata − rata impuls = 

= 

Momentum akhir−momentum awal 

waktu antara berturutan 

−mv − +mv 

2L/v 

= −mv2 

L 

Berdasarkan hukum 3 newton, tentang gaya akasi dan reaksi, seperti gambar 

118. Molekul memberi gaya pada dinding (panah merah) 

akibatnya bola terpantul (panah hijau atas). Gaya yang 

diterapkan pada dinding dengan sama besarnya dengan 

nilai impuls, hanya berlawanan arah yaitu ( +mv 2 /L). 

Besarnya F untuk gaya total yang bekerja pada 

dinding kanan adalah sama dengan jumlah partikel yang 

bertabrakan (N) dengan dinding selama waktu (t) 

dikalikan dengan gaya rata-rata yang diberikan oleh 

setiap partikel. 

Gambar118. Molekul menumbuk 

dinding dengan gaya F 

F = N m v 2 

..........Pers 17 

3 L 

N mv 2 

P = F A = F L 2 = 

3 L 

L 2 = N mv 2 

3 L 3 

P = N mv 2 

atau PV = N mv 2 

..........Pers 18 

3 V 

3 

P = 2N mv 2 

atau PV = 2 N 1 3 2V 

3 2 mv2 = 2 N. E 3 

k 

PV = N mv 

3 2 atau PV = 2 N. E 3 

k 

..........Pers 19 

Selama N partikel pindah secara acak dalam tiga dimensi, sepertiga dari mereka 

rata-rata menyerang dinding kanan selama waktu t. Sehingga, gaya totalnya adalah : 

Maka besarnya tekena yang diberikan oleh gaya (F) adalah : 

Dengan L 3 adalah volume kubus (V), maka L 3 = V dan persamaan menjadi : 

Dengan mv 2 adalah energi kinetik, E k = 1 2 mv2 , maka persamaan menjadi : 

..........Pers 16 

Jadi secara mikroskopis dan makroskopis gas dihubungkan oleh persamaan berikut : 


81

2. Teorema Ekipartisi Energi 

Bila dihubungkan persamaan 19 dengan persamaan umum gas ideal, PV = NkT, 

maka besarnya energi kinetik partikel dalam besaran makroskopis adalah : 

PV = 2 3 N. E k dan PV = NkT 

Bila PV di subtitusikan menjadi : NkT = 2 3 

N. E k 

E k = 3 2 

kT 

..........Pers 20 

Persamaan 20 ini memiliki arti bahwa, energi kinetik translasi rata-rata dari 

molekul dalam gas berbanding lurus dengan temperatur mutlak . Maksudnya, semakin 

tinggi suhu maka semakin besar pula energi kinetik molekul gas. Hubungan suhu dan 

kecepatan molekul ini di beri nama Teorema Ekipartisi Energi. 

Setelah kita memahami teorema ekipartisi energi, maka ada banyak fenomena 

alam yang dapat kita jelaskan. Seperti fenomena mencairnya es di kutub utara. 

Perubahan wujud zat dari padat ke cair disebabkan adanya perubahan temperatur 

hingga mencapai titik lebur, dan jika temperatur terus ditingkatkan hingga mencapai 

titik uap maka zat akan berubah menjadi gas. 

Fenomena mencairnya es di kutub utara ini, disebabkan oleh meningkatnya suhu 

bumi akibatnya ada pemanasan global. Pemanasan global disebabkan oleh 

meningkatnya gas-gas rumah kaca yang ada di atmosfer, sehingga menghalangi energi 

panas bumi. Akibatnya energi panas itu dipantulkan kembali ke bumi, pemantulan 

kembali menyebabkan suhu bumi semakin meningkat. Untuk menghindari pemanasan 

global coba kita perlu mengurangi gas-gas rumah kaca. 

Perubahan kecepatan molekul gas dapat 

meningkatkan volume. Misalnya pada balon yang 

terjemur di bawah matahari, balon semakin lama akan 

semakin membesar seiring dengan peningkatan suhu 

udara dalam balon, amati gambar di 120. 

Membesarnya balon akibat peningkatan suhu di sekitar 

Gambar 120 suhu menyebabkan 

balon menandakan bahwa kecepatan partikel udara 

partikel bergerak lebih cepat 

(gas) yang ada di dalam balon semakin meningkat. 

Gambar 121 suhu dan tekanan 

menyebabkan molekul lebih lambat 

Perubahan temperatur juga menyebabkan 

perubahan tekanan. Sebagai contoh, saat kita mendaki 

gunung/ berpergian ke dataran tinggi, biasanya kita 

akan lebih sering menarik nafas, hal ini dikarenakan 

suhu dan tekanan di dataran tinggi lebih rendah dari 

suhu di dataran rendah. Hal ini menandakan energi 

kinetik atau kecepatan molekul udara itu mengecil. 


82

Pada persamaan teori ekipartisi energi yang 

lebih komplek banyak digunakan dibidang astronomi 

untuk mengamati berbagai fenomen alam, seperti 

fenomena Citra gabungan sinar-X dan optik Nebula 

Kepiting, perhatikan gambar 78 di samping. 

Di tengah inti nebula ini terdapat bintang Gambar 122. Teorema ekipartisi 

neutron yang berotasi dengan cepat. Bintang ini untuk mengamati bintang neutron 

bermassa satu setengah kali lebih besar 

daripada matahari namun hanya berukuran 25 km. Teorema ekuipartisi dapat 

digunakan untuk memprediksikan sifat-sifat bintang neutron seperti ini. 

3. Derjat Kebebasan dan Persamaan Energi Ekiparsi 

Saat molekul gas bergerak dengan kecepatan tertentu, molekul gas itu artinya 

memiliki derajat kebebasan. Derajat kebebasan terdiri atas gerak translasi, gerak 

rotasi, dan gerak vibrasi. Sebelum kita menemukan energi untuk berbagai jenis gerak, 

sebelumnya kita perlu memahami terlebih dahulu maksud dari derajat kebebasan. 

Setiap derajat kebebasan berhubungan dengan kemampuan suatu molekul untuk 

berpartisipasi (berperan serta) dalam suatu gerakan satu dimensi yang memberi 

kontribusi (menyumbang) ke energi mekanik molekul tersebut. Ini diilustrasikan 

dengan baik oleh derajat kebebasan. 

Derajat kebebasan adalah banyaknya bentuk energi yang dimiliki oleh molekul 

gas sesuai dengan jenis dan arah gerak partikelnya atau derajat kebebasan dapat juga 

diartikan sebagai setiap cara bebas yang dapat digunakan oleh pertikel untuk 

menyerap energi. Amati tabel di bawah ini untuk memahami 3 derajat kebebasan gerak 

(vibrasi, rotasi dan translasi) : 

Perbedaan Vibrasi Rotasi Translasi 

Ruang gerak 1 dimensi (1-D) 2 dimensi (2-D) 3 dimensi (3-D) 

Derajat 1 derajat kebebasan 2 derajat kebebasan 3 derajat 

kebebasan 

kebebasan 

Sumbu gerak sumbu X sumbu X dan Y sumbu X, Y dan Z 

Gambar 


83

Perbedaan Vibrasi Rotasi Translasi 

Gerak molekul 

Persamaan 

energi ekipartsi 

1 × 1 2 kT = 1 2 kT 2 × 1 2 kT = kT 3 × 1 2 kT = 3 2 kT 

Latihan Akhir Sub-Bab M 

1 Tiga silinder identik tertutup 

dengan piston identik yang bebas 

bergeser keatas dan ke bawah, 

silinder bergerak tanpa gesekan. 

Setiap silinder berisi gas ideal, 

dan gas menempati volume yang 

sama pada setiap piston, tetapi suhunya saja berbeda. Setiap silinder piston yang 

bebas bergerak berada di atas gas, dan bagian atas setiap piston terkena tekanan 

atmosfir. Suhu dalam silinder 1, 2, dan 3 masing-masing adalah 0 ° C, 50 ° C, dan 

100 ° C. Berdasarkan ilustrasi di atas, tentukan : 

a. Tentukan peringkat silinder berdasarkan tekanan gas, dari yang paling besar 

ke paling kecil. 

b. Tentukan urutan silinder berdasarkan jumlah mol gas dalam silinder dari yang 

paling besar ke paling kecil. 

2 Coba temukan fenomena alam yang dapat dijelaskan dengan teorema ekipartisi! 

3 Dalam suatu kotak besi, terdapat 10 21 molekul gas nyata yang dianggap ideal . Jika 

suhu terukur dalam kota adalah 27 ̊. Tentukan : 

a. energi kinetik rata-rata satu molekul 

b. energi kinetik total rata-rata satu molekul 

4 Dalam suatu tabung baja terdapat 0,1 mol gas nyata yang dianggap ideal. Suhu 

terukur dalam tabung adalah 500K. Tentukan energi kinetik rata-rata molekul 

5 Toni mengatakan cenderung akan merasa nyaman berada di ruangan yang 

bersuhu sedang (20 ° C − 25 ° C) dibandingkan ruangan yang bersuhu tinggi 

> 30 ° C. Apakah pernyataan toni beralasan secara ilmiah? Jelaskan dengan 

meninjau sifat mikroskopis molekul udara (gas). 


84

N.Kecepatan Efektif Molekul Gas Ideal 

Pada bagian sebelumnya kita sudah mempelajari Hukum gas secara makroskopis, 

pada bagian ini kita akan mencoba menyelidikin perubahan molekul gas (secara 

mikroskopis) dengan tujuan agar kita dapat memanfaatkan gas untuk memenuhi 

kebutuhan dan menjelaskan berbagi fakta dan fenomena alam yang terjadi. 

1. Pengaruh jumlah (kerapatan) molekul terhadap perubahan momentum molekul pada 

dinding wadah 

Gambar di samping menggambarkan perbedaan 

banyaknya tumbukan pada dinding wadah, 

melalui jumlah tanda panahnya. Gambar 126a 

memiliki kerapan molekul gas yang sangat rendah, 

gambar 126bb menggambarkan kerapan molekul 

yang lebih tinggi. Maka dapat disimpulkan dari 

kedua gambar di samping, jumlah tumbukan 

terhadap dinding lebih banyak diberikan oleh 

Gambar 126. 126a. Tekanan oleh 6 

molekul yang memiliki kerapatan tinggi. Artinya : 

molekul, 126b.Tekanan oleh 16 molekul 

P ∝ n 

Sehingga dapat dikatakan ―impuls (perubahan momentum) akan lebih besar pada 

wadah dindingnya ketika kepadatan (banyaknya) molekul meningkat‖ 

2. Pengaruh besarnya kecepatan molekul terhadap besarnya dan banyaknya tumbukan 

pada dinding wadah 

Berdasarkan gambar di samping, panjang 

panah menunjukkan besarnya tekanan pada 

dinding wadah, banyaknya panah menunjukkan 

banyaknya tumbukan terhadap dinding wadah. 

Gambar 127a adalah partikel yang berkecepatan 

rendah (suhu rendah), gambar 127b adalah 

partikel berkecepatan tinggi (suhu tinggi). 

Bila besarnya tekanan ditunjukkan 

Gambar 127. Pengaruh kecepatan terhadap 

dengan panjangnya panah dan 

Tekanan , 127a. besar. 127b.kecil oleh 16 molekul 

banyaknya tumbukan dinyatakan dalam 

jumlah panah, maka keadaan di gambar 127a memiliki tekanan dan jumlah tumbukan 

yang lebih kecil dibandingkan keadaan di(gambar 127b. 


85

Ini artinya kecepatan partikel sebanding dengan besarnya tekanan 

terhadap dinding wadah dan banyaknya tumbukan dengan dinding wadah. 

P = kecepatan 2 

molekul 

Sehingga dapat dikatakan ―impuls (perubahan momentum) yang lebih besar pada 

dinding wadah ketika rata-rata kecepatan meningkat‖ 

3. Pengaruh besarnya massa molekul terhadap besarnya tumbukan pada dinding 

wadah 

Gambar 1228. Pengaruh massa terhadap 

tekanan 128a. besar. 128b.kecil 

Berdasarkan gambar di samping, molekul pada 

gambar 128ba memiliki massa yang lebih kecil 

dibanding gambar 128b. Tanda panah 

menggambarkan besarnya tekanan terhadap 

diinding. Tanda panah gambar a lebih pendek 

daripada gambar 128b, ini menunjukkan 

tekanan oleh molekul di gambar 128a lebih 

kecil dibandingkan tekanan molekul terhadap 

tekanan molekul oleh gambar 128b. Maka : 

P ∝ massa molekul (m) 

Sehingga dapat disimpulkan ―impuls (perubahan momentum) yang lebih besar pada 

wadah dindingnya ketika massa gas lebih besar‖ 

4. Formulasi Kecepatan Efektif 

Tiga keadaan di atas menggambarkan pengaruh massa molekul (m), kerapatan 

molekul (N) dan kecepatan partikel (v), hal ini bersesuaian dengan persamaan gas ideal 

yang telah kita tinjau sebelumnya, yang menyatakan : 

pV = N 3 

mv2 

Secara makroskopis kita menemukan persamaan Gas Ideal, yaitu: pV = NkT 

Perilaku gas ideal 

secara mikroskopis atau makroskopis saling berkaitan dan 

menjelaskan satu keadaan yang sama, maka jika di subtitusikan, diperoleh : 

NkT = 1 N mv2 

3 

kT 

v 2 

v 

= 1 3 mv2 

= 3kT 

m 

= v rms = 3kT 

m 

Kecepatan ini disebut kecepatan efektif atau sering disebut, kecepatan rms (root 

mean square). Kecepatan ini sering disebut kecepatan ekektif, yaitu kecepatan yang 

menyatakan seberapa cepat rata-rata molekul bergerak. 

..........Pers 20 

..........Pers 21 


86

Latihan Akhir Sub-Bab N 

1. Mengapa komposisi udara yang kita hirup 70% adalah nitrogen? Jelaskan 

dengan meninjau kecepatan RMS komponen penyusun udara. 

2. Suhu paling rendah yang mungkin terukur di luar angkasa adalah 2,7 K. Coba 

hitunglah kecepatan rms molekuk-molekul hidrogen pada kondisi ini! 

3. Sebuah tabung gas berisi gas ideal dengan volume tertentu dan bertekanan p. 

Akar nilai rata-rata kuadrat laju molekul gas tersebut v rms . Jika dalam tabung itu 

dipompakan gas sejenis, sehingga tekanannya menjadi 2p,sedangkan suhunya 

dibuat tetap, maka v rms menjadi? Jelaskan! 

4. Tentukan perbandingan kecepatan efektif partikel-partikel gas helium (Mr=4 

gr/mol) pada suhu 27 0 C dan kecepatan efektif partikel-partikel gas neon (Mr = 

10 gr/mol) pada suhu 127 0 C! 

O.Energi Dalam Gas Ideal 

Setiap molekul gas pada sistem tertutup memiliki 

energi. Misalkan kita memasak makanan dengan bantuan 

presto. Ketika api sudah dinyalakan udara dalam presto 

mulai meningkat, kemudian dihasilkan energi oleh udara 

(gas) yang terperangkap dalam presto untuk melunakkan 

masakan. Energi total yang tersimpan dalam presto 

disebut energi dalam. 

Gambar 129. Energi dalam 

ditingkatkan dengan presto 

Presto tidak akan berfungsi jika udara dalam presto 

tidak dipanaskan, buktinya jika api kompor tidak 

dinyalakan maka masakan tidak akan pernah masak. 

Hal ini menunjukkan bahwa suhu mempengaruhi energi 

dalam gas. Selain peningkatan suhu, banyaknya air 

dan rongga antara tutup dan permukaan air juga 

Gambar 130.Pemanasan untuk berpengaruh. Sehingga jumlah dan jenis molekul gas 

meningkatkan energi dalam presto 

mempengaruhi energi dalam gas. 

Secara umum, molekul gas terdiri atas berbagai jenis gas, yaitu gas 

monoatomik dan gas diatomik serta adapula gas poliatomik. Ketiga gas itu dibedakan 

atas atom/ jumlah partikel penyusun gas tersebut. Mari kita pahami lebih lanjut! 


87

1. Jenis-Jenis Atom Penyusun Gas 

Molekul gas tersusun atas atom-atom. Molekul gas dapat dapat diberdasarkan 

berdasakan jumlah atom penyusunnya, jenis molekul terdiri dari : 

a. Molekul gas monoatomik adalah gas yang hanya terdiri atas satu atom. 

b. Molekul gas diatomik adalah gas yang partikelnya tersusun atas dua atom. 

c. Molekul gas poliatomik adalah gas yang partikelnya tersusun atas banyak atom 

Tabel 8. Perbedaan Molekul Gas 

Susunan Molekul 

Contoh dan Gambar contoh 

Gas 

Monoatomik 

Helium (He), Neon(Ne), Argon(Ar) dan Krypton (Kr) 

Gas 

Diatomik 

hidrogen H 2 , oksigen O 2 , clor Cl 2 , dan flour F 2 

Gas 

Poliatomik 

Phosporus (P 4 ) dan sulfur (S 8 ) 

2. Perumusan Energi Dalam Gas dalam Satu Keadaan 

Setelah memahami jenis-jenis atom penyusun partikel atau molekul, selanjutnya 

kita akan menyelidiki bagaimana keadaan energi dalam suatu gas dalam sistem 

tertutup dalam satu keadaan, energi 

dalam dilambangkan dengan simbol U. 

Jika dalam suatu kotak diamati 

dengan ultrascope terdapat sejumlah 

molekul gas Nitrogen sebanyak N seperti 

gambar 131 disamping, Selanjutnya kita 

akan merumusakan persamaan besarnya 

Gambar 131. Molekul gas di ultrascope 

energi dalam total gas pada satu keadaan. 


88

Secara teoritis, besar energi dalam total adalah jumlah energi kinetik total dari 

seluruh molekul gas dalam suatu kotak, Energi dalam dirumuskan berdasarkan: 

a. Pada teorema ekipartisi energi translasi ( pada tiga derajat kebebasan) diperoleh 

energi rata-ratanya yaitu ε = 3kT 

2 

b. Jika terdapat n mol gas, maka jumlah molekul gas adalah N = N A n dengan 

N A adalah bilangan Avogadro. 

c. Dengan menghubungkan poin a dan b dengan N A k = R, maka energi dalam total 

(U) semua molekul gas menjadi : 

U = N ε = nN 3kT 

A = 3 n N 2 2 

Ak T = 3 nRT 2 

Persamaan energi dalam pada persamaan 22 adalah persamaan untuk tiga 

derajat kebebasan 

3. Energi dalam gas Monoatomik dan Diatomik 

Energi dalam suatu molekul gas bergantung dari jumlah partikel dan besarnya 

energi kinetiknya. Hal ini menunjukkan adanya perbedaan energi dalam untuk gas 

monoatomik dan gad diatomik, karena jumlah partikel penyusun gas diatomik dan 

monoatomik jumlahnya berbeda. 

Persamaan energi dalam yang telah kita dapatkan dari persamaan 31, 

merupakan persamaan energi dalam untuk jenis gas monoatomik. Berikut persamaan 

energi dalam untuk suhu dan jumlah partikel yang berbeda-beda : 

i Energi dalam molekul gas monoatomik (3 derajat kebebasan) : 

i. Energi dalam molekus gas diatomik 

U = 3 2 nRT 

..........Pers 22 

 

 

 

Pada suhu rendah (T = ± 250 K): U = 3 2 nRT = 3N 1 2 kT 

pada suhu sedang (T = ± 500 K): U = 5 2 nRT = 5N 1 2 kT 

pada suhu tinggi (T = ± 1000 K): U = 7 2 nRT = 7N 1 2 kT 

4. Perubahan Energi Dalam Gas 

Selama gas dalam sistem tertutup, memungkinkan gas mengalami lebih dari 

satu keadaan, misalnya terjadi perubahan suhu, amati gambar 132 di bawah. 

Akibatnya terjadi perubahan energi dalam gas dan energi yang dimiliki oleh lingkungan, 

perubahan energi dalam gas disebabkan antara lain oleh faktor : 

a. Muncul kerja yang dilakukan oleh gas atau lingkungan 

b. Terjadi pertukaran kalor antara gas dan lingkungan. 


89

Gambar 132Kalor dari lingkungan diberi ke sistem, sehingga energi dalamnya bertambah 

Hukum I Termodinamika dapat menjelaskan keadaan di atas. Hukum I 

termodinamika menerapkan hukum kekekalan energi pada suatu sistem termodinamika, 

diamana terjadi perubahan energi sebelum proses sama dengan energi sesudah 

proses, perhatikan Gambar 133 di bawah ini : 

Gambar 133. Hukum 1 termodinamika tentang hukum kekekalan energi 

Misalkan energi dalam (energi kinetik+energi potensial) partikel mula-mula U1 

dalam presto sebelum dipanaskan. Kemudian udara (gas) dalam presto di panaskan 

(diberi kalor Q) sehingga energi dalamnya berubah menjadi U2, yaitu U 2 = Q + U 1 

Berarti perubahan energi dalam (∆U) presto adalah adalah energi dalam akhir 

dikurangi energi dalam awal, secara matematis : 

∆U = U 2 − U 1 

..........Pers 23 

Perhatikan gambar 134, misalkan lingkungan melakukan kerja pada gas (sistem) 

sebesar W. Karena energi kekal maka pertambahan energi dalam gas hanya terjadi 

akibat adanya usaha oleh lingkungan, sehingga ada aliran kalor yang masuk ke sistem. 

Gambar 134 Gas dengan energi dalam U 1 melakukan kerja pada lingkungan sebesar W 


90

Secara matematis, pernyataan dan gambar di atas dapat ditulis dalam persamaan : 

∆U = W + Q 

Persamaan di atas merupakan pemodelan matematis dari Hukum I 

Termodinamika. Dalam menerapkan hukum ini kita harus memperhatikan tanda dengan 

seksama, gunakan bantuan Gambar 135 untuk meningkatkan pemahamanmu. 

Perjanjian tanda untuk ∆U, W dan Q sebagai berikut : 

..........Pers 24 

a. ∆U positif jika energi dalam gas (sistem) bertambah 

b. ∆ U negatif jika energi dalam yang dimiliki gas (sistem) 

berkurang 

c. W positif jika lingkungan melakukan kerja pada gas 

(sistem) 

d. W negatif jika gas (sistem) melakukan kerja Gambar 135. Perjanjian tanda Q dan W 

pada lingkungan 

e. Q positif jika kalor mengalir masuk dari lingkungan ke gas (sistem) 

f. Q negatif jika kalor mengalir keluar dari gas (sistem) ke lingkungan 

Untuk meningkatkan pemahaman tentang penggunaan tanda positif (+) atau 

negatif (-) coba pahami perjanjian tanda di atas dengan mengamati gambar 138 dan 

tabel 9 di bawah ini : 

Tabel 9. Perjanjian tanda untuk W dan Q 

Q positif Sistem mendapat kalor 

Q negatif Sistem kehilangan kalor 

W positif Sistem melakukan kerja 

W negatif Sistem dikenai kerja 

Setelah memahami tentang hukum 1 termodinamika. Kita dapat memahami 

berbagai fenomena alam yang dapat dijelaskan dengan hukum 1 termodinamika ini. 

Salah satunya tentang Hornet dan Lebah Jepang. 

Perhatikan gambar 136, itu adalah Hornet, ia sejenis lebah 

raksasa yang sering menyerang sarang lebah Jepang yang 

berukuran lebih kecil . Lebah Jepang adalah salah satu jenis 

spesies lebah yang mempunyai kemampuan meningkatkan suhu 

Gambar 136. Hornet 

tubuhnya sendiri hingga 48̊ C. 

Ukuran tubuh lebah Jepang lebih kecil, seperti Gambar 

137. Walaupun kecil, tidak menghalangi lebah jepang untuk 

mengalahkan hornet yang sedang menyerang tanpa perlu 

menggunakan gigitan atau sengatan. Yang dilakukan lebah 

Gambar 136. Lebah Jepang 

kecil ini cukup dengan mengerubungi hornet secara 

beramai-ramai, seperti Gambar 138 di bawah ini. 


91

Dalam kondisi ini hornet akan mati 

dengan sendirinya. Mengapa hal ini bisa 

terjadi? Hornet mempunyai kelemahan 

biologis, yaitu struktur dan fisiologisnya tidak 

dapat bertahan dengan kenaikan suhu yang 

tinggi. Nah, ketika hornet menyerang 

sarang lebah Jepang, ratusan lebah Gambar 138. Lebah Jepang mengerubungi Hornet 

Jepang akan dengan kompak 

mengerubungi hornet dengan membentuk kerumunan seperti bola . Secara bersama - 

sama lebih menaikkan suhu tubuhnya dari suhu 25̊ C hingga suhu 47 ̊C. Dapat 

dipastikan nabilsial menimpa hornet si lebah besar. Bagi lebah Jepang, kenaikan suhu 

ini tidak berefek apa-apa namun bagi hornet kenaikan suhu ini mampu mengakhiri 

hidupnya. 

Latihan Akhir Sub-Bab O 

1. Berdasarkan hukum 1 termodinamika, jelaskan bagaimanakahtransfer/ perubahan 

energi dalam gas yang berada pada sistem terbuka, tertutup, dan terisolasi ? 

2. Energi dalam yang dihasilkan oleh Presto cukup besar, sehingga perlu hati-hati 

dalam penggunaanya. Coba temukan dan jelaskan apa saja yang harus diperhatikan 

saat memasak dengan panci presto. 

3. Sebuah mesin panas mengalami proses di mana energi internalnya berkurang 400,0 

J saat sedang melakukan kerja 250 J. Selama proses ini, bagaimanakah proses 

pemberian panas yang diambil (atau diberikan) mesin selama proses ini? 

4. Sebuah sistem mengalami proses yang terdiri dari dua langkah berikut: 

Langkah 1: Sistem menyerap 73 J panas, sementara kerja yang dilakukan 35 J 

Langkah 2: Sistem menyerap 35 J panas saat melakukan 72 J kerja. 

Hitung perubahan energi internal untuk proses keseluruhan (di J). 

5. Sebanyak 0,4 mol gas oksigen dalam tabung baja mengalami perubahan suhu dari 

100 ̊C menjadi 250 ̊C. Berapakah perubahan energi dalam gas dalam tabung ini? 

Apakah kalor masuk ke gas atau keluar dari gas? 

6. Apakah bisa menjelaskan peristiwa matinya Hornet karena dikerubungi Lenah Jepang 

dengan Hukum I Termodinamika? Jelaskan jawabanmu. 


92

P.Gas Nyata yang Tidak Ideal (Gas Nyata) 

Kita sudah mempelajari gas nyata yang dapat dianggap ideal (gas ideal) dan 

mendapatkan persamaan umum gas ideal. Persamaan gas ideal itu dapat berlaku pada 

gas nyata yang bersuhu tinggi dan bertekanan rendah. Nah, bagaimana jika unsur zat 

tersebut tidak memiliki suhu tinggi dan tekanan yang rendah? Pada sub-bab ini mari 

kita selidiki perilaku dan persamaan gas nyata yang tidak ideal kita sebut gas nyata. 

Perhatikan diagram gambar 141 di samping, diagram di samping 

menggambarkan keadaan wujud gas yang sama pada temperatur yang berbeda. 

Dengan Tc adalah Temperatur kritis, yang nilainya dapat dilihat pada tabel 8. 

Kurva biru menggambarkan keadaan 

zat dalam wujud gas saat 

temperaturnya lebih besar dari 

temperatur kritis (T>Tc), sebesar 

apapun tekanan yang diberikan tidak 

akan merubah ke fase cair. 

Kurva merah, gambarkan wujud zat 

bertemperatur lebih kecil dari Tc 

(T

Ini artinya, yang menyebabkan gas nyata dapat dikategorikan sebagai gas 

tidak ideal adalah faktor rendahnya suhu (dibawah titik kritis) dan meningkatnya 

tekanan (di atas tekanan kritis). 

Secara mikroskopis, gas nyata pada suhu rendah 

menyebabkan molekul penyusun zat bergerak lebih lambat, 

yang menyebabkan gaya tarik menarik antar molekul 

semakin membesar. Pada gas yang bertekanan tinggi 

secara mikroskopis molekul-molekul penyusunnya memiliki 

Gambar 143.Jarak molekul jarak yang lebih dekat, dari pada jari-jarinya seperti 

lebih kecil dari jari-jarinya gambar 143 di samping. 

Sehingga pada suhu rendah dan tekanan tinggi 

memungkinkan adanya penyimpangan perubahan wujud 

gas menjadi cair atau padat, seperti mengembun gambar 

144 di samping. Penyimpangan ini berarti persamaan 

umum gas ideal tidak dapat menjelaskan fenomena 

perubahan wujud zat. Sehingga diperlukan perumusan 

Gambar 144. Mengembun 

baru untuk gas nyata. 

Perhatikan gambar 145 Vander Waals, ia adalah orang 

pertama yang mengembangkan persamaan untuk gas nyata. Ia 

menyatakan bahwa walaupun volume gas sangat kecil, namun 

bila volume dari sejumlah besar molekul dijumlahkan maka akan 

diperoleh nilai volume tertentu. Mari kita temukan persamaan 

gas nyata yang dirumuskan oleh Vander Waals. 

Volume total yang dimiliki gas bergantung pada mol gas tersebut. Semakin besar mol 

gas berarti semakin banyak molekul gasnya, maka semakin besar pula volume gas 

totalnya. 

Maka, volume gas total gas (V g ) dapat dituliskan dalam persamaan 25, yaitu : 

V g = a n 

Dengan a adalah konstanta yang bergantung jenis zat dan n adalah mol gas. 

Dengan demikian volume dalam ruang kosong dalam wadah menjadi 

V ′ = V − V g = V − an 

Dalam gas ideal tidak ada tarikan antar molekul, namun dalam gas nyata ada 

tarikan antar molekul zat. Tarikan antar molekul itu akan menyebabkan molekul akan 

menumbuk dinding wadah mendapat tarikan yg berlawanan dari molekul yang lain 

sehingga kekuatan untuk menumbuk dinding berkurang. 

..........Pers 25 

..........Pers 26 


94

Van der waals menunjukkan bahwa besarnya tekanan berbanding terbalik 

dengan kuadrat volume dan berbanding terbalik dengan konstanta b. 

∆p = bn2 

..........Pers 27 

V 2 

Persamaan gas nyata dapat diperoleh dari persamaan ideal dengan mengganti : 

p → p + bn2 

V 2 

V → V − an 

Dengan demikian persamaan gas nyata menjadi 

p + bn2 V − an = nRT 

V2 ..........Pers 28 

..........Pers 29 

Persamaan ini dapat menjelaskan dengan baik fenomena perubahan wujud zat. 

Latihan Akhir Sub-Bab P 

1. Temukan titik didih, titik uap dan titik beku gas Carbon, Hidrogen, Oksigen, 

hidrogen dan LPG. Kapan gas tersebut dapat dikategorikan sebagai gas ideal? 

2. Temukan dan jelaskan berbagai fenomena ilmiah yang dapat dijelaskan 

dengan persamaan Van Der Waals (minimal 3). 

3. Gunakan persamaan van der Waals dan persamaan gas ideal untuk 

menghitung volume 1,000 mol gas neon pada tekanan 500,0 atm dan suhu 

355,0 K. Jelaskan mengapa dua nilai yang berbeda. (Untuk Ne: a = 0,211 L2 

atm / mol2 dan b = 0,0171 L / mol) 

4. Sebuah sampel dari 7,50 kg gas oksigen mengisi termos 100 L pada 289 °C. 

Dalam keadaan ini, jelaskan persamaan yang tepat untuk menentukan 

tekanan oksigen adalah? Berapa tekanan gas? 

5. Tabel di bawah ini menunjukkan beberapa konstanta van der Waals untuk 

berbagai molekul zat. 


95

Berdasarkan tabel di atas, tentukan: 

a) Prediksikan urukan interaksi antar molekul zat dari yang terkuat ke yang 

terlemah, 

b) Secara makroskopis, apakah dampak dari interaksi antar moleku zat dari yang 

terkuat ke yang terlemah?Jelaskan. 


96

RANGKUMAN 

1. Gas adalah suatu wujud zat tanpa ikatan antar molekul yang sangat renggang 

(~0,1 nm) pada suhu tertentu, (biasanya pada titik didih dan diatasnya yang 

dimiliki suatu zat). 

2. Proses pembakaran selalu menghasilkan gas karbon (CO 2 dan/CO) ditambah 

dengan gas lainya yang berbahaya bagi pernapasan dan jika jumlahnya tidak 

seimbang dengan kadar oksigen di Bumi gas-gas tersebut akan merusak 

lapisan ozon Bumi kita. 

3. Gas ideal adalah penyederhanaan atau idealisasi dari gas nyata pada 

kerapatan rendah dengan membuang sifat-sifat yang tidak signifikan untuk 

memudahkan analisis. Gas nyata dapat bersifat seperti gas ideal ketika gas 

tersebut memilki suhu tinggi (≥suhu kamar) dan bertekanan rendah dan gas 

ideal hanya dapat diamati pada ruangan yang tertutup 

4. Sistem tertutup adalah suatu sistem yang tidak memungkinkan molekul keluar 

dan masih memungkinkan adanya transfer energi. 

5. Bumi adalah sisstem tertutup dan Bumi memiliki empat reservoir raksasa 

yang menampung materi, dan setiap reservoir itu adalah suatu sistem terbuka 

karena baik materi maupun energi dari setiap reservoir itu dapat masuk dan 

keluar. Ke-empat reservoir disebut juga sebagai sub-sistem Bumi. 

6. Besaran makroskopis adalah besaran yang perubahannya dapat diamati 

secara langsung melalui observasi dan atau dapat dengan menggunakan 

bantuan alat ukur. Besaran makroskopis gas terdiri dari jumlah gas (massa), 

volume, suhu dan tekanan. 

7. Hukum-Hukum gas : 

a. Hukum Boyle : pV = C 

Contoh: Respirasi, kegiatan berenang, tangki SCUBA dan Pompa. 

b. Hukum Gay-Lussac : p T = C 

Contoh: Panci bertekanan (presto), Proses pengalengan makanan, 

Tabung Aeresol yang dipanaskan 

c. Huku Charles : V T = C 

Contoh: Proses TMA dan TMB 

pimpong dan pembuatan roti 

pada ruang bakar, memperbaiki bola 


97

8. Sistem tertutup (jumlah molekul tetap) yang memiliki dua keadaan, karena 

perubahan tekanan, volume dan suhu. Keadaan awal (P awal , V awal dan T awal ) 

dan 

persamaan : 

keadaan akhir (P ak hir V akhir dan T ak hir ) maka dapat dianalisis dengan 

P awal V awal 

= P akhir V akhir 

T akhir 

T awal 

9. Hukum Avogadro menyatakan ―Pada suhu (T) tetap dan tekanan (P), volume 

(V) yang ditempati ogas berbanding lurus dengan jumlah molekul gas (N)‖ 

V 

N = C 

Contoh : Teknologi Air Bag (kantong udara) dan masuknya udara dalam 

ditulis dengan : 

ruang bakar 

10. Persamaan gas ideal, PV = NkT ; PV = nRT 

11. Penerapan ilmu dinamika pada tingkat atom atau molekul penyusun zat gas 

yang disebut juga sebagai Teori Kinetik Gas 

12. Dalam waktu satu detik, sebuah partikel mengalami banyak tabrakan dan 

masing-masing mengubah kecepatan partikel dan arah gerak. Sebagai 

hasilnya, atom atau molekul memiliki kecepatan dan arah berbeda-beda 

13. Teori kinetik gas menjelaskan tentang rata-rata energi per-partikel (energi 

ekipartisi) dan energi dalam gas serta kecepatan efektif molekul gas 

14. Secara mikroskopis, ―Tekanan yang diberikannya gas disebabkan oleh 

tabrakan molekul dengan dinding wadah‖. Secara mikroskopis dan 

makroskopis gas dihubungkan oleh persamaan berikut : PV = N mv 2 

3 

15. Saat molekul gas bergerak dengan kecepatan tertentu, molekul gas itu 

artinya memiliki derajat kebebasan. Derajat kebebasan terdiri atas gerak 

translasi, gerak rotasi, dan gerak vibrasi . Derajat kebebasan adalah 

banyaknya bentuk energi yang dimiliki oleh molekul gas sesuai dengan jenis 

dan arah gerak partikelnya atau derajat kebebasan dapat juga diartikan 

sebagai setiap cara bebas yang dapat digunakan oleh pertikel untuk 

menyerap energi 

16. Energi kinetik translasi rata-rata dari molekul dalam gas berbanding lurus 

dengan temperatur mutlak Hubungan suhu dan kecepatan molekul ini di beri 

nama Teorema Ekipartisi Energi,yaitu : 

a. E k = 3 2 

kT (tiga derajat kebebasan) 

b. E k = 2 2 

c. E k = 1 2 

kT (dua derajat kebebasan) 

kT (satu nderajat kebebasan) 


98

17. Tekanan oleh molekul gas dipengaruhi oleh massa molekul (m), kerapatan 

molekul (N) dan kecepatan partikel (v) yang bersesuain dengan persamaan 

pV = ( N 3 ) mv2 . Persamaan ini jika dihubungkan dengan persamaan gas 

ideal maka akan diperoleh kecepatan (v ) = v rms = 3kT 

m 

. Kecepatan ini 

disebut kecepatan efektif atau sering disebut, kecepatan rms (root mean 

square velocity). 

18. Energi total yang tersimpan dalam suatu sistem disebut energi dalam (U) . 

Besarnya energi dalam dalam satu keadaan : 

i. Energi dalam molekul gas monoatomik (3 derajat kebebasan) : 

U = 3 2 nRT 

ii. Energi dalam molekus gas diatomik 

a. Pada suhu rendah (T = ± 250 K): U = 3 2 nRT = 3N 1 2 kT 

b. pada suhu sedang (T = ± 500 K): U = 5 2 nRT = 5N 1 2 kT 

c. pada suhu tinggi (T = ± 1000 K): U = 7 2 nRT = 7N 1 2 kT 

19. Hukum I Termodinamika dapat menjelaskan perubahan energi dalam. 

Hukum I Termodinamika menerapkan hukum kekekalan energi pada suatu 

sistem termodinamika, diamana terjadi 

perubahan energi sebelum proses 

sama dengan energi sesudah proses. Besarnya perubahan energi dalam (∆U ) 

yaitu 

∆U = U 2 − U 1 atau 

∆U = W + Q 

20. Gas nyata dapat dikategorikan sebagai gas tidak ideal adalah faktor 

rendahnya suhu (dibawah titik kritis) dan meningkatnya tekanan (di atas 

tekanan kritis). Sehingga dapat dianalisis dengan persamaan Vander Waals 

p + bn2 V − an = nRT 

V2 Buku Ajar Fisika SMA Kelas XI ―Teori Kinetik Gas‖ oleh Hanifah Zakiya 

99

Uji Kemampuan Kognitif 

1. Pada suatu percobaan sejumlah gas ditempatkan dalam bejana 

tertutup dengan suhu konstan dan terdapat piston yang bisa 

digerakkan turun naik, seperti gambar. Dari hasil percobaan yang 

dilakukan diperoleh hasil seperti tampak pada tabel di bawah. 

Percobaan 

1 2 3 4 

V (m 3 ) 

50,0 40,0 30,0 10,0 

0 0 0 0 

P (N/m 2 ) 

12,0 15,0 20,0 

0 0 0 

.... 

Berdasarkan data yang ada, perkirakan berapa tekanan pada percobaan 4... 

a. 3,75 d. 26,66 

b. 6,66 e. 60,00 

c. 15,00 

2. Dari hasil percobaan terhadap sejumlah gas tentang hubungan volume terhadap 

suhu pada tekanan konstan, menghasilkan pola grafik seperti di bawah ini. 

V (m 3 ) 

2,2 

1,3 

1 

30 40 70 

T (K) 

Berdasarkan grafik di atas. Jika suhu gas 90 K maka volume gas adalah: 

a. 0,58 b. 1,92 c. 1,71 d. 2,82 e. 3,12 

3. Jika suatu gas ideal dipanaskan pada volume dan jumlah molekul gas tetap sampai 

suhu kelvinnya menjadi dua kali suhu semula, maka ... 

a. tekanan dan volume tetap 

b. tekanan menjadi dua kali lipat dan volume tetap 

c. tekanan tetap dan suhu menjadi dua kali 

d. tekanan menjadi dua kali dan suhu menjadi setengahnya 

e. tekanan dan suhu menjadi setengahnya 


100

4. Apabila volum gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, 

maka tekanan gas (x) sebanding dengan suhu mutlaknya dalam kelvin (y). 

Manakah dari pola grafik di bawah ini yang menunjukkan hubungan tersebut ... 

e 

. 

5. Hukum Gay-Lussac secara matematis dinyatakan P = konstan (P = tekanan, T = 

T 

suhu). Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa untuk menurunkan 

tekanan gas dalam bejana dapat dilakukan dengan cara .. 

a. Memanaskan bejana 

b. Mendinginkan bejana 

c. Mengurangi gas dalam bejana 

d. Menambahkan gas dalam bejana 

e. Mengoyang-goyang bejana sampai tekanannya turun 

6. Pada suatu percobaan sebuah bejana penghantar kalor di isi gas pada tekanan 

tertentu. Bejana tersebut dipanaskan sampai mencapai suhu tertentu. Melalui 

percobaan tersebut didapatkan hasil seperti tampak pada tabel di bawah. 

Percobaan 

1 2 3 4 

Volume (m 3 ) 33,33 25,00 16,66 ... 

Suhu (K) 20,00 30,00 40,00 55,00 

Tekanan (N/m 2 ) 0,50 1,00 2,00 3,00 

Berdasarkan data yang ada, coba anda perkirakan berapa volume untuk percobaan 4... 

a. 2,44 d. 15,27 

b. 8,08 e. 34,48 

c. 8.37 


101

7. Mendorong penghisap agar masuk lebih dalam pada suatu pompa yang lubangnya 

ditutup akan terasa lebih sukar bila dibandingkan dengan pompa yang lubanganya 

terbuka. Hal ini disebabkan oleh . . . 

a. Adanya gaya tolak-menolak antara molekul 

b. Jumlah molekul udara di dalam pompa bertambah 

c. Berkurangnya tekanan udara di dalam pompa 

d. Laju tumbukkan molekul-molekul udara dengan penghisap bertambah 

e. Gesekkan antara penghisap dengan dinding pompa 

8. Tekanan gas ideal terhadap dinding tabung di dalam ruang tertutup dirumuskan 

N 

sebagai ; P = 2 E 3 V 

k, [P = tekanan (Pa); N = jumlah molekul (partikel) gas; V = 

volume gas, E k = energi kinetik rata-rata molekul (J)]. Berdasarkan persamaan ini, 

pernyataan yang benar adalah ... 

a. Tekanan gas berbanding lurus dengan energi kinetik rata-rata dan jumlah 

molekul gas, berbanding terbalik dengan volume gas. 

b. Tekanan gas berbanding lurus dengan volume gas, berbanding terbalik 

dengan energi kinetik rata-rata dan jumlah molekul gas. 

c. Volume gas dalam tabung tidak berubah jika tekanan gas berubah 

d. Jumlah molekul gas berkurang maka energi kinetik rata-rata gas bertambah 

e. Volume gas bertambah maka jumlah molekul gas bertambah 

9. Jika volume suatu gas ideal diperkecil menjadi setengah dari semula maka tekanan 

gas tersebut menjadi dua kali semula. Hal ini disebabkan oleh . . . 

a. Berat molekul menjadi dua kali semula 

b. Banyaknya molekul menjadi dua kali semula 

c. Energi kinetik rata-rata molekul menjadi dua kali semula 

d. Molekul-molekul merapat sehingga kerapatannya menjadi dua kali semula 

e. Molekul-molekul bergetar dua kali lebih cepat dari semula 


102

10. Ketika suhu gas ideal yang menempati suatu wadah bervolume tetap ditingkatkan, 

maka gas mengerjakan tekanan yang lebih tinggi pada dinding wadahnya. Hal ini 

terjadi akibat molekul-molekul gas ... 

a. Kerapatannya bertambah dalam wadah 

b. Bersentuhan dengan dinding untuk selang waktu yang lama 

c. Memiliki kecepatan rata-rata yang lebih tinggi dan menumbuk dinding lebih 

sering 

d. Kehilangan energi potensial yang lebih besar ketika mereka menumbuk dinding 

e. Kehilangan energi kinetik yang lebih besar ketika mereka menumbuk dinding 

11. Gas ideal dipanaskan secara volume tetap sehingga tekanannya menjadi dua kali 

semula. Perbandingan energi kinetik sebelum dipanaskan dengan sesudah 

dipanaskan adalah ... 

a. 1 : √2 d. 1 : 4 

b. 1 : 2 e. √2 : 1 

c. 2 : 1 

12. Energi kinetik rata-rata gas pada suhu tertentu adalah Ek. Jika suhu gas dinaikkan 

menjadi 16 kali semula, maka energi kinetik rata-ratanya menjadi : 

a. 1/4 kali semula 

b. 1/2 kali semula 

c. 2 kali semula 

d. 4 kali semula 

e. 16 kali semula 

13. Berikut ini adalah grafik hubungan antara energi kinetik rata-rata molekul ( E 

K ) 

dengan suhu mutlaknya (T). 

a 

Ek (juoule) 

T (K) 

Berdasarkan grafik tersebut nilai konstanta Boltzmann adalah …. 

a 

a.. 

b 

2a 3a 4a 4a 

b . c . d . e . 

3 b 2 b 4 b 3 b 

b 


103

14. Pada suatu percobaan 10 molekul gas ditempatkan dalam bejana tertutup 

penghantar kalor bervolume tetap. Dari hasil percobaan yang dilakukan diperoleh 

data seperti tambak pada tabel dibawah ini: 

Percobaan 

1 2 3 4 

P (N/m 2 ) 2,00 5,00 7,00 8,00 

v 2 (m 2 /s 2 ) 5,00 12,50 17,50 ... 

Berdasarkan informasi yang ada coba anda perkirakan kecepatan efektif gas (v rms ) 

pada percobaan 4 . . . 

a. 20,0 m/s b. 20,5 m/s c. 18,0 m/s d. 4,4 m/s e. 6,4 m/s 

15. Berikut ini adalah tabel kecepatan efektif rata-rata beberapa gas pada suhu 20 o C. 

Berdasarkan tabel tersebut pernyataan di bawah ini yang paling tepat adalah: 

a. Kecepatan efektif rata-rata berbanding lurus dengan akar massa molekul relatif 

b. Kecepatan efektif rata-rata berbanding terbalik dengan akar massa molekul 

relatif 

c. Tidak ada hubungan antara massa molekul dan kecepatan efektif rata-rata 

d. Kecepatan efektif rata-rata berbanding lurus dengan suhu gas 

e. Kecepatan efektif rata-rata berbanding terbalik dengan suhu gas 

16. Energi dalam gas secara matematis dinyatakan U = Nf ( 1 kT ), dengan U = energi 

2 

dalam, N = jumlah molekul (partikel), f = derajat kebebebasan, k = konstanta 

Boltzmann, T = suhu. Pernyataan yang benar terkait rumusan di atas adalah: 

a. Energi dalam gas tidak dipengaruhi oleh derajat kebebasan 

b. Suhu semakin besar energi dalam akan menjadi semakin kecil pada saat jumlah 

molekul dan derajat kebebasan konstan 

c. Energi dalam gas tidak berubah ketika derajat kebebasannya berubah 

d. Jumlah molekul gas berkurang maka energi dalam akan bertambah 

e. Suhu gas bertambah energi dalam ikut bertambah pada saat jumlah molekul 

dan derajat kebebasan konstan. 


104

Gloasarium 

Besaran Makroskopis Gas (18,32 ) 

Besaran /perilaku gas yang perubahanya 

dapat diamati secara langsung melalui 

observasi dan atau dapat dengan 

menggunakan bantuan alat ukur seperti 

Tekanan, Suhu, Volume dan Jumlah 

Molekul 

Besaran Mikroskopis (12,18,76) Besaran 

/perilaku gas yang meninjau perilaku 

molekul-molekul gas perubahanya dapat 

diketahui dengan adanya perubahan 

besaran makroskopis. Besaran 

mikroskopis seperti kecepatan molekul 

dan massa molekul 

Difusi (21) kecenderungan molekul untuk 

bergerak dari daerah konsentrasi tinggi 

ke daerah konsentrasi rendah, sampai 

konsentrasinya seragam terjadi karena 

adanya gerakan acak molekul gas. 

Energi Dalam Gas (87,88) Energi total 

yang tersimpan dalam suatu sistem gas, 

dilambangkan dengan U. 

Energi Kinetik (21, 77) energi yang 

dimiliki oleh sebuah benda karena 

gerakannya sehingga dipengaruhi oleh 

massa dan kecepatanya. 

Ekspansi(21) sifat partikel gas /molekul 

gas begerak secara acak ke seluruh 

ruang yang ditempatinya 

Efusi (21) kecenderungan molekul untuk 

bergerak dari daerah konsentrasi tinggi 

ke daerah konsentrasi rendahi dengan 

molekul melewati lubang kecil atau 

penghalang. Misalnya saat memasang 

gas di dapur 

Jumlah zat (mol) Besaran makroskopis 

gas yang menyatakan banyaknya jumlah 

zat dinyatakan dalam satuan mole 

(simbolnya n). 

Hukum Boyle (37) hukum yang 

menghubungkan volume dengan tekanan 

gas pada suhu yang konstan. 

Hukum Gay-Lussac (49) hukum yang 

menyatakan pada volume (V) dan jumlah 

gas tetap (n), tekanan (P) gas sebanding 

dengan temperaturnya 

Hukum Charles (57) Hukum yang 

menyetakan pada tekanan (P) dan 

jumlah gas tetap (n), tvolume (V) gas 

sebanding dengan temperaturnya (T).‖ 

Gas ideal (25) penyederhanaan atau 

idealisasi dari gas nyata pada kerapatan 

rendah dengan membuang sifat-sifat 

yang tidak signifikan untuk memudahkan 

analisis. 

Gas Nyata (93) gas nyata yang dianggap 

ideal yang diaggaptidak ideal yaitu saat 

kerapatan (massa jenis) molekul-molekul 

tinggi pada gas yang bersuhu rendah 

dan bertekanan tinggi 

Persamaan Umum Gas (73) 

persamaan keadaan suatu gas nyata 

yang dianggap ideal (bersuhu tinggi dan 

bertekanan rendah). . 

Persamaan Van Der Walls (93) 

persamaan keadaan suatu gas nyata 

yang dianggap tidak ideal seperti pada 

gas yang akan mengalami perubahan 

wujud. 


105

Suhu (34) salah satu besaran makroskopi 

gas yang menunjukkan banyaknya energi 

sekumpulan molekl gas dalam ruang 

tertutup, satunya adalah Kelvin (K) 

Teori Kinetik Gas (76,77) Teori yang 

menerapkan ilmu dinamika pada tingkat 

atom atau molekul penyusun zat gas 

Tekanan (35, 79)salah satu besaran 

makroskopi gas yang menunjukkan 

banyaknya gaya berat oleh molekul gas 

yang bekerja terhadap kolom udara yang 

berbeda di atasnya,Tekanan dinyatakan 

dalam satuan atm, Pa dan MmHg. 

Teorema Ekipartisi Energi (79) Sejumlah 

besar molekul yang memenuhi hukum 

gerak Newton pada suatu sistem dengan 

suhu mutlak T, maka energi yang 

tersedia terbagi merata pada 

setiap derajat kebebasan sebesar ½kT 


106

Daftar Pustaka 

Fishbane, P.M., et all,1993, Physics for Scientist and Engineering Extended Version, 

New Jersey: Prentice Hall, Inc. 

Frederick J. Bueche. seri buku schaum, teori dan soal-soal,―FISIKA‖, edisi kedelapan 

1999, Erlangga 

Giambattista, Alan, Robert C. Richardson. 2010. College Physics An Integrated 

Approach to Forces and Kinematics third Edition. New York: McGraw 

Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika. Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga 

Hewitt, P.G., 1987, Conceptual Physics, California: Addison Wesley 

Company, Inc. 

Publishing 

Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I (Terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga 

Kanginan, Marthen. 2007. Fisika untuk SMA kelas XI. Jakarta: Erlangga 

Reynolds, W.C. dan Perkins H.C. Termodinamika Teknik.diterjemahkan oleh Filino 

Harahap.Jakarta : Penerbit Erlangga. 

Serway, Raymond, dan John W. Jewett, Jr. Penerjemah Chriswan Sungkono. 

2009. FISIKA Untuk Sains dan Teknik Buku 1 Edisi 6. Jakarta: Salemba Teknika. 

Surya, Yohanes., 2009, Suhu dan Termodinamika, Tangerang: Penerbit 

PT.Kandel 

Tipler, P. A., 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid I (Terjemahan), Jakarta: 

Penerbit Erlangga Jilid I. 


107

BUKU AJAR TEORI KINETIK GAS (FIX)

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?