10.1 Ideal gas equation
Unit ini mentakrifkan gas unggul (ideal gas) dan menggunakan persamaan gas unggul pV = nRT.
SP 10.1.1Define an ideal gas;
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Define (Mentakrifkan)
Calon perlu mentakrifkan gas unggul.
- IsiTakrifHuraian
Gas unggul ialah gas yang mematuhi persamaan pV = nRT pada semua tekanan dan suhu.
ContohUdara pada tekanan atmosfera dan suhu bilik berkelakuan hampir seperti gas unggul.
- IsiKaitan dengan hukum gasHuraian
pV = nRT menggabungkan hukum Boyle (pV malar pada T malar), hukum Charles (V ∝ T pada p malar) dan hukum tekanan (p ∝ T pada V malar).
ContohGas sebenar menghampiri unggul pada tekanan rendah dan suhu tinggi.
NotaGas unggul (ideal gas)
Gas unggul ialah gas yang mematuhi persamaan pV = nRT (iaitu hukum Boyle, hukum Charles dan hukum tekanan) pada semua tekanan dan suhu. Gas sebenar menghampiri kelakuan gas unggul pada tekanan rendah dan suhu tinggi.
SP 10.1.2Use the ideal gas equation, pV = nRT.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Use (Menggunakan)
Calon perlu menggunakan pV = nRT dalam pengiraan dengan unit SI dan suhu kelvin.
- IsiSatu keadaanHuraian
Tukar °C ke K (T = θ + 273), dm³ ke m³, kemudian gantikan R = 8.31 J mol⁻¹ K⁻¹.
Contoh2.0 mol dalam 0.050 m³ pada 27 °C: p = 9.97 × 10⁴ Pa.
- IsiDua keadaanHuraian
Bagi n malar: p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂.
Contoh1.0 × 10⁵ Pa, 2.0 × 10⁻³ m³, 300 K ke 450 K dan 1.5 × 10⁻³ m³: p₂ = 2.0 × 10⁵ Pa.
JadualSimbol dalam pV = nRT
| Simbol | Kuantiti | Unit SI |
|---|---|---|
| p | Tekanan (pressure) | Pa |
| V | Isi padu (volume) | m³ |
| n | Bilangan mol (amount of substance) | mol |
| R | Pemalar gas molar (molar gas constant) = 8.31 | J mol⁻¹ K⁻¹ |
| T | Suhu termodinamik (thermodynamic temperature) | K |
| N, k | Bentuk molekul: pV = NkT, N bilangan molekul, k pemalar Boltzmann | J K⁻¹ (k) |
Peta alirContoh: mencari tekanan
- 2.0 mol gas dalam bekas 0.050 m³ pada 27 °C.
- Tukar suhu: T = 27 + 273 = 300 K
- p = nRT/V = (2.0 mol × 8.31 J mol⁻¹ K⁻¹ × 300 K) ÷ 0.050 m³
- p = 4986 J ÷ 0.050 m³ = 9.97 × 10⁴ Pa
Peta alirContoh: keadaan berubah (n malar)
- Gas pada 1.0 × 10⁵ Pa, 300 K, 2.0 × 10⁻³ m³ dipanaskan ke 450 K dan dimampatkan ke 1.5 × 10⁻³ m³.
- p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂
- p₂ = p₁V₁T₂/(T₁V₂) = (1.0 × 10⁵ Pa × 2.0 × 10⁻³ m³ × 450 K) ÷ (300 K × 1.5 × 10⁻³ m³)
- p₂ = 90 ÷ 0.45 = 2.0 × 10⁵ Pa
Tahukah andaTahukah anda
Kesilapan paling lazim ialah menggunakan suhu dalam °C. Persamaan gas unggul hanya sah dengan suhu dalam kelvin dan isi padu dalam m³ (1 dm³ = 10⁻³ m³, 1 cm³ = 10⁻⁶ m³).
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- PVNRT
- Pak Van Naik Roket Terbang: p, V, n, R, T dalam pV = nRT.
Kad imbas
- Takrif gas unggul
- Gas yang mematuhi pV = nRT pada semua tekanan dan suhu
- Nilai R
- 8.31 J mol⁻¹ K⁻¹
- Unit suhu dalam pV = nRT
- Kelvin (T = θ + 273)
- Bila gas sebenar hampir unggul?
- Tekanan rendah, suhu tinggi
- pV = nRT dalam bentuk molekul
- pV = NkT
Semak kefahaman
Takrifkan gas unggul (ideal gas). (SP 10.1.1)
Lihat jawapan
Gas unggul ialah gas yang mematuhi persamaan pV = nRT pada semua tekanan dan suhu.
Hitung tekanan 0.50 mol gas unggul dalam bekas 0.020 m³ pada 27 °C. (R = 8.31 J mol⁻¹ K⁻¹) (SP 10.1.2)
Lihat jawapan
T = 27 + 273 = 300 K; p = nRT/V = 0.50 × 8.31 × 300 ÷ 0.020 = 6.23 × 10⁴ Pa.
11 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif gas unggul dan persamaan keadaan pV = nRT dengan unit setiap simbol dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit Pa, m³, mol, K.
SP disasar: 10.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan bagaimana hukum Boyle, Charles dan tekanan membentuk pV = nRT dengan memplot atau menafsir graf p-V dan p-T.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran graf; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira isi padu gas pada suhu 27 °C dan 1.0 × 10⁵ Pa bagi 0.50 mol, dan perubahan tekanan apabila suhu dinaikkan dengan isi padu tetap.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan; suhu ditukar kepada kelvin.
SP disasar: 10.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data p-V suatu gas pada suhu malar dan menyemak sama ada pV tetap, lalu menentukan nilai n.
Bukti hasil kerja: Jadual pV dan nilai n; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai keselamatan menyimpan tabung gas pada suhu tinggi dengan mengira tekanan yang meningkat dan menjustifikasi langkah berjaga-jaga.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.1.1, 10.1.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 109 unit Fizik STPM untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.