Langkau ke kandungan
Fizik · Tingkatan 4 (SPM) · 4.0 HABA

4.4 Hukum Gas

Unit ini menerangkan tekanan, suhu dan isi padu gas mengikut Teori Kinetik Gas, eksperimen Hukum Boyle, Hukum Charles dan Hukum Gay-Lussac, serta penyelesaian masalah hukum gas.

  • KSSM
  • 5 SP
  • 18 latihan
  • Percuma
Belajar & latih secara interaktifSemua unit Fizik Tingkatan 4

SP 4.4.1Menerangkan tekanan, suhu dan isi padu gas dari segi kelakuan molekul gas berdasarkan Teori Kinetik Gas.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Menerangkan

Murid perlu menjelaskan tekanan, suhu dan isi padu gas berdasarkan kelakuan molekul mengikut Teori Kinetik Gas.

  1. IsiTekanan dan suhu
    Huraian

    Molekul gas bergerak rawak dan berlanggar dengan dinding bekas; perubahan momentum menghasilkan daya per unit luas, iaitu tekanan. Suhu berkadar dengan tenaga kinetik purata molekul.

    Contoh

    Tayar yang dipam mengandungi lebih banyak molekul, jadi lebih banyak perlanggaran dengan dinding dan tekanan bertambah.

  2. IsiIsi padu
    Huraian

    Molekul bebas bergerak memenuhi seluruh ruang bekas, jadi isi padu gas sama dengan isi padu bekas.

    Contoh

    Gas daripada tin penyembur memenuhi seluruh bilik.

Peta pokokTeori Kinetik Gas

Kelakuan molekul gas
Tekanan
  • Molekul bergerak rawak dan berlanggar dengan dinding bekas
  • Perubahan momentum menghasilkan daya ke atas dinding
  • Tekanan = daya per unit luas dinding
Suhu
  • Suhu berkadar dengan tenaga kinetik purata molekul
  • Suhu tinggi: molekul bergerak lebih laju
  • Suhu dalam kelvin: T = θ + 273
Isi padu
  • Isi padu gas = isi padu bekas
  • Molekul bebas bergerak memenuhi seluruh ruang
  • Isi padu molekul sendiri boleh diabaikan
SP 4.4.1

SP 4.4.2Mengeksperimen untuk menentukan hubungan antara tekanan dan isi padu bagi suatu gas berjisim tetap pada suhu malar.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Mengeksperimen

Murid perlu menjalankan eksperimen untuk menentukan hubungan tekanan dan isi padu gas berjisim tetap pada suhu malar, dan mendeduksi Hukum Boyle daripada graf.

  1. IsiKaedah dan pemboleh ubah
    Huraian

    Picagari berisi udara disambung kepada tolok Bourdon. Dimanipulasikan: isi padu; bergerak balas: tekanan; dimalarkan: suhu dan jisim udara. Omboh ditolak perlahan supaya suhu malar.

    Contoh

    Isi padu 100, 90, 80, 70 dan 60 cm³; tekanan direkod setiap kali.

  2. IsiGraf dan Hukum Boyle
    Huraian

    Graf P lawan V ialah lengkung menurun; graf P lawan 1/V ialah garis lurus melalui asalan. Hukum Boyle: P ∝ 1/V, PV = k bagi gas berjisim tetap pada suhu malar.

    Contoh

    100 kPa × 30 cm³ = 150 kPa × 20 cm³ = 3000 kPa cm³.

JadualTiga hukum gas (gas berjisim tetap)

HukumMalarHubunganRumus
Hukum BoyleSuhuP ∝ 1/VP₁V₁ = P₂V₂
Hukum CharlesTekananV ∝ TV₁/T₁ = V₂/T₂
Hukum Gay-LussacIsi paduP ∝ TP₁/T₁ = P₂/T₂
SP 4.4.2SP 4.4.3SP 4.4.4

JadualPemboleh ubah eksperimen hukum gas

EksperimenHipotesisDimanipulasikanBergerak balasDimalarkan
BoyleSemakin kecil isi padu, semakin tinggi tekananIsi padu udaraTekanan udaraSuhu dan jisim udara
CharlesSemakin tinggi suhu, semakin besar isi paduSuhu udaraIsi padu (panjang turus) udaraTekanan dan jisim udara
Gay-LussacSemakin tinggi suhu, semakin tinggi tekananSuhu udaraTekanan udaraIsi padu dan jisim udara
SP 4.4.2SP 4.4.3SP 4.4.4

Peta alirLangkah eksperimen Hukum Boyle

  1. Sambungkan picagari 100 cm³ berisi udara kepada tolok Bourdon
  2. Laraskan omboh supaya isi padu udara 100 cm³; catat tekanan
  3. Tolak omboh perlahan-lahan supaya isi padu 90, 80, 70, 60 cm³; catat tekanan setiap kali
  4. Tolak perlahan supaya suhu udara kekal malar
  5. Plot graf P melawan 1/V: garis lurus melalui asalan
  6. Pemerhatian: P bertambah apabila V berkurang. Inferens: molekul lebih kerap berlanggar dengan dinding
SP 4.4.2

SP 4.4.3Mengeksperimen untuk menentukan hubungan antara isi padu dan suhu bagi suatu gas berjisim tetap pada tekanan malar.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Mengeksperimen

Murid perlu menjalankan eksperimen untuk menentukan hubungan isi padu dan suhu gas berjisim tetap pada tekanan malar, termasuk ekstrapolasi ke −273 °C, sifar mutlak dan skala Kelvin, lalu mendeduksi Hukum Charles.

  1. IsiEkstrapolasi dan sifar mutlak
    Huraian

    Graf V (atau panjang turus udara) lawan θ diekstrapolasi memotong paksi θ pada −273 °C, iaitu sifar mutlak (0 K). Suhu mutlak T = θ + 273.

    Contoh

    27 °C = 300 K; 0 °C = 273 K.

  2. IsiHukum Charles
    Huraian

    Graf V lawan T ialah garis lurus melalui asalan. Hukum Charles: V ∝ T, V/T = k bagi gas berjisim tetap pada tekanan malar.

    Contoh

    Udara 50 cm³ pada 300 K menjadi 60 cm³ pada 360 K.

Peta alirLangkah eksperimen Hukum Charles

  1. Tiub kapilari mengandungi turus udara yang diperangkap oleh turus asid sulfurik pekat; hujung atas terbuka (tekanan malar)
  2. Letakkan tiub dan termometer dalam bikar air dengan ais; catat suhu dan panjang turus udara, L
  3. Panaskan air sambil mengacau; catat L setiap kenaikan 10 °C
  4. Plot L melawan θ: diekstrapolasi memotong paksi θ pada −273 °C
  5. Plot L melawan T (K): garis lurus melalui asalan, V ∝ T
  6. Keselamatan: asid sulfurik pekat menghakis; jangan sentuh
SP 4.4.3

Tahukah andaTahukah anda

Suhu −273 °C (0 K) dinamakan sifar mutlak, iaitu suhu terendah secara teori apabila isi padu dan tekanan gas unggul menjadi sifar.

SP 4.4.3

SP 4.4.4Mengeksperimen untuk menentukan hubungan antara tekanan dan suhu bagi suatu gas berjisim tetap pada isi padu malar.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Mengeksperimen

Murid perlu menjalankan eksperimen untuk menentukan hubungan tekanan dan suhu gas berjisim tetap pada isi padu malar, termasuk ekstrapolasi ke −273 °C, lalu mendeduksi Hukum Gay-Lussac.

  1. IsiKaedah dan ekstrapolasi
    Huraian

    Kelalang berisi udara direndam sepenuhnya dalam air dan disambung kepada tolok Bourdon. Graf P lawan θ diekstrapolasi memotong paksi θ pada −273 °C.

    Contoh

    Tekanan direkod setiap kenaikan suhu 10 °C dari 0 °C hingga 90 °C.

  2. IsiHukum Gay-Lussac
    Huraian

    Graf P lawan T ialah garis lurus melalui asalan: P ∝ T, P/T = k bagi gas berjisim tetap pada isi padu malar.

    Contoh

    Tayar 200 kPa pada 300 K menjadi 220 kPa pada 330 K.

Peta alirLangkah eksperimen Hukum Gay-Lussac

  1. Kelalang dasar bulat berisi udara disambung kepada tolok Bourdon (isi padu malar)
  2. Rendam kelalang sepenuhnya dalam bikar air dengan ais; catat suhu dan tekanan
  3. Panaskan air sambil mengacau; catat tekanan setiap kenaikan 10 °C
  4. Plot P melawan T (K): garis lurus melalui asalan, P ∝ T
  5. Inferens: suhu tinggi, molekul lebih laju, berlanggar lebih kerap dan lebih kuat
SP 4.4.4

SP 4.4.5Menyelesaikan masalah melibatkan tekanan, suhu dan isi padu suatu gas berjisim tetap dengan menggunakan rumus dari Hukum- hukum Gas.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Menyelesaikan

Murid perlu menggunakan P₁V₁ = P₂V₂, V₁/T₁ = V₂/T₂ dan P₁/T₁ = P₂/T₂ untuk gas berjisim tetap, dengan suhu dalam kelvin.

  1. IsiKenal pasti kuantiti yang malar
    Huraian

    Suhu malar: Hukum Boyle. Tekanan malar: Hukum Charles. Isi padu malar: Hukum Gay-Lussac.

    Contoh

    Tayar dipanaskan (isi padu hampir malar): guna P₁/T₁ = P₂/T₂.

  2. IsiTukar suhu kepada kelvin
    Huraian

    Rumus V/T dan P/T mesti menggunakan suhu mutlak, T = θ + 273.

    Contoh

    V₂ = 50 cm³ × 360 K/300 K = 60 cm³; menggunakan °C memberi jawapan salah 161 cm³.

Peta alirContoh: menyelesaikan masalah hukum gas

  1. Boyle: P₁V₁ = P₂V₂, (100 kPa)(30 cm³) = P₂(20 cm³), P₂ = 150 kPa
  2. Charles: tukar ke kelvin, 27 °C = 300 K, 87 °C = 360 K
  3. V₂ = V₁T₂/T₁ = (50 cm³)(360 K)/(300 K) = 60 cm³
  4. Gay-Lussac: tayar 200 kPa pada 27 °C (300 K) dipanaskan ke 57 °C (330 K)
  5. P₂ = P₁T₂/T₁ = (200 kPa)(330 K)/(300 K) = 220 kPa
SP 4.4.5

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

BCG
Boyle (suhu malar, PV malar) - Charles (tekanan malar, V/T malar) - Gay-Lussac (isi padu malar, P/T malar).

Kad imbas

Hukum Boyle
P₁V₁ = P₂V₂ (suhu malar)
Hukum Charles
V₁/T₁ = V₂/T₂ (tekanan malar)
Hukum Gay-Lussac
P₁/T₁ = P₂/T₂ (isi padu malar)
Penukaran suhu
T (K) = θ (°C) + 273
Tekanan gas menurut Teori Kinetik
Hasil perlanggaran molekul dengan dinding bekas

Semak kefahaman

  1. Terangkan secara ringkas bagaimana gas menghasilkan tekanan menurut Teori Kinetik Gas. (SP 4.4.1)

    Lihat jawapan

    Molekul gas bergerak rawak dan berlanggar dengan dinding bekas; daya per unit luas daripada perlanggaran ini menghasilkan tekanan.

  2. Nyatakan Hukum Boyle. (SP 4.4.2)

    Lihat jawapan

    Bagi gas berjisim tetap pada suhu malar, tekanan berkadar songsang dengan isi padu.

  3. Nyatakan Hukum Charles. (SP 4.4.3)

    Lihat jawapan

    Bagi gas berjisim tetap pada tekanan malar, isi padu berkadar terus dengan suhu mutlak.

  4. Mengapakah tekanan gas bertambah apabila dipanaskan pada isi padu malar? (SP 4.4.4)

    Lihat jawapan

    Molekul bergerak lebih laju, maka kadar perlanggaran dengan dinding bertambah dan tekanan bertambah.

  5. Gas 300 cm³ pada 100 kPa dimampatkan pada suhu malar hingga 150 cm³. Hitung tekanan baharu. (SP 4.4.5)

    Lihat jawapan

    P₁V₁ = P₂V₂, 100 × 300 = P₂ × 150, P₂ = 200 kPa.

18 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.

Tahap Penguasaan (TP)

TPTafsiran
TP1Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Haba.
TP2Memahami Haba serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
TP3Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Haba untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah.
TP4Menganalisis pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
TP5Menilai pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
TP6Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
  1. TP1

    Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Haba.

    Aktiviti: Murid memadankan kad tekanan, suhu dan isi padu gas dengan lakaran kelakuan molekul gas dalam bekas, kemudian menyebut satu ayat tentang molekul yang bergerak lebih laju. 10 minit.

    Evidens PBD: Padanan kad dan ayat lisan dicatat guru

    SP disasar: 4.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. TP2

    Memahami Haba serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.

    Aktiviti: Murid menerangkan secara bertulis mengapa tekanan gas dalam belon bertambah apabila belon dipanaskan, menggunakan kelakuan molekul dan Teori Kinetik Gas.

    Evidens PBD: Penerangan bertulis berdasarkan teori kinetik

    SP disasar: 4.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. TP3

    Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Haba untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah.

    Aktiviti: Murid menjalankan salah satu eksperimen Hukum Boyle, Charles atau Tekanan, merekod data pada jadual, memplot graf yang betul dan menyatakan hubungan yang diperoleh dengan pemboleh ubah dikawal.

    Evidens PBD: Jadual data, graf dan pernyataan hubungan

    SP disasar: 4.4.2, 4.4.3, 4.4.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. TP4

    Menganalisis pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.

    Aktiviti: Murid menganalisis data tiga eksperimen untuk menentukan hubungan p–V, V–T dan p–T serta membandingkan bentuk graf. Mereka mengira nilai yang tidak diketahui dengan persamaan gas dan menulis suhu dalam Kelvin.

    Evidens PBD: Jadual perbandingan graf dan pengiraan dalam Kelvin

    SP disasar: 4.4.2, 4.4.3, 4.4.4, 4.4.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
  5. TP5

    Menilai pengetahuan mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.

    Aktiviti: Sebuah tayar kereta menunjukkan tekanan 220 kPa pada 27 °C. Murid mengira tekanan pada 57 °C, menilai kesesuaian tekanan tayar untuk perjalanan jauh dan mewajarkan nasihat kepada pemandu.

    Evidens PBD: Pengiraan dan nasihat bertulis dengan justifikasi

    SP disasar: 4.4.4, 4.4.5 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati
  6. TP6

    Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Haba dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.

    Aktiviti: Murid mereka bentuk radas mudah untuk mengesahkan satu hukum gas dengan alat buatan sendiri (picagari dan manometer), menulis prosedur dan langkah keselamatan, menjalankan ujian dan menilai kejituan keputusan.

    Evidens PBD: Reka bentuk radas, data dan penilaian kejituan

    SP disasar: 4.4.2, 4.4.3, 4.4.4, 4.4.5 · Latihan sepadan: aras Mencipta

Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan

Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 30 unit Fizik Tingkatan 4 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.

Belajar & latih secara interaktifSemua unit Fizik Tingkatan 4

Unit lain dalam 4.0 HABA

  1. 4.1 Keseimbangan Terma
  2. 4.2 Muatan Haba Tentu
  3. 4.3 Haba Pendam Tentu
  4. 4.4 Hukum Gas