RPP Teori Kinetik Gas Kurikulum 2013 RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN
Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XI/Dua
Peminatan : M-IPA Alokasi Waktu : 4 x 4 JP
A. Kompetensi Inti
KI 3 : Memahami dan menerapkan pengetahuan faktual, konseptual, prosedural dalam ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.
B. Kompetensi Dasar
3.8 Memahami teori kinetik gas dalam menjelaskan karakteristik gas pada ruang tertutup
Indikator
3.8.1 Menjelaskan secara singkat pengertian gas ideal
3.8.2 Menjelaskan secara singkat pengertian Teori Kinetik gas 3.8.3 Menyebutkan sifat-sifat gas ideal
3.8.4 Menyebutkan hukum-hukum yang mendasari persamaan gas ideal 3.8.5 Menyebutkan persamaan umum gas ideal
3.8.6 Menjelaskan hukum-hukum gas ideal 3.8.7 Membedakan antara gas real dan gas ideal
3.8.8 Membedakan hukum-hukum yang mendasari persamaan gas ideal 3.8.9 Menjelaskan teori ekipartisi energi
3.8.10 Mengemukakan Hubungan antara Tekanan, Suhu, dan Energi Kinetik Gas 3.8.11 Menghitung menggunakan persamaan kecepatan partikel gas
3.8.12 Menentukan energi dalam dari suatu gas 3.8.13 Menganalisis persamaan umum gas ideal
3.8.14 Memecahkan persoalan fisika menggunakan persamaan umum gas ideal 3.8.15 Menganalisis perubahan momentum atom gas
3.8.16 Merumuskan persamaan kecepatan partikel gas
C. Tujuan Pembelajaran
1. Siswa mampu menjelaskan pengertian gas ideal 2. Siswa dapat menyebutkan sifat-sifat gas ideal
3. Siswa dapat membedakan antara gas real dan gas ideal 4. Siswa dapat menganalisis persamaan umum gas ideal 5. Siswa dapat menyebutkan hukum-hukum gas ideal 6. Siswa dapat menjelaskan hukum-hukum gas ideal 7. Siswa dapat menjelaskan pengertian Teori Kinetik gas
8. Siswa dapat menganalisis hubungan tekanan dan energi kinetik pada gas monoatomik
9. Siswa dapat menganalisis hubungan suhu dan energi kinetik pada gas monoatomic
10. Siswa dapat menjelaskan teori ekipartisi energi
D. Materi Ajar Ciri-ciri gas ideal
1. Terdiri dari pertikel yang sangat kecil sehingga ukurannya diabaikan 2. Selalu bergerak dengan peluang sama kesegala arah
3. Terdistribusi merata dalam ruang
Hukum Boyle-Gay Lussac P1 . V1 / T1 = P2 . V2 / T2 Persamaan Keadaan Gas P.V = n.R.Tdan P.V = N.k.T Tekanan gas berdasarkan teori kinetic
1. Tekanan timbul karena gas selalu menumbuk dinding, jika tumbukan sering atau impuls besar maka tekanan gas besar
2. Jika gas dipanaskan akan menambah energi kinetik partikel gas. Akibatnya
kecepatan gas naik, makin kuat menumbuk dinding atau gas makin sering menumbuk dinding. Tekanan gas akan meningkat
3. Jika volume diperkecil, jarak tempuh gas memendek, makin sering menumbuk dinding, tekanan gas meningkat
4. Jika gas ditambah, partikel semakin banyak, makin banyak terja ditumbukan, tekanan gas meningkat
Gas ideal berlaku pada gas monoatomik dan gas diatomik pada suhu rendah Khusus gas diatomic berlaku
Suhu rendah (T sekitar 300K) U = 3/2 N k T
Suhu sedang (T sekitar 500 K U = 5/2 N k T
Suhu tinggi (T sekitar 100 K) U = 7/2 N k T
Teori ekipartisi energy menjelaskan derajat kebebasan dan kontribusi energy kitetik terhadap energy dalam (total energy kinetic)
Gas mono atomic dan diatomic suhu rendah hanya mengelamai gerak translasi pada berbagai keadaan suhu, sehingga derajat kebebasan 3
o Gas diatomik suhu sedang mengalami gerak translasi dan rotasi yang menyumbang 5 derajat kebebasan
o Gas diatomik suhu tinggi mengalami gerak translasi, rotasi, dan vibrasi yang menyumbang 7 derajat kebebasan
Teori Kinetik (atau teori kinetik pada gas) berupaya menjelaskan sifat-sifat makroskopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan gerakannya. Intinya, teori ini menyatakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan oleh denyut-denyut statis di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac Newton, melainkan disebabkan oleh tumbukan antarmolekul yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik-Molekular atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas.
Derajat kebebasan yang dimaksud dalam teorema ekipartisi energi adalah setiap cara bebas yang dapat digunakan oleh pertikel unutk menyerap energi. Teori ekipartisi pada prinsipnya menjelaskan hubungan antara derajat kebebasan dengan energi kinetik.
Teorema Ekipartisi Energi
Berdasarkan hasil analisis mekanika statistik, untuk 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. Pernyataan ini selanjutnya disebut teorema ekipartisi energi.
Derajat Kebebasan Dan Teorema Ekipartisi Energi
Derajat kebebasan yang dimaksud dalam teorema ekipartisi energi adalah setiap cara bebas yang dapat digunakan oleh pertikel unutk menyerap energi. Oleh karena itu, setiap molekul dengan f derajat kebebasan akan memiliki energi rata-rata.
Pada molekul gas monoatomik atau beratom tunggal, molekul melakukan gerak translasi sehingga energi yang ada masing-masing digunakan untuk gerak translasi pada arah sumbu X, Y, dan Z (½mv2x, ½mv2y, dan ½mv2z). Oleh karena itu, molekul gas monoatomik dikatakan memiliki tiga derajat kebebasan.
Untuk molekul gas diatomik atau beratan dua, di samping melakukan gerak translasi, molekul juga melakukan gerak rotasi dan vibrasi seperti dimaksud dalam gambar berikut.
Dalam model yang melibatkan gerak translasi dan rotasi, molekul gas diatomik digambarkan sebagai dua buah bola yang dihubungkan oleh batang. Pusat massa molekul melakukan gerak translasi dengan komponen energi kinetik pada arah sumbu X, Y, dan Z (½mv2x, ½mv2y, dan ½mv2z), sehingga memiliki tiga derajat kebebasan. Molekul juga dapat melakukan gerak rotasi terhadap sumbu X, Y, dan Z dengan energi kinetik rotasi masing-masing
, , .
Namun, karena kedua atom merupakan massa titik dengan batang penghubung terletak pada sumbu X sebagai proses, maka momen inersia terhadap sumbu X, yaitu IX= 0. Akibatnya energi kinetik rotasi terhadap sumbu X yaitu:
Oleh karena itu, gerak rotasi hanya memiliki dua komponen energi kinetik yaitu EkY dan EkZ. Hal ini menunjukkan bahwa gerak rotasi molekul hanya memiliki dua derajat kebebasan.
E.Metode Pembelajaran
1. Model : Inquiry Terbimbing
2. Metode : Diskusi, tanya jawab, ceramah, inkuiri dan demostrasi menggunakan macromedia flash
F.Media, Alat, dan Sumber Pembelajaran
1. Media dan Alat :
a. Media Presentasi.
b. Alat dan Gambar Peraga. c. Peralatan Praktikum.
2. Sumber Belajar :
a. Buku Ajar Fisika Kelas XI.
b. Giancoli. 2001. Fisika jilid 1,2 (Terjemahan). Jakarta: Erlangga. c. Halliday & Resnick. 1991. Fisika 1,2 (Terjemahan). Jakarta: Erlangga. d. Kanginan , Marthen. 1996. Fisika SMA. Jakarta: Erlangga.
e. Young & Freedamn. 2002. Fisika jilid 1,2 (Terjemahan). Jakarta: Erlangga.
f. Internet.
G. Langkah Kegiatan
1. Pertemuan Ketiga 4 JP, @ 1 X 45 menit
Pendahuluan (15 menit) a. Apersepsi:
1) Guru dan peserta didik mengucap salam dan berdoa bersama sebelum memulai aktivitas pembelajaran.
2) Guru menjelaskan tujuan pembelajaran atau kompetensi dasar yang akan dicapai
3) Guru menyampaikan cakupan materi dan penjelasan uraian kegiatan. 4) Guru memberikan beberapa contoh permasalahan dalam kehidupan
sehari-hari terkait dengan gas ideal. b. Motivasi:
2) Peserta didik mencoba menjelaskan pengertian gas ideal.
3) Peserta didik mencoba menyebutkan persamaan-persamaan gas ideal. Kegiatan Inti (80 menit)
a. Mengamati
1) Guru memberikan kesempatan kepada peserta didik untuk membaca teks tentang gas ideal dan mengamati gambar-gambar terkait gas ideal yang ada di buku modul.
2) Peserta didik mengamati fenomena-fenomena fisika disekitarnya untuk dapat memahami gas ideal.
b. Menanya
1) Guru memberikan kesempatan dan memberikan dorongan kepada seluruh siswa untuk mengajukan pertanyaan.
2) Siswa mengajukan pertanyaan sehubungan dengan teks dan gambar yang disajikan, seperti:
a. Apa pengertian gas ideal?
b. Bagaimana persamaan hukum Boyle?
c. Bagaimana persamaan hukum charles secara matematis? d. Bagaimana persamaan hukum gas ideal?
c. Mengeksplorasi
1) Secara berkelompok, peserta didik mencari informasi tentang fenomena-fenomena alam terkait gas ideal. (melalui internet).
2) Secara berkelompok, peserta didik mendiskusikan tentang gas ideal dan cara menyelesaikan permasalahan terkait gas ideal.
Secara berkelompok, peserta didik berlatih menyelesaikan soal-soal dan tugas tugas yang ada di buku modul terkait materi gas ideal.
d. Mengasosiasikan
Secara berkelompok, peserta didik melakukan praktikum, atau percobaan kemudian mendiskusikan terkait materi memahami gas ideal, setelah itu menyampaikan argumen (menggunakan data, contoh, dan bukti) untuk lebih memahami materi gas ideal.
1) Peserta didik menuliskan laporan kerja kelompok.
2) Peserta didik mempresentasikan hasil kerja kelompok di depan kelas dan peserta didik dari kelompok lain memberikan tanggapan.
3) Guru memberikan penegasan terhadap hasil pembelajaran peserta didik.
Penutup (40 menit)
1) Peserta didik di bawah bimbingan guru membuat rangkuman tentang konsep materi gas ideal.
2) Guru memberikan soal-soal koknitif agar peserta didik menganalisis materi gas ideal.
3) Guru memberikan PR agar peserta didik menganalisis materi gas ideal. 4) Guru menyampaikan rencana materi pembelajaran pada pertemuan
selanjutnya.
2. Pertemuan Ketiga 3 JP, @ 1 X 45 menit
Pendahuluan (15 menit) a. Apersepsi:
1) Guru dan peserta didik mengucap salam dan berdoa bersama sebelum memulai aktivitas pembelajaran.
2) Guru menjelaskan tujuan pembelajaran atau kompetensi dasar yang akan dicapai
3) Guru menyampaikan cakupan materi dan penjelasan uraian kegiatan. 4) Guru memberikan beberapa contoh permasalahan dalam kehidupan
sehari-hari terkait dengan perilaku makroskopis gas b. Motivasi:
1) Peserta didik mencoba menjelaskan tentang perilaku makoskopis gas 2) Peserta didik mencoba menjelaskan persaman-persamaan yang berlaku
Kegiatan Inti (80 menit) a. Mengamati
1) Guru memberikan kesempatan kepada peserta didik untuk membaca teks tentang prinsip ekuipartisi energi dan mengamati gambar-gambar terkait prinsip ekuipartisi energi yang ada di buku modul.
2) Peserta didik mengamati fenomena-fenomena fisika disekitarnya untuk dapat memahami prinsip ekuipartisi energi.
b. Menanya
1) Guru memberikan kesempatan dan memberikan dorongan kepada seluruh siswa untuk mengajukan pertanyaan.
2) Siswa mengajukan pertanyaan sehubungan dengan teks dan gambar yang disajikan, seperti:
a. Apa yang dijelaskan pada prinsip ekuipartisi energi?
b. Apa saja persamaan pada materi prinsip ekuipartisi energi?. c. Bagaimana hubungan antara tekanan gas dengan energi kinetik? c. Mengeksplorasi
1) Secara berkelompok, peserta didik mencari informasi tentang fenomena-fenomena alam terkait prinsip ekuipartisi energi (melalui internet).
2) Secara berkelompok, peserta didik mendiskusikan tentang prinsip ekuipartisi energi dan cara menyelesaikan permasalahan terkait prinsip ekuipartisi energi.
3) Secara berkelompok, peserta didik berlatih menyelesaikan soal-soal dan tugas tugas yang ada di buku modul terkait materi prinsip ekuipartisi energi.
d. Mengasosiasikan
Secara berkelompok, peserta didik melakukan praktikum, atau percobaan kemudian mendiskusikan terkait materi memahami prinsip ekuipartisi energi, setelah itu menyampaikan argumen (menggunakan data, contoh,
dan bukti) untuk lebih memahami materi prinsip ekuipartisi energi. e. Mengomunikasikan
1) Peserta didik menuliskan laporan kerja kelompok.
2) Peserta didik mempresentasikan hasil kerja kelompok di depan kelas dan peserta didik dari kelompok lain memberikan tanggapan.
3) Guru memberikan penegasan terhadap hasil pembelajaran peserta didik.
Penutup (40 menit)
1) Peserta didik di bawah bimbingan guru membuat rangkuman tentang konsep materi prinsip ekuipartisi energi.
2) Guru memberikan soal-soal koknitif agar peserta didik menganalisis materi prinsip ekuipartisi energi.
3) Guru memberikan PR agar peserta didik menganalisis materi prinsip ekuipartisi energi.
4) Peserta didik mengerjakan soal-soal Ulangan Harian.
5) Guru menyampaikan rencana materi pembelajaran pada pertemuan selanjutnya.
Penilaian
1. Mekanisme dan prosedur
Penilaian dilakukan dari proses dan hasil. Penilaian proses dilakukan melalui observasi kerja kelompok, kinerja presentasi. Sedangkan penilaian hasil dilakukan melalui tes tertulis.
2. Aspek dan Instrumen penilaian
Instrumen observasi menggunakan lembar pengamatan dengan fokus utama pada aktivitas dalam kelompok, kedisiplinan, dan kerjasama.
Instrumen kinerja presentasi menggunakan lembar pengamatan dengan fokus utama pada aktivitas peran serta, kualitas visual presentasi, dan isi presentasi
Instrumen.
Instrumen tes menggunakan tes tertulis uraian dan/atau pilihan ganda 3. Contoh Instrumen (Terlampir)
Sumber/Referensi
Buku Pegangan Kurikulum 2013 Fisika Jilid 2
Semarang, 24 Desember 2016 Mengetahui Kepala SMA .... Guru Mata PelajaranFisika
MALIASIH
... ... NIP. NIP. 4201411101
Catatan Kepala Sekolah
... ... ...
INSTRUMEN PENILAIAN
PENGAMATAN OBSERVASI DAN KINERJA PRESENTASI Mata Pelajaran : Fisika
Kelas/Program : XI/MIA Kompetensi : KD 3.8
N
o Nama Peserta didik
Observasi Kinerja Presentasi
Jml Sko r Nila I Ak
t tgjwb Kerjsm Prnsrt Visual Isi
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
Keterangan pengisian skor 4. Sangat tinggi
3. Tinggi
2. Cukup tinggi 1. Renda
INSTRUMEN PENILAIAN LAPORAN PRAKTIKUM (PORTOFOLIO)
Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Peminatan : XI/MIA Materi Pokok : Gas Ideal
No Nama Peserta didik
Aspek Penilaian Skor rata-rata Nilai V is ua l K et el it ia n K ej uj ur an P en ya ji an D at a B en tu k R eg re si Ja w ab an P er ta ny aa n
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
Keterangan pengisian skor : 4. Sangat tinggi
3. Tinggi
2. Cukup tinggi 1. Rendah
INSTRUMEN PENILAIAN ANTARA TEMAN SEJAWAT dalam PRAKTIKUM GAS IDEAL
No Nama
Skor Penilaian Jumlah Skor Kerja
Sama Keaktifan Toleransi
Pemberian Saran
PENILAIAN
1. Sangat bagus : ≥ 85 2. Bagus : ≥ 70 < 85 3. Kurang : ≥ 50 < 70 4. Sangat kurang : < 50
SOAL EVALUASI KOGNITIF
LEMBAR SOAL ULANGAN HARIAN KD 3.8
Selesaikanlah pertanyaan berkut ini dengan baik dan benar! 1. Jelaskan pengertian gas ideal!
2. Sebutakan sifat-sifat gas ideal dan hukum-hukum gas ideal!
3. Sebuah tabung bervolume 590 liter berisi gas oksigen pada suhu 20°C dan tekanan 5 atm. Tentukan massa oksigen dalam tangki ! (Mr oksigen = 32 kg/kmol)
4. Tangki berisi gas ideal 6 liter dengan tekanan 1,5 atm pada suhu 400 K. Tekanan gas dalam tangki dinaikkan pada suhu tetap hingga mencapai 4,5 atm. Tentukan volume gas pada tekanan tersebut !
5. Udara dalam ban mobil pada suhu 15°C mempunyai tekanan 305 kPa. Setelah berjalan pada kecepatan tinggi, ban menjadi panas dan tekanannya menjadi 360 kPa. Berapakah temperatur udara dalam ban jika tekanan udara luar 101 kPa ? 6. Tekanan gas dalam tabung tertutup menurun 64% dari semula. Jika kelajuan
7. Sejumlah gas berada dalam ruang tertutup bersuhu 327°C dan mempunyai energi kinetik Ek. Jika gas dipanaskan hingga suhunya naik menjadi 627°C. Tentukan energi kinetik gas pada suhu tersebut !
8. Satu mol gas ideal monoatomik bersuhu 527°C berada di dalam ruang tertutup. Tentukan energi dalam gas tersebut !
(k = 1,38 . 10-23 J/K)
9. Dua mol gas ideal diatomik memiliki 5 derajat kebebasan bersuhu 800 K. Tentukan energi dalam gas tersebut !
(k = 1,38 . 10-23 J/K
10. Apa yang kamu ketahui dari teori ekipartisi!
LEMBAR JAWABAN ULANGAN HARIAN KD 3.8 KELAS XI NAMA : KELAS : NO ABSEN : 1. ... ... ... 2. ... ... ... 3. ... ... ...
4. ... ... ... 5. ... ... ... 6. ... ... ... 7. ... ... ... 8. ... ... ... 9. ... ... ... 10. ... ... ...
KUNCI JAWABAN ULANGAN HARIAN
KD 3.8 KELAS XI
1. Gas ideal adalah gas yang secara tepat memenuhi hukum-hukum gas. Dalam keadaan nyata, tidak ada gas yang termasuk gas ideal, tetapi gas-gas nyata pada tekanan rendah dan suhunya tidak dekat dengan titik cair gas, cukup akurat memenuhi hukum-hukum gas ideal.
2. Adapun sifat-sifat gas ideal diantaranya adalah sebagai berikut :
a. Gas terdiri dari molekul-molekul yang sangat banyak, dengan jarak pisah antar molekul lebih besar dari ukuran molekul. Hal ini meunjukkan bahwa gaya tarik antar molekul sangat kecil dan diabaikan.
b. Molekul-molekul gas bergerak acak ke segala arah sama banyaknya dan memenuhi hukum Newton tentang gerak
c. Molekul-molekul gas hanya bertumbukan dengan dinding tempat gas secara sempurna
d. Dinding wadah adalah kaku sempurna dan tidak akan bergerak 3. Diketahui : V = 5,9 . 10-1 m3 P = 5 . 1,01 . 105 Pa T = 20°C = 293 K Ditanyakan : m = ….? Jawaban : PV = nRT dan n = M / Mr sehingga :
PV = mRT / Mr m = PVMr / RT = 5. 1,01 . 105 .0,59 . 32 / 8,314 . 293 = 3,913 kg 4. Diketahui : V1 = 6 liter P1 = 1,5 atm T1 = 400 K P2 = 4,5 atm T2 = 400 K Ditanyakan : V2 = ….? Jawaban : P1V1 = P2V2 V2 = P1V1 / P2 = 1,5 . 6 / 4,5 = 2 liter 5. Diketahui : T1 = 288 P1 = 305 + 101 = 406 kPa P2 = 360 +101 = 461 kPa Ditanyakan : T2 = ….? Jawaban : P1 / T1 = P2 / T2 406 / 288 = 461 / T2 T2 = 327 K = 54°C 6. Diketahui : P2 = 36% P1 V1 = v Ditanyakan : V2 = …. ? Jawaban : Kita mengetahui : P = Nmv2 / 3V Berarti P = v2 atau akar P = v
v1 / v2 = akar P1 / P2 = akar 0,36 P1 / P1 = 0,6 v2 = 1/ 0,6 v1 = 10 / 6 v1 = 5/3 v1
7. Diketahui : T1 = (327+273) K = 600 K Ek1 = Ek T2 = (627+273) K = 900 K Ditanyakan : Ek2 = ….? Jawaban : Ek = 3/2 kT Ek = T Ek2 / Ek1 = T2 / T1 Ek1 / Ek2 = 900 / 600 Ek2 = 1,5 Ek1 Ek2 = 1,5 Ek 8. Diketahui : n = 1 mol T = (527+273) K = 800 K Ditanyakan : U = ….? Jawaban : U = N Ek U = n NA 3/2 kT = 1 . 6,02 . 1023 . 3/2 .1,38 . 10-23 . 800 = 1 . 104 joule 9. Diketahui : n = 2 mol T = 800 K f = 5 Ditanyakan : U = ….? Jawaban :
U = f/2 N Ek U = n NA f/2 kT
= 2 . 6,02 . 1023 . 5/2 . 1,38 . 10-23 . 800 = 3,32 . 104 joule
(Tes Pilihan Ganda) Mata Pelajaran : ... Kelas / Semester : ... Hari/Tanggal : ... ... KD :... KKM :... N O
Nama Kunci Jawaban dan Jawaban siswa
Jumlah Nilai Ketuntasa n 1 2 3 N 1 2 3 4
Jumlah Skor Capaian Jumlah Skor Seharusnya Presentasi Capaian
Soal= 10 pertanyaan Kriteria:
1 = benar 0 = salah
Nilai= Jumlah skor x 10
Total Nilai (Pilihan Ganda + Uraian)= Total Nilai Pilihan Ganda+Uraian15
(Tes Uraian) Mata Pelajaran : ... Kelas / Semester : ... Hari/Tanggal : ... ... Kompetensi Dasar : ... KKM : ... N O
Nama Skor dan Capaian
Skor
Jumlah Nilai Ketuntasa n 1 2 3 1 2 3 4
Jumlah Skor Capaian Jumlah Skor Seharusnya Presentasi Capaian
