Contoh Latihan Soal Hukum Boyle dan Pembahasannya dengan Rumus | Fisika Kelas 9 SMP

Contoh latihan soal hukum boyle dan pembahasannya menjadi dasar penting dalam memahami hubungan matematis antara tekanan dan volume gas yang mengalami proses isotermal. 🩻🧑‍🏫

Konsep fundamental ini membantu memperkuat kemampuan analitis siswa saat menyelesaikan berbagai tipe soal yang membutuhkan ketelitian dalam membaca data.

Yuk, simak beberapa contoh latihan soal hukum Boyle lengkap dengan pembahasannya di bawah ini! 👇

Contoh Latihan Soal Hukum Boyle dan Pembahasannya Jenis Pilihan Ganda

Contoh latihan soal hukum boyle dan pembahasannya berikut ini disusun dalam bentuk pertanyaan yang memerlukan pemilihan jawaban tepat dari empat pilihan. 

Hal ini akan bisa membantu siswa untuk dapat melatih kemampuan dalam mengenali pola hubungan antara tekanan dan volume melalui penerapan langsung rumus Boyle.

Berikut ini beberapa contoh soal Hukum Boyle pilihan ganda:

Contoh Soal 1

Pada eksperimen Boyle di atas, volume udara mula-mula 80 cm³ pada tekanan 1 atm. Ketika merkuri ditambahkan, volume menjadi 40 cm³. Berapa tekanan barunya?

A. 1 atm 

B. 1,5 atm 

C. 2 atm 

D. 4 atm

Jawab: C (2 atm)

Pembahasan:

Hukum Boyle menyatakan bahwa pada suhu konstan, hasil kali tekanan dan volume gas adalah tetap (P₁V₁ = P₂V₂). Tekanan awal 1 atm dengan volume 80 cm³.

Ketika kolom merkuri naik, ruang udara mengecil menjadi 40 cm³, menyebabkan tekanan bertambah karena molekul udara bergerak pada ruang yang lebih sempit.

P₂ = (1 atm × 80 cm³) ÷ 40 cm³ = 2 atm.

Ini menunjukkan kompresi 2 kali lipat → tekanan naik dua kali lipat, sesuai bentuk grafik hiperbola pada kurva p–V.

Contoh Soal 2

Pada sebuah eksperimen Boyle terjadi kenaikan kolom merkuri 12 cm yang memperkecil volume dari 60 cm³ menjadi 45 cm³. Jika tekanan awal 1 atm, berapa tekanan akhirnya?

A. 1,12 atm

B. 1,33 atm

C. 1,45 atm 

D. 1,6 atm

Jawab: B (1,33 atm)

Pembahasan:

Tekanan akan meningkat jika volume diperkecil. Prosesnya isotermal sehingga berlaku P₁V₁ = P₂V₂.

P₂ = (1 × 60) / 45 = 1,333… atm.

Secara fisik, penurunan volume 25% meningkatkan frekuensi tumbukan molekul ke dinding tabung, sehingga tekanan naik. Ini sesuai grafik pada Gambar 7.15 di mana kurva menurun tajam saat volume kecil.

Contoh Soal 3

Pada eksperimen, volume awal 100 cm³ tekanan 0,9 atm. Ketika beban ditambahkan pada piston, volume menjadi 30 cm³. Tekanan akhirnya …

A, 2 atm 

B. 3 atm 

C. 2,5 atm 

D. 4 atm

Jawab: B (3 atm)

Pembahasan: 

P₁V₁ = P₂V₂ → perubahan volume yang drastis (lebih dari 3 kali lebih kecil) menyebabkan tekanan meningkat proporsional.

P₂ = (0.9 × 100) / 30 = 3 atm.

Piston memberikan gaya ke arah molekul gas sehingga jarak antar molekul makin pendek → tumbukan meningkat → tekanan naik.

Contoh Soal 4

Dalam tabung U, tekanan udara awal 760 mmHg dan volume 50 cm³. Ketika kolom naik menjadi 950 mmHg, volume udara adalah …

A. 38 

B. 40 

C. 34 

D. 30

Jawab: D (30 cm³)

Pembahasan: 

Kolom merkuri berfungsi menambah tekanan luar pada udara terperangkap. Saat tinggi kolom naik, tekanan bertambah sehingga volume mengecil.

V₂ = (760 × 50) / 950 = 30 cm³.

Ini juga menegaskan bahwa tekanan dan volume berhubungan terbalik secara hiperbolik.

Contoh Soal 5

Pada model paru-paru, volume balon dari 200 cm³ → 260 cm³ saat membran ditarik. Jika tekanan akhir 1 atm, tekanan awal …

A. 0,7 

B. 0,8 

C. 1,2 

D. 1,3

Jawab: C (1,2 atm)

Pembahasan: 

Pada model paru-paru buatan, menarik membran memperbesar volume ruang tertutup sehingga tekanan turun.

P₁V₁ = P₂V₂ → P₁ = (1 × 260) / 200 = 1,3 atm.

Ini menggambarkan inspirasi: volume rongga dada naik → tekanan intrapulmonal turun → udara masuk.

Contoh Latihan Soal Hukum Boyle dan Pembahasannya Jenis Isian Singkat

Nah, setelah selesai dengan contoh soal Hukum Boyle pilihan ganda kamu bisa lanjut ke bagian isian singkat berikut ini:

Contoh Soal 6

Pada di atas, volume gas mula-mula 90 cm³ kemudian ditekan menjadi 30 cm³. Jika tekanan awal 1 atm, maka tekanan akhirnya adalah … atm.

Jawab: 3 atm

Pembahasan:

Hukum Boyle menyatakan bahwa untuk jumlah gas tertentu pada suhu konstan, tekanan dan volume berbanding terbalik. Artinya, jika volume gas mengecil, tekanannya akan bertambah. Rumusnya adalah P₁ × V₁ = P₂ × V₂.

Diketahui volume awal 90 cm³ dan tekanan awal 1 atm, serta volume akhir 30 cm³. Dengan memasukkan angka: P₂ = (1 × 90) / 30 = 3 atm. Jadi, tekanan akhir gas meningkat karena volumenya mengecil.

Contoh Soal 7

Gas bervolume 2 L berada pada tekanan 0,7 atm. Setelah dikompresi hingga volumenya menjadi 0,5 L, tekanan akhirnya adalah … atm.

Jawab: 2,8 atm

Pembahasan:

Karena suhu gas tetap, hukum Boyle berlaku. Tekanan gas akan meningkat saat volumenya berkurang. Dengan rumus P₁ × V₁ = P₂ × V₂, substitusi angka: P₂ = (0,7 × 2) / 0,5 = 2,8 atm.

Penjelasan secara konsep, gas yang dikompresi menjadi lebih rapat menyebabkan partikel-partikelnya lebih sering bertumbukan, sehingga tekanan meningkat.

Contoh Soal 8

Volume awal gas adalah 150 cm³ dengan tekanan 0,8 atm. Setelah volume berubah menjadi 100 cm³, tekanan akhirnya adalah …

Jawab: 1,2 atm

Pembahasan:

Hukum Boyle menunjukkan hubungan invers antara tekanan dan volume. Saat volume berkurang dari 150 cm³ menjadi 100 cm³, tekanan gas meningkat. Dengan rumus P₂ = (P₁ × V₁) / V₂ = (0,8 × 150) / 100 = 1,2 atm.

Artinya, penurunan volume membuat molekul gas lebih rapat dan sering bertumbukan, sehingga tekanan meningkat.

Contoh Soal 9

Pada model paru-paru buatan volume udara berubah dari 250 cm³ menjadi 300 cm³. Jika tekanan akhir 1 atm, maka tekanan awalnya adalah … atm.

Jawab: 1,2 atm

Pembahasan:

Hukum Boyle berlaku di sistem ini. Volume udara bertambah dari 250 cm³ menjadi 300 cm³, sehingga tekanannya menurun. Menggunakan rumus P₁ × V₁ = P₂ × V₂ → P₁ = (P₂ × V₂) / V₁ = (1 × 300) / 250 = 1,2 atm.

Konsepnya, peningkatan volume paru-paru menurunkan tekanan udara di dalamnya, yang relevan dalam mekanisme pernapasan.

Contoh Soal 10

Pada kurva p–V, gas awalnya memiliki volume 4 L pada tekanan 1 atm. Setelah volumenya menjadi 1 L, maka tekanan akhirnya adalah … atm.

Jawab: 4 atm

Pembahasan:

Jika volume gas dikurangi, molekul gas menjadi lebih padat dan sering bertumbukan dengan dinding wadah. Dengan hukum Boyle: P₂ = (P₁ × V₁) / V₂ = (1 × 4) / 1 = 4 atm. Artinya, tekanan meningkat sebanding dengan penurunan volume.

Contoh Soal 11

Gas di dalam syringe memiliki volume 10 mL pada tekanan 1 atm. Jika volume berubah menjadi 5 mL, maka tekanan akhirnya adalah … atm.

Jawab: 2 atm 

Pembahasan:

Pengurangan volume setengahnya membuat partikel gas lebih sering bertumbukan. Menggunakan rumus: P₂ = (1 × 10) / 5 = 2 atm.

Konsepnya, mengecilnya ruang menyebabkan gaya yang ditimbulkan oleh molekul gas terhadap dinding wadah meningkat, sehingga tekanan meningkat.

Contoh Soal 12

Pada tabung U, tekanan awal gas adalah 600 mmHg dengan volume 40 cm³. Setelah volumenya berubah menjadi 30 cm³, tekanan akhirnya adalah … mmHg.

Jawab: 800 mmHg

Pembahasan:

Tekanan gas meningkat saat volume berkurang karena hubungan invers tekanan dan volume. Dengan P₂ = (600 × 40) / 30 = 800 mmHg.

Penjelasannya, berkurangnya volume membuat molekul gas lebih rapat sehingga tumbukan dengan dinding tabung meningkat, menghasilkan tekanan lebih besar.

Contoh Soal 13

Gas dalam botol kaca memiliki volume 1,5 L pada tekanan 2 atm. Ketika volumenya berubah menjadi 3 L, tekanan akhirnya adalah …

Jawab: 1 atm

Pembahasan:

Volume gas bertambah dua kali lipat, sehingga tekanannya berkurang setengahnya sesuai hukum Boyle: P₂ = (2 × 1,5) / 3 = 1 atm. Konsepnya, molekul gas menjadi lebih longgar, tumbukan dengan dinding wadah berkurang, sehingga tekanan menurun.

Contoh Soal 14

Pada ruang kompresor, volume gas 8 L berada pada tekanan 0,9 atm. Setelah dikompresi hingga volumenya menjadi 2 L, tekanan akhirnya adalah … atm.

Jawab: 3,6 atm

Pembahasan:

Kompresi gas menyebabkan molekul-molekulnya lebih rapat sehingga tumbukan dengan dinding wadah meningkat, menaikkan tekanan. Menggunakan P₂ = (0,9 × 8) / 2 = 3,6 atm. Artinya, tekanan meningkat sebanding dengan pengurangan volume.

Contoh Soal 15

Dalam sebuah tabung, volume gas mula-mula 100 cm³ dengan tekanan 1,2 atm. Setelah volume mengecil menjadi 60 cm³, tekanan akhirnya adalah …

Jawab: 2 atm 

Pembahasan:

Hukum Boyle menyatakan bahwa P × V tetap konstan. Volume berkurang dari 100 cm³ menjadi 60 cm³ → P₂ = (1,2 × 100) / 60 = 2 atm. Penjelasannya, pengurangan volume menyebabkan molekul gas lebih sering bertumbukan sehingga tekanan meningkat.

Penutup

Melalui rangkaian pembahasan dan perhitungan yang telah dipaparkan, siswa diharapkan mampu memahami pola perubahan volume dan tekanan gas dalam kondisi isothermal secara mandiri. 🩻🧑‍🏫

Karena hukum Boyle merupakan konsep dasar yang sangat penting dalam mempelajari materi gas. 

Dengan demikian, berbagai contoh latihan soal hukum boyle dan pembahasannya yang telah disajikan akan dapat memperkuat kemampuan menerapkan rumus fisika secara sistematis serta meningkatkan ketelitian dalam membaca data numerik.

Terima kasih telah menyimak hingga sejauh ini. Semoga bermanfaat! ☺️

FAQ

---

Klik dan dapatkan info kost di dekat kampus idamanmu:

Kost Dekat UGM Jogja

Kost Dekat UNPAD Jatinangor

Kost Dekat UNDIP Semarang

Kost Dekat UI Depok

Kost Dekat UB Malang

Kost Dekat Unnes Semarang

Kost Dekat UMY Jogja

Kost Dekat UNY Jogja

Kost Dekat UNS Solo

Kost Dekat ITB Bandung

Kost Dekat UMS Solo

Kost Dekat ITS Surabaya

Kost Dekat Unesa Surabaya

Kost Dekat UNAIR Surabaya

Kost Dekat UIN Jakarta