Pelajaran Teach
Tekanan dan volume gas: kapsul kecil, tekanan besar
Bereksperimen dengan model gas ideal untuk menentukan ukuran tabung sampel tersegel, lalu menerapkan hubungannya pada kasus baru. Membahas hukum Boyle. Hanya di browser: tanpa lab atau bahan kelas.
Masuk dengan akun pendidik untuk menyiapkan sesi kelas. Siswa bergabung dengan kode kelas.
Baru mengenal LabsLand? Buat akun guru Anda
Hasil belajar
Menggunakan model gas ideal untuk memprediksi perubahan tekanan ketika volume berubah pada suhu tetap.
Mendukung hubungan antara tekanan dan volume dengan pembacaan yang dipilih dari model.
Memilih dan memberi alasan atas sebuah desain yang memenuhi beberapa syarat numerik.
Menerapkan hubungan tersebut pada titik awal yang baru dan menyebutkan apa yang tidak dapat dibuktikan oleh sebuah model tentang gas nyata.
Pratinjau aktivitas siswa
Konten aktivitas
Hanya pratinjau. Dalam sesi kelas, siswa dapat mengisi tanggapan dan menyerahkan pekerjaannya kepada guru.
Misi
Versi teks investigasi
Sebuah drone riset harus membawa pulang sampel udara yang tersegel, tetapi tabungnya terlalu besar untuk kompartemen drone. Temukan volume terkecil, dalam mililiter bulat, yang memenuhi aturan tekanan misi.
Semua angka dalam pelajaran ini berasal dari model gas ideal. Tidak ada yang diukur dengan alat nyata di sini. Kamu bisa bereksperimen dengan model dan menggunakannya untuk mengambil keputusan, tetapi nilainya tidak dapat menunjukkan bahwa gas nyata mengikuti aturan yang menjadi dasar model itu.
Versi ini memiliki pertanyaan yang sama dengan versi interaktif dan berfungsi tanpa grafik. Jawab setiap pertanyaan sebelum membaca lebih lanjut: tidak ada yang mencegahmu membaca lebih dulu di halaman ini, dan gurumu dapat melihat bahwa kamu memakai versi ini.
1. Prediksi sebelum mengamati
3 min
Tabung tersegel mula-mula bervolume 60 mL dengan tekanan mutlak 100 kPa. Selubung termal menjaga gas pada 293 K (sekitar 20 °C).
Prediksi pertama
Pada 30 mL, berapa tekanan yang kamu prediksi? Mengapa? Jelaskan apa yang mungkin berubah jika volume dijadikan setengahnya.
Susunan uji yang adil
Susunan mana yang memisahkan pengaruh volume?
Periksa susunanmu
Biarkan segel tertutup dan suhu tetap. Membuka katup mengubah jumlah gas; memanaskan mengubah suhu. Keduanya membuatmu tidak dapat memisahkan pengaruh volume.
2. Uji gagasanmu secara adil
4 min
Nilai model ideal, dihitung dan bukan diukur
Pilih paling sedikit empat pembacaan, termasuk 60 mL dan 30 mL, yang memberimu dua penurunan volume yang sama besar. Salin ke dalam tabel.
- 60 mL → 100,0 kPa
- 55 mL → 109,1 kPa
- 50 mL → 120,0 kPa
- 45 mL → 133,3 kPa
- 40 mL → 150,0 kPa
- 35 mL → 171,4 kPa
- 30 mL → 200,0 kPa
Ini adalah nilai setelah gas stabil, untuk sejumlah tetap gas pada 293 K. Pada pemampatan nyata yang cepat, gas bisa menghangat sesaat; model ini tidak menunjukkannya.
Pembacaan modelmu (model ideal, bukan hasil ukur)
Catat pembacaan yang kamu pilih, satu per baris. Biarkan baris lainnya kosong.
| Volume mL | Tekanan model kPa |
|---|---|
Dua penurunan sama besar
Jika volume turun dalam dua penurunan yang sama besar, berapa kenaikan tekanan pada setiap penurunan? Apa artinya bagi prediksimu?
3. Dari pola ke prediksi
4 min
Hubungan yang diusulkan
Menurutmu, besaran mana yang tetap?
Dukunganmu untuk hubungan itu
Dukung hubunganmu dengan dua pengamatan yang sudah dicatat.
Prediksi pada 24 mL
Gunakan hubunganmu: berapa tekanan yang kamu prediksi pada 24 mL, di luar volume yang sudah kamu uji?
Penjelasan partikel
Mengapa tekanan naik pada suhu yang sama?
Periksa pemikiranmu
Pada 24 mL, model memberikan 250 kPa: P × V tetap 6000 kPa·mL untuk jumlah gas dan suhu yang sama. P + V berubah (100 + 60 = 160, 200 + 30 = 230), begitu pula P ÷ V.
Partikelnya lebih sering menumbuk setiap bagian dinding. Partikel tidak mengecil, dan pada suhu tetap kelajuan rata-ratanya tetap sama.
Tekanan di sini adalah tekanan mutlak: diukur dari ruang hampa, bukan dari udara sekitar.
4. Seberapa kecil bisa kamu buat?
4 min
Pilih volume bilangan bulat terkecil yang memenuhi ketiga aturan. Batas-batas ini khusus untuk tantangan desain fiktif ini.
- Kompartemen sampel memuat paling banyak 40 mL.
- Batas tekanan mutlak adalah 180 kPa.
- Sisakan margin paling sedikit 10 kPa di bawah batas itu.
Hitung P = 6000 ÷ V, lalu margin = 180 − P. Simpan setiap percobaan di catatanmu.
Volumemu
Berapa volume bilangan bulat terkecil yang memenuhi ketiga aturan?
Mengapa volume lebih kecil gagal
Mengapa volume mL bulat yang lebih kecil akan gagal? Gunakan angka dari tantangan ini.
Periksa desainmu
36 mL menghasilkan 166,7 kPa dan margin 13,3 kPa. 35 mL menghasilkan 171,4 kPa dan margin hanya 8,6 kPa. Ini adalah aturan desain untuk kelas, bukan sertifikasi keselamatan untuk alat apa pun.
5. Apa yang bisa dan tidak bisa diberitahukan model ini
2 min
Kamu memakai hubungan berbanding terbalik untuk mengambil keputusan. Model ini dibuat dengan P × V tetap, jadi bereksperimen dengannya tidak dapat menguji aturan itu terhadap gas nyata. Alat suntik nyata bisa. Gurumu mungkin memberikan pelajaran Boyle LabsLand, tempat kamu bekerja dengan hasil pengukuran rekaman dari alat nyata.
Refleksi
Pengamatan apa yang akan membuatmu meragukan model ini? (Opsional)
Satu pertanyaan terakhir
3 min
Pertanyaan ini tentang alat suntik nyata, bukan model. Tidak ada petunjuk dan tidak ada umpan balik otomatis. Gurumu membaca penalaranmu.
Sebuah alat suntik nyata mula-mula berisi 60 mL udara tersegel pada 86 kPa, pada suhu tetap.
Pembacaan yang diharapkan pada 30 mL
Berapa pembacaan yang kamu harapkan pada 30 mL?
Pembacaan yang diharapkan pada 45 mL
Berapa pembacaan yang kamu harapkan pada 45 mL?
Penalaranmu
Jelaskan bagaimana kamu mendapatkan pembacaan ini.
Ubah pratinjau ini menjadi sesi kelas langsung
Lanjutkan ke LabsLand Teach untuk memakai pelajaran ini bersama siswa dan meninjau akses akun Anda.
Baru mengenal LabsLand? Buat akun guru Anda