fisika-gas ideal

A.      Gas Ideal

Sifat-sifat gas Ideal :

a.        Suatu gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul yang sangat banyak dan jarak antar meolukul lebih besar daripada ukurannya.

b.        Molekul-molekul bergerak secara acak dengan kecepatan tetap dan memenuhi hukum gerak Newton.

c.         Gaya interaksi antar molekul dapat diabaikan kecuali selama satu tumbukan yang berlangsung sangat singkat.

d.        Molekul-molekul mengalami tumbukan lenting sempurna satu sama lain dan dengan dinding wadahnya.

e.         Setiap molekul adalah identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya.

B.       HUKUM-HUKUM TENTANG GAS IDEAL

B.1  Hukum Boyle

Pernyataan Hukum Boyle:

“ Apabila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumnya”.

Pernyataan ini dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.

PV = konstan

Untuk gas yang berada dalam dua keadaan kesejanganya berbeda pada suhu konstan, maka diperoleh

P1V1 = P2V2

dengan  P1  = tekanan gas pada keadan 1 (N/m2 )

P2  = tekanan gas pada keadaa 2 (N/m2 )

V1 = volum gas pada keadaan 1 (m3)

V2 = volum gas pada keadaan 2 (m3)

Gambar. Kurva isotermal

B.2  Hukum Charles

Pernyataan Hukum Charles:

“Apabila tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volum gas sebanding dengan suhu mutlaknya”.

Pernyataan mi dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.

Untuk gas yang berada dalam dna keadaan keseimbangan yang berbeda pada tekanan konstan, maka diperoleh

dengan V1  = volum gas pada keadaan 1 (m3 )

V2  = volum gas pada keadaan 2 (m3 )

T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)

T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

Kurva isobarik (tekanan konstan).

B.3 Hukum Gay Lussac

Pernyatanaan Hukum Gay Lussac:

”Apabila volum gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya”.

Pernyataan mi dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.

Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada volum konstan, maka diperoleh

Dengan,   P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)

P2  = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2)

T1  = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)

T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

                             Kurva isokhorik (volume tetap)

B. 4   Hukum Boyle-Gay Lussac

Hukum Boyle-Gay Lussac

Apabila hubungan antara tekanan, volum, dan suhu gas dalam Persamaan Boyle, Charles, dan Gay Lussac digabungkan, maka diperoleh hubungan:

C.      PERSAMAAN GAS IDEAL

Beberapa istilah kimia dalam persamaan gas ideal:

1.        Massa atom relatif (Ar) adalah perbandingan massa atom suatu unsur terhadap massa atom unsur lain.

2.        Massa molekul relatif (Mr) adalah jumlah seluruh massa atom relatif (Ar) dan atom-atom penyusun suatu senyawa.

3.        Mol (n) adalah perbandingan massa (m) suatu partikel terhadap massa relatifnya (Ar atau Mr)

4.        Bilangan Avogadro (NA) adalah bilangan yang menyatakan jumlah partikel dalam sam mol (NA = 6,02 x 1023  partikel/mol).

Hubungan antara mol (n), massa (m), dan jumlah partikel (N):

R = konstanta gas umum = 8,31 J/mol K  atau  R = 0,082 L atm/mol K

k = (konstanta Boltzmann= 1,38 x 1023 J/K)

Persamaan Umum Gas Ideal:

PV = nRT

D.      TEORI KINETIK GAS IDEAL

D.1 Tekanan Gas daam Ruang Tertutup

Tinjau suatu gas yang mengandung N molekul di dalam bejana tertutup berbentuk kubus yang volumnya V dengan rusuk L. Setiap molekul yang

                       

Gambar. Molekul-molekul dalam wadah berbentuk kubus

Berdasarkan anggapan bahwa setiap molekul bergerak secara acak ke segala arah dengan kelajuan tetap, maka rata-rata kuadrat kecepatan pada arah sumbu x, y, dan z adalah sama besar

Sehingga:

Hubungan tekanan gas dengan kelajuan molekul gas dinyatakan oleh persamaan:

Tekanan gas berbanding lurus dengan energi kinetiknya, sehingga dapat dituliskan;

Dengan            P = tekanan gas (Pa = N/m2)

m0 = massa sebuah partikel gas (kg)

= rata-rata kuadrat kecepatan (m2/s2)

N = jumlah partikel gas

V = volum gas (m3)

= energy kinetic translasi rata-rata

D. 2 Suhu Gas deaI

Suhu gas ideal berdasarkan sudut pandang mikroskopis merupakan suatu ukuran langsung dan energi kinetik molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan memperhatikan kembali persamaan tekanan  P = NEK dan persarnaan keadaan gas ideal PV

Perhatikan bahwa EK pada Persarnaan (10-12) menyatakan energi kinetik translasj rata-rata.

D. 3 Kecepatan Efektif Gas Ideal

Apabila di dalam suatu bejana tertutup terdapat N1 molekul yang bergerak dengan kecepatan v1, dan N2 molekul yang bergerak dengan kecepatan v2, dan seterusnya, maka rata-rata kuadrat kecepatan molekul gas v2 dapat dinyatakan sebagai

Kecepatan efektif v (rms = root mean square) didefinisikan sebagai akar dan rata-rata kuadrat kecepatan:

Karena        dan massa total ,   maka;

E.       TEOREMA EKIPARTISI ENERGI

Berdasarkan hasil analisis mekanika statistik, untuk sejumlah besar partikel yang memenuhi hukum gerak Newton pada suatu sistem dengan suhu mutlak T, maka energi yang tersedia terbagi merata pada setiap derajat kebebasan sebesar kT. Pernyataan mi selanjutnya disebut teorema ekipartisi energi. Derajat kebebasan yang dimaksud dalam teorema ekipartisi energi adalah setiap cara bebas yang dapat digunakan oleh partikel untuk menyerap energi. Oleh karena itu, setiap molekul dengan f derajat kebebasan akan memiliki energi rata-rata,

E .1 Derajat Kebebasan Molekul Gas Monoatomik dan Diatomik

Pada molekul gas monoatomik atau beratom tunggal, molekul gas hanya melakukan gerak translasi sehingga energi yang ada masing-masing digunakan untuk gerak translasi pada arah sumbu x, y, dan z (½ mvx2, ½ mvy2dan ½ mvz2). Oleh karena itu, molekul gas monoatomik dikatakan memiliki tiga derajat kebebasan.

Untuk molekul gas diatomik atau beratom dua, di samping melakukan gerak translasi, molekul juga melakukan gerak rotasi dan vibrasi.

Energi kinetic rotasi:

Untuk gas diatomik pada suhu rendah (± 250 K), hanya terjadi gerak translasi sehingga hanya memiliki 3 derajat kebebasan. Pada suhu sedang (± 500 K), terjadi gerak translasi dan rotasi sehingga memiliki 5 derajat kebebasan. Sedangkan pada suhu tinggi   (± 1000 K) terjadi gerak translasi, rotasi, dan vibrasi sehingga memiliki 7 derajat kebebasan.

Gambar.  (a) Gerak translasi, (b) gerak rotasi dan (c) gerak vibrasi.

E. 2 Energi Dalam Gas Ideal

Energi dalam suatu gas ideal didefinisikan sebagai jumlah energi (energi kinetik translasi, rotasi, dan vibrasi serta energi potensial elastik) yang dimiliki oleh selurub molekul gas dalam wadah tertentu. Apabila terdapat N molekul gas dalam wadah, maka energi dalam gas ideal U merupakan hasil kali N dengan energi rata-rata E setiap molekul yang memenuhi hubungan

dengan f adalah derajat kebebasan.

Berdasarkan Persamaan (10-19) dapat dituliskan rumus energi dalam gas ideal berdasarkan derajat kebebasannya sebagai berikut.

Gas monoatomik (f = 3) seperti He, Ne, dan Ar

Gas diatomik seperti H2, 02, dan N2

Pada suhu rendah (T = ± 250 K), f = 3,

Pada suhu sedang (T= ±500 K),f= 5,

Pada suhu tinggi (T = ±1000 K), f 7,

Mol dan massa molekul

1 mol= 6,022 x 10²³ molekul

6,022 x 10²³ juga disebut dengan bilangan avogadro (N_A).

Massa sebuah atom/molekul:

Hubungan antara massa dengan mol: atau

Keterangan:

• n: jumlah mol
• M: Massa relatif atom/molekul
• m: massa zat (kg)

Persamaan keadaan gas ideal

Hukum Boyle

Tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya pada ruangan tertutup.

Hukum Charles Gay-Lussac

Volume benda akan berbanding lurus dengan suhu mutlaknya pada ruangan tertutup.

Dari kedua hukum diatas, maka:

atau disebut dengan Hukum Boyle-Gay Lussac.

Persamaan gas ideal

Keterangan:

• p: tekanan
• v: volume ruang
• n: jumlah mol gas
• R: tetapan umum gas
• T: suhu (Kelvin)

Perhatikan satuan:

• R= 8314 J/kmol K apabila tekanan dalam Pa atau N/m², volume dalam m³, dan jumlah mol dalam kmol
• R= 0,082 L atm/mol K apabila tekanan dalam atm, volume dalam liter, dan jumlah mol dalam mol

Turunan dari persamaan gas ideal

Karena maka dapat dituliskan:

Karena , maka akan didapat persamaan:

(dari rumus P V = n R T)

, maka:

k disebut dengan tetapan Boltzmann, yang nilainya adalah:

A.Hukum Boyle

Hasil kali tekanan(P) dan volume(V) gas pada suhu tertentu adalah tetap. Proses seperti ini disebut juga dengan isotermal (temperatur tetap). 
*PV=konstan
*T2>T1
*Tidak berlaku pada uap jenuh

B.Hukum Guy Lussac

Hasil bagi volume(V) dengan temperatur (T) gas pada tekanan tertentu adalah tetap. Proses ini disebut juga isobarik (tekanan tetap).
*V/T=konstan
*P3>P2>P1
C.Hukum Charles
Hasil bagi tekanan (P) dengan temperatur (T) gas pada volume tertentu adalah tetap. Proses seperti ini disebut dengan isokhorik (volume tetap).
*P/T=konstan
*V3>V2>V1
D.Hukum Boyle-Guy Lussac
Hukum Boyle dan Guy Lussac merupakan penggabungan dari hukum Boyle dengan hukum Guy Lussac. Biasanya di dalam soal rumus yang sering digunakan adalah rumus dari hukum ini. Sekedar trik dari saya, anda bisa menamai hukum ini dengan hukum BoLu (Boyle-Lussac). Nah, dari hukum ini kita bisa mendapatkan: PV/T=konstan.

Persamaan Keadaan Gas Ideal

Contoh soal dan pembahasannya
1. Sebuah bejana berisi gas He yang mempunyai volume 2 L, tekanan 1 atm dan suhunya 27`C. Jika suhunya dinaikkan menjadi 127`C dan ternyata tekanannya naik 2 kalinya. Hitung volume sekarang !

2. Sebuah tangki bervolume 3000 cm3 berisi gas O2 pada suhu 20`C dan tekanan relatif pada alat 25 atm. Jika massa molar O2=32 kg/kmol, tekanan udara luar 1 atm, maka massa O2 di dalam tangki adalah …

Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat tersebut.

SIFAT GAS UMUM

1. Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
2. Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.

SIFAT GAS IDEAL

1. Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
2. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.
3. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
4. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

PERSAMAAN GAS IDEAL DAN TEKANAN (P) GAS IDEAL
P V = n R T = N K T

n = N/N_o

T = suhu (ºK)
R = K . N_o = 8,31 )/mol. ºK
N = jumlah pertikel

P = (2N / 3V) . E_k ® T = 2E_k/3K

V = volume (m³)
n = jumlah molekul gas
K = konstanta Boltzman = 1,38 x 10^-23 J/ºK
N_o = bilangan Avogadro = 6,023 x 10²³/mol

ENERGI TOTAL (U) DAN KECEPATAN (v) GAS IDEAL

E_k = 3KT/2

U = N E_k = 3NKT/2

v = Ö(3 K T/m) = Ö(3P/r)

dengan:

E_k = energi kinetik rata-rata tiap partikel gas ideal
U = energi dalam gas ideal = energi total gas ideal
v = kecepatan rata-rata partikel gas ideal
m = massa satu mol gas
p = massa jenis gas ideal

Jadi dari persamaan gas ideal dapat diambil kesimpulan:

1. Makin tinggi temperatur gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya.
2. Tekanan merupakan ukuran energi kinetik persatuan volume yang dimiliki gas.
3. Temperatur merupakan ukuran rata-rata dari energi kinetik tiap partikel gas.
4. Persamaan gas ideal (P V = nRT) berdimensi energi/usaha .
5. Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energi kinetik seluruh partikelnya.

Dari persarnaan gas ideal PV = nRT, dapat di jabarkan:

Pada (n, T) tetap, (isotermik) berlaku Hukum Boyle: PV = C	Pada (n, V) tetap, (isokhorik) berlaku Hukum Gay-Lussac: P/T=C
Pada (n,P) tetap, (isobarik) berlaku Hukum Gay-Lussac: V/T= C	Padan tetap, berlaku Hukum Boyle-Gay-Lussac: PV/T=C C = konstan Jadi: (P1.V1)/T1 = (P2.V2)/T2=...dst.

Contoh:

1. Berapakah kecepatan rata-rata dari partikel-partikel suatu gas dalam keadaan normal, jika massa jenis gas 100 kg/m³ dan tekanannya 1,2.10⁵ N/m²?

Jawab:

PV = 2/3 E_k
PV = 2/3 . 1/2 . m v² = 1/3 m v²
v² = (3PV)/m = (3 P)/(m/V) = 3P/r

v = Ö3P/r = Ö3.1,2.10⁵/100 = 60 m/det

2. Suatu gas tekanannya 15 atm dan volumenya 25 cm³ memenuhi persamaan PV - RT. Bila tekanan gas berubah 1/10 atm tiap menit secara isotermal. Hitunglah perubahan volume gas tiap menit?

Jawab:

Persamaan PV = RT jelas untuk gas ideal dengan jumlah mol gas n = 1. Jadi kita ubah persamaan tersebut menjadi:

P DV + V DP = R DT (cara differensial parsial)
15 . DV + 25. 1/10 = R . 0 ® AV = -25 /15.10 = -1/6 cm³/menit
Jadi perubahan volume gas tiap menit adalah 1/6 cm³,dimana tanda (-) menyatakan gas menerima usaha dari luar (dari sekelilingnya).

TEORI KINETIK GAS

Contoh 13.1

Sebuah tabung silinder dengan tinggi 0,20 m dan luas

penampang 0,04 m2 memiliki pengisap yang bebas bergerak

seperti pada gambar. Udara yang bertekanan 1,01 x 105 N/m2

diisikan ke dalam tabung. Jika pengisap ditekan sehingga

tinggi silinder berisi gas menjadi 0,12 m, berapa besar tekanan

p2? Anggap bahwa temperatur gas konstan.

Penyelesaian :

Sesuai dengan Persamaan (13.1) dapat ditulis

p1V1 = p2 V2 atau p2 = V1

V2

p2 = (1,01 x 105 N/m2 )(0,020 m x 0,04 m2 )

0,12 m x 0,04 m2

= 1,7 x 105 N/m2

Contoh 13.2

Sebuah silinder mengandung 20 liter gas pada tekanan 25 x 105 Pa. Keran yang ada

pada silinder dibuka sampai tekanan turun menjadi 20 x 105 Pa dan kemudian ditutup.

Anggap bahwa suhu dijaga tetap. Berapa volume gas yang dibebaskan pada atmosfer

bertekanan 1 x 105 Pa?

Penyelesaian:

Keadaan awal : V1 = 20 L = 20 x 10-3 m3. p1 = 25 x 105 Pa

Keadaan akhir : V2 = ? p2 = 20 X 105 Pa

Gunakan rumus p1V1 = p2V2 atau V2 = p1 V1 sehingga,

p2

V2 = 25 x 105 x 20 L = 25 L pada tekanan p2 = 20 x 105 Pa

20 X 105

Gas yang keluar dari silinder adalah 25 L – 20 L = 5 L pada tekanan P2. Karena tekanan

udara luar 1 x 105 Pa, maka _V yang 5 L tersebut, di udara luar menjadi sebagai

berikut:

p2 (_V) = p3 (V3) 20 x 105 (5) = 1 x 105 (V3)

V3 = 100 L

Dengan demikian volume gas yang dibebaskan 100 L.

2

http://atophysics.wordpress.com

Contoh 13.3

Seorang siswa ingin menerapkan hukum Boyle untuk

menetukan tekanan udara luar dengan menggunakan

peralatan seperti pada gambar. Ia mendapatkan bahwa ketika

h = 150 mm, V = 18 cm3 dan ketika h = 150 mm, V = 16 cm3.

Berapa mmHg tekanan udara luar di tempat siswa itu

melakukan percobaan?

Penyelesaian:

Sesuai dengan sifat bejana berhubungan, tekanan gas dalam

V adalah:

_ Keadaan 1 : p1 = (p0 + h1 ) mmHg

= (p0 + 50) mmHg

_ Keadaan 2 : p1 = (p0 + h2) mmHg

= (p0 + 150) mmHg

Menurut Hukum Boyle : p1V1 = p2V2 atau

p2 = V1 p1 = 18 p1

V2 16

Substitusikan persamaan diatas ke persamaan kedua, sehingga

18 p1 = p0 + 150 p1 = 16 (p0 + 150)

16 18

Maka diperoleh:

16 (p0 + 150) = (p0 + 150) 16p0 + 16(150) = 18 p0 + 18(50)

18

2 p0 = 16(150) – 18(50) p0 = 750 mmHg

Tekanan udara luar adalah 750 mmHg atau 75 cmHg.

Contoh 13.4

Sebuah tangki bervolume 500 liter berisi gas oksifen pada suhu 20ºC dan tekanan 5 atm.

Tentukan massa oksigen dalam tangki jika diketahui untuk ksigen Mr = 32 kg/kmol.

Penyelesaian:

Dengan menggunakan satuan SI, data yang diperoleh dari soal adalah : V = 590 L =

590 x 10-3 m3 , p = 5 x 1,10 x 105 Pa, T = 20 + 273 = 293 k: dan Mr = 32 kg/kmol.

pV = m R T atau m = p V Mr

Mr RT

m = 5 x 1,01 x 105 x 590 x 10-3 x 32 = 3,9 kg

8,31 x 103 x 293

massa atom dalam tangki adalah 3,9 kg

3

http://atophysics.wordpress.com

Contoh 13.5

Sebuah tabung yang volumenya 1 liter mempunyai lubang yang memungkinkan udara

keluar dari tabung. Mula-mukla suhu udara dalam tabung 27ºC. Tabung dipanaskan

hingga suhunya 127ºC. Perbandingan antara massa gas yang keluar dari tabung dan

massa awalnya adalah......

Penyelesaian:

Karena tabung bocor, maka tekanan tidak berubah (p konstan) meskipun dipanaskan. T1

= 27 + 273 = 300 K dan T2 = 127 + 273 = 400 K

pV = m RT atau m = p V Mr x 1

Mr R T

Dlam hal ini p V Mr adalah konstan sehingga m _ 1

R T

Misalkan massa awal gas = m1 dan massa akhir gas dalam tabung adalah m2,

maka dapat ditulis :

m2 = T1 = 300 atau m2 = 3 m1

m1 T2 400 4

Karena massa gas yang tersisa m 2 = 3 m1, berarti telah keluar gas sebanyak

4

_m = 1 m1 . Dengan demikian perbandingan antara massa gas yang keluar dan

4

massa awalnya adalah _m = 1

m1 4

Contoh 13.6

Tekanan gas dalam suatu tabung tertutup menurun menjadi 64% dari semula. Berapa %

penurunan kelajuan molekul gas?

Penyelesaian:

Hubungan tekanan p terhadap kelajuan v sesuai dengan persamaan:

p = 1 N m0 v2

3 V

Karena 1 N m0 adalah konstan, maka p sebanding dengan v2 , sehingga :

3 V

v2

2 P2 = 0,64 P1

v1

2 P1 P1

v2

2 = 0,64 v1

2 atau v2 = 0,81v1 = 80%v1

Dengan demikian, kelajuan gas menurun 20%.

4

http://atophysics.wordpress.com

Contoh 13.7

Sebuah tangki dengan volume 0,3 m3 mengandung 2 mol helium pada suhu 20ºC.

Dengan menganggap helium sebagai gas ideal, (a) tentukan energi kinetik gas. (b)

Berapakah energi kinetik rata-rata setiap molekul gas?

Penyelesaian:

(a) Data yang diperoleh dari soal adalah V = 0,3 m3, n = 2 mol, dan T = 20 + 273 =

293 K. Maka:

p = 2 N EK atau N EK = 2 pV = 2 n R T

3 V 3

N EK = 3 (2)(8,31)(293) = 7304,5 J

2

Energi kinetik total gas adalah 7304,5 joule.

(b) Jumlah molekul gas adalah N = nNA = 2 x 6,022 x 1023 = 12,044 x 1023 butir

Energi kinetik rata-rata setiap molekul adalah:

EK = N EK = 7304,5 = 6,06 x 10-21 J

N 12,044 x 1023

Contoh 13.8

Sebuah silinder berisi gas ideal dengan suhu 27ºC. Jika tetapan Boltzman k = 1,38 x 10-

23 J/K dan tetapan umum gas R = 8,31 J/mol K, (a) tentukanlah energi kinetik translasi

setiap molekul gas. (b) Berapa energi kinetik translasi total bila terdapat 1 mol gas

dalam silinder? (c) Bila gas dalam tabung adalah oksigen dengan massa satu molekul m0

= 5,31 x 10-26 kg, tentukanlah kecepatan efektif molekul (partikel) gas.

Penyelesaian:

(a) gunakan T = 27 +273 = 300K ,sehingga:

EK = 3 k T = 3 x 1,38 x 10-23 x 300 = 6,21 x 10-21 J

2 2

(b) Karena terdapat 1 mol gas, maka energi kinetik translasi total adalah:

EKtotal = N EK = n NA EK

EKtotal = 1 x 6,022 x 1023

x 6,21 x 10-21 = 3739,67 J

(c) Kecepatan efektif molekul gas adalah:

Vrms = _3p = _3 x 1,38 x 10-23 x 300 = 483,63 m/s

m0 5,31 x 10-26

5

http://atophysics.wordpress.com

Contoh 13.9

Lima molekul gas dipilih secara acak dengan kecepatan masing-masing adalah 500 m/s,

600 m/s, 700 m/s, 800 m/s, dan 900 m/s. (a) Tentukan kecepatan efektif molekul gas.

(b) Berapakah kecepatan rata-ratanya?

Penyelesaian:

(a) Kecepatan efektif molekul gas adalah:

Vrms = _ N1v1

2

+ N2v2

2

+ … .N5v5

2

N1 + N2 + …… N5

Vrms = 1(500)2 +1(600)2 + 1(700)2 + 1(800)2 + 1(900)2

1 + 1 + 1 + 1 + 1

= 7,14,14 M/S

(b) Kecepatan molekul gas rata-rata adalah:

v = N1v1 + N2v2 + … .N5v5

N1 + N2 + …… N5

v = 1(500) + 1(600) +1(700) +1(800) +1 (900) = 700 m/s

1 + 1 + 1 + 1 + 1

Jadi kecepatan efektif (vrms) gas tidak sama dengan kecepatan rata-rata (v)

gas tersebut.

Contoh 13.10

Setiap molekul dari suatu gas poliatomik pada suhu 1200 K memiliki derajat kebebasan

masing-masing tiga untuk gerak translasi, tiga untuk gerak rotasi, dan empat untuk

gerak vibrasi. Tentukanlah (a) energi mekanik rata-rata tiap molekul dan (b) energi

dalam 5 mol gas ideal ini.

Penyelesaian:

Data yang diperoleh dari soal adalah suhu T =1200 K, jumlah mol n = 5 dan derajat

kebebasan f = 3 + 3 + 4 = 10

(a) Enegi kinetik rata-rata per molekul berdasarkan persamaan energi kinetik,

adalah:

EK = f (1 k T ) = 10 (1) (1,38 x 10-23)(1200)

2 2

= 8,3 x 10-20 J

(b) Energi dalam U sesuai dengan persamaan energi dalam, adalah:

6

http://atophysics.wordpress.com

U = N EK = (n NA) EK = (5)(6,02 x 1023)(8,3 x 10-20)

= 249 830 J

Contoh 13.11

Neon (Ne) adalah suatu gas monoatomik. Berapakah energi dalam 2 gram gas neon

pada suhu 50ºC jika massa molekul relatifnya Mr = 10 g/mol dan tetapan umum gas R

= 8,31 J/mol K?

Penyelesaian:

Berdasarkan persamaan gas ideal, Nk = nR. Dengan demikian ditulis menjadi

persamaan:

U = 3 N k T = 3 n R T = 3 m R T

2 2 2 Mr

U = 3 x 2 x 8,31 x (50 +273) = 805,24 J

2 10

Energi dalam gas neon tersebut adalah 805,24 joule.

1. TEORI KINETIK GAS

• Untuk melihat Video Kinetik Gas klik disini

• Untuk melihat Animasi Flash Video Kinetik Gas klik disini

• Untuk melihat mareti dalam bentuk Power Point klik -> 9teori-kinetik-gas

Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat tersebut.
Teori ini didasarkan atas 3 pengandaian:
1. Gas terdiri daripada molekul-molekul yang bergerak secara acak dan tanpa henti.
2. Ukuran molekul-molekul dianggap terlalu kecil sehingga boleh diabaikan, maksudnya garis pusatnya lebih kecil daripada jarak purata yang dilaluinya antara perlanggaran.
3. Molekul-molekul gas tidak berinteraksi antara satu sama lain. Perlanggaran sesama sendiri dan dengan dinding bekas adalah kenyal iaitu jumlah tenaga kinetik molekulnya sama sebelum dan sesudah perlanggaran.
SIFAT GAS UMUM

1. Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
2. Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.

SIFAT GAS IDEAL

1. Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
2. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.
3. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
4. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

PERSAMAAN GAS IDEAL DAN TEKANAN (P) GAS IDEAL
P V = n R T = N K T
n = N/N_o
T = suhu (ºK)
R = K . N_o = 8,31 )/mol. ºK
N = jumlah pertikel
P = (2N / 3V) . E_k ® T = 2E_k/3K
V = volume (m³)
n = jumlah molekul gas
K = konstanta Boltzman = 1,38 x 10^-23 J/ºK
N_o = bilangan Avogadro = 6,023 x 10²³/mol
ENERGI TOTAL (U) DAN KECEPATAN (v) GAS IDEAL
E_k = 3KT/2
U = N E_k = 3NKT/2
v = Ö(3 K T/m) = Ö(3P/r)
dengan:
E_k = energi kinetik rata-rata tiap partikel gas ideal
U = energi dalam gas ideal = energi total gas ideal
v = kecepatan rata-rata partikel gas ideal
m = massa satu mol gas
p = massa jenis gas ideal
Jadi dari persamaan gas ideal dapat diambil kesimpulan:

1. Makin tinggi temperatur gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya.
2. Tekanan merupakan ukuran energi kinetik persatuan volume yang dimiliki gas.
3. Temperatur merupakan ukuran rata-rata dari energi kinetik tiap partikel gas.
4. Persamaan gas ideal (P V = nRT) berdimensi energi/usaha .
5. Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energi kinetik seluruh partikelnya

                        Setiap saat, kita berinteraksi dengan benda-benda di sekitar kita seperti udara, air, dan bangunan. Benda-benda tersebut mempunyai wujud yang berbeda-beda, dan dikelompokkan sebagai gas, cair dan padat. Setiap kelompok mempunyai ciri-ciri dan sifat-sifat yang akan dipelajari dalam bab ini. Diantaranya adalah susunan dan gerakan molekul penyusun zat. Molekul-molekul wujud gas mempunyai susunan yang berjauhan dan setiap molekul bebas bergerak. Cairan dan padatan mempunyai susunan molekul yang berdekatan, dimana pada cairan, molekul masih bisa bergerak dengan bebas, sementara molekul pada padatan tidak bebas bergerak atau tetap pada posisinya.
Contoh :
Air mempunyai wujud cair pada suhu ruang, akan berubah wujudnya menjadi padat apabila didinginkan, dan menjadi gas apabila dipanaskan. Ini merupakan perubahan fisika karena tidak menghasilkan materi dengan sifat yang baru.

Susunan molekul: (a) gas, (b) cair, dan (c) padat, serta perubahan wujudnya
Keadaan Gas
Ciri-ciri gas :

• Gas mempunyai susunan molekul yang berjauhan, kerapatan rendah/tidak memiliki volume dan bentuk tetap/selalu bergerak dengan kecepatan tinggi.
• Campuran gas selalu uniform (serba sama).
• Gaya tarik-menarik antar partikel dapat diabaikan.
• Laju suatu partikel selalu berubah-ubah tapi laju rata-rata partikel-partikel gas pada suhu tertentu adalah konstan.
• Gas dapat dimampatkan.
• Gas dapat dalam bentuk atom tunggal seperti golongan gas mulia (He, Ar, Xe), diatomic (H₂, O₂, F₂), dan senyawa (NO, CO₂, H₂S).

Bentuk gas: tunggal, diatomik, dan senyawa
Udara
Susunan udara baru diketahui pada akhir abad ke-18 sewaktu Lavoisier, Priestly, dan lainnya menunjukkan bahwa udara terutama terdiri atas dua zat : oksigen dan nitrogen.
Oksigen dicirikan oleh kemampuannya mendukung kehidupan. Hal ini dikenali jika suatu volume oksigen habis (dengan membakar lilin pada tempat tertutup, misalnya), dan nitrogen yang tersisa tidak lagi dapat mempertahankan hewan hidup. Lebih dari 100 tahun berlalu sebelum udara direanalisis secara cermat, yang menunjukkan bahwa oksigen dan nitrogen hanya menyusun 99% dari volume total, dan sebagian besar dari 1% sisanya adalah gas baru yang disebut “argon”. Gas mulia lainnya (helium, neon, krypton, dan xenon) ada di udara dalam jumlah yang jauh lebih kecil.
Ada beberapa jenis gas lain yang dijumpai pada permukaan bumi. Metana (CH₄) dihasilkan lewat proses bakteri, terutama di daerah rawa. Metana merupakan penyusun penting dalam deposit gas alam yang terbentuk selama jutaan tahun lewat pelapukan materi tumbuhan di bawah permukaan bumi. Gas dapat juga terbentuk dari reaksi kimia.

Tabel Komposisi Udara

2. Hukum-hukum Tentang Gas

December 10th, 2011 by tetiwidia | Edit this entryNo comments »
Hukum-hukum Tentang Gas
Empat variabel yang menggambarkan keadaan gas:

• Tekanan (P)
• Volume (V)
• Temperatur (T)
• Jumlah mol gas, mol (n)

Hukum-hukum Gas
Boyle, Charles dan Gay-Lussac, Amonton, Avogadro, Dalton, Gas ideal, Kinetika, Gas Nyata.
Hukum Boyle
Untuk melihat materi dan Animasi Flash tentang Hukum Boyle klik disini

Robert Boyle (Gambar 1.10) pada tahun 1622 melakukan percobaan dengan menggunakan udara. Ia menyatakan bahwa volume sejumlah tertentu gas pada suhu yang konstan berbanding terbalik dengan tekanan yang dialami gas tersebut.
Hubungan tersebut dikenal sebagai Hukum Boyle, secara matematis dapat dinyatakan sebagai berikut :

Persamaan diatas berlaku untuk gas-gas yang bersifat ideal.
Contoh :
Silinder panjang pada pompa sepeda mempunyai volume 1131 cm³ dan diisi dengan udara pada tekanan 1,02 atm. Katup keluar ditutup dan tangkai pompa didorong sampai volume udara 517 cm³. Hitunglah tekanan di dalam pompa.

Kurva hubungan antara P – V dan 1/P – V
Penyelesaian :
Perhatikan bahwa suhu dan jumlah gas tidak dinyatakan pada soal ini, jadi nilainya 22,414 L atm tidak dapat digunakan untuk tetapan C. bagaimanapun, yang diperlukan adalah pengandaian bahwa suhu tidak berubah sewaktu tangkai pompa didorong. Jika P₁ dan P₂ merupakan tekanan awal dan akhir, dan V₁ mdan V₂ adalah volume awal dan akhir, maka:
P₁.V₁ = P₂.V₂
Sebab suhu dan jumlah udara dalam pompa tidak berubah. Substitusi menghasilkan :
(1,02atm)(1131cm³)=P₂(517cm³) Sehingga P₂ dapat diselesaikan:
P₂ = 2,23 atm
Hukum Charles


Pada tekanan konstan, volume sejumlah tertentu gas sebanding dengan suhu absolutnya. Hukum di atas dapat dituliskan sebagai berikut:
Hubungan di atas ditemukan oleh Charles (Gambar 1.12) pada tahun 1787 dan dikenal sebagai Hukum Charles. Secara grafik, hukum Charles dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah. Terlihat bahwa apabila garis-garis grafik diekstrapolasikan hingga memotong sumbu X (suhu), maka garis-garis grafik tersebut akan memotong di satu titik yang sama yaitu – 273,15 °C. Titik ini dikenal sebagai suhu nol absolute yang nantinya dijadikan sebagai skala Kelvin. Hubungan antara Celcius dengan skala Kelvin adalah:
K = °C + 273,15
K = suhu absolut
°C = suhu dalam derajat Celcius

Sama hal-nya dengan hukum Boyle, hukum Charles juga berlaku untuk gas ideal.
Contoh :
Seorang ilmuan yang mempelajari sifat hidrogen pada suhu rendah mengambil volume 2,50 liter hidrogen pada tekanan atmosfer dan suhu 25,00 °C dan mendinginkan gas itu pada tekanan tetap sampai – 200,00 °C. Perkirakan besar volume hidrogen!
Penyelesaian :
Langkah pertama untuk mengkonversikan suhu ke Kelvin:

Hukum Avogadro
Untuk melihat Animasi flash tentang Hukum Gay-Lussac dan Hukum Avogadro klik disini

Pada tahun 1811, Avogadro (Gambar 1.14) mengemukakan hukum yang penting mengenai sifat-sifat gas. Dia menemukan bahwa pada suhu yang sama, sejumlah volume yang sama dari berbagai gas akan mempunyai jumlah partikel yang sama pula banyaknya.
Hukum Avogadro dapat dinyatakan sebagai berikut:
V ≈ n
(V/n = konstan)
n = jumlah mol gas
Satu mol didefinisikan sebagai massa dari suatu senyawa/zat yang mengandung atom atau molekul sebanyak atom yang terdapat pada dua belas gram karbon(¹²C). Satu mol dari suatu zat mengandung 6,023 x Bilangan Avogadro.

Hukum Gay Lussac

Hukum Gay L ussac berasal dari Joseph Gay Lussac (1778-1850), menyatakan bahwa pada volume konstan, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlak, dituliskan:

 

Dengan:

P = tekanan gas pada volume tetap (Pa)

T = suhu mutlak gas pada volume tetap (K)

P₁= tekanan gas pada keadaan I (Pa)

P₂= tekanan gas pada keadaan II (Pa)

T₁= suhu mutlak gas pada keadaan I (K)

T₂= suhu mutlak gas pada keadaan II (K)

Contoh nyata dalam kehidupan sehari-hari adalah botol yang tertutup atau kaleng aerosol, jika dilemparkan ke api, maka akan meledak karena naiknya tekanan gas di dalamnya.

Hukum Boyle-Gay Lussac

Pada pembahasan tentang hukum Gay-Lussac dan hukum Avogadro kita selalu menyatakan bahwa volum gas diukur pada suhu dan tekanan yang tetap . hal ini karena volum gas-gas dalam suatu reaksi kimia dipengaruhi oleh suhu dan tekanan seorang ilmuwan yang bernama Robert Boyle telah berhasil, melakukan percobaan untuk mengamati perubahan volum gas yang dikaitkan dengan perubahan tekanan. Dari hasil pengamatan tersebut Boyle menyimpulkan bahwa “ pada suhu tetap, maka volum gas yang massanya tertentu berbanding terbalik dengan tekanannya” yang secara matematis dapat dinyatakan dengan hubungan sebagai berikut:

Berdasarkan data dari sebuah sampel gas tertentu, pada suhu tetap perkalian antara tekanan (P) dengan volum (V) gas adalah tetap dan secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:Atau 

Dengan
Tekanan (Atm)
Volum (Liter)
Pada perkembangan selanjutnya, berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan beberapa ilmuwan yang menghasilkan rumus empiris tentang gas, maka diperoleh sebuah hukum yang menyatakan hubungan antara tekanan, volum, suhu mutlak gas yang disebut dengan hukum Boyle Gay-Lussac dan secara matematis hubungan tersebut dapet dinyatakan sebagai berikut:

Atau

Dengan:
P = tekanan (atm)
V = volum (liter)
T = suhu mutlak (K)

3. Hukum gas ideal (persamaan keadaan gas ideal)

Pengantar
Pada pembahasan sebelumnya (hukum-hukum gas – persamaan keadaan) gurumuda sudah menjelaskan secara panjang pendek mengenai hukum om Boyle, hukum om Charles dan hukum om Gay-Lussac. Ketiga hukum gas ini baru menjelaskan hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas secara terpisah. Hukum om obet Boyle hanya menjelaskan hubungan antara Tekanan dan volume gas. Hukum om Charles hanya menjelaskan hubungan antaravolume dan suhu gas. Hukum om Gay-Lussac hanya menjelaskan hubungan antara suhu dan tekanan gas. Perlu diketahui bahwa ketiga hukum ini hanya berlaku untuk gas yang memiliki tekanan dan massa jenis yang tidak terlalu besar. Ketiga hukum ini juga hanya berlaku untuk gas yang suhunya tidak mendekati titik didih. Oya, yang dimaksudkan dengan gas di sini adalah gas yang ada dalam kehidupan kita sehari-hari. Istilah kerennya gas riil alias gas nyata… misalnya oksigen, nitrogen dkk…
Karena hukum om obet Boyle, hukum om Charles dan hukum om Gay-Lussac tidak berlaku untuk semua kondisi gas maka analisis kita akan menjadi lebih sulit. Untuk mengatasi hal ini (maksudnya untuk mempermudah analisis), kita bisa membuat suatu model gas ideal alias gas sempurna. Gas ideal tidak ada dalam kehidupan sehari-hari; yang ada dalam kehidupan sehari-hari cuma gas riil alias gas nyata. Gas ideal cuma bentuk sempurna yang sengaja kita buat untuk mempermudah analisis, mirip seperti konsep benda tegar atau fluida ideal. Ilmu fisika tuh aneh-aneh…. dari pada bikin ribet dan pusink sendiri lebih baik cari saja pendekatan yang lebih mudah  Kita bisa menganggap hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lusac berlaku pada semua kondisi gas ideal, baik ketika tekanan dan massa jenis gas sangat tinggi atau suhu gas mendekati titik didih. Adanya konsep gas ideal ini juga sangat membantu kita dalam meninjau hubungan antara ketiga hukum gas tersebut.
Biar dirimu lebih nyambung, gurumuda tulis kembali penyataan hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lussac.

Hukum Boyle
Berdasarkan percobaan yang dilakukannya, om Robert Boyle menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga agar selalu konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, volume gas semakin berkurang. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas semakin bertambah. Istilah kerennya tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Boyle. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Keterangan :

Hukum Charles
Seratus tahun setelah om Obet Boyle menemukan hubungan antara volume dan tekanan, seorang ilmuwan berkebangsaan Perancis yang bernama om Jacques Charles (1746-1823) menyelidiki hubungan antara suhu dan volume gas. Berdasarkan hasil percobaannya, om Cale menemukan bahwa apabila tekanan gas dijaga agar selalu konstan, maka ketika suhu mutlak gas bertambah, volume gas pun ikt2an bertambah, sebaliknya ketika suhu mutlak gas berkurang, volume gas juga ikut2an berkurang. Hubungan ini dikenal dengan julukan hukum Charles. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Hukum Gay-Lussac
Setelah om obet Boyle dan om Charles mengabadikan namanya dalam ilmu fisika, om Joseph Gay-Lussac pun tak mau ketinggalan. Berdasarkan percobaan yang dilakukannya, om Jose menemukan bahwa apabila volume gas dijaga agar selalu konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, suhu mutlak gas pun ikut2an bertambah. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, suhu mutlak gas pun ikut2an berkurang. Istilah kerennya, pada volume konstan, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Gay-Lussac. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas
Hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lussac baru menurunkan hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas secara terpisah. Bagaimanapun ketiga besaran ini memiliki keterkaitan erat dan saling mempengaruhi. Karenanya, dengan berpedoman pada ketiga hukum gas di atas, kita bisa menurunkan hubungan yang lebih umum antara suhu, volume dan tekanan gas. Gurumuda tulis lagi ketiga perbandingan di atas biar dirimu lebih nyambung :

Jika perbandingan 1, perbandingan 2 dan perbandingan 3 digabung menjadi satu, maka akan tampak seperti ini :

Persamaan ini menyatakan bahwa tekanan (P) dan volume (V) sebanding dengan suhu mutlak (T). Sebaliknya, volume (V) berbanding terbalik dengan tekanan (P).
Perbandingan 4 bisa dioprek menjadi persamaan :

Keterangan :
P₁ = tekanan awal (Pa atau N/m²)
P₂ = tekanan akhir (Pa atau N/m²)
V₁ = volume awal (m³)
V₂ = volume akhir (m³)
T₁ = suhu awal (K)
T₂ = suhu akhir (K)
(Pa = pascal, N = Newton, m² = meter kuadrat, m³ = meter kubik, K = Kelvin)
Hubungan antara massa gas (m) dengan volume (V)
Sejauh ini kita baru meninjau hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas. Massa gas masih diabaikan… Kok gas punya massa ya ? yupz… Setiap zat alias materi, termasuk zat gas terdiri dari atom-atom atau molekul-molekul. Karena atom atau molekul mempunyai massa maka tentu saja gas juga mempunyai massa. Kalau dirimu bingung, silahkan pelajari lagi materi Teori atom dan Teori kinetik.
Pernah meniup balon ? ketika dirimu meniup balon, semakin banyak udara yang dimasukkan, semakin kembung balon tersebut. Dengan kata lain, semakin besar massa gas, semakin besar volume balon. Kita bisa mengatakan bahwa massa gas (m) sebanding alias berbanding lurus dengan volume gas (V). Secara matematis ditulis seperti ini :

Jika perbandingan 4 digabung dengan perbandingan 5 maka akan tampak seperti ini :

Jumlah mol (n)
Sebelum melangkah lebih jauh, terlebih dahulu kita bahas konsep mol. Dari pada kelamaan, kita langsung ke sasaran saja… 1 mol = besarnya massa suatu zat yang setara dengan massa molekul zat tersebut. Massa dan massa molekul tuh beda. Biar paham, amati contoh di bawah…
Contoh 1, massa molekul gas Oksigen (O₂) = 16 u + 16 u = 32 u (setiap molekul oksigen berisi 2 atom Oksigen, di mana masing-masing atom Oksigen mempunyai massa 16 u). Dengan demikian, 1 mol O₂ mempunyai massa 32 gram. Atau massa molekul O₂ = 32 gram/mol = 32 kg/kmol
Contoh 2, massa molekul gas karbon monooksida (CO) = 12 u + 16 u = 28 u (setiap molekul karbon monooksida berisi 1 atom karbon (C) dan 1 atom oksigen (O). Massa 1 atom karbon = 12 u dan massa 1 atom Oksigen = 16 u. 12 u + 16 u = 28 u). Dengan demikian, 1 mol CO mempunyai massa 28 gram. Atau massa molekul CO = 28 gram/mol = 28 kg/kmol
Contoh 3, massa molekul gas karbon dioksida (CO₂) = [12 u + (2 x 16 u)] = [12 u + 32 u] = 44 u(setiap molekul karbon dioksida berisi 1 atom karbon (C) dan 2 atom oksigen (O). Massa 1 atom Carbon = 12 u dan massa 1 atom oksigen = 16 u). Dengan demikian, 1 mol CO₂ mempunyai massa 44 gram. Atau massa molekul CO₂ = 44 gram/mol = 44 kg/kmol.
Sebelumnya kita baru membahas definisi satu mol. Sekarang giliran jumlah mol (n). Pada umumnya, jumlah mol (n) suatu zat = perbandingan massa zat tersebut dengan massa molekulnya. Secara matematis ditulis seperti ini :

Konstanta gas universal (R)
Perbandingan yang sudah diturunkan di atas (perbandingan 6) bisa diubah menjadi persamaan dengan menambahkan konstanta perbandingan. Btw, berdasarkan penelitian yang dilakukan om-om ilmuwan, ditemukan bahwa apabila kita menggunakan jumlah mol (n) untuk menyatakan ukuran suatu zat maka konstanta perbandingan untuk setiap gas memiliki besar yang sama. Konstanta perbandingan yang dimaksud adalah konstanta gas universal (R). Universal = umum, jangan pake bingung…
R = 8,315 J/mol.K
= 8315 kJ/kmol.K
= 0,0821 (L.atm) / (mol.K)
= 1,99 kal / mol. K
(J = Joule, K = Kelvin, L = liter, atm = atmosfir, kal = kalori)
HUKUM GAS IDEAL (dalam jumlah mol)
Setelah terseok-seok, akhirnya kita tiba di penghujung acara pengoprekan rumus. Perbandingan 6 (tuh di atas) bisa kita tulis menjadi persamaan, dengan memasukan jumlah mol (n) dan konstanta gas universal (R)…
PV = nRT
Persamaan ini dikenal dengan julukan hukum gas ideal alias persamaan keadaan gas ideal.
Keterangan :
P = tekanan gas (N/m²)
V = volume gas (m³)
n = jumlah mol (mol)
R = konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K)
T = suhu mutlak gas (K)
CATATAN :
Pertama, dalam penyelesaian soal, dirimu akan menemukan istilah STP. STP tuh singkatan dariStandard Temperature and Pressure. Bahasanya orang bule… Kalau diterjemahkan ke dalam bahasa orang Indonesia, STP artinya Temperatur dan Tekanan Standar. Temperatur = suhu.
Temperatur standar (T) = 0 ^oC = 273 K
Tekanan standar (P) = 1 atm = 1,013 x 10⁵ N/m² = 1,013 x 10² kPa = 101 kPa
Kedua, dalam menyelesaikan soal-soal hukum gas, suhu alias temperatur harus dinyatakan dalamskala Kelvin (K)
Ketiga, apabila tekanan gas masih berupa tekanan ukur, ubah terlebih dahulu menjadi tekanan absolut. Tekanan absolut = tekanan atmosfir + tekanan ukur (tekanan atmosfir = tekanan udara luar)
Keempat, jika yang diketahui adalah tekanan atmosfir (tidak ada tekanan ukur), langsung oprek saja tuh soal.
HUKUM GAS IDEAL (Dalam jumlah molekul)
Kalau sebelumnya Hukum gas ideal dinyatakan dalam jumlah mol (n), maka kali ini hukum gas ideal dinyatakan dalam jumlah molekul (N). Sebelum menurunkan persamaannya, terlebih dahulu baca pesan-pesan berikut ini…
Seperti yang telah gurumuda jelaskan sebelumnya, apabila kita menyatakan ukuran zat tidak dalam bentuk massa (m), tapi dalam jumlah mol (n), maka konstanta gas universal (R) berlaku untuk semua gas. Hal ini pertama kali ditemukan oleh alhamrum Amedeo Avogadro (1776-1856), mantan ilmuwan Italia. Sekarang beliau sudah beristirahat di alam baka… Almahrum Avogadro mengatakan bahwa ketika volume, tekanan dan suhu setiap gas sama, maka setiap gas tersebut memiliki jumlah molekul yang sama. Kalimat yang dicetak tebal ini dikenal dengan julukan hipotesa Avogadro (hipotesa = ramalan atau dugaan). Hipotesa almahrum Avogadro ini sesuai dengan kenyataan bahwa konstanta R sama untuk semua gas. Berikut ini beberapa pembuktiannya :
Pertama, jika kita menyelesaikan soal menggunakan persamaan hukum gas ideal (PV = nRT), kita akan menemukan bahwa ketika jumlah mol (n) sama, tekanan dan suhu juga sama, maka volume semua gas akan bernilai sama, apabila kita menggunakan konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K). Karenanya dirimu jangan pake heran kalau pada STP, setiap gas yang memiliki jumlah mol (n) yang sama akan memiliki volume yang sama. Volume 1 mol gas pada STP = 22,4 liter. Volume 2 mol gas = 44,8 liter. Volume 3 mol gas = 67,2 liter. Dan seterusnya… ini berlaku untuk semua gas.
Kedua, jumlah molekul dalam 1 mol sama untuk semua gas. Jumlah molekul dalam 1 mol = jumlah molekul per mol = bilangan avogadro (N_A). Jadi bilangan Avogadro bernilai sama untuk semua gas. Besarnya bilangan Avogadro diperoleh melalui pengukuran :

N_A = 6,02 x 10²³ molekul/mol = 6,02 x 10²³ /mol
= 6,02 x 10²⁶ molekul/kmol = 6,02 x 10²⁶ /kmol

Untuk memperoleh jumlah total molekul (N), maka kita bisa mengalikan jumlah molekul per mol (N_A) dengan jumlah mol (n).

4. Teori Kinetik Gas Ideal

December 11th, 2011 by tetiwidia | Edit this entryNo comments »
1. Untuk Melihat Animasi Flash terkait Teori Kinetik Gas Ideal klik disini
2.Untuk melihat Materi terkait Teori Kinetik Gas Ideal klik disini
3. Untuk melihat Power Point terkait Teori Kinetik Gas Ideal klik bab-4-persamaan-keadaan.pptx

Teori kinetik

Di pertengahan abad ke-19, ilmuwan mengembangkan suatu teori baru untuk menggantikan teori kalorik. Teori ini bedasarkan pada anggapan bahwa zat disusun oleh partikel-partikel sangat kecil yang selalu bergerak. Bunyi teori Kinetik adalah sebagai berikut:
Dalam benda yang panas, partikel-partikel bergerak lebih cepat dan karena itu memiliki energi yang lebih besar daripada partikel-partikel dalam benda yang lebih dingin.
Teori Kinetik (atau teori kinetik pada gas) berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dangerakannya. Intinya, teori ini menytakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan oleh denyut-denyut statis di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac Newton, melainkan disebabkan olehtumbukan antarmolekul yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik-Molekular atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas.

Postulat

Teori untuk gas ideal memiliki asumsi-asumsi berikut ini:

• Gas terdiri dari partikel-partikel sangat kecil, dengan [[massa] tidak nol.
• Banyaknya molekul sangatlah banyak, sehingga perlakuan statistika dapat diterapkan.
• Molekul-molekul ini bergerak secara konstan sekaligus acak. Partikel-partike yang bergerak sangat cepat itu secara konstan bertumbukan dengan dinding-dinding wadah.
• Tumbukan-tumbukan partikel gas terhadap dinding wadah bersifat lenting (elastis) sempurna.
• Interaksi antarmolekul dapat diabaikan (negligible). Mereka tidak mengeluarkan gaya satu sama lain, kecuali saat tumbukan terjadi.
• Keseluruhan volume molekul-molekul gas individual dapat diabaikan bila dibandingkan dengan volume wadah. Ini setara dengan menyatakan bahwa jarak rata-rata antarpartikel gas cukuplah besar bila dibandingkan dengan ukuran mereka.
• Molekul-molekul berbentuk bulat (bola) sempurna, dan bersifat lentur (elastic).
• Energi kinetik rata-rata partikel-partikel gas hanya bergantung kepada suhu sistem.
• Efek-efek relativistik dapat diabaikan.
• Efek-efek Mekanika kuantum dapat diabaikan. Artinya bahwa jarak antarpartikel lebih besar daripada panjang gelombang panas de Broglie dan molekul-molekul dapat diperlakukan sebagaiobjek klasik.
• Waktu selama terjadinya tumbukan molekul dengan dinding wadah dapat diabaikan karena berbanding lurus terhadap waktu selang antartumbukan.
• Persamaan-persamaan gerak molekul berbanding terbalik terhadap waktu.

Lebih banyak pengembangan menenangkan asumsi-asumsi ini dan didasarkan kepada Persamaan Boltzmann. Ini dapat secara akurat menjelaskan sifat-sifat gas padat, sebab mereka menyertakan volume molekul. Asumsi-asumsi penting adalah ketiadaan efek-efek quantum, kekacauan molekulardan gradien kecil di dalam sifat-sifat banyaknya. Perluasan terhadap orde yang lebih tinggi dalam kepadatan dikenal sebagai perluasan virial. Karya definitif adalah buku tulisan Chapman dan Enskog, tetepi terdapat pengembangan yang lebih modern dan terdapat pendekatan alternatif yang dikembangkan oleh Grad, didasarkan pada perluasan momentum.
Di dalam batasan lainnya, untuk gas yang diperjarang, gradien-gradien di dalam sifat-sifat besarnya tidaklah kecil bila dibandingkan dengan lintasan-lintasan bebas rata-ratanya. Ini dikenal sebagai rezim Knudsen regime dan perluasan-perluasannya dapat dinyatakan dengan Bilangan Knudsen.
Teori Kinetik juga telah diperluas untuk memasukkan tumbukan tidak lenting di dalam materi butiran oleh Jenkins dan kawan-kawan.

Faktor

Tekanan

Tekanan dijelaskan oleh teori kinetik sebagai kemunculan dari gaya yang dihasilkan oleh molekul-molekul gas yang menabrak dinding wadah. Misalkan suatu gas denagn N molekul, masing-masing bermassa m, terisolasi di dalam wadah yang mirip kubus bervolume V. Ketika sebuah molekul gas menumbuk dinding wadah yang tegak lurus terhadap sumbu koordinat x dan memantul dengan arah berlawanan pada laju yang sama (suatu tumbukan lenting), maka momentum yang dilepaskan oleh partikel dan diraih oleh dinding adalah:

di mana v_x adalah komponen-x dari kecepatan awal partikel.
Partikel memberi tumbukan kepada dinding sekali setiap 2l/v_x satuan waktu (di mana l adalah panjang wadah). Kendati partikel menumbuk sebuah dinding sekali setiap 1l/v_x satuan waktu, hanya perubahan momentum pada dinding yang dianggap, sehingga partikel menghasilkan perubahan momentum pada dinding tertentu sekali setiap 2l/v_x satuan waktu.

gaya yang dimunculkan partikel ini adalah:

Di dalam teori kinetik gas terdapat suatu gas ideal. Gas ideal adalah suatu gas yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

1. Jumlah partikel gas banyak sekali tetapi tidak ada gaya tarik menarik (interaksi) antar partikel
2. Ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran ruangan. Atau bisa dikatakan ukuran partikel gas ideal jauh lebih kecil daripada jarak atar partikel
3. Bila tumbukan yang terjadi sifatnya lenting sempurna
4. Partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruang dengan jumlah yang banyak
5. Berlaku hukum Newton tentang gerak

Di dalam kenyataannya, kita tidak menemukan suatu gas yang memenuhi kriteria di atas, akan tetapi sifat itu dapat didekati oleh gas pada temperatur tinggi dan tekanan rendah atau gas pada kondisi jauh di atas titik kritis dalam diagram PT.

2. Hukum-hukum tentang gas
A.Hukum Boyle

Hasil kali tekanan(P) dan volume(V) gas pada suhu tertentu adalah tetap. Proses seperti ini disebut juga dengan isotermal (temperatur tetap).
*PV=konstan
*T2>T1
*Tidak berlaku pada uap jenuh

B.Hukum Guy Lussac

Hasil bagi volume(V) dengan temperatur (T) gas pada tekanan tertentu adalah tetap. Proses ini disebut juga isobarik (tekanan tetap).
*V/T=konstan
*P3>P2>P1

C.Hukum Charles

Hasil bagi tekanan (P) dengan temperatur (T) gas pada volume tertentu adalah tetap. Proses seperti ini disebut dengan isokhorik (volume tetap).
*P/T=konstan
*V3>V2>V1

D.Hukum Boyle-Guy Lussac
Hukum Boyle dan Guy Lussac merupakan penggabungan dari hukum Boyle dengan hukum Guy Lussac. Biasanya di dalam soal rumus yang sering digunakan adalah rumus dari hukum ini. Sekedar trik dari saya, anda bisa menamai hukum ini dengan hukum BoLu (Boyle-Lussac). Nah, dari hukum ini kita bisa mendapatkan:
PV/T=konstan

Incoming search terms for the article:

• menganalisis volume air terhadap tekanan berdasarkan teori kinetik gas
• contoh teori kinetik gas dalam kehidupan sehari-hari
• teori kinetik gas
• kurva isotermal pada terori kinetik gas
• contoh gas ideal dalam kehidupan sehari-hari
• energi kinetik gas dipengaruhi oleh
• penerapan teori kinetik gas dalam kehidupan sehari-hari
• teori kinetik gas dalam kehidupan sehari-hari
• teori kinetik gas powerpoint
• contoh kinetik gas dalam kehidupan sehari-hari