gas ideal

(1)

MAKALAH FISIKA MAKALAH FISIKA GAS IDEAL GAS IDEAL D D II S S U U S S U U N N OLEH : OLEH : KELOMPOK I KELOMPOK I Nama

Nama : : Aulia Aulia AnnisaAnnisa Khairana Oktavia Khairana Oktavia M. Riski Pratama M. Riski Pratama Muhammad Sulthon S Muhammad Sulthon S Nurci Amalia Putri Nurci Amalia Putri

Retno Sari Retno Sari Rudy Rudy Kelas

Kelas : : XI XI Kimia Kimia 11

Program

(2)

BAB I BAB I

PENDAHULUAN PENDAHULUAN

A.

A. PengertiaPengertian Gas n Gas NyataNyata

Gas nyata adalah gas yang tidak mematuhi persamaan dan hukum gas lainya di semua Gas nyata adalah gas yang tidak mematuhi persamaan dan hukum gas lainya di semua kondisi suhu dan tekanan.

kondisi suhu dan tekanan. Sifat Gas nyata : Sifat Gas nyata : 1.

1. Volume gas nyata tidak dapat di abaikan.Volume gas nyata tidak dapat di abaikan. 2.

2. Terdapat gaya tarik menarik antara molekul- molekul gas,terutama jika tekananTerdapat gaya tarik menarik antara molekul- molekul gas,terutama jika tekanan volume di perbesar atau di perkecil.

volume di perbesar atau di perkecil.

B.

B. PengertiaPengertian Gas n Gas IdealIdeal

Gas ideal adalah

Gas ideal adalah gasgas teoritisteoritis yang terdiri dariyang terdiri dari partikel-partikel partikel-partikel titiktitik yang bergerakyang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Konsep gas ideal sangat berguna karena secara acak dan tidak saling berinteraksi. Konsep gas ideal sangat berguna karena memenuhi

memenuhi hukum gas ideal, hukum gas ideal, sebuah sebuah persamaan keadaan persamaan keadaan yang disederhanakan, sehinggayang disederhanakan, sehingga dapat dianalisis dengan

dapat dianalisis dengan mekanika statistika. mekanika statistika.

Pada kondisi normal seperti

Pada kondisi normal seperti temperatur dan tekanan standar,temperatur dan tekanan standar, kebanyakan kebanyakan gas nyatagas nyata berperilaku

berperilaku seperti seperti gas gas ideal. ideal. Banyak Banyak gas gas sepertiseperti nitrogen, nitrogen, oksigen, oksigen, hidrogen,hidrogen, gas mulia gas mulia dan

dan karbon dioksida karbon dioksida dapat diperlakukan seperti gas ideal dengan perbedaan yang masihdapat diperlakukan seperti gas ideal dengan perbedaan yang masih dapat ditolerir. Secara umum, gas berperilaku seperti gas ideal pada

dapat ditolerir. Secara umum, gas berperilaku seperti gas ideal pada temperaturtemperatur tinggitinggi dan

dan tekanan tekanan rendah, karenarendah, karena kerja kerja yang melawan gaya intermolekuler menjadi jauh lebihyang melawan gaya intermolekuler menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan

kecil bila dibandingkan dengan energi kinetik energi kinetik partikel, dan ukuran molekul j partikel, dan ukuran molekul juga menjadiuga menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan deng

jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan ruangan kosong antar molekul.an ruangan kosong antar molekul.

Model gas ideal tak dapat dipakai pada suhu rendah atau tekanan tinggi, karena gaya Model gas ideal tak dapat dipakai pada suhu rendah atau tekanan tinggi, karena gaya intermolekuler dan ukuran molekuler menjadi penting. Model gas ideal juga tak dapat intermolekuler dan ukuran molekuler menjadi penting. Model gas ideal juga tak dapat dipakai pada gas-gas berat seperti

dipakai pada gas-gas berat seperti refrigeran refrigeran atau gas dengan gaya intermolekuler kuat,atau gas dengan gaya intermolekuler kuat, seperti

seperti uap air. uap air. Pada beberapa titik ketika suhu rendah dan tekanan tinggi, Pada beberapa titik ketika suhu rendah dan tekanan tinggi, gas nyata gas nyata akanakan menjalani

menjalani fase transisifase transisi menjadimenjadi liquidliquid atauatau solid.solid. Model gas ideal tidak dapat Model gas ideal tidak dapat menjelaskan atau memperbolehkan fase transisi. Hal ini dapat dijelaskan dengan menjelaskan atau memperbolehkan fase transisi. Hal ini dapat dijelaskan dengan persamaan keadaan

(3)

1. Gas ideal adalah gas

yang terdiri

yang terdiri dari partikel-

dari

partikel-partikel kecil baik atom

partikel kecil baik atom

maupun molekul dalam

jumlah

yang

sangat

banyak.

2. Ukuran dari partikel

gas

dapat

diabaikan

gas

dapat

diabaikan

terhadap

ukuran

terhadap

ukuran

wadahnya

3. Setiap (every) partikel

gas

bergerak

random

gas

bergerak

random

(acak) ke segala arah

4. Gaya tarik Menarik

antar

partikel

gas

antar

partikel

gas

dianggap tidak ada

5. Persebaran partikel gas

merata di dalam wadaah

6. Setiap tumbukan yang

terjadi adalah tumbukan

lenting sempurna

7. Partikel gas memenuhi

hukum newton tentang

gerak

(4)

BAB II BAB II

TINJAUAN PUSTAKA TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Ciri-ciri Gas Ideal 2.1. Ciri-ciri Gas Ideal

Adapun ciri-ciri dari gas ideal adalah sebagai berikut : Adapun ciri-ciri dari gas ideal adalah sebagai berikut :

a.

a. Suatu gas terdiri dari beberapa partikel.Suatu gas terdiri dari beberapa partikel. b.

b. Molekul gas semuanya identikMolekul gas semuanya identik c.

c. Tumbukan terjadi secara lenting sempurnaTumbukan terjadi secara lenting sempurna d.

d. Gerakannya acakGerakannya acak e.

e. Molekul tidak berinteraksi hanya bertumbukan sajaMolekul tidak berinteraksi hanya bertumbukan saja f.

f. Berlaku hukum newtonBerlaku hukum newton g.

g. Molekul gas mempunyai jarak yang jauh(Lebih dari diameternya) antara molekulMolekul gas mempunyai jarak yang jauh(Lebih dari diameternya) antara molekul lain.

lain.

2.2. Persamaan Gas Ideal 2.2. Persamaan Gas Ideal

Keadaan gas dapat ditinjau dari tiga parameter volume, tekanan, suhu, dan jumlah Keadaan gas dapat ditinjau dari tiga parameter volume, tekanan, suhu, dan jumlah mol.

mol.

Gas ideal mempunyai ciri-ciri sbb: Gas ideal mempunyai ciri-ciri sbb:

a. Molekul gas tidak mempunyai volume. a. Molekul gas tidak mempunyai volume. b.

b. Tidak Tidak ada ada interaksi interaksi antara antara molekul molekul molekul molekul gas, gas, baik baik tolak-menolak tolak-menolak maupun maupun tarik- tarik-menarik.

menarik.

Pada proses isobarik, tekanan gas tetap, sedangkan volume dan temperatur gas Pada proses isobarik, tekanan gas tetap, sedangkan volume dan temperatur gas berubah. Demikian

berubah. Demikian juga juga dalam proses dalam proses isokhorik dan isokhorik dan isotermal, isotermal, terdapat saterdapat satu variabel tu variabel atauatau besaran

besaran gas gas yang yang berada berada dalam dalam keadaan keadaan tetap, tetap, sedangkan sedangkan kedua kedua variabel variabel gas gas lainnyalainnya berubah.

berubah. Bagaimanakah Bagaimanakah jika jika ketiga ketiga besaran besaran yang yang menyatakan menyatakan keadaan keadaan gas gas tersebuttersebut (tekanan, volume, dan suhu) berubah?

(tekanan, volume, dan suhu) berubah?

Dari ketiga hubungan antara tekanan, volume, dan suhu gas yang didapatkan dari Dari ketiga hubungan antara tekanan, volume, dan suhu gas yang didapatkan dari Hukum Boyle dan Hukum Gay-Lussac dapat diturunkan suatu persamaan yang disebut Hukum Boyle dan Hukum Gay-Lussac dapat diturunkan suatu persamaan yang disebut persamaan

persamaan keadaan gas keadaan gas ideal. ideal. Secara Secara matematis, matematis, persamaan keadaan persamaan keadaan gas igas ideal dinyatakandeal dinyatakan dengan persamaan : dengan persamaan : PV/T = Konstan PV/T = Konstan atau atau p p11VV11/T/T11 = p = p22VV22/T/T22

(5)

Oleh karena setiap proses yang dilakukan pada gas berada dalam ruang tertutup, Oleh karena setiap proses yang dilakukan pada gas berada dalam ruang tertutup, jumlah molekul gas yang terdapat di dalam ruang tersebut dapat ditentukan sebagai jumlah jumlah molekul gas yang terdapat di dalam ruang tersebut dapat ditentukan sebagai jumlah mol gas (n) yang jumlahnya selalu tetap. Karena mol adalah suatu besaran yang digunakan mol gas (n) yang jumlahnya selalu tetap. Karena mol adalah suatu besaran yang digunakan untuk menyatakan massa suatu zat dalam gram yang besarnya sama dengan jumlah untuk menyatakan massa suatu zat dalam gram yang besarnya sama dengan jumlah molekul zat tersebut. Dengan demikian, persamaan keadaan gas ideal dapat dituliskan molekul zat tersebut. Dengan demikian, persamaan keadaan gas ideal dapat dituliskan menjadi : menjadi :





 

 







p = tekanan gas (N/m p = tekanan gas (N/m22)) V = volume gas (m V = volume gas (m33)) n = jumlah mol (mol) n = jumlah mol (mol)

R = konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K) R = konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K) T = suhu mutlak gas (K)

T = suhu mutlak gas (K)

Keadaan gas dalam kenyataannya mengalami penyimpangan dari gas ideal. Volume Keadaan gas dalam kenyataannya mengalami penyimpangan dari gas ideal. Volume molekul gas dan interaksi antar molekul-molekulnya tidak bisa diabaikan. Oleh karena itu molekul gas dan interaksi antar molekul-molekulnya tidak bisa diabaikan. Oleh karena itu gas ideal hanya

gas ideal hanya merupakan gas hipotetis. Untuk menggambarkan penyimpangannya, dapatmerupakan gas hipotetis. Untuk menggambarkan penyimpangannya, dapat dinyatakan dengan perbandingan volum molarnya terhadap volum molar gas ideal. dinyatakan dengan perbandingan volum molarnya terhadap volum molar gas ideal. Perbandingan ini disebut faktor kompresibilitas (Z).

Perbandingan ini disebut faktor kompresibilitas (Z).

Gas ideal mempunyai nilai Z=1. Gas ideal mempunyai nilai Z=1.

Suatu gas akan mendekati sifat gas ideal pada tekanan yang sangat rendah (mendekati Suatu gas akan mendekati sifat gas ideal pada tekanan yang sangat rendah (mendekati nol) dan suhu yang sangat tinggi (suhu menuju tak hingga). Pada keadaan tersebut, volun nol) dan suhu yang sangat tinggi (suhu menuju tak hingga). Pada keadaan tersebut, volun gas menuju tak hingga sehingga kerapatannya mendekati nol. Pada kerapatan nol, tidak gas menuju tak hingga sehingga kerapatannya mendekati nol. Pada kerapatan nol, tidak ada interaksi antar molekul gas dan volum molekul dapat diabaikan.

ada interaksi antar molekul gas dan volum molekul dapat diabaikan.

Dari definisi mol zat

Dari definisi mol zat yang menyatakan bahwa :yang menyatakan bahwa : Jumlah mol = massa / massa relatif molekul Jumlah mol = massa / massa relatif molekul

atau atau 

(6)

Persamaan dapat dituliskan menjadi : Persamaan dapat dituliskan menjadi :



      (1)(1)

Bahwa massa jenis suatu zat adalah perbandingan antara massa dengan volume zat Bahwa massa jenis suatu zat adalah perbandingan antara massa dengan volume zat tersebut. Oleh karena itu, dari Persamaan (1) dapat diperoleh persamaan massa jenis gas : tersebut. Oleh karena itu, dari Persamaan (1) dapat diperoleh persamaan massa jenis gas :

ρ = m/V

ρ = m/V = = p p Mr/RT Mr/RT (2)(2)

Menurut prinsip Avogadro, satu mol gas mengandung jumlah molekul gas

Menurut prinsip Avogadro, satu mol gas mengandung jumlah molekul gas yang sama.yang sama. Jumlah molekul gas ini dinyatakan dengan bilangan Avogadro (NA) yang besarnya sama Jumlah molekul gas ini dinyatakan dengan bilangan Avogadro (NA) yang besarnya sama dengan

dengan 6,02 6,02 × × 10102323molekul/mol. Dengan demikian, Persamaan molekul/mol. Dengan demikian, Persamaan (2) dapat (2) dapat dinyatakandinyatakan menjadi : menjadi : pV = (N/N pV = (N/NAA) RT) RT atau atau pV = N(R/N pV = N(R/NAA) ) T T (3)(3) dengan: dengan: N = Banyak partikel gas, dan N = Banyak partikel gas, dan N

NAA = Bilangan avogadro = 6,02 × 10 = Bilangan avogadro = 6,02 × 102323 molekul/mol molekul/mol

Oleh karena nilai pada Persamaan (3) merupakan suatu nilai tetapan yang disebut Oleh karena nilai pada Persamaan (3) merupakan suatu nilai tetapan yang disebut konstanta Boltzmann, k, di mana k = 1,38 × 10

konstanta Boltzmann, k, di mana k = 1,38 × 10-23-23 J/K maka persamaan keadaan gas ideal J/K maka persamaan keadaan gas ideal dapat juga dituliskan menjadi persamaan berikut :

dapat juga dituliskan menjadi persamaan berikut :

pV = NkT

(4)(4)

Catatan : Catatan :

Dalam keadaan standar (STP), yaitu tekanan p = 1 atm = 1 × 10

Dalam keadaan standar (STP), yaitu tekanan p = 1 atm = 1 × 1055 Pa, dan suhu gas t = Pa, dan suhu gas t = 0° C atau T = 273 K, maka setiap n = 1 mol (gas apa saja) memiliki volume 22,4 liter. 0° C atau T = 273 K, maka setiap n = 1 mol (gas apa saja) memiliki volume 22,4 liter.

(7)

2.3. Hukum-hukum Tentang Gas 2.3. Hukum-hukum Tentang Gas

a.

a. Hukum BoyleHukum Boyle

Perhatikanlah Gambar berikut. Perhatikanlah Gambar berikut.

Gambar

Gambar (a) Gas di dalam tabung memiliki volume V1 dan (a) Gas di dalam tabung memiliki volume V1 dan tekanan P1. (b) Volume gas ditekanan P1. (b) Volume gas di dalam tabung diperbesar menjadi V2 sehingga tekanannya P2 menjadi lebih kecil. dalam tabung diperbesar menjadi V2 sehingga tekanannya P2 menjadi lebih kecil.

Suatu gas yang berada di dalam tabung dengan tutup yang dapat diturunkan atau Suatu gas yang berada di dalam tabung dengan tutup yang dapat diturunkan atau dinaikkan, sedang diukur tekanannya. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa saat tuas dinaikkan, sedang diukur tekanannya. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa saat tuas tutup tabung ditekan, volume gas akan mengecil dan mengakibatkan tekanan gas yang tutup tabung ditekan, volume gas akan mengecil dan mengakibatkan tekanan gas yang terukur oleh alat pengukur menjadi membesar. Hubungan antara tekanan (p) dan volume terukur oleh alat pengukur menjadi membesar. Hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) suatu gas yang berada di ruang tertutup ini diteliti

(V) suatu gas yang berada di ruang tertutup ini diteliti oleh Robert Boyle.oleh Robert Boyle.

Saat melakukan percobaan tentang hubungan antara tekanan dan volume gas dalam Saat melakukan percobaan tentang hubungan antara tekanan dan volume gas dalam suatu ruang tertutup, Robert Boyle menjaga agar tidak terjadi perubahan temperatur pada suatu ruang tertutup, Robert Boyle menjaga agar tidak terjadi perubahan temperatur pada gas (isotermal). Dari data hasil pengamatannya, Boyle mendapatkan bahwa hasil kali gas (isotermal). Dari data hasil pengamatannya, Boyle mendapatkan bahwa hasil kali antara tekanan (p) dan volume (V) gas pada suhu tetap adalah konstan. Hasil pengamatan antara tekanan (p) dan volume (V) gas pada suhu tetap adalah konstan. Hasil pengamatan Boyle tersebut kemudian dikenal sebagai Hukum Boyle yang secara matematis dinyatakan Boyle tersebut kemudian dikenal sebagai Hukum Boyle yang secara matematis dinyatakan dengan persamaan : dengan persamaan : pV = konstan pV = konstan atau atau





 

 





Tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya pada ruangan tertutup. Tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya pada ruangan tertutup.

Dalam bentuk grafik, hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) dapat dilihat pada Dalam bentuk grafik, hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) dapat dilihat pada Gambar:

Gambar:

Gambar : Grafik p-V suatu gas pada dua suhu yang berbeda, di mana T1>T2. Gambar : Grafik p-V suatu gas pada dua suhu yang berbeda, di mana T1>T2.

(8)

b.

b. Hukum Gay-LussacHukum Gay-Lussac

Gay-Lussac, seorang ilmuwan asal Prancis, meneliti hubungan antara volume gas Gay-Lussac, seorang ilmuwan asal Prancis, meneliti hubungan antara volume gas (V) dan temperatur (T) gas pada tekanan tetap

(V) dan temperatur (T) gas pada tekanan tetap (isobarik). Perhatikanlah Gambar :(isobarik). Perhatikanlah Gambar :

Gambar

Gambar Pada tekanan 1 atm, Pada tekanan 1 atm, (a) gas bervolume 4 (a) gas bervolume 4 m3 memiliki temperatur 300 m3 memiliki temperatur 300 K,K, sedangkan (b) gas bervolume 3 m3 memiliki temperatur 225 K.

sedangkan (b) gas bervolume 3 m3 memiliki temperatur 225 K.

Misalnya, Anda memasukkan gas ideal ke dalam tabung yang memiliki tutup Misalnya, Anda memasukkan gas ideal ke dalam tabung yang memiliki tutup piston

piston di di atasnya. atasnya. Pada Pada keadaan keadaan awal, awal, gas gas tersebut tersebut memiliki memiliki volume volume 4 m4 m33 dan dan temperatur 300 K.

temperatur 300 K.

Jika kemudian pemanas gas tersebut dimatikan dan gas didinginkan hingga Jika kemudian pemanas gas tersebut dimatikan dan gas didinginkan hingga mencapai temperatur

mencapai temperatur 225 K, 225 K, volume gas volume gas itu menurun itu menurun hingga 3 hingga 3 mm33. Jika Anda. Jika Anda membuat perbandingan antara volume terhadap suhu pada kedua keadaan gas tersebut membuat perbandingan antara volume terhadap suhu pada kedua keadaan gas tersebut (V/T) , Anda akan mendapatkan suatu nilai konstan (4/300 = 3/225 = 0,013).

(V/T) , Anda akan mendapatkan suatu nilai konstan (4/300 = 3/225 = 0,013).

Berdasarkan hasil penelitiannya mengenai hubungan antara volume dan Berdasarkan hasil penelitiannya mengenai hubungan antara volume dan temperatur gas pada tekanan tetap, Gay-Lussac menyatakan Hukum Gay-Lussac, temperatur gas pada tekanan tetap, Gay-Lussac menyatakan Hukum Gay-Lussac, yaitu hasil bagi antara volume (V) dengan temperatur (T) gas pada tekanan tetap yaitu hasil bagi antara volume (V) dengan temperatur (T) gas pada tekanan tetap adalah konstan.

adalah konstan.

Gambar Grafik Hubungan V-T Gambar Grafik Hubungan V-T

Persamaan matematisnya dituliskan sebagai berikut : Persamaan matematisnya dituliskan sebagai berikut : V/T = Konstan V/T = Konstan atau atau

V

11

/T

11

= V

22

/T

22

(9)

c.

c. Hukum CharlesHukum Charles

Seorang ilmuwan Perancis lainnya, Charles, menyatakan hubungan antara Seorang ilmuwan Perancis lainnya, Charles, menyatakan hubungan antara tekanan (p) terhadap temperatur (T) suatu gas yang berada pada volume tetap tekanan (p) terhadap temperatur (T) suatu gas yang berada pada volume tetap (isokhorik). Hasil penelitiannya kemudian dikenal sebagai Hukum Charles yang (isokhorik). Hasil penelitiannya kemudian dikenal sebagai Hukum Charles yang menyatakan hasil bagi tekanan (p) dengan temperatur (T) suatu gas pada volume tetap menyatakan hasil bagi tekanan (p) dengan temperatur (T) suatu gas pada volume tetap adalah konstan.

adalah konstan.

Gambar

Gambar Grafik p-T suatu Grafik p-T suatu gas pada gas pada volume yang volume yang berbeda.berbeda. Persamaan matematis dari Hukum Charles dinyatakan dengan : Persamaan matematis dari Hukum Charles dinyatakan dengan : P/T = Konstan

P/T = Konstan Atau

Atau

2.4.

2.4. Pengertian Teori Kinetik GasPengertian Teori Kinetik Gas Teori kinetik

Teori kinetik adalah teori yang adalah teori yang menjelaskan menjelaskan perilaku sistem-sistem fisis denganperilaku sistem-sistem fisis dengan menganggap bahwa sejumlah besar molekul yang bergerak sangat cepat .

menganggap bahwa sejumlah besar molekul yang bergerak sangat cepat .

Teori kinetik gas tidak mengutamakan kelakuan sebuah partikel, tetapi meninjau Teori kinetik gas tidak mengutamakan kelakuan sebuah partikel, tetapi meninjau sifat zat secara keseluruhan berbagai hasil rata-rata kelakuan partikel tersebut.

sifat zat secara keseluruhan berbagai hasil rata-rata kelakuan partikel tersebut.

Teori Kinetik (atau teori kinetik pada gas) berupaya menjelaskan sifat-sifat Teori Kinetik (atau teori kinetik pada gas) berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan gerakannya. Intinya, teori ini menyatakan bahwa tekanan tidaklah molekular mereka dan gerakannya. Intinya, teori ini menyatakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan oleh gerakan vibrasi di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac disebabkan oleh gerakan vibrasi di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac Newton,

Newton, melainkan melainkan disebabkan disebabkan oleh oleh tumbukan tumbukan antarmolekul antarmolekul yang yang bergerak bergerak padapada kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik-Molekular kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik-Molekular atau Teori

atau Teori

p

(10)

Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas. Dengan demikian, teroi kinetika gas Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas. Dengan demikian, teroi kinetika gas membahas sifat-sifat gas yang berhubungan dengan gerakan translasi dari atom dan membahas sifat-sifat gas yang berhubungan dengan gerakan translasi dari atom dan molekul dalam bentuk gas, serta menguji bagaimana sifat-sifat gas tersebut dapat dibahas molekul dalam bentuk gas, serta menguji bagaimana sifat-sifat gas tersebut dapat dibahas berdasarkan

berdasarkan pada pada gerakan gerakan translasi translasi yang yang bebas bebas dan dan kontinyu kontinyu dari dari komponen- komponen-komponennya. Untuk dapat membahas sifat-sifat gas dengan lebih sempurna, maka dalam komponennya. Untuk dapat membahas sifat-sifat gas dengan lebih sempurna, maka dalam teori kinetika gas digunakan pendekatan gas ideal.

teori kinetika gas digunakan pendekatan gas ideal. Gas terdiri atas molekul

Gas terdiri atas molekul – – molekul yang bergerak menurut jalan-jalan yang lurus kemolekul yang bergerak menurut jalan-jalan yang lurus ke segala arah ,dengan kecepatan yang sangat tinggi .Molekul-molekul gas ini selalu segala arah ,dengan kecepatan yang sangat tinggi .Molekul-molekul gas ini selalu bertumbukan

bertumbukan dengan dengan molekul-molekul molekul-molekul yang layang lain in atau atau dengan dengan dinding dinding bejana. bejana. TumbukanTumbukan terhadap dinding

terhadap dinding bejana ini bejana ini yang yang menyebabkan adanymenyebabkan adanya tekanan.a tekanan. Volume dari molekul

Volume dari molekul – – molekul gas sangat kecil bila dibandingkan dengan volumemolekul gas sangat kecil bila dibandingkan dengan volume yang ditempati

yang ditempati oleh gas tersebut ,sehingga sebenarnyoleh gas tersebut ,sehingga sebenarnya banyak ruang ya banyak ruang yang kosong anang kosong antaratara molekul

molekul – – molekulnya. Hal ini yang menyebabkan gas mempuyai rapat yang lebih kecilmolekulnya. Hal ini yang menyebabkan gas mempuyai rapat yang lebih kecil dari pada cairan atau

dari pada cairan atau zat padat. Hal ini zat padat. Hal ini juga yang juga yang menyebabkan gas menyebabkan gas bersifat kompresibelbersifat kompresibel atau mudah ditekan.

atau mudah ditekan. Karena molekul

Karena molekul – – molekul gas selalu bergerak ke segala arah,maka gas yang satumolekul gas selalu bergerak ke segala arah,maka gas yang satu mudah bercampur

mudah bercampur dengan gas ydengan gas yang lain (diffusi) ,asal kang lain (diffusi) ,asal keduanya eduanya tidak bereaksi. Misalnyatidak bereaksi. Misalnya N

N22dan Odan O2 ;2 ;COCO22 dan H dan H2;2; dan sebagainya. dan sebagainya.

2.5.

2.5. Aplikasi PersAplikasi Persamaan Keadaan Gas Iamaan Keadaan Gas Ideal pada Pernapadeal pada Pernapasansan

Ketika Anda menarik napas, otot-otot mengembangkan dinding dada Anda dan Ketika Anda menarik napas, otot-otot mengembangkan dinding dada Anda dan menarik diafragma ke bawah, membiarkan paru-paru yang elastis mengembang (volume menarik diafragma ke bawah, membiarkan paru-paru yang elastis mengembang (volume udara bertambah) menyebabkan tekanan di dalam paru-paru kira-kira 10 torr (1 torr = 1 udara bertambah) menyebabkan tekanan di dalam paru-paru kira-kira 10 torr (1 torr = 1 mmHg) di bawah tekanan atmosfer. Tekanan dalam paru-paru yang lebih kecil daripada mmHg) di bawah tekanan atmosfer. Tekanan dalam paru-paru yang lebih kecil daripada tekanan atmosfer (tekanan udara luar) menyebabkan udara dari luar memasuki paru-paru. tekanan atmosfer (tekanan udara luar) menyebabkan udara dari luar memasuki paru-paru. Ketika otot relaks, jaringan paru-paru yang tadinya kencang karena ditarik diafragma juga Ketika otot relaks, jaringan paru-paru yang tadinya kencang karena ditarik diafragma juga ikut relaks. Diafragma bergerak ke atas dan paru-paru mengempis. Paru-paru mengempis ikut relaks. Diafragma bergerak ke atas dan paru-paru mengempis. Paru-paru mengempis menaikkan tekanan udara di dalam paru-paru, sehingga udara dari paru-paru keluar.

menaikkan tekanan udara di dalam paru-paru, sehingga udara dari paru-paru keluar.

Saat Anda menarik napas, paru-paru mengembang, volume membesar, dan tekanan Saat Anda menarik napas, paru-paru mengembang, volume membesar, dan tekanan udara dalam paru-paru berada di bawah tekanan atmosfer. Saat menghembuskan napas udara dalam paru-paru berada di bawah tekanan atmosfer. Saat menghembuskan napas paru-paru mengempis, volume mengecil, dan

(11)

2.6.

2.6. Hukum Tekanan ParsialHukum Tekanan Parsial

Dalam banyak kasus Anda tidak akan berhadapan dengan gas murni tetapi dengan Dalam banyak kasus Anda tidak akan berhadapan dengan gas murni tetapi dengan campuran gas yang mengandung dua atau lebih gas. Dalton tertarik dengan masalah campuran gas yang mengandung dua atau lebih gas. Dalton tertarik dengan masalah kelembaban dan dengan demikian tertarik pada udara basah, yakni campuran udara kelembaban dan dengan demikian tertarik pada udara basah, yakni campuran udara dengan uap air. Ia menurunkan hubungan berikut dengan menganggap masing-masing gas dengan uap air. Ia menurunkan hubungan berikut dengan menganggap masing-masing gas dalam campuran berperilaku independen satu sama lain.

dalam campuran berperilaku independen satu sama lain. Anggap satu campuran dua jenis gas A (n

Anggap satu campuran dua jenis gas A (nAA mol) dan B (n mol) dan B (nBB mol) memiliki volume V mol) memiliki volume V pada temperatur T. Persamaan berikut dapat diberikan untuk masing-masing g

pada temperatur T. Persamaan berikut dapat diberikan untuk masing-masing gas.as.

p

AA

= n

AA

RT/V

p

BB

= n

BB

RT/V

p

pAA dan p dan pBB disebut dengan tekanan parsial gas A dan gas B. Tekanan parsial adalah disebut dengan tekanan parsial gas A dan gas B. Tekanan parsial adalah tekanan yang akan diberikan oleh gas tertentu dalam campuran seandainya gas tersebut tekanan yang akan diberikan oleh gas tertentu dalam campuran seandainya gas tersebut sepenuhnya mengisi wadah.

sepenuhnya mengisi wadah.

Dalton meyatakan hukum tekanan parsial yang menyatakan tekanan total P gas sama Dalton meyatakan hukum tekanan parsial yang menyatakan tekanan total P gas sama dengan jumlah tekanan parsial kedua gas. Jadi :

dengan jumlah tekanan parsial kedua gas. Jadi : P = p

P = pAA + p + pBB = (n = (nAA + n + nBB)RT/V)RT/V

Hukum ini mengindikasikan bahwa dalam campuran gas masing-masing komponen Hukum ini mengindikasikan bahwa dalam campuran gas masing-masing komponen memberikan tekanan yang independen satu sama lain. Walaupun ada beberapa gas dalam memberikan tekanan yang independen satu sama lain. Walaupun ada beberapa gas dalam wadah yang sama, tekanan yang diberikan masing-masing tidak dipengaruhi oleh wadah yang sama, tekanan yang diberikan masing-masing tidak dipengaruhi oleh kehadiran gas lain.

kehadiran gas lain.

Bila fraksi molar gas A, x

Bila fraksi molar gas A, xAA, dalam campuran x, dalam campuran xAA = n = nAA/(n/(nAA + + nnBB), maka p), maka pAA dapat juga dapat juga dinyatakan dengan x

dinyatakan dengan xAA..

p

pAA = [n = [nAA/(n/(nAA + n + nBB)]P)]P

2.7.

2.7. Hubungan antara suhu, volume dan tekanan gasHubungan antara suhu, volume dan tekanan gas

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

(12)

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

maka akan tampak seperti ini :

Persamaan ini menyatakan bahwa tekanan (P) dan volume (V) sebanding dengan Persamaan ini menyatakan bahwa tekanan (P) dan volume (V) sebanding dengan suhu mutlak (T). Sebaliknya, volume (V) berbanding terbalik dengan tekanan (P).

suhu mutlak (T). Sebaliknya, volume (V) berbanding terbalik dengan tekanan (P). Perbandingan 4 bisa menjadi persamaan :

Perbandingan 4 bisa menjadi persamaan :

Keterangan : Keterangan : P

P11 = tekanan awal (Pa atau N/m = tekanan awal (Pa atau N/m22)) P

P22 = tekanan akhir (Pa atau N/m = tekanan akhir (Pa atau N/m22)) V

V11 = volume awal (m = volume awal (m33)) V

V22 = volume akhir (m = volume akhir (m33)) T

T11 = suhu awal (K) = suhu awal (K) T

T22 = suhu akhir (K) = suhu akhir (K)

(Pa = pascal, N = Newton, m

(13)

2.8. Energi Dalam Gas Ideal 2.8. Energi Dalam Gas Ideal

Energi kinetik sejumlah partikel gas yang terdapat di dalam suatu ruang tertutup Energi kinetik sejumlah partikel gas yang terdapat di dalam suatu ruang tertutup disebut sebagai energi dalam gas (U). Jika di dalam ruangan tersebut terdapat N partikel disebut sebagai energi dalam gas (U). Jika di dalam ruangan tersebut terdapat N partikel gas, energi dalam gas dituliskan dengan persamaan :

gas, energi dalam gas dituliskan dengan persamaan : U = NEK

U = NEK

Dengan demikian, energi dalam untuk gas monoatomik atau gas diatomik pada suhu Dengan demikian, energi dalam untuk gas monoatomik atau gas diatomik pada suhu rendah adalah :

rendah adalah : U = NEK = 3/2 NkT U = NEK = 3/2 NkT

Adapun, energi dalam untuk gas-gas diatomik pada suhu sedang dinyatakan dengan : Adapun, energi dalam untuk gas-gas diatomik pada suhu sedang dinyatakan dengan : U = 5/2 NkT

U = 5/2 NkT

dan pada suhu tinggi, besar energi dalam gas adalah : dan pada suhu tinggi, besar energi dalam gas adalah : U = 7/2 NkT

U = 7/2 NkT 2.9.

2.9. Kecepatan Kecepatan Partikel Partikel Gas IdeGas Idealal

Besaran lain yang dapat ditentukan melalui prinsip ekuipartisi energi gas adalah akar Besaran lain yang dapat ditentukan melalui prinsip ekuipartisi energi gas adalah akar dari rata-rata kuadrat kelajuan (vrms = root mean square speed) gas, yang dirumuskan dari rata-rata kuadrat kelajuan (vrms = root mean square speed) gas, yang dirumuskan dengan :

dengan :

Telah diketahui bahwa EK = 3/2 kT. Dengan demikian dapat dirumuskan bahwa : Telah diketahui bahwa EK = 3/2 kT. Dengan demikian dapat dirumuskan bahwa : 1/2 mv 1/2 mv22 = 3/2 kT = 3/2 kT v v22 = 3kT / m = 3kT / m (1) (1)

Berdasarkan persamaan gas ideal, Anda pun telah mengetahui bahwa pV = NkT. Jika Berdasarkan persamaan gas ideal, Anda pun telah mengetahui bahwa pV = NkT. Jika hanya terdapat satu mol gas, persamaan gas ideal tersebut dapat dinyatakan pV = kT. hanya terdapat satu mol gas, persamaan gas ideal tersebut dapat dinyatakan pV = kT. Dengan demikian, Persamaan (1) dapat dituliskan menjadi :

Dengan demikian, Persamaan (1) dapat dituliskan menjadi :

(2) (2)

Anda tentu masih ingat bahwa massa jenis (

Anda tentu masih ingat bahwa massa jenis ( ρρ ) adalah perbandingan antara massa ) adalah perbandingan antara massa terhadap volume zat tersebut (

terhadap volume zat tersebut ( ρρ = m / v) ). Oleh karena itu, Persamaan (2) dapat dituliskan = m / v) ). Oleh karena itu, Persamaan (2) dapat dituliskan menjadi :

(14)

(3) (3)

Berdasarkan Persamaan (3) tersebut, Anda dapat menyatakan bahwa massa jenis gas Berdasarkan Persamaan (3) tersebut, Anda dapat menyatakan bahwa massa jenis gas berbanding terbali

berbanding terbalik k dengan kelajuan dengan kelajuan partikelnya. partikelnya. Jadi, Jadi, jika jika massa massa jenis jenis (( ρρ ) gas di dalam ) gas di dalam ruangan tertutup besar, kelajuan partikel gas tersebut akan semakin kecil.