GAS IDEAL 1. Pengertian Gas Ideal
Gas ideal adalah sekumpulan partikel gas pada sebuah zat yang tidak berinteraksi satu sama lain dan penyebaran partikelnya memiliki jarak yang besar di antara satu partikel dengan partikel yang lain. Dengan kata lain, partikel gas yang selalu bergerak secara acak ke segala arah bisa bertumbukan satu sama lain, tetapi tumbukan yang terjadi adalah tumbukan lenting sempurna atau tumbukan yang tidak membuat partikel kehilangan energi. Selain itu, ukuran partikel gas ideal dianggap sangat kecil dibandingkan dengan jarak rata-rata antar partikel.
2. Ciri – Ciri Gas Ideal
a. Gas ideal terdiri dari molekul dengan jumlah yang sangat banyak dengan jarak antar molekulnya jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran molekul. Hal ini membuat gaya tarik molekul menjadi sangat kecil sehingga diabaikan.
b. Molekul gas bergerak acak dengan kecepatan tetap dan memenuhi hukum gerak Newton.
c. Molekul gas ideal mengalami tumbukan lenting sempurna satu sama lain atau dengan dinding wadah. Dinding wadah gas ideal sifatnya kaku sempurna dan tidak akan bergerak.
d. Energi kinetik rata-rata molekul gas ideal sebanding dengan suhu mutlaknya.
3. Sifat Gas Ideal
Untuk membedakan gas ideal dengan gas lainnya, maka perlu dipahami sifat dari gas ideal dan selanjutnya dengan sifat tersebut akan disebut sebagai gas ideal. Sifat – sifat gas ideal yaitu sebagai berikut.
a. Volume molekulnya diabaikan terhadap volume ruang yang ditempati.
b. Gaya tarik antar molekul sangat kecil sehingga bisa diabaikan.
c. Tumbukan antar molekul atau partikel serta tumbuhan partikel atau molekul terhadap dinding sifatnya elastis, artinya tidak akan mengalami perubahan energi, bisa disebut dengan terjadi lenting sempurna.
d. Tekanan disebabkan karena tumbukan pada dinding tabung, sementara besar kecilnya tekanan pada gas karena jumlah tumbukan per satuan luas per detik.
4. Syarat Gas ideal
Sebuah gas dikatakan ideal apabila memenuhi syarat-syarat sebagai berikut.
a. Suatu gas yang terdiri dari molekul yang identik sehingga antar molekulnya tak bisa dibedakan.
b. Molekul dalam gas bergerak secara acak ke segala arah.
c. Molekul gas ideal tersebar merata di seluruh bagian.
d. Jarak antar molekul lebih besar dibandingkan ukuran molekulnya.
e. Tidak ada gaya interaksi antarmolekul, kecuali tumbukan antar molekul atau dengan dinding.
f. Semua tumbuhan dari molekul dengan molekul atau molekul dengan dinding adalah lenting sempurna.
g. Tumbukan molekul tersebut terjadi pada waktu yang sangat singkat.
h. Hukum Newton tentang gerak berlaku pada gas ideal.
5. Hukum Gas Ideal
Perilaku gas ideal dapat dijelaskan dengan beberapa hukum, yaitu Hukum Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay Lussac.
a. Hukum Boyle
Hukum Boyle yang dirumuskan oleh ilmuwan asal Inggris, Robert Boyle menyatakan bahwa “dalam ruang tertutup, volume (V) sejumlah massa gas akan berbanding terbalik dengan tekanan (P), ketika suhunya konstan.” Secara matematis, hal tersebut dapat dituliskan seperti berikut.
PV=konstan Keterangan :
P=¿ tekanan gas (N/m2 atau Pa) V=¿ volume gas (m3)
Sehingga, untuk persamaan perbandingan keadaan gas sesuai hukum Boyle, bisa dituliskan seperti berikut.
P1V1=P2V2 Keterangan :
P1=¿ tekanan awal (N/m2 atau Pa) V1=¿ volume awal (m3)
P2=¿ tekanan akhir (N/m2 atau Pa) V2=¿ volume akhir (m3)
Contoh soal :
Diketahui pada awalnya, jumlah suatu gas ideal memiliki tekanan sejumlah P dan volume sejumlah V. Kemudian, tekanan gas tersebut berubah menjadi 4 kali tekanan awal. Berapakah volume gas tersebut sekarang?
Pembahasan : P1V1=P2V2
Jika P2=4P1, sehingga P1V1=4P1V2V1=4V2V2=1
4V1
Jadi, volume gas tersebut sekarang menjadi 1
4 volume gas awal.
b. Hukum Charles
Hukum Charles, yang ditemukan oleh Jacques Charles menyatakan bahwa “pada kondisi tekanan yang konstan, volume gas akan berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”
Dalam istilah lain, Hukum Charles dapat diungkapkan sebagai hasil bagi antara volume dan suhu pada tekanan yang konstan, juga dikenal sebagai isobar. Secara matematis, hal tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.
V
T=konstan
Sehingga, hubungan keadaan awal dan keadaan akhirnya, bisa ditulis seperti rumus berikut.
V1 T1=V2
T2 Keterangan :
T1=¿ temperatur awal (K) T2=¿ temperatur akhir (K) V1=¿ volume awal (m3) V2=¿ volume akhir ((m3) Contoh soal :
Diketahui sebuah gas ideal memiliki volume awal sebesar 1
2V, dengan volume akhir sebesar 2V. Sementara itu, gas tersebut memiliki suhu sebesar T. Berapakah besar suhu akhir dari gas tersebut?
Pembahasan : V1
T1=V2 T2
1 2V
T =2V T2
1
2V T2=2VT T2=4T
Jadi, suhu akhir gas tersebut adalah sebesar 4 kali dari suhu awal.
c. Hukum Gay Lussac
Hukum Gay Lussac, yang ditemukan oleh seorang ahli kimia asal Perancis, Joseph Louis Gay-Lussac menyatakan bahwa “pada volume tetap, tekanan gas akan berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.” Dengan kata lain, proses ini terjadi dalam kondisi isokhorik, dimana volume gas tetap. Secara matematis, hal tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.
P
T=konstan
Sehingga untuk perbandingan keadaan awal dan keadaan akhirnya, bisa dituliskan seperti pada rumus berikut.
P1 T1=P2
T2 Keterangan :
P1=¿ tekanan awal (N/m2 atau Pa) P2=¿ tekanan akhir (N/m2 atau Pa) T1=¿ temperatur awal (K)
T2=¿ temperatur akhir (K) Contoh soal :
Diketahui sebuah gas ideal memiliki tekanan awal sejumlah P, sementara suhu awalnya adalah T. Kemudian, gas tersebut mengalami perubahan tekanan menjadi 3P. Berapa suhu gas tersebut sekarang?
Pembahasan :
P1 T1=P2
T2 P T=3P
T2 PT2=3PT T2=3T
Jadi, suhu gas tersebut sekarang berubah menjadi 3T.
