Teori kinetik gas
menjelaskan mengenai sifat-sifat gas seperti tekanan dengan menggunakan
hukum-hukum Newton terhadap gerak partikel-partikel atau molekul-molekul gas
dan beberapa anggapan terhadap gas ( gas ideal ). Teori yang memandang gas dari
sudut pandang mikroskopis disebut teori kinetik
gas. Besaran-besaran seperti suhu, volume dan tekanan gas disebut besaran
makroskopis. Besaran makroskopis adalah besaran yang dapat diukur langsung
seperti suhu dapat diukur dengan termometer dan tekanan dapat diukur dengan
langsung dengan barometer. Pada penjelasan portal ini, kita akan memfokuskan
pandangan pada mikroskopis gas yang berarti kita menganggap gas sebagai
kumpulan molekul-molekul ukuran yang sangat kecil.
GAS
IDEAL
Kebanyakan gas pada
suhu ruang dan tekanan sekitar 1 atmosfir dapat dianggap sebagai gas ideal.
Beberapa anggapan dasar model gas yang diusukan para ahli fisika yang dibuat
untuk gas ideal dalam teori kinetik adalah sebagai berikut:
- Gas terdiri atas partikel - partikel yang biasa dinamakan molekul. Setiap molekul bisa terdiri dari monoatomik (satu atom), diatomik (dua atom), dan poliatomik (lebih dari dua atom).
- Molekul-molekul bergerak dalam lintasan lurus dengan kelajuan tetap yang taat pada hukum gerak Newton dan secara acak. Arti dari bergerak acak adalah molekul memiliki kemungkinan sama untuk bergerak ke segala arah dengan kecepatan yang berbeda-beda.
- Tumbukan antar molekul-molekul gas ataupun antara molekul dengan dinding wadahnya bersifat elastis sempurna. Artinya, tidak ada kehilangan energi. Setelah tumbukan tidak terjadi perubahan energi kinetik total molekul. Daam tumbukan ini energi kinetik dan momentum adalah kekal.
- Gaya-gaya yang bekerja diantara molekul diabaikan kecuali gaya impus selama tumbukan berlangsung. Hal ini mengakibatkan selama tidak bertumbukan molekul-molekul gas dapat dianggap sebagai partikel yang bergerak bebas tanpa ada hambatan (partikel bebas).
- Jumlah molekul gas sangat banyak. Ukuran molekul-molekul sangat kecil dibandingkan dengan jarak antara dua molekul sehingga molekul dapat dianggap sebagai benda titik
- Ketika terjadi tumbukan, selang waktunya berlangsung sangat singkat.
 |
| Gambar 1: Model Gas |
HUKUM
– HUKUM GAS
Teori kinetik gas berkaitan dengan hukum-hukum gas Olehnya itu, kita harus mengetahui bagaimana hukum-hukum gas tersebut. Hukum-hukum gas terdiri atas 4 hukum diantaranya
a. Hukum
Boyle
Menurut hukum Boyle, pada suhu tetap
(isotermal), volume gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan
asalkan suhu gas dipertahankan konstan.
b. Hukum Charles
Pada
hukum Charles ketika tekanan gas dipertahankan tetap (isobarik) maka volume gas
sebanding dengan suhu absolutnya.
c. Hukum
Gay
Lusac
Pada
hukum tekanan menyatakan bahwa tekanan gas sebanding dengan suhu
mutlaknya asalkan volumenya dipertahankan tetap (isobar).
d. Hukum
Boyle-Gay Lussac
Berdasarkan
penggabungan hukum Boyle dan hukum Gay Lussac
Untuk mengetahui lebih mendalam silakan baca: http://portalinfoku.blogspot.co.id/2016/02/pemuaian-zat-dan-pambahasan-soal.html
PERSAMAAN KEADAAN GAS IDEAL
adapun
istilah-istilah kimia yang berhubungan dengan gas ideal diantaranya:
1. Pengertian
1 mol gas adalah sejumlah gas yang mengandung bilangan avogadro (NA)
= 6,02 x 1023 molekul/mol atau (NA) = 6,02 x 1026
molekul/kmol
2. Massa
atom relatif (Ar) adaah perbandingan
massa atom suatu unsur terhadap massa atom unsur ain.
3. Massa
moekul relatif (Mr) adalah jumlah seluruh massa atom relatif (Ar) dari
atom-atom penyusun suatu senyawa.
4. Mol
(n) adaah perbandingan massa (m) suatu partikel terhadap massa relatifnya (Ar
atau Mr).
Hubungan antara mol, massa, jumlah partikel sebagai berikut:
n = m/Mr
m
= n . Mr
NA
= N/n
N
= n NA
Adapun
persamaan keadaan gas ideal sebagai berikut:
PV/T
= N
PV/T
= kN
PV = kNT
Apabila
N = n NA dan NAk = R, maka persamaan umum gas ideal
sebagai berikut:
PV
= n R T
keterangan:
k = konstanta Boltzmann (1,38 x 10-23
J/K)
R = konstanta gas umum (8,314 J/mol K = 0,082 L
atm/mol K)
V = volume gas (m3)
Catatan:
R
= 8314 J kmol-1K-1 jika satuan-satuan P,V, T dalam SI,
dan n dalam kmol.
R
= 8,314 J mol-1K-1 jika satuan-satuan P,V, T dalam SI,
dan n dalam mol.
R
= 0,082 L atm mol-1K-1 jika satuan-satuan P,V, T dalam
SI, dan n berturut-turut atm, L, K, dan mol.
Konversi
satuan-satuan lainnya:
1
atm = 1 x 105 Pa
1
L =
1 dm3 = 10-3m3 = 103 cm3
TEORI EKUIPARTISI
ENERGI
Teori
ekuipartisi energi menyatakan bahwa jika 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 ½ kT. Artinya
tiap molekul memiliki v (derajat kebebasan) sehingga energi mekanik rata-rata
permolekul, rata-rata EM, atau energi kinetik rata-rata per molekul, rata-rata EK
dinyatakan rata-rata EM = rata-rata EK = v (1/2kT), Derajat kebebasan merupakan
setiap cara bebas yang dapat digunakan oleh partikel untuk menyerap energi.
Derajat ini menunjukkan banyaknya bentuk energi yang dimiliki oleh benda itu.
Bentuk-bentuk energi ini harus tidak saling bergantungan.
Gas Monoatomik
Gas
monoatomik adalah gas yang beratom tunggal. Pada molekul ini, gas hanya
melakukan gerak translasi. Energi yang digunakan untuk gerak translasi memiliki
arah sumbu X,Y dan Z (1/2mvx2, 1/2mvy2,
dan 1/2mvz2). Olehnya itu ada tiga derajat kebebasan.
Energi dalam (U) gas monoatomik dirumuskan sebagai berikut:
U
= N Ek = 3/2 N k T = 3/2 n R T
Gas Diatomik
Molekul
gas diatomik pada suhu rendah (kurang lebih 250 K). Molekul ini melakukan gerak
translasi dengan komponen energi kinetik (1/2mvx2, 1/2mvy2,
dan 1/2mvz2). Olehnya itu, molekul gas ini memiliki tiga
derajat kebebasan.
Ek
= 3/2 k T
U = 3/2 n R T
Molekul
gas diatomik pada suhu sedang (kurang lebih 500 K). Molekul ini melakukan gerak
translasi (Ekx, Eky, dan Ekz) dan gerak rotasi
(Eky dan Ekz). Olehnya itu, molekul gas pada suhu ini
memiliki lima derajat kebebasan.
Ek
= 5/2 k T
U = 5/2 N k T
= 5/2 n R T
Molekul
gas diatomik pada suhu tinggi (kurang lebih 1000 K). Molekul ini melakukan
gerak translasi (Ekx, Eky,
dan Ekz) dan gerak rotasi (Eky dan Ekz) dan
gerak vibrasi (Ek dan Ep). Olehnya itu, memiliki tujuh
derajat kebebasan.
Ek
= 7/2 k T
U = 7/2 N k T = 7/2 n R T
Contoh
Soal 1
Tentukan
jumlah partikel Z, Jika gas Z berada di
dalam tabung dengan tekanan 3 atm dan volume 5 liter tabung berada di suatu
ruangan pada suhu 1000C.
jawab:
Diketahui:
P = 3 atm
V
= 5 liter
T = 1000C = 1000C + 273 K
= 373 K
R = 0,082 L atm/mol K
Ditanyakan:
N.......?
Penyelesaian:
PV
= n R T
n = PV / RT
= (3 x 5)/(0,082 x 373)
= 15/30,586
= 0,490 mol
N = n NA
= 0,490 . (6,02 x 1023)
= 2,95 x 1023 molekul
Contoh
Soal 2
Tentukan
massa moleku relatif (Mr) suatu gas yang bermassa 800 gram pada suhu 500 K
dengan volume 500 liter dan tekanan 3 atm.
jawab:
Diketahui:
m = 800 gram
V
= 500 liter
T
= 500 K
P
=
3 atm
Ditanyakan:
Mr.......?
Penyelesaian:
PV
= n R T
PV
= (m/Mr) (R T)
Mr
= m R T / P V
= (800 . 0,082 . 500) / (3 . 500)
= 32800 / 1500
= 21,87
Contoh
Soal 3
Jika
0,4 mol gas ideal berada didalam wadah yang bervolume 10 liter dan tekanannya 1
atm Tentukan:
a.
Suhu
gas tersebut
b.
Volume
gas jika suhu menjadi setengahnya dan tekanannya dikalikan dua
jawab:
Diketahui:
n = 0,4
mol
V
= 10 liter = 10 x 10-3 m3
= 0,01 m3
T
=
500 K
P
=
1 atm = 105 Pa
Ditanyakan:
a.
T...?
b.
V
(jika T2 = ½ T1 dan P2 = 2P1)
Penyelesaian:
a.
T = P V/
n R
= (105 x 0,01) / (0,4
x 8,314)
= 1000 / 3,3256
= 300,7 K
b.
V
= n R T / P
= (0,4 . 8,314 . 150,35) / (2 x 105)
= 500 / 2 x 105
= 2,5 x 10-3 m3
= 2,5 L
Demikian uraian mengenai Teori Kinetik Gas Dan Gas Ideal, semoga bermanfaat. Terimakasih telah berkunjung
ke portal kami.
0 komentar:
Posting Komentar