Gas Ideal, Rumus dan Serba Serbinya

Wednesday, December 4th 2013. | rumus fisika

 Sobat, ketika kita belajar teori kinetika gas di bangku SMA ada yang namanya gas ideal (ideal gas). Apa pengertian gas ideal? Hukum apa saja yang berlaku? Aturan atau rumus apa saja yang terlibat di dalamnya? Gas ideal  sama seperti sobat punya sebuah bejana kecil tertutup berisi bola-bola yang sangat kecil. Bola-bola kecil tersebut bergerak super aktif ke segala arah, acak, saling berbenturan (lenting sempurna), dan tidak ada gaya tarik menarik satu sama lain. Buat lebih jelasnya dan memudahkan sobat hitung yang duduk di SMA, berikut cerita tentang gas ideal, rumus dan serba serbinya.

Apa itu Gas Ideal?

Sama halnya calon istri atau suami ideal yang punya banyak kriteria atau asumsi macam-macam yang berbeda untuk masing-masing sobat hitung, gas ideal juga demikian. Akan tetapi yang membedakannya adalah kriteria atau asumsi suatu gas dianggap ideal sudah ditetapkan sama oleh para ilmuwan. Definis gas ideal adalah gas yang memenuhi kriteria atau asumsi sebagai berikut:

1. Gas ideal adalah gas yang terdiri dari partikel-partikel kecil baik atom maupun molekul dalam jumlah yang sangat banyak.2. Ukuran dari partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadahnya
3. Setiap (every) partikel gas bergerak random (acak) ke segala arah4. Gaya tarik Menarik antar partikel gas dianggap tidak ada
5. Persebaran partikel gas merata di dalam wadaah6. Setiap tumbukan yang terjadi adalah tumbukan lenting sempurna
7. Partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak

Tekanan Pada Gas Ideal

tekanan gas ideal berlaku hukum boyle yang menyatakan baha pada  jumlah mol dan sushu tetap, volume akan berbanding terbalik dengan tekanan gas. Persamaan tekanan gas ideal dirumuskan sebagai berikut

rumus tekanan gas idealdengan

N = banyaknya partikel gas = 6,02 x 1023
m = massa dari 1 partikel gas (Kg)
v = kecepatan gerak partikel gas (m/s)
V = volume gas (m3)
P = tekanan gas ideal (N/m2)

oleh karena kita tahu bahwa energi kinetik dirumuskan Ek = ½ mv2 maka persamaan di atas dapat diubah menjadi

tekanan sebanding dengan energi kinetik

dengan Ek = Energi kinetik gas (satuan joule).

Persamaan Gas Ideal

Dalam gas ideal berlaku 3 hukum tentang kinetika gas yaitu

Hukum Boyle : V  ∝ 1/P (n dan T tetap)
Hukum Charles : V ∝ T ( n dan P konstan)
Hukum Avogadro V ∝ n ( P dan T tetap)

Dari ketiga hukum di atas, dapat dikatakan volume gas berbanding langsung terhadap jumlah gas dan suhu dan berbanding terbalik terhadap tekanan, dirumuskan persamaang gas ideal

persamaan gas ideal
atau

persamaan gas ideal 2

N = jumlah partikel gas
n = jumlah mol gas
R = tetapan gas umum 8,31 x 103 M/mol K
k = tetapan Boltzman = 1,38 x 10-23 J/K

untuk menentukan jumlah mol gas (n) sobat dapat menggunakan 2 alternatif rumus berikut

rumus mencari jumlah molatau n sama dengan n per noNo = bilangan avogadro 6,02 x 1023
Mr = massa molekul relatif gas
m = masa partikel gas

Energi dalam Gas Ideal

Satu partikel gas ideal selalu bergerak dengan energi kinetik

2013-12-03_071729

Besarnya energi kinetik untuk N buah partikel dinyatakan dengan rumus

2013-12-03_071832

atau
2013-12-03_071816

dalam has ideal hanya terdapat energi kinetik, tidak ada energi yang lain sehingga energi kinetik yang ada di gas ideal juga merupakan energi dalam yang dimiliki oleh gas ideal (U). Besarnya energi dalam dibedakan menjadi dua yaitu monoatomik dan diaatomik.

Energi dalam gas monoatomik

2013-12-03_071911

2013-12-03_071856

Energi dalam gas diatomik

  • pada suhu rendah (+/- 300 K) U = 3/2 N kT
  • pada suhu sedang (+/- 500 K) U = 5/2 N kT
  • pada suhu tinggi (+/- 1000 K) U = 7/2 N kT

Kecepatan Gerak Partikel

untuk menentukan besarnya kecepatan gerak dari partikel di dalam gas ideal sobat bisa mencarinya dari rumus energi kinetik pada gas ideal.

Ek = 3/2 N kT
1/2 m v2 = 3/2 N kT
v2 = 3 kT/m

dengan demikian, kecepatan partikel gas ideal dapat ditentukan dengan alternatif rumus berikut

rumus kecepatan partikel pada gas ideal

Contoh Soal dan Pembahasan Gas Ideal

1. Dalam sebuah ruangan terdapat 800 miligram gas dengan tekanan 1 atm. eKelajuan rata-rata partikel tersebut adalah 750 m/s. Jika 1 atm = 105 N/m2 berapa volume ruangan tersebut?

Jawab :

Diketahui m = 800 mg = 8 x 10-4 Kg; p = 1 atm = 1 x 105 N/m2; v = 750 m/s
Ditanyakan V (volume) = ….. ?

Jawab :

dari rumus
2013-12-04_074205

                1   (1) (8 x 10-4) (7,5 x 102)2
V= —————————————-
3                   105
V = 1,5 x 10-3 m3

2. Suatu gas ideal mempunyai energi dalam 1,01 x 1028 joule. Jumlah mol gas tersebut bila besarnya energi kinetiknya 5 kJ adalah … mol

Diketahui U = 1,01 x 1028 J; Ek = 5 Kj = 5 x 103 J; No = 6,02 x 1023;

Ditanya n (jumlah mol) = ….?

Jawab :
U = NEk
1,01 x 1028 = N (5 x 103)
N = 1,01 x 1028 / (5 x 103)
N = 2,02 x 1024
jumlah mol = N/No = 2,02 x 1024 / 6,02 x 1023 = 3,35 mol

3. Suhu awal dari suatu gas dalam ruang tertutu adalah T. Tiap partikel bergerak secara acak dengan kelajuan 100 m/s. Kelajuan partikel saat suhu dinaikan menjadi 4T adalah?

Pembahasan dari rumus v2 = 3 kT/m bisa dilihat bahwa besarnya kecepatan berbanding lurus dengan akar dari suhunya

v ≈ √T

dapat sobat lihat bahwa v sebanding dengan aka T jika suhu dinaikkan 4 kali maka kecepatan akan naik sebanyak 2 kali (akar dari 4)

4. Sepuluh liter gas ideal suhunya 127oC punya tekanan 165,6 N/m2. Coba sobat hitung tentukan berapa banyaknya partikel dalam gas tersebut?

T = 127o C + 273 = 400 K
p = 165,6 N/m2
V = 10 liter = 10-2 m3
k = 1,38 x 10-23 J/K
pV = N kT  ⇒ N = pV/ kT = 165,6 x 10-2 / (1,38 x 10-23 x 400) = 3 x 1020







Yuk Bagikan

5 Responses to “Gas Ideal, Rumus dan Serba Serbinya”

  1. Boy says:

    Artikelnya sangat membantu !!!

  2. […] Jika kita belajar lagi pada persmaan gas ideal […]

  3. VHa Dissa says:

    Hitunglah volume gas ideal yg tkanannya dinaikkan 4 kali semula dan suhunya dijadikan setengah kali semula

  4. adi novianto says:

    Di dalam ruangan yang tertutup yang volumenya 0,1 m kubik. terdapat gas bertekanan a. bila kecepatan gerak partikel partikel gas menjadi 2 kali semula hitung tekanan gas sekarang?
    mohon bantuanya

  5. SNI says:

    membantu mengerjakan PR

Leave a Reply

Artikel Tips Berhitung Terkait Gas Ideal, Rumus dan Serba Serbinya