Apa kabar sobat, bagaimana kabarmu hari ini? semoga sehat selalu dan tetap semangat! Pernahkan diantara kalian yang mengalami ban sepeda kempes? taukah mengapa ban bisa kempes? ban bisa kempes karena udara didalamnya mengalami penyusutan, Nah penyusutan ini biasanya terjadi karena adanya pengaruh dari suhu. Pada saat suhu didalam ban mengalami kenaikan maka tekanannya juga akan mengalami kenaikan.
Akibat kenaikan tekanan didalam ban tersebutlah yang mengakibatkan volume udara didalam ban semakin berkurang. Nah tak heran mengapa ban akhirnya menyusut dan kempes. Sobat bisa menghindarinya dengan cara meletakkan sepeda di tempat yang teduh atau terlindung dari paparan sinar matahari dalam waktu yang lama. Lalu mengapa suhu dapat mempengaruhi tekanan dan volume?
itulah prinsip utama dari gas ideal yang ada pada teori kinektik gas. Untuk lebih jelasnya simak penjelasan berikt…
Pengertian Gas ideal
Gas Ideal yaitu sekumpulan gas yang tidak saling berinteraksi antara satu dengan yang lainnya. Partikel gas ideal memiliki jarak yang saling berjauhan serta bergerak secara acak adapun sifat sifat dari gas ideal diantaranya;
- Memilki partikel yang banyak jumlahnya,
- Tidak adanya interaksi (tarik menarik) antar partikel,
- Jika dibandingkan dengan ukuran ruangan, Ukuran partikel gas ideal dapat diabaikan,
- Tumbukan yang terjadi antara partikel dalam gas dengan dinding ruangan merupakan tumbukan lenting sempurna,
- Partikel gas tersebar secara merata didalam ruangan,
- Partikel bergerak secara acak kesegala arah,
- Berlaku Hukum Gerak Newton
- Energi kinektik molekul pada gas ideal rata – rata sebanding dengan suhu mutlaknya
Lalu apa saja perumusan matematis yang berkaitan dengan gas ideal?
Persamaan Umum Gas Ideal
Persamaan umum gas ideal diantaranya;
keterangan;
P = tekanan gas (Pa),
Mr = massa molekul relatif (kg/mol),
V = volume gas (m3),
Na = bilangan Avogadro = 6,02 × 1023 partikel/mol,
m = massa 1 partikel gas (kg),
R = tetapan gas ideal (8,314 × 103 J/kmol.K),
k = konstanta Boltzman (1,38 × 10-23 J/K),
N = jumlah partikel gas,
n = jumlah mol (mol),
ρ = massa jenis gas (kg/m3), dan
T = suhu gas (K).
Persamaan Keadaan Gas Ideal
Pada saat kondisi diruang yang tertutup gas ideal dapat dipengaruhi oleh tekanan, suhu, volume, serta jumlah gas. Dan ada beberapa hukum yang memilki keterikatan dengan keempat besaran tersebut, diantaranya;
1. Hukum Boyle
Hukum Boyle dikemukakan oleh seorang ilmuwan yang berasal dari Inggris yang bernama Robert Boyle. Pernyataan Hukum Boyle yaitu “Jika suatu gas dijaga secara konstan, tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya” dengan kata lain hasil kali antara tekanan dan volume suatu gas dalam suhu tertentu akan bernilai tetap (isotermal). Secara matematis dirumuskan dengan;
keterangan;
P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2),
V1 = volume gas pada keadaan 1 (m3),
P2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2), dan
V2 = volume gas pada keadaan 2 (m3).
2. Hukum Charles
Berbeda dengan hukum Boyle yang membahaspengaruh tekanan dan volme suhu tetap, Hukum Charles yang dikemukakan oleh Jacque Charles Ini menyatakan bahwa “Jika tekanan suatu gas dijaga secara konstan, volume gas akan sebanding dengan suhu mutlaknya”. atau dengan kata lain hasil bagi antara volume dan suhu didalam tekanan tetap (isobar) akan bernilai tetap. Secara matematis dirumuskan dengan;
keterangan;
T1 = suhu gas pada keadaan 1 (K),
V1 = volume gas pada keadaan 1 (m3),
T2 = suhu gas pada keadaan 2 (K),dan
V2 = volume gas pada keadaan 2 (m3).
3. Hukum Gay – Lussac
Hukum Gay – Lussac dikemukakan oleh seorang ilmuawan asal Prancis yang bernama Louis Gay – Lussac pada tahun 1802. Hukum Gay – Lussac menyatakan bahwa “jika tekanan volume suatu gas dijaga secara konstan, tekanan gas akan sebanding dengan suhu mutlaknya”. dengan kata lain prosesnya berlangsng secara isokhorik (volumenya tetap) . Secara matematis dirumuskan dengan;
keterangan;
P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2),
T1 = suhu gas pada keadaan 1 (K),
P2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2), dan
T2 = suhu gas pada keadaan 2 (K).
4. Hukum Boyle – Gay Lussac
Hukum Boyle – Gay Lussac yaitu “hasil kali antara tekanan dan volume dibagi dengan suhu di sejumlah partikel mol gas ialah tetap” Secara matematis dirumuskan dengan;
keterangan;
P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2),
V1 = volume gas pada keadaan 1 (m3),
T1 = suhu gas pada keadaan 1 (K),
P2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2),
T2 = suhu gas pada keadaan 2 (K), dan
V2 = volume gas pada keadaan 2 (m3).
Tekanan Gas Ideal
Adanya gas didalam ruang tertutup dapat mengakibatkan terjadinya tekanan. terkanan tersebut dapat terjadi karena adanya tumbukan antara partikel gas dan dinding tempat gas berada. Besarnya tekanan gas yang terjadi pada ruang tertutup dirumuskan dengan;
keterangan;
P = tekanan gas (N/m2),
V = volume gas (m3),
m = massa partikel gas (kg),
N = jumlah partikel gas,
Energi Kinektik Gas Ideal
Energi Kinektik gas terjadi karena adanya pergerakan partikel gas didalam suatu ruangan. Gas senantiasa bergerak dengan kecepatan tertentu, gerakan inilah yang mempengaruhi energi kinektik gas. Secara matematis energi kinektik gas dirumuskan dengan;
keterangan;
k = konstanta Boltzman (1,38 × 10-23 J/K),
T = suhu gas (K),
N = jumlah partikel,
n = jumlah mol gas (mol), dan
R = tetapan gas ideal (8,314 J/mol.K).
Berdasarkan Rumus Persamaan diatas, didapati persamaan untuk menentukan kecepatan gas di dalam ruang tertutup seperti berikut ini;
keterangan;
vrms = kecepatan efektif (m/s),
k = konstanta Boltzman (1,38 × 10-23 J/K),
T = suhu gas (K),
m = massa partikel (kg),
Mr = massa molekul relatif (kg/mol),
n = jumlah mol gas (mol),
R = tetapan gas ideal (8,314 J/mol.K),
P = tekanan gas (Pa), dan
ρ = massa jenis gas (kg/m3).
Energi dalam Gas Ideal
Sobat, Pada penjelasan diatas Kita telah mempelajari energi kinektik gas, yang mana Rumusnya berlaku untuk satu partikel atau N partikel saja , Lalu bagamana jika semua energi kinektik partikel dijumlahkan? Apabila selruh energi kinektik partikel dijumlahkan, ternyata munculah sebuah besaran yang disebut dengan energi dalam gas ideal (U). Energi dalam gas ideal ini dipengarhi oleh derajat kebebasannya, dan secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut;
1) Energi dalam untuk gas monoatomik semisal He, Ne, Ar
2) Energi dalam untuk gas diatomik semisal O2, N2, H2
a. Pada suhu rendah (±300 K),
Energi dalam gas ideal dirumuskan dengan
b. Pada Suhu sedang (±500 K),
Energi dalam gas ideal dirumuskan dengan
c. Pada suhu tinggi (±1.000 K),
Energi dalam gas ideal dirumuskan dengan
Itulah sobat pembahasan berkenaan teori kinektik gas pembahasn pembahasan tersebut dapat sobat gunakan untuk menyelesaikan persoalan yang berkaitan dengan gas ideal.. untuk lebih jelasnya sobat bisa simak contoh soal berikut;
Contoh 1
Diketahui 5 mol gas berada dalam suhu dan tekanan standar ( (0o C dan 1 atm), Tentukanlah volume gas tersebut !
Penyelesaian;
diketahui;
T = 0 + 273 = 273 K,
n = 5 mol,
R = 8,314 J/mol.K,
P = 1 atm = 1,01 × 105 N/m2,
ditanya V = …?
pembahasan;
Untuk menentukan volume, kita bisa menggunakan persamaan umum gas berikut;
jadi volume akhir dari gas tersebut adalah 0,112 m3
Contoh 2
Suatu gas monoatomik mempunyai energi sebesar 6 kj , dan memiliki suhu 27o C. Berapakah banyaknya mol dari gas tersebut?
penyelesaian;
diketahui;
U = 6 kJ = 6.000 J
R = 8,314 J/mol.K
T = 27 + 273 = 300 K
ditanya n = ….?
Pembahasan;
Untuk mencari jumlah mol gas tersebut maka gunakanlah persamaan energi dalam gas ideal untuk gas monoatomik sehingga didapati
Jadi banyaknya jumlah mol gas tersebut ialah sebesar 1,6 mol
Nah sobat demikianlah sedikit materi tentang Teori kinektik gas yang dapat kami sampaikan , semoga bermanfaat 🙂 🙂 🙂 dan sampai jumpa kembali pada kesempatan yang lain,