TUGAS KIMIA
DASAR
GAS IDEAL, GAS NYATA DAN TEORI
KINETIK GAS
I.
PENGERTIAN GAS IDEAL
Gas ideal adalah suatu gas yang diidekan oleh manusia, secara real gas
ideal tidak ditemukan di permukaan bumi. Gas real pada tekanan di bawah
kira-kira dua kali tekanan atmosfer dapat dilakukan sebagai gas ideal. Bahkan
dalam hal uap jenuh pada kesetimbangan dengan uap cairnya persamaan keadaan gas
ideal bisa dipakai jika tekanan uapnya rendah. Untuk memberikan gambaran
tentang keadaan gas ideal para ahli memberikan diskripsi baik secara
makroskopik maupun secara mikroskopik yang akan dibahas pada sub bab
selanjutnya.Gas Ideal adalah gas yang mematuhi persamaan gas umum dari pV = nRT dan
hukum gas lainnya di semua suhu dan tekanan.
p=Tekanan absolut gas(atm)
V=volum spesifik gas (liter)
R=konstanta gas (0,082
L.atm/mol atau 8,314j/kmol
T=suhu temperatur absolut gas
(k)
n=jumlah mol gas
Pengaruh Tekanan
Gas-gas yang kompresibel lebih pada
tekanan rendah dan kurang kompresibel pada tekanan tinggi dari yang diharapkan
dari perilaku ideal.
Pengaruh Temperatur/Suhu
Penyimpangan dari perilaku gas nyata
kurang ideal dengan peningkatan suhu.Dengan demikian, gas nyata menunjukkan
perilaku yang ideal pada tekanan rendah dan suhu tinggi.
Kriteria Gas Ideal:
1)
Partikel gas ideal tersebar merata dalam ruang yg
sempit, jumlahnya banyak.
2)
Partikel gas ideal bergerak arahnya sembarangan
(acak).
3)
Partikel gas memenuhi hukum newton.
Sifat Gas Ideal :
1)
Molekul-molekul gas merupakan materi bermasa
yang di anggap tidak mempunyai volume.
2)
Gaya tarik menarik atau tolak menolak antara
molekul di anggap nol.
II.
GAS NYATA
Gas nyata
adalah gas yang tidak mematuhi persamaan dan hukum gas lainya di semua kondisi
suhu dan tekanan.
Sifat Gas nyata :
1)
Volume gas nyata tidak dapat di abaikan.
2)
Terdapat gaya tarik menarik antara molekul-
molekul gas, terutama jika tekanan volume di perbesar atau di perkecil.
3)
Adanya interaksi atau gaya tarik menarik antara
molekul gas nyata yang sangat kuat yang menyebabkan molekulnya tidak
lurus dan tekanan dinding menjadi lebih kecil dari pada gas ideal.
Penyebab Penyimpangan
Van der Waals menunjukkan asumsi
kesalahan yang dibuat dalam merumuskan model kinetik molekular gas.
Kekuatan tarik antara molekul gas
dianggap diabaikan. Asumsi ini hanya berlaku pada tekanan rendah dan suhu
tinggi karena dalam kondisi molekul berjauhan. Tetapi pada tekanan tinggi dan
suhu rendah volume gas kecil dan sehingga kekuatan menarik meskipun sangat
kecil.
Perbedaan Gas Nyata dan gas ideal
-
Gas Ideal patuhi semua hukum dalam semua gas keadaan
suhu dan tekanan.
-
Gas nyata mematuhi hukum gas hanya pada tekanan suhu
rendah dan tinggi.
-
Volume yang ditempati oleh molekul diabaikan
dibandingkan dengan total volume ditempati oleh gas.
-
Volume yang ditempati oleh molekul tidak dapat
diabaikan dibandingkan dengan total volume ditempati oleh gas.
-
Kekuatan tarik antara molekul diabaikan.
-
Kekuatan tarik yang tidak dapat diabaikan sama
sekali suhu dan tekanan.
-
Mematuhi persamaan gas ideal
pV = nRT
-
Mematuhi persamaan Van Der Waals
III.
TEORI KINETIK GAS
Teori
kinetik gas menjelaskan tentang sifat-sifat makroskopis gas, seperti tekanan,
temperatur, volume dengan menganggap komposisi dan gerak molekul. Secara
esensial, teori ini mengungkapkan bahwa tekanan bukan tolakan antara molekul
diam, namun tumbukan antara molekul-molekul yang bergerak dengan kecepatan
tertentu. Teori kinetik disebut juga teori kinetik molekul atau teori tumbukan.
Asumsi Dasar Teori Kinetik molekul gas adalah sebagai berikut :
a)
Dalam satu
satuan volume dari gas berisi jumlah molekul yang cukup banyak
Asumsi dasar ini didasari atas penemuan bilangan Avogadro yang menunjukkan
jumlah molekul dalam 1 kg – mol pada tekanan 76 cmHg dan temperature 00
C (keadaan normal).
1 kg – mol = 22,4 m3
1 kg – mol berisi 6,03 x 1023
Dari ketentuan ini dapat dihitung bahwa dalam 1 m3 gas dalam
kondisi normal/standar terdapat 3 x 1025 molekul. Jumlah ini cukup
besar.
b)
Molekul
terpisah pada jarak yang jauh bila dibandingkan dengan ukuran molekul itu
sendiri dan dalam keadaan terus bergerak
Berdasarkan kondisi standard
(tekanan 76 cmHg dan temperature 00C), 1 m3 berisi 3 x 1025
molekul. Tentukan berapa kali diameter molekul jarak antar molekul tersebut.
Dalam kondisi standar diperkirakan diameter molekul 3 x 10-10 m.
c) Molekul tidak melakukan gaya satu sama lain kecuali pada saat bertumbukan.
Asumsi ini memberi petunjuk bahwa di antara dua tumbukan molekul bergerak
lurus beraturan.
d) Tumbukan antara dua molekul adalah tumbukan lenting sempurna. Dinding
tempat tumbukan licin sempurna
Asumsi ini menunjukkan bahwa
kecepatan searah dinding tidak berubah besarnya.
e)
Pada saat
tidak ada gaya dari luar kedudukan molekul dalam satu volume tersebar merata di
seluruh ruangan.
Pengertian ini memberi petunjuk bahwa, jika:
V = volume yang ditempati molekul
N = jumlah molekul dalam volume V
n = jumlah molekul per satuan volume
menurut asumsi dasar tersebut, maka di setiap titik dalam volume V harga n
harus sama.
|
dN= n dV
|
Jika diambil
volume dV yang cukup kecil maka dalam volume dV ini akan terdapat sejumlah
molekul dN yang besarnya dapat dinyatakan dengan rumus di atas berlaku untuk dV yang masih bisa ditempati oleh sejumlah
molekul yang cukup besar, sedangkan rumus di atas tidak akan berlaku jika dV
kecil sekali hingga lebih kecil dari volume sebuah molekul sehingga dN dan dV
adalah nol.
f)
Semua arah
dari kecepatan molekul memiliki kemungkinan yang sama
Asumsi ini memberi petunjuk bahwa arah kecepatan molekul pada suatu saat
bisa dianggap ke arah ke mana saja.
Hukum-hukum Gas :
Hukum Boyle
Pada abad
ketujuh belas, Robert Boyle mempelajari perilaku gas secara sistematis dan
kuantitatif. Dari serangkaian percobaannya, penyelidikan Boyle tentang hubungan
tekanan volume dari sampel gas. Boyle memperhatikan bahwa, jika suhu dijaga
konstan, volume(V) dari jumlah tertentu gas menurun, sejalan dengan kenaikan
tekanan totalnya (P), yaitu tekanan atmosfer ditambah dengan tekanan yang
disebabkan oleh penambahan. Dan sebaliknya apabila tekanan yang diterapkan
menurun, maka volume gas akan meningkat. Maka dari itu hukum Boyle menyatakan
bahwa :
“Apabila suhu
gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas
berbanding terbalik dengan volumenya.”
PV = konstan
|
Apabila
hubungan antara tekanan dan volume dalam hukum Boyle dilukiskan, maka akan
terbentuk kurva isotermal yang artinya bersuhu sama.
Hukum Charles
Hukum Boyle
tergantung pada system yang dijaga konstan hukum Charles menyatakan bahwa :
“Jika tekanan
suatu gas dalam bejana tertutup dijaga tetap, volume (V) gas itu sebanding
dengan suhu mutlaknya (T).”
Apabila
hubungan antara volume dan suhu gas pada hukum Charles kita lukiskan, maka akan
terbentuk kurva isobarik yang artinya bertekanan sama.
Hukum Charles
dan Gay Lussac
Hubungan antara
volume gas dan suhu diketemukan oleh ahli fÃsika Perancis Jacques Charles pada
tahun 1784 dan secara terpisah, oleh Gay-Lussac, yang mempublikasikannya pada
tahun 1802. Diperoleh adanya hubungan antara suhu yang dinyatakan dalam Celsius
dengan suhu Kelvin atau suhu mutlak, yaitu :
T (K) = t (0C) + 273,150
Pada tekanan
konstan volume gas dengan massa tertentu, bertambah (berkurang) kira-kira
1/273,15 volumenya pada 0oC untuk kenaikan (penurunan) suhu setiap
derajat Celsius. Secara matematis
Vt = Vo (1 +
at)
a = 1/273,15
untuk setiap gas
Hukum Avogadro
Dalam
tulisannya pada tahun 1811, Avogadro menunjukkan bahwa hukum Gay-Lussac dan
teori Dalton dapat sejalan. Apabila ada dua anggapan :
1. Volume yang sama dari gas yang berbeda, pada
keadaan suhu dan tekanan yang identik mempunyai jumlah partikel yang sama.
2. Pada umumnya yang dimaksud partikel gas adalah
molekul-molekul yang terdiri dari sejumlah atom yang bergabung.
Avogadro
mengusulkan bahwa hidrogen dan oksigen keduanya berbeda sebagai molekul-molekul
diatomik, yaitu H2 dan O2, dan bahwa air mempunyai dua
atom H untuk setiap atom O. Pada reaksi hidrogen dan oksigen, molekul O2
pecah menjadi setengah molekul. Molekul H2 dan setengah molekul O
menghasilkan molekul (H2O) yang sama dengan jumlah molekul H2
yang bereaksi.Hipotesis Avogadro dapat dinyatakan dengan dua cara yaitu :
1. Volume yang sama dari gas berbeda yang
diperbandingkan dengan pada suhu dan tekanan sama mempunyai jumlah molekul yang
sama.
2. Jumlah molekul sama dari gas yang berbeda
diperbandingkan pada suhu dan tekanan sama mempunyai volume sama.
Aplikasi dalam Kehidupan Sehari-hari
Pada berbagai
hukum tentang gas kita akan menemukan aplikasinya, bahkan kita sering
menemukannya di sekitar kita, seperti pada :
1. Peniupan
balon berarti memberikan udara lebih banyak (lebih banyak molekul udara) ke
dalam balon, yang memperbesar volumenya.
2. Memasukkan gas ke dalam ban mobil, maka bentuk gas akan berubah seperti ban dalam mobil. Demikian juga dengan volumenya ketika berada dalam ban,
gas menyebar memenuhi seluruh volume ban. Dalam hal ini maka volume gas berubah
seperti volume ban.
3. Tumbuh-tumbuhan biasanya membutuhkan CO2
untuk melakukan fotosintesis karena terdapat perbedaan konsentrasi CO2
antara bagian dalam daun dengan udara luar, maka molekul-molekul CO2
pindah ke dalam daun. CO2 berdifusi ke dalam CO2.
4. Ketika membakar sampah, biasanya konsentrasi asap
di sekitar tempat pembakaran sampah cukup tinggi ketika seseorang merokok,
tampak di sekitar ujung rokok yang terbakar biasanya memiliki konsentrasi asap
yang tinggi. Karena terdapat perbedaan konsentrasi, maka molekul-molekul asap
secara otomatis menyebar dari tempat yang berkonsentrasi rendah.
Molekul-molekul asap yang pada awalnya mengumpul maka pada akhirnya akan
menyebar.
5. Ketika kita menyemprotkan parfum ke tubuh, tempat
di mana parfum tersebut disemprot memiliki konsentrasi yang tinggi. Karena
terdapat perbedaan konsentrasi, maka molekul-molekul parfum bergerak dari
tempat yang berkonsentrasi tinggi menuju tempat yang berkonsentrasi rendah.
6. Aplikasi dari gas selain dari yang diatas adalah
piston pada mobil. Tujuan piston dalam silinder adalah mengubah folume dari isi
silinder, perubahan volume bisa diakibatkan karena piston mendapat tekanan dari
isi silinder atau sebaliknya piston menekan isis silinder piston yang menerima
tekanan dari fluida dan akan mengubah tekanan tersebut menjadi gaya(linear).
Membuka-menutup jalur aliran. Dengan fungsi tersebut,maka piston harus
terpasang dengan rapat dalam silinder.satu atau beberapa ring(cincin) dipasang
pada pisto agar sangat rapat dengan silinder. Pada silinder dengan temperatur
kerja menengah keatas, bahan ring terbuat dari logam, disebut dengan ring
piston. Sedangkan pada silinder dengan temperatur kerja rendah, umumnya bahan
ring terbuat dari karet, disebut dengan ring sil.
