Download - Teori Kinetik Gas
TEORI KINETIK GAS
Hukum Gas Ideal
Tekanan absolut P dari sebuah gas ideal
berbanding lurus dengan temperatur T (K)
dan jumlah mol gas (n) dan berbanding
terbalik dengan volume (V).
nRTPV
Dengan R adalah konstanta gas universal,
yang memiliki nilai 8,31 J/(mol.K)
Hubungan Antara Tekanan
Dan Volume
Model Untuk Gas Ideal
Gas ideal terdiri atas partikel yang amat banyak.
Partikelnya tersebar merata dalam ruang yang tersedia.
Partikelnya senantiasa bergerak acak, ke segala arah.
Jarak antar partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel itu.
Tidak ada gaya interaksi antar partikel, kecuali tumbukan antar partikel.
Semua tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna dan terjadi dalam waktu singkat.
Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.
Hubungan Antara Tekanan
Dan Temperatur
Untuk menemukan hubungan antara Tekanan dan Temperatur, dapat ditinjau secara mikroskopik dengan membahas dinamika gerak molekul.
Sebuah kotak berisikan gas dengan model seperti gas ideal. Pada saat tertentu partikel gas tersebut mengalami banyak tumbukan, yang mengubah arah gerak dan kecepatan partikel tersebut.
Untuk kondisi kerapatan gas yang rendah, distribusi kecepatan pada temperatur tetap di hitung pertama kali oleh Fisikawan Skotlandia, James Clerk Maxwell (1831-1879)
Kurva Distribusi Kecepatan Maxwell
Untuk Gas O2 Pada Dua Temperatur
Yang Berbeda
Teori Kinetik Gas
Teori Kinetik Gas
Tekanan yang dialami
gas disebabkan oleh
tumbukan antara
molekul gas dengan
dinding dari wadah
tempat gas tersebut
berada.
Teori Kinetik Gas
tumbukanantarawaktu
awal momentum -akhir momentum
rata-rata
Gaya
L
mv
vL
mvmv 2
/2
)(
L
vmNF
2
3
L
mvNF rms
2
32vvrms
Teori Kinetik Gas
3
2
2 3 L
mvN
L
FP rms
A
FP
L3 = Volume
EKNPV3
2 2
2
1rmsmvEK
Bandingkan dengan
NkTTN
RnNnRTPV
AA
kTmvEK rms2
3
2
1 2
Contoh kecepatan molekul-molekul
penyusun udara
Udara yang sebagian besar terdiri dari nitrogen (massa molekul = 28 u) dan oksigen (massa molekul = 32 u). Asumsikan bahwa keduanya berlaku seperti gas ideal. Tentukan kecepatan rms dari masing-masing molekul tersebut pada suhu 293 K.
Solusi
partikelrms
m
KEv
2
kTKE2
3
,
molper partikeljumlah
molper massapartikelm
2931038,12
3 23KE J 1007,6 21
gr 1065,4mol 10022,6
gr/mol 28 23
1-23Nm kg 1065,4 26
gr 1031,5mol 10022,6
gr/mol 23 23
1-232Om kg 1031,5 26
m/s 511
1065,4
1007,6226
21
rmsv
m/s 478
1031,5
1007,6226
21
rmsv
Solusi
Energi Dalam
Potensial di tempat gas ideal itu berada adalah serba sama.
Energi total partikel sama dengan energi kinetiknya.
NkTvmN2
3
2
1 2
Karena secara keseluruhan gas tidak bergerak
maka energi total merupakan energi dalam gas.
nRTNkTU2
3
2
3
Dibandingkan dengan hasil
eksperimen
U tidak dapat diukur langsung.
Yang dapat diukur ialah kapasitas panas gas
pada volume tetap, CV, walaupun sukar
Yang biasa diukur adalah = CP/Cv
Hubungan yang diperoleh dari termo-
dinamika klasik adalah: CP – CV = nR
Sehingga diperoleh = 5/3 = 1,67
Ternyata persesuaian hasil teori dengan hasil
eksperimen hanya terdapat pada gas mulia saja
(gas monoatomik).
Untuk gas diatomik atau lebih, berlaku azaz
ekipartisi energi, yaitu yang berperan tidak hanya
energi translasi rata-rata saja tetapi juga energi
rotasi dan translasi rata-rata (sesuai dengan jumlah
derajat kebebasan dari partikel tersebut terhadap
gerak translasi, rotasi dan vibrasi.
vibrottranstotal EEEE
Dibandingkan dengan hasil
eksperimen