APLIKASI PERSAMAAN GAS IDEAL PADA MINUMAN RINGANNadya Putri Mardhiah

Abstrak

Gas ideal adalah gas yang secara tepat memenuhi persamaan pV = nRT. Tidak ada gas sejati yang memenuhi persamaan gas ideal. Aplikasi persamaan gas ideal pada minuman ringan dapat dilihat pada ukuran gelembung gelembung bertambah selama bergerak naik. Hal ini dikarenakan gelembung gelembung ringan tersebut mengandung CO2 dimana pada persamaan gas ideal V = nRT / p pada keseluruhan gelas dan tekanan yang sangat kecil (kedalam berkurang) sehingga hanya jumlah mol gas CO2 yang mengandung volume bertambahnya gelembung gelembung selama perjalanan ke permukaan.

Kata Kunci : Gas Ideal, Tekanan, Volume.

Pendahuluan

Gas dapat dipandang secara makrokospik. Secara makrokospik yaitu dapat di ukur secara langsung di laboratorium, contohnya volume, tekanan dan suhu. Sedangkan mikroskopik yaitu besaran-besaran yang tidak dapat diukur secara langsung di laboratorium, contohnya laju partikel, momentum partikel, energi kinetik partikel (Zamroni dkk, 2003).

Kita sudah mengetahui bahwa gas termasuk salah satu dari tiga wujud zat. Kita sudah belajar bahwa gas menempati ruang dan bergerak secara acak. Seperti halnya dengan wujud zat dalam padat maupunm cair, gas juga mempunyai tekanan dan juga suhu. Besarnya suhu dapat kita ketahui dari proses pembakaran gas.

Pada makalah ini akan dibahas tentang satu zat yang paling sederhana yaitu ideal. Gas ideal gas yang secara tepat memenuhi persamaan pV = nRT. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering memperhatikan bahwa pada minuman ringan terdapat gelembung gas yang semakin tinggi volumenya jika naik ke atas permukaan. Sedangkan di dekat permukaan gelembung gelembung di permukaan yang lebih besar dan lebih renggang (Kanginan: 2000).

Aplikasi (penerapan) persamaan gas ideal pada minuman ringan sangat membantu untuk mengetahui megapa sebuah gelembung pada miuman ringan bertambah besar selama bergerak naik dan besaran apa dari persamaan gas ideal yang dapat mempengaruhinya. Berdasarkan latar belakang diatas, maka penulis mengambil judul Aplikasi Persamaan Gas Ideal Pada Minuman Ringan sebagai judul untuk seminar fisika. Makalah ini bertujuan menambah wawasan dan pengetahuan mengenai aplikasi persamaan gas idel pada minuman ringan.Kajian Teori1. Hukum Hukum Gas Ideal

Teori kinetik gas memberikan jembatan antara tinjauan gas secara mikroskopik dan makroskopik. Hukum-hukum gas seperti hukum Boyle, Charles, Gay Lussac, ini menunjukkan hubungan antara besaran-besaran makroskopik dari berbagai macam proses serta perumusannya seperti ditentukan pada Tabel 1 (Zamroi dkk, 2003).

Tabel 1. Hukum hukum gas ideal NoJenis ProsesRumusanm/Hukum yang Berlaku

1

2

3

4

5Istermal (suhu tetap) p,

V : berubah

Isobarik (tekanan tetap)

V, T : berubah

Isokorik (volume tetap) p,T :

Berubah

P,V,T berubah

P, V, T dan n berubah

p.V = konstan atau p1.V1 = p2.V2(Hukum Boyle)V/T = konstanta atau V1/T1 = V2/T2(Hukum Charles) (Bob Foster:2000)p/T = konstanta atau p1/T1 = p2/T2(Hukum Gay Lussac)

p.V/T = konstan atau p1.V1/T1 = atau p2.V2/T2 (Hukuk Boyle gay Lussac)

p.V = nRT atau p.V = nkT (Persamaan Keadaan Gas Ideal)

Keterangan : Proses 1 sampai dengan 4 berlaku jika dipenuhi syarat bahwa gas dalam ruangan tertutup dengan jumlah partikel tetap

Gas ideal adalah gas yang secara tepat memenuhi persamaan pV = nRT. Tidak ada gas sejati yang memenuhi persamaan gas ideal ( tiada gas yang benar-benar ideal). Perlu diketahui bahwa gas sejati pada tekanan yang tidak terlalu tinggi dan temperatur yang tidak terlalu rendah mirip sekali dengan gas ideal (Zamroni dkk : 2003). Sebagai gambaran tentang keadaan gas ideal, kita tinjau sifta-sifat gas ideal diantarnya adalah :1. Gas ideal terdiri dari partikel-partikel (atom atau molekul) yang amat besar jumlahnya

2. Partikel-partikel gas ideal tersebar merata di seluruh bagian

3. Partikel gas ideal bergerak secara acak ke segala arah

4. Jarak antara partikel ideal jauh lebih besar daripada ukuran partikel itu sendiri (Partikel gas dapat dipandang sebagai titik). Diameter partikel 2,5 .10-10m, sedangkan jarak antar partikel 3.10-19 m.5. Tidak ada gaya interaksi antar partikel kecuali jika antar partikel saling bertumbukan atau tumbukan antar partikel dengan dinding.

6. Semua tumbukan yang terjadi baik antar partikel maupun antar partikel terhadap dinding adalah tumbukan lenting sempurna akan terjadi pada waktu yang sangat singkat (Partikel dapat dipandang seperti bola keras yang licin).

7. Hukum hukum Newton tentang gerak berlaku pada partikel gas ideal

8. Dinding tempat gas itu licin sempurna

2. Persamaan Keadaan Gas Ideal

Hukum Boyle-Gay Lussac berlaku untuk gas dalam keadaan bejana tertutup. Persamaan hukum Boyle-Gay Lussac dapat dituliskan kembali dalam bentuk seperti dibawah ini (Djamil, 2000).

= Tetapan (1) Ket :p = teknan (atm)

Pascal = 1 N/m2V = volume (m3/L)

1 atm = 1,01. 105 N/m2

1 m3 = 1000 L

1dm3 = 1L

T = Suhu mutlak (Kelvin)

1 Barameter = 105 N/m2Tetapan dalam persamaan Gay Lussac ditentukan oleh massa dan jenis gas. Para ahli kimia menentukan bahwa itu sebanding dengan jumlah mol.

Tetapan = nR .................................(2)

Dengan R merupakan tetapan gas. Besarnya R tergantung pada satuan yang digunakan. Nilai R adalah8,31 x 103 J/K mol apabila tekanan dalam satuan Pa, volume dalam satuan m3, n dalam k mol, dan suhu dalam K, dengan demikian persamaan (1) dan (2) menjadi :

pV = nRT .................................(3)

Dalam ilmu kimia sudah dipelajari hubungan

.. (4) Dengan :

m adalah massa total gas

M adalah massa molekul gas Na adalah bilangan Avogadro (6,02 x 10 23 partikel/mol).

N adalah jumlah mol

Persamaan (4) menjelaskan bahwa jika 1 mol gas mengandung Na partikel gas maka n mol gas mengandung n Na pertikel gas. Persamaan pV = nRtT dapat dinyatakan sebagai berikut :

pV = nkT . (5)

dengan disebut tetapan Bolzman yang nilainya adalah

Dari persamaan pV = nRT, dengan menstribusikan persamaan keadaan gas ideal menjadi

. (6)Tips :

1. Jika menggunakan nilai R = 8,31 J/mol K, maka tekanan p dalam pascal, volume V dalam m3 dan n dalam mol serta suhu T dalam Kelvin.

2. Jika menggunakan nilai R = 8,31 x 10 3 J/K mol K, maka tekanan p dalam pascal, volume dalam m3 dan n dalam kilomol, serta suhu T dalam Kelvin.3. Jika menggunakan nilai R = 0,821 liter atm/mol K, maka tekanan p dalam atmosfer, Volume v dalam liter, n dalam mol serta suhu T dalam Kelvin.

3. Aplikasi Persamaan Gas Ideal Minimum Ringan

Jika anda memiliki kesempatan, perhatikanlah naiknya gelembung dalam segelas minuma. Jika anda amati secara seksama, anda akan melihat ukuran gelembung gelembung ini bertambah selama mereka bergerak naik. Seringkali volumenya meningkat dua kali saat mereka tiba di permukaan. Kamu juga akan memperhatikan bahwa kelanjutannya meningkat selama mereka aik. Sebagai contoh, gambar di bawah menunjukkan bahwa gelembung gelembug di dekat dasar gelas lebih kecil dan lebih rapat, sementara gelembung gelembung di permukaan lebih besar dan renggang.

Gelembung gelembung minuman ringan mengandung karbon dioksida (CO2), sejenis gas yang ada dalam minuman ringan karena proses fermentasi, Volume V dalam gelembung sehubungan dengan suhu mutlak T, tekanan p, dan jumlah n mol CO2 menurut persamaan umum gas ideal : V = nRT/p karen itu, satu dari besaran besaran ini harus berperan pada bertambahnya ukuran sebuah gelembung. Suhu adalah tetap pada keseluruhan gelas, sehingga volume gelembung tidak berubah karena perubahan suhu. Bagaimana dengan tekanan? Selama sebuah gelembung bergerak ke atas, kedalamnya berkurang dan karena itu tekanan hidrostatik fluida dalam minuman ringan juga berkurang

(ingat : p = p gh karena volume gas berbanding terbalik dengan penurunan tekanannya ).

Tetapi, mengingat bahwa beberapa gelembung menjadi dua kali ukurannya selama mereka naik, maka jika penurunan berperan pada pertumbuhan gelembung seperti ini, tekanan di dasar gelas adalah dua atmosfer, sementara tekanan di permukaan satu atmosfer. Seperti setelah anda ketahui bahwa untuk perubahan tekanan 1 atm (2atm 1 atm) diperlukan gelas setinggi 10,3 cm. Karena umumnya gelas hanya setinggi kira-kira 0,2 kita dapat menyingkirkan perubahan tekanan sebagai penyebab utuama perubahan volum. Karena itu, hanya satu besaran saja yang tertinggal, yaitu banyak mol CO2 dalam gelembung.

Pada kenyataannya, banyak mol meningkat (bertambah) selama gelembung naik. Tiap gelembung bertindak sebagai sebuah inti bagi molekul-molekul CO2 lainnya, sehingga selama gelembung tersebut mengumpulkan karbondioksida dari sekitarnya dan bertumbuh menjadi lebih besar. Gelembung gelembung telah menjadi dua kali perjalanannya ke permukaan.

Dari penjelasan di atas dapat dipahami bahwa naiknya gelembung- gelembung pada minuman ringan dipengaruhi oleh jumlah mol yang ada pada gas dalam minuman ringan tersebut. Selain itu juga, volume bergeraknya gelembung gelembung gas pada minuman ringan sebanding dengan jumlah mol CO2 dalam gelembung gelembung pada minuman ringan. Kesimpulan

Gas ideal adalah gas yang secara tepat memenuhi persamaan pV = nRT. Tidak ada gas sejati yang memenuhi persamaan gas ideal. Aplikasi persamaan gas ideal pada minuman ringan dapat dilihat pada ukuran gelembung gelembung bertambah selama bergerak naik. Hal ini dikarenakan gelembung gelembung ringan tersebut mengandung CO2 dimana pada persamaan gas ideal V = nRT / p pada keseluruhan gelas dan tekanan yang sangat kecil (kedalam berkurang) sehingga hanya jumlah mol gas CO2 yang mengandung volume bertambahnya gelembung gelembung selama perjalanan ke permukaan.Daftar Pustaka

Djamil, A. H. 2000. Kamus Fisika Bergambar. Jakarta : Erlangga.

Jewet, Serway. 2010. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Salemba TeknikaMarthen. Kangainan. 2000. Fisika SMU kelas 3. Jakarta : Erlangga

Rachmat, dkk.2000. Fisika 3A. Jakarta : Bumi Kasara.Zamroni, dkk.2003. Acuan Pelajaran Fisika SMU kelas 3. Yogyakarta ; Yudhistira EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Gambar 1. Gelembung pada minuman ringan

Sumber: Sumber : HYPERLINK "http://berita-iptek.blogspot.com/"http://berita-iptek.blogspot.com/

3

_1502116334.unknown

_1502116544.unknown

_1502168887.unknown

_1502168985.unknown

_1502169085.unknown

_1502168809.unknown

_1502116543.unknown

_1502116031.unknown

_1502116276.unknown

_1502115861.unknown