GAS IDEAL

A. PENDAHULUAN

Gas memegang peranan penting dalam kehidupan sehari-hari, ketika

kita bernafas mau tidak mau kita menghirup udara yang tak lain berwujud

gas. Namun tidak hanya terbatas saat kita bernafas, dalam penggunaan alat

keseharian kita juga memerlukan gas atau udara. Gas dalam dunia ilmiah

dapat di bedakan menjadi 2, yaitu gas ideal dan gas nyata.

Dalam paper ini hanya akan membahas mengenai gas ideal. Disebut

gas ideal karena gas ini bersifat hipotetis dan dianggap mengikuti hukum

gabungan gas, hukum Boyle dan hukum Charles. Gas ideal sebenarnya sering

kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Hanya saja mayoritas orang tidak

memahami bahwa alat yang mereka gunakan menggunakan prinsip gas ideal.

Dalam pemanfaatannya, gas ideal terkadang dilakukan berdasarkan

standar operasional. Sehingga tidak menutup kemungkinan dapat

menyebabkan kejadian fatal. Misalnya, kuantitas gas pada suatu ruangan

dalam keadaan konstan, sedangkan tekanan di luar ruangan tidak konstan

maka keadaan ini akan menyebabkan ledakan. Hal ini dapat terlihat pada saat

titrasi, tujuan dari penambahan volume agar tidak terjadi ledakan. Di sisi yang

lain ketika gas ideal dimanfaatkan sebaik-baiknya dan dipergunakan sesuai

standar operasional dan perhitungan-perhitungan standar, gas ideal dapat

menjadi salah satu aset besar salah satunya di dunia industri.

Salah satu alat yang menggunakan prinsip gas ideal adalah motor

bensin yang menggunakan siklus Otto. Gas yang digunakan adalah campuran

udara dan bensin, tetapi rumus yang digunakan mengacu pada gas ideal

dengan meniadakan unsur gesekan (tumbukan antar partikel dengan dinding)

dan gaya geseknya. Gaya adhesi dan gaya kohesi udara dan bensin juga

ditiadakan.

1

B. HUKUM GABUNGAN GAS

Hukum gabungan gas merupakan hukum yang terdiri dari 3 hukum utama

yang mendasari prinsip gas ideal, yaitu :

a. Hukum Boyle

Hukum Boyle diungkapkan oleh Robert Boyle pada tahun 1662. Yang

ingin Boyle uji cobakan saat itu, apabila suhu pada sebuah sampel gas

dibuat konstan sedangkan tekanan dan volume gasnya di buat berubah-

ubah. Berdasarkan penelitian yang ia lakukan, menggunakan tabung gelas

bentuk-J yang ujung bagian pendeknya tertutup. Air raksa ditambahkan ke

dalam tabung, memerangkap sejumlah tetap gas di ujung tabung yang

pendek dan tertutup. Kemudian perubahan volume gas diukur dengan teliti

seiring ditambahkannya air raksa sedikit demi sedikit ke dalam tabung.

Tekanan gas kemudian dapat ditentukan dengan menghitung perbedaan

ketinggian air raksa di bagian pendek tabung yang tertutup dan bagian

panjang tabung yang terbuka.

Menurut Boyle, apabila suhu dari suatu sampel dibuat konstan,

volumenya akan berbanding terbalik dengan tekanan gasnya. Demikian

juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas semakin

bertambah. Istilah kerennya tekanan gas berbanding terbalik dengan

volume gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Boyle.

Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Keterangan :

2

b. Hukum Charles

Jacques Alexander Charles, seorang ahli kimia Perancis pada tahun

1787 tertarik untuk melakukan penelitian menggunakan Balon Udara

panas. Dimana pada saat itu Balon Udara Panas mulai terkenal. Yang

ingin ia pelajari saat itu, apa yang akan terjadi pada volume gas bila suhu

diubah-ubah tetapi tekanannya dibuat konstan.

Charles menemukan bahwa apabila tekanan gas konstan, maka ketika

suhu gas bertambah, volume gas pun bertambah, sebaliknya ketika suhu

gas berkurang, volume gas juga akan berkurang. Hubungan ini dikenal

dengan julukan hukum Charles.

Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Dimana T adalah temperature absolute

c. Hukum Gay-Lussac

Gay-Lussac adalah teman seangkatan dari Charles dengan mengambil

cara pendekatan yang lain. Disini ia meneliti bagaimana bila volumenya

dibuat konstan maka tekanannya akan tergantung dari suhu. Dia juga

menemukan bahwa tekanan juga akan sebanding dengan temperatur

absolut pada volume tetap. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Dengan berpedoman pada ketiga hukum gas di atas, kita bisa menurunkan

hubungan yang lebih umum antara suhu, volume dan tekanan gas.

3

Jika perbandingan 1, perbandingan 2 dan perbandingan 3 digabung menjadi

satu, maka akan tampak seperti ini :

Persamaan ini menyatakan bahwa tekanan (P) dan volume (V) sebanding

dengan suhu mutlak (T). Sebaliknya, volume (V) berbanding terbalik dengan

tekanan (P).

Perbandingan 4 bisa diubah menjadi persamaan :

Keterangan :

P1 = tekanan awal (Pa atau N/m2)

P2 = tekanan akhir (Pa atau N/m2)

V1 = volume awal (m3)

V2 = volume akhir (m3)

T1 = suhu awal (K)

T2 = suhu akhir (K)

(Pa = pascal, N = Newton, m2 = meter kuadrat, m3 = meter kubik, K = Kelvin)

C. GAS IDEAL

Definisi mikroskopik gas ideal, antara lain:

1. Suatu gas yang terdiri dari partikel-partikel yang dinamakan molekul.

2. Molekul-molekul bergerak secara serampangan dan memenuhi hukum-

hukum gerak Newton.

3. Jumlah seluruh molekul adalah besar

4

4. Volume molekul adalah pecahan kecil yang diabaikan dari volume yang

ditempati oleh gas tersebut.

5. Tidak ada gaya yang cukup besar yang beraksi pada molekul tersebut

kecuali selama tumbukan.

6. Tumbukannya elastik (sempurna) dan terjadi dalam waktu yang sangat

singkat.

Gambaran Gas Ideal

Apabila jumlah gas dinyatakan dalam mol (n), maka suatu bentuk persamaan

umum mengenai sifat-sifat gas dapat diformasikan. Sebenarnya hukum

Avogadro menyatakan bahwa 1 mol gas ideal mempunyai volume yang sama

apabila suhu dan tekanannya sama. Dengan menggabungkan persamaan

Boyle, Charles dan persamaan Avogadro akan didapat sebuah persamaan

umum yang dikenal sebagai persamaan gas ideal.

atau PV = nRT

5

R adalah konstanta kesebandingan dan mempunyai suatu nilai tunggal yang

berlaku untuk semua gas yang bersifat ideal. Persamaan di atas akan sangat

berguna dalam perhitungan-perhitungan volume gas.

Nilai numerik dari konstanta gas dapat diperoleh dengan mengasumsikan gas

berada pada keadaan STP, maka:

Dalam satuan SI, satuan tekanan harus dinyatakan dalam Nm-2 dan karena 1

atm ekivalen dengan 101,325 Nm-2, maka dengan menggunakan persamaan

diatas dapat diperoleh harga R dalam satuan SI, sebagai berikut:

D. SIMPULAN

Dengan menghitung kenaikan atau penurunan volume gas ideal akan

mempengaruhi tekanannya. Namun hanya pada tekanan 1 atm-lah suatu gas

terkena hukum gas ideal. Dengan demikian pada keadaan sehari-hari baik di

dalam maupun di luar laboratorium tingkat keamanan gas ideal termasuk pada

aplikasi peralatan mengikuti standar tekanan 1 atmosfer.

E. DAFTAR PUSTAKA

Brady, James E. 2002. Kimia Universitas (Terjemahan). Jakarta : Binarupa Aksara.

6