hukum gas ideal

Download Hukum Gas Ideal

Post on 06-Dec-2015

18 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

bbb

TRANSCRIPT

HUKUM GAS IDEALSebuah gas ideal adalah gas yang yang molekul molekulnya terpisah jauh satu sama lain.Pada keadaan ini untuk berbagai gas nyata pada rapat jenis partikel yang rendah, semua gas adalah ideal pada densitas yang rendah.Definisi gas ideal adalah gas yang memenuhi kriteria atau asumsi sebagai berikut:1. Gas ideal adalah gas yang terdiri dari partikel-partikel kecil baik atom maupun molekul dalam jumlah yang sangat banyak.2. Ukuran dari partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadahnya3. Setiap partikel gas bergerak random (acak) ke segala arah4. Gaya tarik menarik antar partikel gas dianggap tidak ada5. Persebaran partikel gas merata di dalam wadah6. Setiap tumbukan yang terjadi adalah tumbukan lenting sempurna7. Partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak8. Molekul-molekulgasmerupakanmateribermassayangdianggaptidak mempunyai volume.

Hukum-Hukum tentang Gas Ideal1. Hukum Boyle (T tetap)Pernyataan Hukum Boyle: Apabila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya.

PV = konstanPernyataan ini dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.

Persamaan di atas yang kemudian dikenal sebagaiHukum Boyle.Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan berbeda pada suhu konstan, maka diperoleh:

P1V1 = P2V2Keterangan:P1= tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2 )P2= tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2 )V1 = volume gas pada keadaan 1 (m3)V2 = volume gas pada keadaan 2 (m3)Gambar. Kurva isothermal 2. Hukum Charles (P tetap) Pernyataan Hukum Charles: Apabila tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Pernyataan ini dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut. = tetapUntuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada tekanan konstan, maka diperoleh = Keterangan V1 = volume gas pada keadaan 1 (m3)V2 = volume gas pada keadaan 2 (m3)T1= suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K) T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)Kurva isobarik (tekanan konstan).

3. Hukum Gay Lussac (V tetap)Pernyataan Hukum Gay Lussac:Apabila volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya.Pernyataan ini dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut. = tetapUntuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada volume konstan, maka diperoleh= KeteranganP1= tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2 )P2= tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2 ) T1= suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K) T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)Kurva isokhorik (volume tetap)

Hubungan antara suhu, volume dan tekanan gasHukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lussac baru menurunkan hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas secara terpisah. Bagaimanapun ketiga besaran ini memiliki keterkaitan erat dan saling mempengaruhi. Karenanya, dengan berpedoman pada ketiga hukum gas di atas, kita bisa menurunkan hubungan yang lebih umum antara suhu, volume dan tekanan gas.

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).Sehingga menjadi persamaan Hukum Boyle-gay Lussac:

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) Hubungan antara massa gas (m) dengan volume (V)Setiap zat termasuk zat gas terdiri dari atom-atom atau molekul-molekul. Karena atom atau molekul mempunyai massa maka tentu saja gas juga mempunyai massa.Contohnya saat meniup balon .ketika dirimu meniup balon, semakin banyak udara yang dimasukkan, semakin kembung balon tersebut. Dengan kata lain, semakin besar massa gas, semakin besar volume balon. Sehingga dapat dikatakan bahwa massa gas (m) sebanding atau berbanding lurus dengan volume gas (V). Secara matematis ditulis seperti ini :

Sehingga jika perbandingan digabungkan dengan maka akan tampak seperti ini: Konstanta gas universal (R)Perbandingan yang sudah diturunkan di atas bisa diubah menjadi persamaan dengan menambahkan konstanta perbandingan. berdasarkan penelitian yang dilakukan para ilmuwan, ditemukan bahwa apabila menggunakan jumlah mol (n) untuk menyatakan ukuran suatu zat maka konstanta perbandingan untuk setiap gas memiliki besar yang sama. Konstanta perbandingan yang dimaksud adalah konstanta gas universal (R). R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K = 0,0821 (L.atm) / (mol.K) = 1,99 kal / mol. K Hukum Gas Ideal (dalam jumlah mol) PV=nRTPersamaan ini dikenal dengan hukum gas ideal alias persamaan keadaan gas ideal.Keterangan :P = tekanan gas (N/m2)V = volume gas (m3)n = jumlah mol (mol)R = konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K)T = suhu mutlak gas (K) Hukum Gas Ideal (dalam jumlah molekul)Apabila menyatakan ukuran zat tidak dalam bentuk massa (m), tapi dalam jumlah mol (n), maka konstanta gas universal (R) berlaku untuk semua gas. Hal ini pertama kali ditemukan oleh Amedeo Avogadro (1776-1856), mantan ilmuwan Italia. Avogadro mengatakan bahwa ketika volume, tekanan dan suhu setiap gas sama, maka setiap gas tersebut memiliki jumlah molekul yang sama. Jumlah molekul dalam 1 mol sama untuk semua gas. Jumlah molekul dalam 1 mol = jumlah molekul per mol = bilangan avogadro (NA). Jadi bilangan Avogadro bernilai sama untuk semua gas. Besarnya bilangan Avogadro diperoleh melalui pengukuran :NA = 6,02 x 1023 molekul/mol = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 molekul/kmol = 6,02 x 1026 /kmolUntuk memperoleh jumlah total molekul (N), maka mengalikan jumlah molekul per mol (NA) dengan jumlah mol (n).

Sehingga dapat disubstitusikan menjadi:

Keterangan :P = TekananV = VolumeN = Jumlah total molekulk = Konstanta Boltzmann (k = 1,38 x 10-13 J/K)T = Suhu

GAS NYATAGas nyata adalah gas yang tidak mematuhi persamaan dan hukum gas lainnya disemua kondisi suhu dan tekanan terutama pada tekanan tinggi dan suhu rendah. Sifat Gas nyata :1) Volume gas nyata tidak dapat diabaikan. 2) Terdapat gayatarik menarikantara molekul-molekul gas,terutamajika tekanan volume diperbesar atau diperkecil.3) Adanyainteraksiataugayatarikmenarikantaramolekulgasnyatayang sangat kuat yang menyebabkan molekulnyatidaklurusdantekanan dinding menjadi lebih kecil dari pada gas ideal.

Penyimpangan Gas Ideal Grafik 1 : Z P gas

Faktor kompresi suatu gas merupakan ukuran penyimpangan dari keadaan ideal. Gaya tolakan cukup berpengaruh saat molekul-molekul akan saling bertumbuk khususnya pada tekanan sangat tinggi Gas pada tekanan tinggi,gas yang kurang terkompresi (Z >1) Gaya tarik yang akan bekerja saat jarak antar molekul yang relatif jauh beberapa kali diameter molekul Gas pada tekanan menengah yang lebih dapat ditekan karena gaya tarik lebih dominan (Z < 1 ) Pada tekanan rendah,baik gaya tolakan maupun tarikan tidak lagi berpengaruh sehingga mendekati gas ideal.( Z=1 ) Grafik 2 : Z P gas Nitrogen

Koreksi pada tekananSemua gas yang diketahui ada sebagai gas nyata dan menunjukkan perilaku yang ideal hanya sampai batas tertentu dalam kondisi tertentu. Ketika PV = nRT untuk gas ideal rasio adalah 1 atau Z = 1.Untuk gas nyata Z mungkin kurang lebih dari satu. Jika Z kurang dari 1 maka gas kurang kompresibel dan itu disebut penyimpangan positif. Hal ini diamati ada sedikit penyimpangan pada tekanan rendah. Pada tekanan tinggi penyimpangan tergantung pada sifat gas.Sebuah plot terhadap P untuk beberapa gas yang umum ditunjukkan pada gambar.

Untuk H2 dan helium, Z lebih besar dari satu sedangkan untuk N2, CH4 dan CO2 Z lebih kecil dari satu. Ini berarti bahwa gas-gas yang kompresibel lebih pada tekanan rendah dan kurang kompresibel pada tekanan tinggi dari yang diharapkan dari perilaku ideal.

Pada gambar tersebut terlihat perbedaan sifat antara sebuah molekul gas yang terdapat di dalam gas (A) dengan sebuah molekul lain yang hampir bertumbukan dengan dinding wadah.Gayatarik menarik molekul A sama untuk ke segala arah sehingga akan saling menghilangkan. Sedangkan molekul B hampir bertumbukkan dengan dinding sehinggagayatarik menarik antar molekul gas tersebut dengan molekul lain cenderung dapat menurunkan momentum molekul gas tersebut ketika bertumbukkan dengan dinding dan akibatnya akan mengurangi tekanan gas tersebut.Oleh karena itu, tekanan gas tersebut akan lebih kecil daripada tekanan gas ideal karena pada gas ideal dianggap tidak terjadi gaya tarik menarik antar molekul. Koreksi ada karena gaya antarmolekul berada dalam pengaruh tekanan. Sebuah molekul mengalami tarik menarik. Persamaan tekanan koreksi

dimanaa=konstanta n=jumlah mol gas.Makin besar jumlah molekul persatuan volume, makin besar jumlah tumbukan yang dialami oleh dinding wadah serta makin besar pula gaya tarik menarik yang dialami oleh molekul-molekul gas yang hampir menumbuk dinding wadah. Koreksi pada volumeVolume memerlukan faktor koreksi karena partikel-partikel gas nyata mempunyai volume yang tidak dapat diabaikan, sehingga Van der Waals mengurangi volume gas terukur dengan volume efektif total molekul-molekul gas sebesar nb dengan tujuan untuk memperhitungkan ukuran partikel-partikel gas.Videal= VeksnbKeteranganVideal= volume gas`idealVeks=volume yang terukur pada waktu percobaann= jumlah mol gasb= konstanta Van der WaalsKoreksi pada temperaturPengaruh suhu pada perilaku gas nyata dipelajari dengan memetakan nilai PV terhadap temperatur. Hal ini diamati bahwa penyimpangan dari perilaku kurang ideal dengan peningkatan suhu.Dengan demikian, gas nyata menunjukkan perilaku yang ideal pada tekanan rendah dan su