ii.gas ideal

Click here to load reader

Download Ii.gas ideal

Post on 23-Jun-2015

190 views

Category:

Art & Photos

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1. Zat murni adalah zat yang mempunyai komposisikimia yang tetap pada semua bagiannya. Contoh zat murni misalnya, air, nitrogen, helium,CO2, dan udara. Zat murni dapat berupa campuran zat asalkancampurannya homogen Fasa zat murni dapat berwujud padat, cair, ataufasa gas. Fasa gas : gaya ikat antar molekul paling kecil,molekul molekul bergerak bebas tidak beraturandan saling bertabrakan satu sama lainnya.Yelmida A. 2

2. Yelmida A. 3 3. Molekul-molekul gas didalam suatu ruangan yangdibatasi dinding, bergerak kesegala arah dengantidak beraturan (chaotic motion ). Karena gerakan molekul akan terjadi tumbukanantar molekul secara terus menerus danmenabrak dinding. Semakin tinggi temperatur gas, maka semakinbesar kecepatan geraknya Akibatnya tekanan yang terjadi didalam ruanganakan semakin besar pula.Yelmida A. 4 4. Diperlukan suatu persamaan matematikhubungan antar variabel property gasdidalam ruangan, terutama tekanan (P),temperatur (T), dan volume ruangan (V). Diasumsikan adanya suatu jenis gas yangmempunyai sifat ideal Sifat-sifat gas ideal yang diinginkan adalah:1. Gaya tarik-menarik antar molekul gasdiabaikan.2. Total volume molekul gas diabaikan terhadapvolume ruangan Dari kedua asumsi tersebut, dapatditurunkan persamaan hubungan antarvariabel p, V, dan T gas ideal.Yelmida A. 5 5. Tiga macam Hukum Gas menghubungkanantara dua physical (state) properties dari gasdengan dua properties constant lainnya. Hubungan ketiga hukum dasar gas ini dapatdinyatakan dalam suatu pers.umum untuk gas : Jika constanta proportional disebut "R",maka :atauYelmida A. 6 6. If the quantity of gas and the temperatureare held constant then:pV = nRTV = nRT / pV= (nRT) * (1/p)V= constant * (1/p)(Boyle's law)Yelmida A. 7 7. If the quantity of gas and the pressure areheld constant then:pV = nRTV = (nR/p) * TV = constant * T(Charles's law)Yelmida A. 8 8. If the temperature and pressure are heldconstant then:pV = nRTV = n * (RT/p)V = constant * n(Avogadro's law)Yelmida A. 9 9. Yelmida A. 10 10. Yelmida A. 11 11. Dalam TD, gas yang digunakan sebagai bendakerja umumnya semua dianggap bersifat sebagaigas ideal GAS IDEAL (gas sempurna) : gas dimana energiikatan antar molekulnya dapat diabaikanatau : Tidak ada antaraksi gaya antara molekul-molekulgas tersebut Persamaan umum gas ideal : Harga R bervariasi , tergantung pada unit yangdigunakan untuk tekanan dan temperaturYelmida A. 12 12. Units for the Gas Constant, RUnits Numerical ValueL . atm / mol . K 0.08206cal / mol . K 1.987J / mol . K 8.314m3 . Pa / mol . K 8.314L . torr / mol . K 62.36Yelmida A. 13 13. Numerical example:1.00 mol of gas at 1.00 atm of pressure at0.00C (273.15 K) occupies what Volume? pV = nRTV = nRT/pV = (1.00 mol)(0.0821 L atm/mol K)(273.15 K) /(1.00 atm)Therefore: V = 22.4 L 0 C (273.15K) and 1 atm pressure are referredto as conditions of:Standard Temperature and Pressure (STP) The MOLAR VOLUME of any ideal gas is 22.4liters at STPYelmida A. 14 14. 1. Sulfur hexafluoride (SF6 ) is a colorless, odorless,very unreactive gas. Calculate the pressure (inatm) exerted by 1.82 moles of the gas in a steelvessel of volume 5.43 L at 69.58C. Solution. Because no changes in gas properties occur, wecan use the ideal gas equation to calculate thepressure.Yelmida A. 15 15. 2. Calculate the volume (in liters) occupied by 7.40g of NH3 at STP. Solution Recognizing that 1 mole of an ideal gas occupies 22.41 Lat STP and using the molar mass of NH3 (17.03 g), wewrite the sequence of conversions as :grams of NH3moles of NH3liters of NH3 at STP so the volume of NH 3 is given by :Yelmida A. 16 16. Pers.umum Gas ideal dalam bentuk lain :p V2 2p V1 1Perubahan keadaan dari gas ideal dapatberlangsung secara : Isometric (Diagram p-T dan V-T) Isobarik Isotermik Adiabatik2 21 1n Tn TYelmida A. 17 17. 3. Argon is an inert gas used in lightbulbs to retardthe vaporization of the tungsten fi lament. Acertain lightbulb containing argon at 1.20 atm and188o C is heated to 858oC at constant volume.Calculate its final pressure (in atm). Solution Because n1 = n2 and V1 = V2 , so : The final pressure is given byYelmida A. 18 18. Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkansuhu sejumlah massa zat sebesar 1 o Umumnya jumlah massa adalah 1 mol Hubungan panas yang ditransfer ke materialdengan T adalah :dQ =n C dT atau dQ = m C dT dimana n = jumlah molm = massa zatC = kapasitas panas Kapasitas panas biasanya digunakan untukproses isometrik ( Cv) dan isobarik ( Cp)Yelmida A. 19 19. a) Untuk Proses Isometrik (volume konstan,dV=0)dQ= Cv dT Jika Cv suatu konstanta, hasil integrasinya :Q = Cv T Untuk proses isometrik, dV = 0 maka W=0,akibatnya untuk hukum I TD, U = Q atau dU=dQsehingga :dU = dQ = Cv dT integrasinya :U = Q = Cv TPerubahan energi dalam (U) sama denganpanas yang ditambahkan Yelmida A. 20 20. b) Untuk Proses Isobarik (tekanan konstan, dp=0) Sistem yang awalnya setimbang, dipanaskanpelan-pelan sehingga gas diekspansi secarareversibledQ =Cp dT Jika Cp suatu konstanta, hasil integrasinya :Q = Cp T Untuk proses reversible dW = pdV , dan darihukum I TD : U = Q w, maka :dU = Cp dT pdV ataudU + pdV = Cp dT = dQ , integrasikan :H = Cp T = Q Perubahan entalphi sama dengan panas yangditambahkan .Yelmida A. 21 21. Persamaan gas ideal:PV = RT Definisi dari kapasitas panas pada V konstan:dUC V VdTUTV Entalpy untuk gas ideal:C TH U + PV = U(T) + RT = H(T) Definisi kapasitas panas pada P konstan untukgas ideal:C TdHC PP dTHTPYelmida A. 22 22. Hubungan antara CV dan CP: RdUCP dTd U RTdTdHdT CP = CV + RUntuk perubahan yang dialami oleh gas ideal:dU = CV dTdH = CP dTU C dT VH C dT PYelmida A. 23 23. Untuk gas ideal dalam sistem tertutup yangmengalami proses reversibel:dU = Q + W = CV dTKerja untuk sistem tertutup yang mengalamiproses reversibel:W = P dVSehingga: Q = CV dT + P dVYelmida A. 24 24. PROSES ISOTERMAL (dT = 0)U = 0 dan H = 0Dari pers. Gas ideal atau hukum I TD :P21Vln 2 lnQ RT 1PRTVatauP21V2 ln lnW RT 1PRTVYelmida A. 25 25. PROSES ISOBARIK (dP = 0)Dari pers. Umum gas ideal atau hukum I TDdanU C dT Vatau: Q C dT PU C dT VH C dT PW = R (T2 T1)PROSES ISOKORIS (dV = 0)danUntuk proses dv= 0 makaQ C dT VH C dT PW = 0Yelmida A. 26 26. PROSES ADIABATIS (dQ = 0)Proses yang di dalamnya tidak ada transferpanas antara sistem dengan lingkungannya.Q = 0dVSehingga : 0VdQ C dT RT VdVRdT VRCdTTV2121VV VTdVT TCVV21RTln 2 ln1VCTV R CVV1VT2T21R CVV2VT2T11konstan 1 1 2 2 R CV R CV T V T VYelmida A. 27 27. Dengan cara yang sama, bisa diperoleh persamaan :CP CVP2V1V2P2P21R CPPTT11konstan 1 1 2 2 R CP R CP T P T Pkonstan 1 1 2 2 CP CV CP CV P V P VDengan definisi:PCVC C CRMaka : P V P1 1VV CVCCC C CR 1 1 1V1 1PP VCP PCCCYelmida A. 28 28. Sehingga, untuk proses yang berlangsungsecara adiabatik : 1 konstan TV konstan 1 T P konstan PVYelmida A. 29 29. Proses yang sesungguhnya dijumpai dalam praktekadalah proses politropik. Proses-proses yang dibicarakan sebelumnya(isobarik, adiabatik dll) adalah bentuk-bentukistimewa dari proses politropik Hukum I TD dan gas ideal tetap berlaku, panasjenis juga merupakan besaran konstandU = dQ-dW sementara dW = p dVdU = Cv dT dan dH = Cp dT Untuk kalor/panas, juga ditentukan dari hukum IdQ = Cv dT + p dVQ = Cv dT + p dVYelmida A. 30 30. Analog dengan proses adiabatis, proses politropisdidefinisikan sebagai proses yang memenuhi pers :PV = konstanUntuk gas ideal, persamaan yang analog denganpers. Untuk proses adiabatis , juga berlaku padaproses politropis: 1 konstan TV konstan 1 T PYelmida A. 31 31. Diagram P-V pada berbagai proses untuk gas idealProses isobaris :Proses isotermal :Proses adiabatis :Proses isokoris :PVYelmida A. 32 32. Dua problem dari teory Kinetic MolecularGas "Ideal : Gas particles are much smaller than thedistance between particles, therefore thevolume of a gas is mostly empty space and thevolume of the gas molecules themselves isnegligible. There is no force of attraction between gasparticles or between the particles and the wallsof the containerYelmida A. 33 33. a: Constant to correct for intermolecular attractiveforcesb: Constant to correct for volume of individual gasmoleculesP: Pressure - Atmospheres (atm), torr, mmHgV: Volume - Liters (L)n: Amount of gas - moles (mol)T: Temperature - Kelvin (K)R: Ideal gas constant = 0.0820057 L-atm/mol-K =62.3243 L-torr/mol-K = 62.3243 L-mmHg/mol-KYelmida A. 34 34. Deviasi akan semakin besar jika : Intermolecular attractive forces (IMF) darimolekul gas sangat besar. Massa (dan volume) dari molekul gas sangatbesar.Conditions are "Ideal"at:- High Temperature- Low PressureConditions are "Real"at:- Low Temperature- High PressureYelmida A. 35 35. WHY? At High T, the gas molecules have a higher averagekinetic energy (KEavg) which overcomes the IMF. At Low P, the gas molecules are spread further apart andcan therefore avoid IMF. P of a real gas < P of an ideal gas because the actualpaths of gas molecules are curved (not straight) due tothe IMF. V real gas > V ideal gas because V of gas molecules issignificant when P is high. Ideal Gas Equation assumesthat the individual gas molecules have no volume.Yelmida A. 36 36. Plot of PV =RT versus P of 1 mole of a gas at 0C. For 1 mole of an ideal gas, PV=RT is equal to 1, no matterwhat the pressure of the gas is. For real gases, weobserve various deviations from ideality at highpressures. At very low pressures, all gases exhibit idealbehavior; that is, their PV=RT values all converge to 1 asP approaches zero.Yelmida A. 37 37. 1. Gas ideal dalam suatu sistem tertutupmengalami proses reversibel melaluiserangkaian proses:a) Gas ditekan secara adiabatis dari keadaan awal70C dan 1 bar sampai 150C.b) Kemudian gas didinginkan pada tekanan konstansampai 70C.c) Akhirnya gas diekspansikan secara isotermalsampai dicapai kondisi awalnya HitungW, Q, U, dan H untuk tiap langkahproses dan juga untuk keseluruhan proses. Datayang