Makalah Kimia FisikaPerilaku Gas

OlehKelompok 7

Naufal Giffari R 1306447833Nurul Hidayah1306371060Sabila Robbani 1306415320Sella Lametta 1306415333Unik Yuliantina R 1306370991

Teknologi BioprosesDepartemen Teknik Kimia Universitas IndonesiaDepok2014 Lembar Kontribusi Kelompok

Sabila Robbani1306415320

dasar teori interaksi molekul membuat cover memprint makalah Soal Real Problem Gas Lembar kontribusi kelompokSella Lametta1306415333

Dasar teori hukum gas Kata Pengantar

Unik Yuliantina R1306370991

Dasar teori keadaan gas Kesimpulan Soal 1.16Naufal Giffari1306447833

Compiler Dasar teori van der waals Daftar isi + Daftar PustakaNurul Hidayah1306371060

Dasar teori asas keadaan yang bersesuaian Soal 1.7

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan tugas penyusunan makalah Kimia Fisika dengan topik Perilaku Gas. Penulisan makalah ini secara khuss dimaksudkan untuk menyelesaikan tugas akhir tengah semester dari salah satu mata kuliah wajib Teknologi Bioproses yaitu Kimia Fisika sekaligus diharapkan mampu menjadi media pembelajaran yang bermanfaat untuk masyarakat secara umum.Selesainya penyusunan makalah ini merupakan hasil dari kerja keras dan bantuan dari berbagai pihak dan sumber informasi terpercaya lainnya. Oleh karena itu, kami selaku penyusun, mengucapkan terima kasih yang tulus untuk semua pihak yang ikutserta membantu dan terlibat dalam penyusunan makalah ini. Semoga Allah SWT membalasnya dengan yang lebih baik.Akhir kata Tiada gading yang tak retak, tiada manusia yang sempurna begitupun dengan karya tulis ini. Kami menyadari bahwa karya tulis ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kami mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk lebih menyempurnakan makalah ini. Akhir kata kami ucapkan semoga karya tulis ini dapat bermanfaat.

DAFTAR ISI

Cover ...........................................................................................................1Lembar Kontribusi Kelompok ..................................................................2Kata Pengantar.............................................................................................3Daftar Isi.......................................................................................................4ISIBab 1 : Dasar Teori1.1 The States of Gases.....................................................................51.2 The Gas Law...............................................................................6 1.3 Molecular Interactions.................................................................121.4 The Van der Waals Equation.....................................................151.5 The Principle of Corresponding States .......................................17Bab 2 : Pembahasan Soal Soal 1.16 ...........................................................................................20Soal 1.7.............................................................................................21Bab 3 : Kesimpulan ......................................................................................22Daftar Pustaka ..............................................................................................23

1.1 Keadaan GasKeadaan fisik dari suatu material didefinisikan dengan sifat-sifat fisiknya. Keadaan gas diekspresikan melalui Volume (V), jumlah mol (n), tekanan (p), dan temperatur (T).Bentuk umum persamaan keadaanp = f(T,V,n) Persamaan ini menjelaskan apabila nilai dari T, V , dan n sudah diketahui maka tekanan atau pressure mempunyai nilai yang tetap.

1. TekananTekanan didefinisikan sebagai gaya dibagi luas dimana gaya tersebut bekerja.Semakin besar gaya yang diberikan pada suatu luas area, semakin besar tekanannya.P= F/ASatuan SI untuk tekanan adalah Pascal (Pa), 1 Pa= 1 Newton/meter2.1 Pa = I kg m-1 s-2.Beberapa satuan lain yang umumnya digunakan untuk menyatakan tekanan atmosfer yaitu 1 atm = 1,01325X 105 Pa dan 1 bar = 105 Pa.Tekanan diukur dengan menggunakan alat yang dinamakan barometer.1. TemperaturTemperatur, T adalah sifat yang menandakan arah aliran energi secara konduksi thermal . jika energi mengalir dari A ke B ketika mereka di dalam kontak, maka dapat dikatakan bahwa A mempunyai temperatur yang lebih tinggi dibandingkan B.Ada dua jenis batasan yang memisahkan objek-objek yaitu diatermis dan adiabatik. Diatermis yaitu ketika perubahan keadaan diamati ketika dua objek pada temperatur yang berbeda dibawa ke dalam kontak. Sedangkan batasan adiabatik jika tidak terjadi perubahan walaupun dua objek mempunyai temperatur yang berbeda.Keseimbangan thermal terjadi jika tidak ada perubahan keadaan ketika dua objek A dan B berada di dalam kontak pada batasan diatermis. Hal ini dinyatakan oleh Hukum 0 Termodinamika.Jia A di dalam kesetimbangan thermal dengan B, dan B berada di dalam kesetimbangan thermal dengan C, maka C juga berada di dalam kesetimbangan thermal dengan A.

1.2 Hukum-Hukum Gas1. Hukum BoyleDari beberapa hubungan diantara variabel-variabel gas, yang pertama ditemukan adalah hubungan antara tekanan dan volume. Hubungan ini dikemukakan pada tahun 1662 oleh Robert Boyle. Boyle mengemukakan bahwa: Volume sejumlah gas pada suhu tetap berbanding terbalik terhadap tekanan gasnya.Hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) suatu gas yang berada di ruang tertutup ini diteliti oleh Robert Boyle. Saat melakukan percobaan tentang hubungan antara tekanan dan volume gas dalam suatu ruang tertutup, Robert Boyle menjaga agar tidak terjadi perubahan temperatur pada gas (isotermal). Dari data hasil pengamatannya, Boyle mendapatkan bahwa hasil kali antara tekanan (p) dan volume (V) gas pada suhu tetap adalah konstan.Suatu gas yang berada di dalam tabung dengan tutup yang dapat diturunkan atau dinaikkan, sedang diukur tekanannya. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa saat tuas tutup tabung ditekan, volume gas akan mengecil dan mengakibatkan tekanan gas yang terukur oleh alat pengukur menjadi membesar. Secara matematis, hubungan antara tekanan dan volume dinyatakan dengan persamaan:P atau P = atau PV = (suatu konstanta)PV = konstan atau p1V1 = p2V2Dalam bentuk grafik, hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1Sumber : Atkins peter, 2006, Physical Chemistry 8th edition, New York, W.H Freeman Company1. Hukum CharlesHubungan antara volume gas dan suhu ditemukan oleh fisikiawan Perancis Jacques Charles pada tahun 1787 dan secara terpisah oleh Joseph Louis GayLussac yang mempublikasikannya pada tahun 1802.Secara grafik, hukum Charles dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah. Gambar tersebut melukiskan sejumlah gas yang terdapat dalam silinder. Tekanan dipertahankan tetap sedangkan suhu bervariasi. Volume gas bertambah ketika suhu dinaikkan atau berkurang ketika suhu direndahkan; hubungannya linear (garis lurus). Tiga kemungkinan ditunjukkan dalam gambar.Gambaran umum yang diperoleh dari garis pada grafik adalah titik perpotongannya dengan sumbu suhu. Meskipun berbeda pada setiap suhu, volume gas untuk ketiga kasus yang ditunjukkan semuanya mencapai nilai nol pada suhu dibawah -270C (tepatnya pada -273,15C). Suhu 273,15C berhubungan dengan keadaan dimana volume hipotetis gas akan nol pada suhu mutlak nol. Titik ini yang nantinya dijadikan sebagai skala Kelvin. Hubungan antara Celcius dengan skala Kelvin adalah:

Gambar 2Sumber : Atkins peter, 2006, Physical Chemistry 8th edition, New York, W.H Freeman CompanyJadi, hukum Charles dapat dinyatakan dengan, Volume dari sejumlah gas pada tekanan konstan adalah berbanding lurus dengan suhu Kelvin (mutlak).Secara matematis dapat ditulis:

Dengan:V = volume gas (m3) , T = temperature gas (K), k = konstantaHukum Charles dapat disusun kembali menjadi persamaan :

V1= volume awal, T1= suhu awal, V2= volume akhir, T2= suhu akhirDari persamaan diatas dapat dilihat bahwa melipat duakan suhu Kelvin (mutlak) dari gas menyebabkan volumenya menjadi bertambah dua kali. (Peningkatan suhu gas dari 1C menjadi 2C atau dari 1F menjadi 2F, tentu saja tidak akan menyebabkan volumenya bertambah menjadi dua kali).

1. Hukum Gay-LussacGay-Lussac, seorang ilmuwan asal Prancis, meneliti hubungan antara tekanan gas (P) dan temperatur (T) gas pada volume tetap. Apabila botol dalam keadaan tertutup kita masukkan ke api, maka botol tersebut akan meledak. Hal ini terjadi karena naiknya tekanan gas di dalamnya akibat kenaikan suhu. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa:Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Gay Lussac. Secara matematis dapat dituliskan:

Dengan:P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2) T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)P2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2) T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)Hubungan antara tekanan dan suhu gas pada volume konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti yang tampak pada Gambar.

Gambar 3Sumber : Atkins peter, 2006, Physical Chemistry 8th edition, New York, W.H Freeman Company1. Hukum AvogadroPada tahun 1808, Gay-Lussac melaporkan bahwa gas bereaksi berdasarkan volume dengan rasio berupa bilangan bulat yang kecil. Satu penjelasan yang diajukan adalah bahwa volume gas yang sama pada suhu dan tekanan yang sama mengandung sejumlah atom yang sama. Namun, Dalton tidak sependapat dengan usulan itu. Jika usulan Gay-Lussac memang benar, maka reaksi hidrogen dan oksigen untuk membentuk air akan menjadi H(g) + O(g) HO(g) , dengan menggabungkan volume 1:1:1, bukannya 2:1:2 sebagaimana yang diamati.Pada tahun 1811, Amedeo Avogadro memecahkan dilema ini dengan mengajukan bukan saja hipotesis volume sama - jumlah sama, melainkan juga bahwa molekul gas dapat pecah menjadi setenggah molekul jika molekul-molekul itu bereaksi. Dengan menggunakan istilah modern, kita akan mengatakan bahwa molekul O2 terbelah menjadi atom-atomnya, yang kemudian bergabung dengan molekul H2 membentuk molekul H2O. dengan cara ini, volume oksigen yang diperlukan hanya setengah dari volume hidrogen. Hipotesis Avogadro tentang volume sama jumlah sama dapat dinyatakan dengan dua cara:1. Volume yang sama dari gas-gas berbeda yang dibandingkan pada suhu dan tekanan sama akan mengandung jumlah molekul yang sama.1. Jumlah molekul yang sama dari gas-gas berbeda yang dibandingkan pada suhu dan tekanan sama akan menempati volume yang sama.Hubungan yang mengikuti hipotesis Avogadro, sering disebut Hukum Avogadro, yaitu:Pada suhu dan tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan jumlah gas.Jika jumlah mol gas (n) dilipat-duakan, volumenya akan berlipat-dua, dan seterusnya. Secara matematis dapat dinyatakan dengan:V n dan V = c x n Pada STP, jumlah molekul yang terkandung dalam 22,4 L gas adalah 6,02 x 1023, atau 1 mol. 1 mol gas = 22,4 L gas (pada STP)

1. Persamaan Gas IdealGabungan dalam satu pernyataan dari hukum Boyle, Charles, Gay-Lussac, serta Avogadro ini disebut hukum gas ideal.

Hal tersebut berarti volume gas berbanding lurus terhadap jumlah gas dan suhu serta berbanding terbalik terhadap tekanan, yaitu :

Gas yang perilakunya sesuai dengan persamaan gas ideal dikatakan gas ideal atau gas sempurna (perfect gas). Sebelum didapatkan rumus diatas, diperlukan satu nilai konstanta R yang disebut konstanta gas. Cara yang paling sedehana untuk mendapatkan nilai tersebut yaitu dengan mensubstitusikan volume molar gas ideal. Namun, nilai R kemudian bergantung pada satuan apayang digunakan untuk menyatakan tekanan dan volume. Dengan volume molar 22,4140 L dan tekanan dalam atmosfir, maka kita dapatkan: R = = = 0,082057 L atm mol-1 K1Dengan menggunakan satuan SI m3 untuk volume Pa untuk tekanan, dihasilkan :R = = m3 = 8,3145 m3 Pa mol-1 K-1Satuan m3 Pa mol-1 K-1 juga mempunyai signifikansi lain. Pascal memiliki satuan kg m-1 s-2 sehingga satuan m3 Pa menjadi kg m2 s-2, yaitu satuan SI untuk energy, joule. Jadi, R juga memiliki nilaiR= 8,3145 J mol-1 K-1

1.3 Interaksi MolekularInteraksi antar molekul dibagi menjadi dua jenis, yaitu : Gaya Tolak-menolakPada interaksi ini terjadi pemuaian gas ketika molekul satu dengan yang lainnya berdekatan dan terjadi pada tekanan yang tinggi. Gaya Tarik-menarikPada interaksi ini adanya tekanan terhadap gas karena berlangsung pada tekanan sedang dan dapat mempengaruhi interaksi antarmolekul meskipun jaraknya jauh.

1. Faktor Kompresibilitas (Z)

Faktor kompresibilitas merupakan perbandingan volume molar hasil pengukuran (Vm) dengan volume molar gas ideal (Vmo) ketika tekanan dan temperature sama.

Volume molar pada gas ideal memiliki nilai yang sama dengan RT/p, maka :p Vm = RTZ Berdasarkan grafik disamping, jika nilai Z=1 maka akan menghasilkan gas ideal. Pada tekanan yang sangat rendah, gas menunjukkan nilai Z mendekati 1yaitu mendekati gas ideal. Namun, pada tekanan tinggi, gas memiliki nilai Z lebih dari 1 (Z>1) dan pada keadaan ini gaya tolak menolak lebih dominan. Pada tekanan yang sedang, gas memiliki nilai Z lebih kecil dari 1 (Z