Teori Kinetik GasTeori Kinetik Gas

Disusun oleh:Disusun oleh:

1. Adhi Harsana C.1. Adhi Harsana C.

2. Andy Kusumah2. Andy Kusumah

Daftar isiDaftar isi

1.1. Pengertian Teori Kinetik Gas.Pengertian Teori Kinetik Gas.

2.2. Hukum-Hukum Tentang Gas.Hukum-Hukum Tentang Gas.

3.3. Persamaan Keadaan Gas Ideal.Persamaan Keadaan Gas Ideal.

4.4. Teori Kinetik Gas Ideal.Teori Kinetik Gas Ideal.

5.5. Teorema Ekirpatisi Energi.Teorema Ekirpatisi Energi.

6.6. Penutup.Penutup.

1. Pengertian Teori Kinetik Gas1. Pengertian Teori Kinetik Gas

TEORI KINETIK GASTEORI KINETIK GAS

Berdasarkan teori kinetik, molekul-molekul gas bergerak secara acak sesuai dengan hukum Berdasarkan teori kinetik, molekul-molekul gas bergerak secara acak sesuai dengan hukum gerak Newton dan bertumbukan dengan molekul lain atau dinding bejana tempat gas berada gerak Newton dan bertumbukan dengan molekul lain atau dinding bejana tempat gas berada secara elastis sempurna. Karena itu, kita dapat menganalisis sifat makroskopis gas (tekanan, secara elastis sempurna. Karena itu, kita dapat menganalisis sifat makroskopis gas (tekanan, volume, dan suhu) berdasarkan sifat mikroskopisnya (massa, momentum, dan energi volume, dan suhu) berdasarkan sifat mikroskopisnya (massa, momentum, dan energi kinetik).Teori kinenik gas memandang gas dari sudut pandang mikroskopis dengan tekanan gas kinetik).Teori kinenik gas memandang gas dari sudut pandang mikroskopis dengan tekanan gas yang bergantung pada jumlah molekul per satuan volume dan energi kinetik rata-rata molekul. yang bergantung pada jumlah molekul per satuan volume dan energi kinetik rata-rata molekul. Semakin cepat molekul bergerak (semakin besar energi kinetiknya), semakin besar pula tekanan Semakin cepat molekul bergerak (semakin besar energi kinetiknya), semakin besar pula tekanan yang dilakukan. Hal ini menganjurkan adanya konsep tentang yang dilakukan. Hal ini menganjurkan adanya konsep tentang gas ideal gas ideal yang memiliki sifat yang memiliki sifat makroskopis yang sama pada kondisi yang sama. Berikut syarat-syarat terjadinya gas ideal :makroskopis yang sama pada kondisi yang sama. Berikut syarat-syarat terjadinya gas ideal :

1.1. Suatu gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul dan setiap molekul Suatu gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul dan setiap molekul adalah identik sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya. adalah identik sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya.

2.2. Molekul-molekul gas bergerak secara acak dan memenuhi hukum Newton.Molekul-molekul gas bergerak secara acak dan memenuhi hukum Newton.

3.3. Jumlah seluruh molekul gas sangat banyak tetapi tidak terjadi gaya interaksi antar molekul.Jumlah seluruh molekul gas sangat banyak tetapi tidak terjadi gaya interaksi antar molekul.

4.4. Ukuran molekul gas sangat kecil sehingga dapat diabaikan terhadap ukuran wadah.Ukuran molekul gas sangat kecil sehingga dapat diabaikan terhadap ukuran wadah.

5.5. Molekul gas terdistribusi secara merata pada seluruh ruangan pada wadah.Molekul gas terdistribusi secara merata pada seluruh ruangan pada wadah.

6.6. Setiap tumbukan yang terjadi (antara molekul dengan molekul atau antara molekul dengan Setiap tumbukan yang terjadi (antara molekul dengan molekul atau antara molekul dengan dinding wadah) adalah elastis sempurna.dinding wadah) adalah elastis sempurna.

2. 2. HUKUM-HUKUM TENTANG GASHUKUM-HUKUM TENTANG GAS

1.1. Hukum BoyleHukum Boyle

Bunyi hukum Boyle adalah “ Apabila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumnya.”

Gambar Perubahan tekanan dan volum pada suhu konstan. Pada gambar dan pernyataan diatas dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.

PV = konstanUntuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada suhu konstan, maka diperoleh:

P1 V1 = P2 V2

Dengan P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)

P2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2)

V1 = volum gas pada keadaan 1 (m3)

V2 = volum gas pada keadaan 2 ( m3)

2. Hukum Charles2. Hukum Charles

Bunyi hukum Charles adalah Bunyi hukum Charles adalah “ “ Apabila tekanan gas yang berada dalam bejanaApabila tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volum gastertutup dipertahankan konstan, maka volum gas sebanding dengan suhu mutlaknya.”sebanding dengan suhu mutlaknya.”

Gambar Gambar Perubahan suhu dan volum pada tekanan konstanPerubahan suhu dan volum pada tekanan konstan Pada gambar dan pernyataan diatas dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.Pada gambar dan pernyataan diatas dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.

Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada tekanan konstan, Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada tekanan konstan, maka diperoleh:maka diperoleh:

Dengan Dengan VV11= volum gas pada keadaan 1 (m3)= volum gas pada keadaan 1 (m3) VV22== volum gas pada keadaan 2 (m3) volum gas pada keadaan 2 (m3) TT11= suhu mutlak gas pada keadaan 1 (= suhu mutlak gas pada keadaan 1 (KK)) TT= suhu mutlak gas pada keadaan 2 (= suhu mutlak gas pada keadaan 2 (KK))

3. Hukum Gay Lussac3. Hukum Gay Lussac

Bunyi hukum Gay Lussac adalahBunyi hukum Gay Lussac adalah ““Apabila tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan,Apabila tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volum gas sebanding dengan suhu mutlak.”maka volum gas sebanding dengan suhu mutlak.”

Gambar Gambar Perubahan suhu dan tekanan pada volum konstanPerubahan suhu dan tekanan pada volum konstan Pada gambar dan pernyataan diatas dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.Pada gambar dan pernyataan diatas dapat kita tuliskan secara matematis sebagai berikut.

Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada volum konstan, maka Untuk gas yang berada dalam dua keadaan keseimbangan yang berbeda pada volum konstan, maka diperoleh:diperoleh:

Dengan Dengan PP11 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)= tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2) PP22 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2) = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2) TT11= suhu mutlak gas pada keadaan 1 (= suhu mutlak gas pada keadaan 1 (KK)) TT22= suhu mutlak gas pada keadaan 2 (= suhu mutlak gas pada keadaan 2 (KK))

4. Hukum Boyle-Gay Lussac4. Hukum Boyle-Gay Lussac

Gambar Gambar Perubahan suhu, volum, dan tekananPerubahan suhu, volum, dan tekananApabila antara suhu, volum, dan tekanan digabungkan, maka akan diperoleh hubungan:Apabila antara suhu, volum, dan tekanan digabungkan, maka akan diperoleh hubungan:

Ket: Ket: PP11 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)= tekanan gas pada keadaan 1 (N/m2)

PP 22= tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2)= tekanan gas pada keadaan 2 (N/m2)

V V 11= volum gas pada keadaan 1 (m3)= volum gas pada keadaan 1 (m3)

VV22 = volum gas pada keadaan 2 = volum gas pada keadaan 2 (( m3)m3)

TT11= suhu mutlak gas pada keadaan 1 (= suhu mutlak gas pada keadaan 1 (KK))

TT22= suhu mutlak gas pada keadaan 2 (= suhu mutlak gas pada keadaan 2 (KK))

3. 3. PERSAMAAN KEADAAN GAS IDEALPERSAMAAN KEADAAN GAS IDEAL

Dalam pembahasan tentang persamaan keadaan gas ideal kita akan menjumpai beberapa istilah Dalam pembahasan tentang persamaan keadaan gas ideal kita akan menjumpai beberapa istilah kimia seperti massa atom relatif , massa molekul relatif, bilangan avogadro, dan mol sehingga kimia seperti massa atom relatif , massa molekul relatif, bilangan avogadro, dan mol sehingga kita perlu mendefinisikan istilah kimia tersebut terlebih dahulu.kita perlu mendefinisikan istilah kimia tersebut terlebih dahulu.

Massa atom relatif (Ar) adalah perbandingan massa satu unsur atom tersebut terhadap 1/12 kali Massa atom relatif (Ar) adalah perbandingan massa satu unsur atom tersebut terhadap 1/12 kali massa satu atom karbon-12.massa satu atom karbon-12.

Massa molekul relatif (Mr) adalah jumlah total Ar dari unsur-unsur penyusunnya.Massa molekul relatif (Mr) adalah jumlah total Ar dari unsur-unsur penyusunnya.

Mol (n) adalah perbandingan massa (m) suatu partikel dengan massa relatifnya (Ar atau Mr). Mol (n) adalah perbandingan massa (m) suatu partikel dengan massa relatifnya (Ar atau Mr).

Bilangan Avogadro (NA) adalah bilangan yang menyatakan jumlah partikel dalam satu mol (NA = Bilangan Avogadro (NA) adalah bilangan yang menyatakan jumlah partikel dalam satu mol (NA = 6,02 x 1023 partikel/mol).6,02 x 1023 partikel/mol).

Berdasarkan uraian diatas diperoleh hubungan antara mol (Berdasarkan uraian diatas diperoleh hubungan antara mol (nn), massa (), massa (mm), dan jumlah partikel (), dan jumlah partikel (NN) ) sebagai berikut:sebagai berikut:

mm

n = ― atau m = n Mrn = ― atau m = n Mr

Mr Mr

NN

NA = — atau N = n NA NA = — atau N = n NA

n n

Hukum Boyle-Gay Lussac yang secara matematis dituliskan dalam rumus yang tertera diatas Hukum Boyle-Gay Lussac yang secara matematis dituliskan dalam rumus yang tertera diatas pada bagian hukum-hukum tentang gas, hanya berlaku apabila selama proses berlangsung, jumlah pada bagian hukum-hukum tentang gas, hanya berlaku apabila selama proses berlangsung, jumlah partikel gas adalah konstan. Jika jumlah partikel berubah, volum gas juga berubah walaupun tekanan partikel gas adalah konstan. Jika jumlah partikel berubah, volum gas juga berubah walaupun tekanan dan suhu dipertahankan konstan.dan suhu dipertahankan konstan.

PVPV ~ N ~ N

TTDengan memasukkan konstanta pembanding k, maka diperoleh

kNT

PV

PV = NkT Nilai k secara eksperimen diukur oleh Boltzmann, yang hasilnya k = 1,38 x 10-23 J/Kdan k selanjutnya disebut konstanta BoltzmannDari persamaan N = nNA sehingga dapat ditulis menjadi

PV = nNAkT

Apabila kita defenisikan konstanta lain, R = NAk maka diperoleh

PV = nRTdimana R selanjutnya disebut konstanta gas umum yang nilainya R = 8,31 J/mol K atau R = 0,082 L atm/mol KSelanjutnya persamaan ini disebut persamaan keadaan gas ideal.

4.4.TEORI KINETIK GAS IDEALTEORI KINETIK GAS IDEAL

Tekanan Gas dalam Ruang TertutupTekanan Gas dalam Ruang Tertutup Tinjau suatu gas yang mengandung Tinjau suatu gas yang mengandung NN molekul didalam kubus yang volumnya molekul didalam kubus yang volumnya VV dengan dengan

rusuk rusuk LL. Setiap molekul yang massanya . Setiap molekul yang massanya mo mo bergerak dengan kecepatan bergerak dengan kecepatan vv yang mempunyai yang mempunyai komponen kecepatan komponen kecepatan vx, vy,vx, vy, dan dan vz.vz. Karena tumbukan bersifat elastis sempurna, maka Karena tumbukan bersifat elastis sempurna, maka ketika molekul menumbuk dinding dengan kecepatan ketika molekul menumbuk dinding dengan kecepatan v1v1 maka terpantul dengan kecepatan maka terpantul dengan kecepatan v2v2 yang besarnya sama. Jika komponen kecepatan terhadap sumbu x mula-mula adalah yang besarnya sama. Jika komponen kecepatan terhadap sumbu x mula-mula adalah –vx–vx maka akan terpantul dengan kecepatan maka akan terpantul dengan kecepatan vxvx seperti tampak pada gambar. seperti tampak pada gambar.

Gambar Gambar Sebuah molekul menumbuk dinding kubus secara elastis sempurna Sebuah molekul menumbuk dinding kubus secara elastis sempurna Molekul iniMolekul ini akan kembali lagi menumbuk dinding yang sama setelah menempuh komponen jarak x akan kembali lagi menumbuk dinding yang sama setelah menempuh komponen jarak x

sebesar 2L. Oleh karena itu, interval waktu untuk perjalanan tersebut adalah sebesar 2L. Oleh karena itu, interval waktu untuk perjalanan tersebut adalah Δt = Δt = = =

Berdasarkan konsep impuls sama dengan perubahan momentum, maka:Berdasarkan konsep impuls sama dengan perubahan momentum, maka:I = Δp I = Δp FΔtFΔt = = ΔpΔp FF = = ΔpΔp ΔtΔt

vcepakomponenke

rakxkomponenja

tan

v

L2

Berdasarkan bahwa setiap molekul ber gerak secara acak ke segala arah dengan kelajuan Berdasarkan bahwa setiap molekul ber gerak secara acak ke segala arah dengan kelajuan tetap, maka rata-rata kuadrat kecepatan pada arah sumbu x, y, dan z adalah sama besar maka tetap, maka rata-rata kuadrat kecepatan pada arah sumbu x, y, dan z adalah sama besar maka akan diperoleh rumus sebagai berikut:akan diperoleh rumus sebagai berikut:

P = 1/3 P = 1/3 N mov2N mov2 VVDengan Dengan P P = tekanan gas (Pa = N/m2) = tekanan gas (Pa = N/m2) mo = mo = massa sebuah partikel gas (kg)massa sebuah partikel gas (kg) v2v2 = rata-rata kuadrat kecepatan (m2/s2) = rata-rata kuadrat kecepatan (m2/s2) NN = jumlah partikel gas = jumlah partikel gas V V = volum gas (m3) = volum gas (m3) Mengingat bahwa energi kinetik rata-rata setiap partikel gas Mengingat bahwa energi kinetik rata-rata setiap partikel gas ,maka rumus dapat ditulis ,maka rumus dapat ditulis

menjadi menjadi P = P = Suhu Gas IdealSuhu Gas IdealSuhu gas ideal berdasarkan sudut pandang mikroskopis merupakan suatu ukuran langsung dari Suhu gas ideal berdasarkan sudut pandang mikroskopis merupakan suatu ukuran langsung dari

energi kinetik molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan memperhatikan persamaan tekanan energi kinetik molekul. Hal ini dapat dijelaskan dengan memperhatikan persamaan tekanan P = P = dan persamaan keadaan gas ideal dan persamaan keadaan gas ideal PV = NkTPV = NkT..

P = P =

PV = PV = NktNkt = = T = T = atau atau Perhatikan bahwaPerhatikan bahwa menyatakan energi kinetik translasi rata-rata.menyatakan energi kinetik translasi rata-rata.

3. 3. Kecepatan Efektif Gas IdealKecepatan Efektif Gas Ideal

Apabila didalam suatu bejana tertutup terdapat Apabila didalam suatu bejana tertutup terdapat N1N1 , molekul yang bergerak dengan , molekul yang bergerak dengan kecepatan kecepatan v1,v1, dan dan N2 N2 molekul yang bergerak dengan kecepatanmolekul yang bergerak dengan kecepatan v2 v2, dan seterusnya, maka , dan seterusnya, maka rata-rata kuadrat kecepatan molekul gas rata-rata kuadrat kecepatan molekul gas dapat dinyatakan sebagai:dapat dinyatakan sebagai:

Kecepatan efektif Kecepatan efektif vrms vrms (rms = (rms = root mean squareroot mean square) didefinisikan sebagai akar dari rata-rata ) didefinisikan sebagai akar dari rata-rata kuadrat kecepatan,kuadrat kecepatan,

atau Denganatau Dengan , maka dapat ditulis , maka dapat ditulis

KarenaKarena dan dan , maka diperoleh , maka diperoleh

Mengingat bahwa massa jenis ρ = Mengingat bahwa massa jenis ρ = dan massa total dan massa total , maka dapat ditulis menjadi:, maka dapat ditulis menjadi:

5. 5. TEOREMA EKIPARTISI ENERGITEOREMA EKIPARTISI ENERGI

Energi Dalam Gas IdealEnergi Dalam Gas Ideal Energi dalamEnergi dalam suatu gas ideal didefinisikan sebagai jumlah energi (energi kinetik translasi, suatu gas ideal didefinisikan sebagai jumlah energi (energi kinetik translasi,

rotasi, dan vibrasi serta energi potensial elastik) yang dimiliki oleh seluruh molekul gas dalam rotasi, dan vibrasi serta energi potensial elastik) yang dimiliki oleh seluruh molekul gas dalam wadah tertentu. Apabila terdapat wadah tertentu. Apabila terdapat N N molekul gas dalam wadah, maka energi dalam gas ideal molekul gas dalam wadah, maka energi dalam gas ideal UU merupakan hasil kali merupakan hasil kali NN dengan energi rata-rata dengan energi rata-rata setiap molekul yang memenuhi setiap molekul yang memenuhi hubunganhubungan

dengan dengan ff adalah derajat kebebasan. adalah derajat kebebasan. Rumus energi dalam gas ideal dapat dituliskan berdasarkan derajat kebebasannya sebagai Rumus energi dalam gas ideal dapat dituliskan berdasarkan derajat kebebasannya sebagai

berikut:berikut:a)a) Gas monoatomik (Gas monoatomik (ff = 3) seperti He, Ne, dan Ar. = 3) seperti He, Ne, dan Ar.

b) b) Gas diatomik seperti H2, O2 , dan N2.Gas diatomik seperti H2, O2 , dan N2. Pada suhu rendah ,Pada suhu rendah , f f = 3= 3

Pada suhu sedang , Pada suhu sedang , f f = 5= 5

Pada suhu tinggi ,Pada suhu tinggi , f f = 7= 7

6. Penutup6. Penutup

KesimpulanKesimpulan

1.1. Gas itu mempunyai sifat-sifat. Ada sifat makroskopis dan ada juga sifat mikroskopis. Gas itu mempunyai sifat-sifat. Ada sifat makroskopis dan ada juga sifat mikroskopis. Sifat makroskopis diantaranya terdapat unsur-unsur yaitu, tekanan, volum, dan suhu. Sifat makroskopis diantaranya terdapat unsur-unsur yaitu, tekanan, volum, dan suhu. Sedangkan sifat mikroskopis diantaranya terdapat unsur-unsur yaitu, kelajuan, energi Sedangkan sifat mikroskopis diantaranya terdapat unsur-unsur yaitu, kelajuan, energi kinetik, momentum, dan massa. Gas juga dibagi atas dua jenis menurut energinya. kinetik, momentum, dan massa. Gas juga dibagi atas dua jenis menurut energinya. Yaitu, gas monoatomik, jenis gasnya ialah Yaitu, gas monoatomik, jenis gasnya ialah He, Ne,He, Ne, dan dan ArAr. Satunya lagi adalah gas . Satunya lagi adalah gas diatomik, jenis gasnya ialah diatomik, jenis gasnya ialah H2 , O2 ,H2 , O2 , dan dan N2N2 . Gas juga memiliki hukum-hukum yaitu . Gas juga memiliki hukum-hukum yaitu hukum Boylehukum Boyle, , hukum Charleshukum Charles, , hukum Gayhukum Gay LussacLussac, dan , dan hukum Boyle-Gay Lussachukum Boyle-Gay Lussac..