TEORI KINETIK GASTEORI KINETIK GAS

Hukum Gas IdealHukum Gas Ideal

Tekanan absolut Tekanan absolut PP dari sebuah gas ideal dari sebuah gas ideal berbanding lurus dengan temperatur berbanding lurus dengan temperatur TT (K) (K) dan jumlah mol gas (dan jumlah mol gas (nn) dan berbanding ) dan berbanding terbalik dengan volume (terbalik dengan volume (VV).).

nRTPV =

Dengan R adalah konstanta gas universal, yang memiliki nilai 8,31 J/(mol.K)

Hubungan Antara Tekanan Hubungan Antara Tekanan Dan VolumeDan Volume

Model Untuk Gas IdealModel Untuk Gas Ideal

Gas ideal terdiri atas partikel yang amat banyak.Gas ideal terdiri atas partikel yang amat banyak. Partikelnya tersebar merata dalam ruang yang Partikelnya tersebar merata dalam ruang yang

tersedia.tersedia. Partikelnya senantiasa bergerak acak, ke segala arah.Partikelnya senantiasa bergerak acak, ke segala arah. Jarak antar partikel jauh lebih besar dari ukuran Jarak antar partikel jauh lebih besar dari ukuran

partikel itu.partikel itu. Tidak ada gaya interaksi antar partikel, kecuali Tidak ada gaya interaksi antar partikel, kecuali

tumbukan antar partikel.tumbukan antar partikel. Semua tumbukan yang terjadi bersifat lenting Semua tumbukan yang terjadi bersifat lenting

sempurna dan terjadi dalam waktu singkat.sempurna dan terjadi dalam waktu singkat. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

Hubungan Antara Tekanan Hubungan Antara Tekanan Dan TemperaturDan Temperatur

Untuk menemukan hubungan antara Tekanan dan Untuk menemukan hubungan antara Tekanan dan Temperatur, dapat ditinjau secara mikroskopik Temperatur, dapat ditinjau secara mikroskopik dengan membahas dinamika gerak molekul.dengan membahas dinamika gerak molekul.

Sebuah kotak berisikan gas dengan model seperti Sebuah kotak berisikan gas dengan model seperti gas ideal. Pada saat tertentu partikel gas tersebut gas ideal. Pada saat tertentu partikel gas tersebut mengalami banyak tumbukan, yang mengubah mengalami banyak tumbukan, yang mengubah arah gerak dan kecepatan partikel tersebut.arah gerak dan kecepatan partikel tersebut.

Untuk kondisi kerapatan gas yang rendah, Untuk kondisi kerapatan gas yang rendah, distribusi kecepatan pada temperatur tetap di distribusi kecepatan pada temperatur tetap di hitung pertama kali oleh Fisikawan Skotlandia, hitung pertama kali oleh Fisikawan Skotlandia, James Clerk Maxwell (1831-1879)James Clerk Maxwell (1831-1879)

Kurva Distribusi Kecepatan Maxwell Kurva Distribusi Kecepatan Maxwell Untuk Gas OUntuk Gas O22 Pada Dua Temperatur Pada Dua Temperatur

Yang BerbedaYang Berbeda

Teori Kinetik GasTeori Kinetik Gas

Teori Kinetik GasTeori Kinetik Gas

Tekanan yang dialami Tekanan yang dialami gas disebabkan oleh gas disebabkan oleh tumbukan antara tumbukan antara molekul gas dengan molekul gas dengan dinding dari wadah dinding dari wadah tempat gas tersebut tempat gas tersebut berada.berada.

Teori Kinetik GasTeori Kinetik Gas

tumbukanantarawaktu awal momentum -akhir momentum

rata-rata

Gaya =

Lmv

vLmvmv 2

/2)( −=+−−=

=

LvmN

F2

3

=

LmvN

F rms2

32vvrms =

Teori Kinetik GasTeori Kinetik Gas

== 3

2

2 3 L

mvN

L

FP rms

AF

P =

L3 = Volume

( )EKNPV32= 2

21

rmsmvEK =

Bandingkan dengan

NkTTNR

nNnRTPVA

A =

==

kTmvEK rms 23

21 2 ==

Contoh kecepatan molekul-molekul Contoh kecepatan molekul-molekul penyusun udarapenyusun udara

Udara yang sebagian besar terdiri dari nitrogen Udara yang sebagian besar terdiri dari nitrogen (massa molekul = 28 (massa molekul = 28 uu) dan oksigen (massa ) dan oksigen (massa molekul = 32 molekul = 32 uu). Asumsikan bahwa keduanya ). Asumsikan bahwa keduanya berlaku seperti gas ideal. Tentukan kecepatan rms berlaku seperti gas ideal. Tentukan kecepatan rms dari masing-masing molekul tersebut pada suhu dari masing-masing molekul tersebut pada suhu 293 K.293 K.

SolusiSolusi

partikelrms m

KEv

2=

kTKE23=

,

molper partikeljumlah molper massa=partikelm

( )( ) =×= − 2931038,123 23KE J 1007,6 21−×

=×=×

= − gr 1065,4mol 10022,6

gr/mol 28 231-23Nm kg 1065,4 26−×

=×=×

= − gr 1031,5mol 10022,6

gr/mol 23 231-232Om kg 1031,5 26−×

( )m/s 511

1065,4

1007,6226

21

=××= −

−

rmsv

( )m/s 478

1031,5

1007,6226

21

=××= −

−

rmsv

SolusiSolusi

Energi DalamEnergi Dalam

Potensial di tempat gas ideal itu berada Potensial di tempat gas ideal itu berada adalah serba sama.adalah serba sama.

Energi total partikel sama dengan energi Energi total partikel sama dengan energi kinetiknya.kinetiknya.

NkTvmN23

21 2 =

Karena secara keseluruhan gas tidak bergerak maka energi total merupakan energi dalam gas.

nRTNkTU23

23 ==

Dibandingkan dengan hasil Dibandingkan dengan hasil eksperimeneksperimen

UU tidak dapat diukur langsung. tidak dapat diukur langsung. Yang dapat diukur ialah kapasitas panas gas Yang dapat diukur ialah kapasitas panas gas

pada volume tetap, pada volume tetap, CCVV, walaupun sukar, walaupun sukar

Yang biasa diukur adalah Yang biasa diukur adalah γγ = = CCPP/C/Cvv

Hubungan yang diperoleh dari termo-Hubungan yang diperoleh dari termo-dinamika klasik adalah: dinamika klasik adalah: CCPP – C – CVV = nR = nR

Sehingga diperoleh Sehingga diperoleh γγ = 5/3 = 1,67 = 5/3 = 1,67

Ternyata persesuaian hasil teori dengan hasil Ternyata persesuaian hasil teori dengan hasil eksperimen hanya terdapat pada gas mulia saja eksperimen hanya terdapat pada gas mulia saja (gas monoatomik).(gas monoatomik).

Untuk gas diatomik atau lebih, berlaku azaz Untuk gas diatomik atau lebih, berlaku azaz ekipartisi energi, yaitu yang berperan tidak hanya ekipartisi energi, yaitu yang berperan tidak hanya energi translasi rata-rata saja tetapi juga energi energi translasi rata-rata saja tetapi juga energi rotasi dan translasi rata-rata (sesuai dengan jumlah rotasi dan translasi rata-rata (sesuai dengan jumlah derajat kebebasan dari partikel tersebut terhadap derajat kebebasan dari partikel tersebut terhadap gerak translasi, rotasi dan vibrasi.gerak translasi, rotasi dan vibrasi.

vibrottranstotal EEEE ++=

Dibandingkan dengan hasil Dibandingkan dengan hasil eksperimeneksperimen