Makalah tentang Gas



Makalah tentang Gas






DOSEN PENGAMPU:
Dr. YUSNELTI, M.Si
NAMA : REFI RIZKIANDI
NIM : A1C217030




PROGRAM STUDI PENDIDIKAN MATEMATIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENGETAHUAN
UNIVERSITAS JAMBI
2017





BAB I
PENDAHULUAN


A.      Latar Belakang 
Gas merupakan suatu zat yang molekul atau partikelnya bergerak bebas. pada bab ini akan dipelajari mengenai sifat mikroskopik dari suatu gas dengan meninjau dari tekanan, volum dan suhu yang sering disebut dengan teori kinetik gas.
Semoga makalah ini dapat berguna bagi rekan-rekan yang lain serta adik-adik kelas kami.
B.  Tujuan
penulisan makalah ini diharapkan mampu memberikan manfaat sebagai berikut :
  1. Memberikan tambahan pengetahuan kepada pembaca tentang persamaan teori kinetik gas ideal.
  2. Memberikan penjelasan tentang hal – hal dasar yang sering dilupakan dalam teori kinetik gas
  3. Memberikan pengetahuan kepada pembaca tentang pengertian dan hukum-hukum teori kinetik gas.

BAB II
PEMBAHASAN


1. Teori Kinetik Gas Ideal
Dalam hal ini yang disebut gas ideal adalah gas yang memenuhi asumsi-asumsi sebagai berikut :
1.      Terdiri atas partikel dalam jumlah yang banyak dan tidak ada gaya tarik-menarik antar partikel
2.      Setiap partikel gas selalu bergerak dengan arah acak(sembarang)
3.      Ukuran partikel diabaikan terhadap ukuran wadah
4.      Setiap tumbukan yang terjadi secara lenting sempurna.
5.      Partikel-partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruang dalam wadah.
6.      Gerak partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak.

Berdasarkan eksperimen persamaan keadaan gas yang telah dilakukan dengan mengubah besaran tekanan, volum, dan suhu ternyata ada kesebandingan antara hasil kali tekanan dan volum terhadap suhu yaitu sebagai berikut :
PV = α  T

demikian juga dengan massa system gas setelah divariasi dengan tekanan, volum, dan suhu terdapat kesebandingan yaitu sebagai berikut :
PV = α MT

untuk membuat persamaan diatas menjadi sempurna maka diperlukan suatu konstanta pembanding yang nilainya sama untuk semua gas. dari hasil eksperimen nilai konstanta pembanding adalah berbeda untuk setiap gas jika kita menggunakan satuan massa tetapi menggunakan mol. 1 mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang ada pada 12 gram atom karbon-12 yaitu sebanyak 6,02 x 1023 partikel. bilangan 6,02 x 1023 disebut bilangan avogrado(na)
dengan demikian mol zat dapat dinyatakan dalam jumlah partikel n seperti berikut :
n =      atau   n = n na
dengan
n = jumlah zat (mol)
n = banyaknya partikel (molekul)
na = bilangan avogrado (6,02 x 1023)


konstanta perbandingan universal, yang berlaku untuk semua gas adalah r (konstanta gas universal) sehingga persamaan keadaan gas ideal dapat ditulis manjadi seperti berikut.
pV = nRT

dengan
p =tekanan gas (atm atau n/m2)
V = volum gas (m3 atau liter)
N = jumlah mol gas (mol)
R = tetapam gas universal (8,31 j/mol k)
T  = suhu gas (k)

maka persamaan keadaan gas ideal dapat dinyatakan dalam jumlah molekul.
pv = gr/mr.rt
pv = nkt
dengan k =  = tetapan boltzman (1,38x10-23 j/k)
p = tekanan gas (n/m2)
v = volum gas (m3) 
n = jumlah molekul
t = suhu gas (k)

jika ditinjau dari sudut pandang mikroskopik, partikel-partikel zat saling memberikan gaya tarik berasal dari sifat elektris maupun gravitasinya (hukum newton tentang gravitasi). selain gaya tarik antarpartikel juga terdapat gaya tolak antarpartikel yang berasal dari sifat elektris inti atom yang bermuatan positif. massa atom terpusat pada inti atom sehingga juka jarak atom terlalu dekat maka akan terjadi gaya tolak yang cukup besar dari atom-atom tersebut. dengan demikian, terdapat jarak minimum yang harus dipertahankan oleh atom-atom tersebut agar tidak terjadi gaya tolak.

persamaan keadaan gas ideal
persamaan gas ideal adalah suatu persamaan yang menyetakan hubungan antara tekanan, volume, dan suhu suatu gas. berikut persamaan yang ditemukan dalam bentuk hukum fisika.



2. Hukum-hukum dari persamaan gas ideal
a.      hukum boyle
hukum boyle yang berbunyi bila massa dan suhu suatu gas dijaga konstan maka volum gas akan berbanding terbalik dengan tekanan mutlak, yang dikemukakan oleh robert boyle

pernyataan dari hukum boyle adalah bahwa hasil kali antara tekanan dan volum akan bernilai konstan selama massa dan suhu gas dijaga konstan. secara matematis dapat di tulis
pv = c
keterangan =
p = tekanan gas (n/ m2  atau pa)
v = volum gas (m3)
c = tetapan berdimensi usaha

contoh soal
dalam suatu wadah terdapat 4 liter gas dengan tekanan 4 atm dan suhu 470c. kemudian tekanan gas menjadi 1/4  dari tekanan semula dan suhu gas dijaga konstan. berapakah volum gas sekarang?
pembahasan :
p1 = 4 atm                                            dari hukum boyle, pada suhu tetap hubungan yang
p2 = ¼ p1 = 1 atm                               berlaku adalah :  p1.v1 = p2.v2
t = 470c                                                v2 =  =
v1 = 4l                                            = 16 liter
v2 =….?                                              jadi, volum gas sekarang adalah 16 liter.


b.      hukum charles
hukum charles berbunyi volum gas berbanding lurus dengan suhu mutlak, selama massa dan tekanan gas dijaga konstan, dikemukakan oleh jacques charles tahun 1787. dengan demikian volum dan suhu suatu gas pada tekanan konstan adalah berbanding lurus dan secara matematis kesebandingan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.

v = kt, dengan k adalah konstanta

kemudian untuk gas dalam suatu wadah yang mengalami perubahan volum dan suhu dari keadaan 1 ke keadaan 2 saat tekanan dan massa dijaga konstan, dapat dirumuskan berikut :

 =

dengan
v1 = volum gas mula-mula (m3)
v2 = volum gas akhir (m3)
t1 = suhu gas mula-mula (k)
t2 = suhu gas akhir (k)

contoh soal
gas dalam ruang tertutup memiliki volum 1 liter pada tekanan 10 atm dan suhu 470c. gas dipanaskan pada tekanan tetap sehingga suhunya menjadi 770c. berapakah volum gas sekarang?
pembahasan
p = 10 atm                               pada tekanan tetap berlaku hubungan seperti berikut.
v1 = 1l                                      =
t1 = 470c = 320 k                                 =    è v2 =  = 1,094 liter
t2 = 770c = 350 k                    jadi, volum gas sekarang adalah 1,094 liter

c.       hukum gay lussac
pada volume konstan, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas. hubungan ini dikenal dengan julukan hukum gay-lussac, dinyatakan oleh joseph gey lussac (1778-1850). secara matematis ditulis sebagai berikut :
          atau  p = c.t
 = c   ===>  v = tetap
untuk gas dalam suatu wadah yang mengalami pemanasan dengan volum dijaga tetap, pada proses 1 dan 2 hukum gey lussac dapat ditulis seperti berikut :
 =     ===>  v = tetap
Dengan
p1 = tekanan mula-mula (atm)
p2 = tekanan akhir (atm)
t1 = suhu mutlak mula-mula (k)
t2 = suhu akhir (k)
contoh soal
gas dalam ruang tertutup memiliki volum 2,5 liter, tekanan 2 atm, dan suhu 270c. berapakah tekanan gas tersebut jika suhu dinaikan menjadi 670c pada volum tetap?
pembahasan :
v = 2,5 l                                   pada volum tetap berlaku hukum gey lussac,
p1 = 2 atm                                =     ==>   p2 =   p1   ==>  p2 =    x 2
t1 = 270c = 300k                     p2 = 2.27 atm
t2 = 670c = 340k                     jadi, tekanan gas pada suhu 670c adalah 2,27 atm
d.      hukum boyle-gay lussac
suatu rumus turunan dari perkembangan dari hukum boyle dan gay lussac yaitu persamaan keadaan gas yang lebih umum yang menghubungkan besaran tekanan, volum, dan suhu dalam berbagai keadaaa, sehingga memperoleh persamaan berikut :
 = c   apabila dalam dua keadaan maka dapat ditulis dengan  =   
keterangan
p1 = tekanan gas mula-mula (n/m2)
v1 = volum gas mula-mula (m3)
t1 = suhu mutlak gas mula-mula (k)
p2 = tekanan gas akhir (n/m2)
v2 = volum gas akhir (m3)
t2 = suhu mutlak gas akhir (k)

B. Tekanan, suhu, dan energi gas

1. model partikel gas

SIFAT GAS UMUM
a.       Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
b.      Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.
SIFAT GAS IDEAL
Sifat-sifat gas ideal  dapat dijelaskan dengan dasar sebagai berikut:
a.       Gas terdiri atas molekul dalam jumlah besar.
b.      Partikel-partikel gas bergarak dalam lintasan lirus dengan kelajuan tetap dan gerakanya acak karena tumbukan.
c.       Semua tumbukan bersifat lenting sempurna.
d.      Selang waktu tumbukan antar partikel sangat sedikit.
e.       Volume partikel gas sangat kecil dibandingkan volume ruang yang ditempati, sehingga dapat diabaikan.
f.       Pada semua partikel gas berlaku hukum newton tentang gerak.

2. Hubungan antara tekanan, suhu, dan energi partikel gas
a.       Tekanan sebagai fungsi kecepatan rata-rata
dijelaskan oleh teori kinetik sebagai kemunculan dari gaya yang dihasilkan oleh molekul-molekul gas yang menabrak dinding wadah. Misalkan suatu gas denagn N molekul, masing-masing bermassa m, terisolasi di dalam wadah yang mirip kubus bervolume V. Ketika sebuah molekul gas menumbuk dinding wadah yang tegak lurus terhadap sumbu koordinat x dan memantul dengan arah berlawanan pada laju yang sama (suatu tumbukan lenting),


b.      Suhu dan energi kinetik
Dari hukum gas ideal
PV=Nk_BT(1)
dimana B adalah konstanta Boltzmann dan T adalah suhu absolut. Dan dari rumus diatas, dihasilkan Gagal memparse (kesalahan sintaks): PV={Nmv_{rms}^2\overset 3}
Derivat:
Nk_BT=\frac{Nmv_{rms}^2}{3}
T=\frac{mv_{rms}^2}{3k_B}(2)
yang menuju ke fungsi energi kinetik dari sebuah molekul
mv_{rms}^2=3k_BT
Energi kinetik dari sistem adalah N kali lipat dari molekul K=\frac{Nmv_{rms}^2}{2}
Suhunya menjadi
T=\frac{2K}{3Nk_B}(3)
Persamaan 3 ini adalah salah satu hasil penting dari teori kinetik
“
Rerata energi kinetik molekuler adalah sebanding dengan suhu absolut.
”
Dari persamaan 1 dan 3 didapat:
PV=\frac{2K}{3}(4)
Dengan demikian, hasil dari tekanan dan volume tiap mol sebanding dengan rerata energi kinetik molekuler. Persamaan 1 dan 4 disebut dengan hasil klasik, yang juga dapat diturunkan dari mekanika statistik[1].
Karena 3N adalah derajat kebebasan (DK) dalam sebuah sistem gas monoatomik dengan N partikel, energi kinetik tiap DK adalah:
\frac{K}{3 N}=\frac{k_B T}{2}(5)
Dalam energi kinetik tiap DK, konstanta kesetaraan suhu adalah setengah dari konstanta Boltzmann. Hasil ini berhubungan dengan teorema ekuipartisi. Seperti yang dijelaskan pada artikel kapasitas bahang, gas diatomik seharusnya mempunyai 7 derajat kebebasan, tetapi gas yang lebih ringan berlaku sebagai gas yang hanya mempunyai 5.




Dengan demikian, energi kinetik tiap kelvin (gas ideal monoatomik) adalah:
  • Tiap mole: 12.47 J
  • Tiap molekul: 20.7 yJ = 129 μeV
Pada STP (273,15 K , 1 atm), didapat:
  • Tiap mole: 3406 J
  • Tiap molekul: 5.65 zJ = 35.2 meV
c.       Banyaknya tumbukan dengan dinding
Jumlah tumbukan atom dengan dinding wadah tiap satuan luar tiap satuan waktu dapat diketahui. Asumsikan pada gas ideal, derivasi dari [2] menghasilkan persamaan untuk jumlah seluruh tumbukan tiap satuan waktu tiap satuan luas:
A=\frac{N\cdot v_{avg}}{4V}=\frac{\rho}{4}\sqrt{\frac{8kT}{\pi m}}\frac{1}{m}.
d.      Laju RMS molekul
Dari persamaan energi kinetik dapat ditunjukkan bahwa:
v_{rms}^2=\frac{3RT}{\mbox{massa mol}}
dengan v pada m/s, T pada kelvin, dan R adalah konstanta gas. Massa molar diberikan sebagai kg/mol. Kelajuan paling mungkin adalah 81.6% dari kelajuan RMS, dan rerata kelajuannya 92.1% (distribusi kelajuan Maxwell-Boltzmann).

daftar pustaka


hilman, setiawan. 2007.fisika untuk sma dan ma kelas xi. piranti darma kalokatama.jakarta.

http://www.wikipedia.com

Purwanti, endang.2009. pr fisika untuk sma/ma kelas xi semester ii.intan pariwara :klaten

http://www.google.com

Komentar

Posting Komentar