PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

KIMIA FISIKA 1

Dosen Pembimbing

Drs. Maya Istiadji, M.PdDrs. Iriani Bakti, M. Si

Faktor Kompresibilitasdan

Persamaan Van Der Waals

Kelompok 3

Maulida RahmahKhalid Fadullah

Khairunesya

Batas – Batas Berlakunya Gas Ideal

P V = n R T

Pada T tetap, PV=nRT tetap

PV untuk gas ideal

selalu tetap pada

tekanan yang

berubah-ubah

Faktor Kompresibiltas

Penyimpangan gas nyata terhadap gas ideal pada

tekanan tinggi dan temperatur rendah

Z = P Vm / RT

Nilai Penyimpangan Z

Gas Ideal

Gas Nyata

Tekanan Rendah

Tekanan Tinggi

Z = 1

Z ∞ 1

Z > 1

Grafik Dari Beberapa Gas Nyata

Grafik tersebut menjelaskan bahwa Z gas ideal mempunyai nilai satu pada tekanan yang berubah-ubah. Sedangkan pada gas nyata (gas O2 pada tekanan rendah ( 200 – 400 atm) memiliki nilai Z yang medekati nilai Z pada gas ideal, sedangkan pada tekanan tinggi ( 600 - 1000 atm) memiliki penyimpangan nilai Z yang lebih besar daripada nilai Z pada gas ideal. Sedangkan pada gas N2 pada tekanan rendah maupun tekanan tinggi memiliki nilai Z yang lebih daripada 1

Persamaan Van der Waals

Memodifikasi Persamaan Gas Ideal agar dapat

digunakan pada gas nyata

Koreksi Volume

Koreksi Tekanan

Faktor Koreksi Tekanan

Memperhitungkan gaya tarik antar

molekul dalam gas nyata yang

ditambahkan pada P

a ( n2 / V2 )

Faktor Koreksi Volume

Mengurangi volume gas terekslusi (b)

dari volume molare gas nyata (V) dalam

hukum gas ideal

P ( V – nb) = R T

Akhirnya diperoleh persamaan yang disebut Persamaan Van der Waals

P = tekananV = Volumea = konstanta Van der Waals untuk volumeb = konstanta Van der Waals untuk tekanann = molR = tetapan gasT = temperatur

nRTnbVV

anp

2

2

2

V

na

nbV

nRTp

2Vm

a

bVm

RTp

Bentuk Lain Persamaan Van der Waals

Ciri Persamaan Van der Waals

Isoterm gas sempurna diperoleh pada tekanan tinggi

Cairan & gas berada bersama jika efek kohesi dan dispersi berada dalam

keseimbangan

Ciri Persamaan Van der Waals

Temperatur Boyle berhubungan dengan temperatur kritis dan persamaan Van der Waals

diperluas menjadi persamaan virial

Konstanta kritis berhubungan dengan koefisien – koefisien Van der Waals

RTVm

a

VmbVm

RTp

1

1

...

11

VmRT

ab

Vm

RTp

RT

abB

Karena pada temperatur Boyle B = 0,

8

27 CB

T

bR

aT

Contoh Soal

Tentukan faktor pemampatan suatu gas dengan temperature 250 K dan tekanan 15 atm yang mempunyai volume molar 0,3 L/mol

Penyelesaian :Dik : P = 15 atmT = 250 KR = 0,0821 L.atm / K.molV = 3 L/mol Ditanyakan : Z?Jawab :Z = p.Vm / RT = (15 atm)(0,3 L/mol) / (0,0821 L.atm.K-1.mol-1)(250 K) = 0, 219

Dengan persamaan van der waals, hitung tekanan gas NH4ClO4

yang dipanaskan pada suhu 800◦C jika jumlah bahan bakar yang disuplai ke booster adalah 500 ton (n = 24.106 mol). Volume dari booster tersebut adalah 6400 m3. Diketahui nila a = 4,00 atm L2 mol-2 dan b = 0,0330 L.mol-1

Penyelesaian : Dik :n = 24.106 mol a = 4,00 atm L2 mol-2

T = 800◦ C + 273 = 1073 K b = 0,0330 L.mol-1

V = 6400 m3 = 6,4 . 106 L

Dit : p ?Penyelesaian : (P + an2/V2) (V-nb) = nRT( 6,4 . 106 L – (24.106 mol. 0,0330 L.mol-1) =24.106 mol . 0,082 L.atm.K-1.mol-1 . 1073KP = 1,6 atm

Kesimpulan

• Compressibility factor adalah suatu faktor yang menyatakan besarnya penyimpangan/deviasi suatu gas nyata dari hukum gas ideal. Dirumuskan dengan

• Nilai Z berhubungan dengan kemampuan suatu gas untuk dimampatkan.

• Persamaan van der Waals dapat dipakai untuk menyatakan hasil yang lebih tepat dalam menentukan P, V atau T pada gas nyata dibandingkan persamaan gas ideal yang terbatas untuk gas ideal. Persamaan van der Waals dirumuskan dengan : nRTnbV

V

anP

22

RT

PVmZ

Soal Latihan

1. Dalam persamaan van der Waals, faktor n2 a / V2 dimasukkan karena ….

A. Volume molekul – molekul gas yang dapat diabaikan

B. Tumbukan yang tidak bersifat elastikC. Atraksi antarsesama molekulD. Kecepatan molekul-molekul gas yang berbeda-

bedaE. tumbukan dengan dinding wadah gas

 2. Berikut yang mempengaruhi faktor deviasi suatu gas, kecuali ….

A. VolumeB. SuhuC. TekananD. Jenis zatE. Komposisi komponen

3. Persamaan van der Waals untuk gas nyata berikut ini:

(p + an2/V2)(V-nb) = nRT

menyatakan sifat gas nyata. Manakah pernyataan yang benar mengenai persamaan tersebut?

A. a = koreksi untuk ukuran molekul gas. B. b = koreksi untuk kecepatan molekul gas. C. b = koreksi gaya tarik (atraksi) antar sesama molekul

gas. D. b = koreksi untuk ukuran molekul gas.E. Persamaan aproksimasi persamaan gas ideal bila a dan b masing masing mendekati 1,00.

 4. Nilai a dan b pada tetapan van der Waals. Semakin kecil nilai a dan b maka akan menunjukkan kondisi gas semakin …

A. Mendekati kondisi gas idealB. Menjauhi kondisi gas idealC. Menambah ukuran gas idealD. Mempercepat kecepatan molekul gasE. Memperlambat kecepatan molekul gas

5. Dibawah ini satuan untuk tetapan van der Walls adalah …A. atm L-2

B. L mol-1 C. kPaD. ppbE. mol cm-3

6. Berikut ini persamaan keadaan gas menurut van der Waals adalah :

A. pV = nRTB. p = nRT/V-nb – a(n/v)2 C. p = RT/Vm D. P1V1 = P2V2

E. V∞ 1/P

7. Diketahui mol gas CO2 pada 25 ◦ C adalah 0,2 mol dan mempunyai volume sebesar 3 L. Bila a = 3,592 atm L2 mol-2 dan b = 4, 267 . 10 -2 L mol-1 berapa besarnya tekanan gas tersebut?

A. 1, 61 C . 21, 8 E. 22, 3

B. 16, 2 D. 2, 23

8. Berikut ini ciri-ciri persamaan van der Waals, kecuali…A. Isoterm gas sempurna diperoleh dari

temperatur dan volum molar besarB. Cairan dan gas berada bersama-sama jika efek

kohesi dan dispersi berada dalam kesetimbanganC. Kontanta kritis berhubungan dengan koefisien-

koefisien van der WaalsD. Temperatur Boyle berhubungan dengan

temperatur kritisE. Isoterm gas sempurna diperoleh pada

temperatur rendah dan volum molar kecil

9. Gas NH3 dalam wadah yang temperaturnya 27◦C mempunyai volume 1,5 L. diketahui tekanan gas sekitar 2 atm. Dari data diatas diperoleh faktor pemampatan sebesar…

A. 0,12B. – 0,12C. 1,2D. 0,83E. 0,64

 10. Senyawa gas dalam wadah dengan temperatur 32◦ C mempunyai faktor daya mampat sebesar 0,13 pada tekanan 1 atm. Maka volume molar senyawa tersebut adalah…

A. 3,5 B. 7,8C. 5,5D. 3,3E. 9,0

essay

1. Hitung dengan persamaan van der Waals tekanan yang dihasilkan dari pemanasan NH4ClO4 (n = 24.10 6 mol ) pada suhu 600 ◦ C jika jumlah bahan bakar yang disuplai ke dalam booster adalah 500 ton. Volume booster tersebut adalah 7000m 3. Jika nilai a = 4,00 atm L2 mol-2 dan nilai b = 0,0330 L mol-1

2. Z untuk gas metana = 0, 783 pada tekanan 100 atm dan temperatur 0 ◦ C. berapa volume mol gas ini ?

3. 2 mol gas NH3 pada 27 ◦ C volumenya 5 liter. Bila a = 4,17atm L2 mol-2 dan b = 0,0371 L per mol, berapa besarnya tekanan?

4. Jelaskan secara singkat hubungan antara faktor daya mampat dan persamaan van der Waals !

5. Mengapa persamaan van der Waals dianggap lebih cocok digunakan untuk mengetahui keadaan gas nyata dibandingkan dengan persamaan gas ideal? Dan apa saja kekurangan dari persamaan van der Waals?