Teori Kinetik Gas

Nama : Rizka Amalia HutamiKelas : XI MIA 5

Tugas Remedial Fisika

Teori Kinetik Gas

Makroskopis

Syarat Gas Ideal

Isotermi

kHukum Boyle

Isobarik

Isokhori

k

Hukum

Gay-Lussac

bahasan secara

memiliki memiliki

dapat berupa

dapa

t ber

upa

dijelaskan dengan

Teori Kinetik GasTeori kinetik zat membicarakan sifat zat

dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat tersebut.

Ciri - Ciri Gas Ideal1. Gas Ideal terdiri atas partikel-partikel (atom dan molekul)

dalam jumlah yang sangat banyak.2. Partikel-partikel gas tsb. senantiasa bergerak secara acak.3. Partikel-partikel gas ideal tersebar merata dalam ruang yang

sempit.4. Jarak antara partikel jauh lebih besar daripada ukuran

partikel, sehingga ukuran partikel biasanya diabaikan.5. Tidak ada gaya antara partikel yang satu dengan yang lain,

kecuali jika terjadi tumbukan.6. Tumbukan antara partikel-partikel ataupun antara partikel

dan dinding terjadi secara lenting sempurna.7. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku juga untuk gas

ideal.

Proses gas dengan suhu tetap (isotermal).

HUKUM BOYLE (1627 – 1691)

V2

P1

V1

P2

T T

P . V = c (konstan) P1 . V1 = P2 . V2

V

P

T

“Jika suhu gas dalam wadah tertutup dijaga tetap (wadah tidak bocor), maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volume.”

HUKUM GAY-LUSSAC DAN CHARLES (1778-1850)

Proses gas dengan tekanan tetap (isobarik) dan volume tetap (isokhorik).

V= Konstan

TV1 V2

=T1 T2

V1

P

T1 V2

P

T2

P

V

P= Konstan

TP1 P2

=T1 T2

“Jika tekanan gas dalam wadah tertutup dijaga tetap (wadah tidak bocor), maka volume gas sebanding dengan suhunya.”V = V0 (1 + ∆t/273°)

P = P0 (1 + ∆t/273°)

Persamaan Keadaan Gas Idealmerupakan gabungan dari Hukum Boyle dan Hukum Gay-Lussac.

P.V= Konstan

TP1 V1 P2 V2

=T1 T2

V

P

Prinsip Ekuipartisi Energi1. Pengaruh Kecepatan terhadap Tekanan

Jika partikel gas ideal tersebut menumbuk dinding ruang, tumbukan yang terjadi adalah tumbukan lenting sempurna. Oleh karena itu, jika kecepatan awal partikel saat menumbuk dinding A adalah +vx, kecepatan akhir partikel setelah terjadinya tumbukan dinyatakan sebagai -vx. Perubahan momentum (∆px) yang dialami partikel adalah ∆px = pakhir – pawal = -mvx - (mvx) = -2mvx.

Setelah menumbuk dinding A, partikel gas ideal tersebut menumbuk dinding B. Demikian seterusnya, partikel gas tersebut akan bergerak bolak-balik menumbuk dinding A dan dinding B. Dengan demikian, menghitung selang waktu antara dua tumbukan yang terjadi pada dinding A dengan persamaan :

∆t = 2L / vx (1–15)

Pada saat partikel gas tersebut menumbuk dinding, partikel memberikan gaya sebesar Fx pada dinding. Pada pelajaran mengenai momentum, besarnya gaya yang terjadi pada peristiwa tumbukan sama dengan laju perubahan momentumnya (F= ∆P/∆t). Dengan demikian, besar gaya Fx tersebut dapat diketahui sebagai berikut.

Fx = mvx2 / L (1–16)

Jika di dalam ruang berbentuk kubus tersebut terdapat sejumlah N partikel gas, yang kecepatan rata-rata seluruh molekul gas tersebut dinyatakan dengan vx, gaya yang dialami dinding dinyatakan sebagai Ftotal. Dengan demikian, Persamaan (1–16) dapat dinyatakan menjadi :

(1–17)

Mencari besarnya tekanan (P) yang dilakukan oleh gaya total (Ftotal) yang dihasilkan oleh N partikel gas ideal tersebut pada dinding A.

P = Ftotal / A

Oleh karena luas dinding adalah perkalian antara dua panjang rusuk dinding tersebtu (A = L2 maka persamaan tekanan pada dinding dapat ditulis dengan :

(1–18)atau ;

P . V = Nmvx2 (1–19)

dengan: P = tekanan pada dindingV = volume ruang

Dalam tinjauan tiga dimensi (tinjauan ruang), kecepatan rata-rata gerak partikel merupakan resultan dari tiga komponen arah kecepatan menurut sumbu-x ( ) , sumbu-y ( ), dan sumbu-z ( ), yang besarnya sama. Oleh karena itu, dapat dituliskan dengan .

Jika setiap komponen pada kedua ruas penamaan kecepatan tersebut dikuadratkan, dapat dituliskan : ,

sehingga diperoleh,

Dengan demikian, Persamaan (1–19) dapat diubah menjadi:

(1–20)

atau

(1–21)

dengan: N = banyaknya partikel gas,m = massa 1 partikel gas,v = kecepatan partikel gas, danV = volume gas.

Tekanan gas di ruang tertutup bergantung pada kuadat kecepatan rata-rata gas tersebut.

2. Energi Kinetik Partikel dan Ekuipartisi EnergiGas Monoatomik (Helium, Neon, Argon)

P V = N k T P = m v2

m v2 V = N k T Ek = m v2

m v2 = k T Ek = k T

Ek = k T

Gas Diatomik (H2, O2, N2)Suhu rendah (E → 300 K)

Ek = k T

Suhu sedang (E → 300 K – 1000 K)

Ek = k T

Suhu tinggi (E → 1000 K)

Ek = k T

- suhu sedang/tinggi terjadi gerak rotasi- sumbu x menghasilkan nilai sangat kecil-Sumbu y dan z menghasilkan Ek = k T

y

x

z

Saat bertranslasi, berotasi, atau bervibrasi molekul diatomik memiliki Ek berbeda.

Prinsip Ekuipartisi Energi (James Clark Maxwell)

“Setiap jenis molekul memiliki jumlah derajat kebebasan tertentu. Derajat kebebasan menyatakan molekul menyimpang energi, dan setiap satu derajat kebebasan berkaitan dengan energi kinetik rata-rata yang nilainya ½ k T.”

Ek = f k T

3. Energi Dalam dan Kecepatan Partikel GasEnergi Dalam adalah jumlah energi kinetik seluruh molekul gas yang terdapat di dalam sebuah tabung tertutup.

U = N . Ek = N f k T

Joule

Akar rata-rata kuadrat kelajuan (Vrms)

P V = N k T ↔ P V = k T

semakin besar massa jenis suatu gas dalam ruang tertutup, semakin kecil pula kelajuan partikelnya.

TERIMA KASIH