Post on 07-Dec-2015
description
TUGAS KIMIA FISIKA I
KELAS IIIA
OLEH :
Ulfatun Risqi Alawi NIM 1413031009
Ni Komang Ferosi Krystiandini NIM 1413031010
Ni Made Sih Widyasti NIM 1413031024
UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA
SINGARAJA
2015
Materi: 1. Sifat-sifat Gas
2. Hukum-hukum Gas
3. Yang Menjelaskan Sifat-Sifat Gas Ideal
1. Sifat-Sifat Gas
Gas adalah suatu fase benda. Seperti cairan, gas mempunyai kemampuan untuk
mengalir dan dapat berubah bentuk. Namun berbeda dari cairan, gas yang tak tertahan tidak
mengisi suatu volume yang telah ditentukan, sebaliknya mereka mengembang dan mengisi
ruang apapun di mana mereka berada. Tenaga gerak/energi kinetis dalam suatu gas adalah
bentuk zat terhebat kedua (setelah plasma). Karena penambahan energi kinetis ini, atom-
atom gas dan molekul sering memantul antara satu sama lain, apalagi jika energi kinetis ini
semakin bertambah.
Kata “gas” kemungkinan diciptakan oleh seorang kimiawan Flandria sebagai pengejaan
ulang dari pelafalannya untuk kata Yunani, chaos (kekacauan). Sifat-sifat gas dapat
dirangkumkan sebagai berikut.
1. Gas bersifat transparan
2. Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.
3. Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.
4. Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak diwadahi, volume
gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan tekanannya akan menjadi tak hingga
kecilnya.
5. Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.
6. Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata.
7. Gaya tarik menarik sangat kecil
8. Susunannya sangat tidak teratur
9. Letak partikelnya saling berjauhan
10. Bergerak sangat bebas
Gas dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu:
a. Gas ideal: gas yang secara sempurna mengikuti hukum-hukum gas.
b. Gas non ideal (gas nyata): gas yang hanya mengikuti hukum-hukum gas pada tekanan
rendah.
Pada gas ideal, keadaan partikel-partikel gas bergerak secara acak dengan kecepatan yang
bertambah jika temperatur dinaikkan. Jarak antar partikel-partikel relatif jauh lebih besar
daripada ukuran partikel, sehingga gaya tarik-menarik antar partikel sangat kecil dan dapat
diabaikan. Molekul-molekul pada gas ideal dianggap tidak tarik menarik dan volume
molekulnya dapat diabaikan terhadap volume wadah yang ditempati gas tersebut. Kecepatan
suatu partikel selalu berubah-ubah karena terjadinya tumbukan yang elastis sempurna antara
partikel satu dengan partikel lainnya ataupun antara partikel dengan dinding wadah, namun
kecepatan rata-rata partikel gas pada suhu tertentu adalah konstan.
Persamaan gas ideal dapat dituliskan sebagai berikut.
PV = nRT
dengan R = konstanta gas (8,314 J K-1 mol-1)
Pada dasarnya semua gas adalah gas nyata, sedangkan gas ideal sebenarnya tidak ada.
Sifat ideal ini hanya didekati oleh gas beratom satu (monoatomik) pada tekanan rendah dan
temperatur yang relatif tinggi.
2. Hukum-Hukum Gas
Gas selalu dipengaruhi oleh perubahan tekanan dan suhu. Berikut macam-macam
hukum-hukum gas:
2.1 Hukum Boyle
Menurut Boyle, pada suhu konstan volume sejumlah gas tertentu berbanding terbalik
dengan tekanan yang dialami gas tersebut. Hukum Boyle hanya berlaku pada gas ideal jadi
dengan menggunakan persamaan gas ideal dimana n dan T dibuat tetap akan diperoleh
persamaan sesuai Hukum Boyle yaitu:
PV = konstan (pada n, T tetap)
Hukum Boyle digunakan untuk meramalkan tekanan gas jika volumenya berubah
(atau sebaliknya). Jika nilai mula - mula tekanan dan volume adalah p1 dan V1 dan karena
hasil kali pV tetap, nilai akhir p2 dan V2 harus memenuhi
P1V1 = P2V2 (pada n, T tetap)
Persamaan diatas dapat dinyatakan dalam bentuk grafik
Penerapannya dalam perhitungan kimia:
Contoh Soal Terkait Hukum Boyle
Suatu ruangan tertutup mengandung gas dengan volume 200 ml. Jika tekanan ruangan tersebut
adalah 60 cmHg, hitunglah tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml?
Diketahui: V1 = 200 mL ; P1 = 60 cmHg ; V2 = 150 ml
Ditanya : P2 ?
Jawab :
Jadi, tekanan gas pada ruangan yang volumenya 150 ml berdasarkan hukum boyleadalah 80
cmHg.
2.2 Hukum Charles
Charles menyatakan bahwa pada tekanan konstan, volume sejumlah gas tertentu
sebanding dengan temperatur. Dengan menggunakan rumus gas ideal dimana n dan P dibuat
tetap, akan diperoleh:
V ∞ T atau VT
= konstan
Persamaan diatas dapat digunakan untuk meramalkan volume gas sempurna sewaktu
sejumlah tertentu gas tersebut dipanaskan (atau didinginkan) pada tekanan tetap, sehingga
secara matematis dapat dituliskan:
V 1
T 1
= V 2
T 2
Hasil penemuan Charles ini kemudian dijadikan dasar untuk mendefinisikan suatu
skala suhu yang baru dikenal sebagai skala suhu nol absolut atau skala Kelvin. Hubungan
skala Celcius dengan skala Kelvin dinyatakan dengan persamaan
K = 0C + 273,15
dengan K = suhu absolute (Kelvin), 0C = suhu dalam derajat Celcius
Hukum Charles dapat digambarkan dengan grafik di bawah ini.
Penerapannya dalam perhitungan kimia :
Contoh soal 1: Sejumlah gas ideal pada mulanya mempunyai volume V dan suhu T. Jika
gas tersebut mengalami proses isobarik sehingga suhunya menjadi 2 kali suhu semula maka
volume gas berubah menjadi…
Pembahasan
Diketahui :
Volume awal (V1) = V
Suhu awal (T1) = T
Suhu akhir (T2) = 2T
Ditanya : volume akhir (V2)
Jawab :
Volume gas berubah menjadi 2 kali volume semula.
Contoh Soal 2: Di dalam sebuah bejana tertutup terdapat gas yang mempunyai volume 2
liter dan suhu 27oC. Jika volume gas menjadi 3 liter maka suhu gas menjadi…
Pembahasan
Diketahui :
Volume awal (V1) = 2 liter = 2 dm3 = 2 x 10-3 m3
Volume akhir (V2) = 3 liter = 3 dm3 = 3 x 10-3 m3
Suhu awal (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Ditanya : suhu akhir (T2)
Jawab :
Suhu gas berubah menjadi 450 Kelvin atau 177oC
2.3 Hukum Gay Lussac
Gay Lussac melaporkan hasil penemuannya yang menyatakan bahwa: “Pada volume
konstan, tekanan gas berbanding lurus dengan temperatur absolut”. Secara matematis
dapat dituliskan sebagai berikut.
P T atau PT
= konstan atau P1
T1 =
P2
T 2
Proses yang terjadi pada volume konstan disebut proses isokhoris. Hubungan antara
tekanan dan suhu gas pada volume konstan dapat digambarkan dengan grafik dibawah ini.
Penerapannya dalam perhitungan kimia
Contoh soal 1:Sejumlah gas pada mulanya mempunyai tekanan P dan suhu T. Jika gas
tersebut mengalami proses isokhorik sehingga tekanannya menjadi 4 kali tekanan semula
maka suhu gas berubah menjadi…
Pembahasan
Diketahui :
Tekanan awal (P1) = P
Tekanan akhir (P2) = 4P
Suhu awal (T1) = T
Ditanya : suhu akhir (T2)
Jawab :
Suhu gas berubah menjadi 4 kali suhu awal.
Contoh soal 2: Gas berada di dalam bejana tertutup pada mulanya bersuhu 27°C. Agar
tekanannya menjadi 2 kali semula, maka suhu ruangan tersebut adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Tekanan awal (P1) = P
Tekanan akhir (P2) = 2P
Suhu awal (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Ditanya : suhu akhir (T2)
Jawab :
Suhu ruangan adalah 327oC.
Contoh soal 3 : Ban sepeda motor mempunyai tekanan ukur 2 atm pada suhu 27oC. Setelah
sepeda motor dikendarai, suhu di dalam ban berubah menjadi 47oC. Jika pemuaian
diabaikan maka tekanan udara di dalam ban berubah menjadi…
Pembahasan
Ubah tekanan ukur menjadi tekanan mutlak. Tekanan mutlak = tekanan ukur + tekanan
atmosfir
Diketahui :
Tekanan atmosfir = 1 atm = 1 x 105 Pascal
Tekanan ukur awal = 2 atm = 2 x 105 Pascal
Tekanan mutlak awal (P1) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 105 Pascal
Suhu awal (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Suhu akhirl (T1) = 47oC + 273 = 320 K
Ditanya : Tekanan ukur akhir
Jawab :
Tekanan ukur akhir = tekanan mutlak akhir – tekanan atmosfir
Tekanan ukur akhir = 3,2 atm – 1 atm
Tekanan ukur akhir = 2,2 atm
2.4 Hukum Charles dan Gay Lussac
Charles dan Gay Lussac telah menyelidiki tentang besarnya koefisien muai ruang
untuk gas ideal adalah 1
273,15. Jika suhu naik pada tekanan tetap, maka volume gas
bertambah besar. Secara matematis pernyataan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.
V 1
T 1
= V 2
T 2
= konstan (proses isobar, sesuai dengan persamaan Charles)
Dalam kondisi kenaikan suhu yang dilakukan pada volume tetap, maka tekanan akan
bertambah besar yang disebabkan oleh bertambah besarnya kecepatan partikel, sehingga
bertambah banyak juga tumbukan yang terjadi pada dinding wadah. Secara matematis
pada proses isokhoris dapat ditulis sebagai berikut.
P1
T1
= P2
T 2
= konstan (sesuai dengan persamaan Gay-Lussac)
2.5 Hukum Boyle-Gay-Lussac
Hukum Boyle dan Gay-Lussac dapat digabungkan menjadi satu, yaitu:
Isoterm isokhorik
Pada perubahan A, menurut hukum Boyle: P1V1 = P*V1 P* = P1V 1
V 2
Pada perubahan B, menurut hukum Gay-Lussac
P1V 1
T 1
= P2V 2
T 2
= C (konstan)
Harga konstan tersebut bukanlah energinya, melainkan energi partikel yang biasanya
disimbolkan dengan huruf n. Sifat konstan dapat dipertahankan jika didalam proses tidak
terjadi reaksi kimia (asosiasi dan disosiasi) atau tabung mengalami kebocoran.
2.6 Hukum Dalton
Besarnya tekanan (P) pada dinding tabung bergantung pada jumlah partikel (n)
disebut dengan parsiil gas. Tekanan parsiil suatu gas tersebut tidak bergantung dari gas
lainnya. Jadi, menurut dalton bahwa tekanan total gas merupakan penjumlahan dari tekanan
parsiil masing-masing gas, sehingga sevara otomatis dapat dituliskan sebagai berikut.
Ptotal = PA + PB + PC + ... dst
Agar tekanan parsiil masing-masing gas dapat dijumlahkan maka suhu dan volume
gas harus dibuat tetap. Tekanan parsiil masing-masing gas sama dengan fraksi mol gas
tersebut dikalikan tekanan total gas.
PA = XA . P1 (dimana XA adalah fraksi mol gas A)
Penerapannya dalam perhitungan kimia
Keadaan I P2, V2, T2
Keadaan peralihan P*. V2. T1
Keadaan I P1, V1, T1
Contoh soal : Sebuah wadah bervolume 1liter diisi dengan gas N2 berasal dari wadah 2 liter
dengan tekanan 300 mmHg, gas H2 berasal dari wadah 2 liter dengan tekanan 80 mmHg.
Hitunglah tekanan total dalam atm.
Jawab :
PN2 = 300 mmHg x 2 liter / 1 liter = 600 mmHg
PH2 = 80 mmHg x 2 liter / 1 liter = 160 mmHg
Pt = PN2 + PH2 = 600 mmHg + 160 mmHg = 760 mmHg = 1 atm
2.7 Hukum Amagat
Menurut hukum Amagat, pada sembarang campuran gas volume total dapat dianggap
merupakan jumlah volume parsial masing-masing komponen dalam campuran.
V =V1 +V2 +V3 + ….
V1, V2, V3, dst. = volume parsiil
Yang dimaksud volume parsial adalah volume dimana masing-masing gas akan menempati
jika ada sendirian pada suhu dan tekanan total yang diberikan.
2.8 Hukum Graham
Gas mempunyai kemampuan untuk mengisi setiap ruangan kosong atau berdifusi dari
daerah yang mempunyai berat jenis tinggi ke daerah yang berat jenisnya rendah sampai
tercapai keadaan homogen. Sifat difusi gas telah dipelajari oleh Thomas Graham pada tahun
1829. Graham menemukan bahwa laju difusi gas pada suhu dan tekanan konstan
berbanding terabalik dengan akar berat jenisnya.
r √ 1d
dengan r = laju difusi
d = berat jenis atau kerapatan gas
Pada suhu tertentu dan tekanan tertentu, berat jenis gas sebanding dengan berat molekulnya
(M). Oleh karena itu untuk dua jenis gas, pada suhu dan tekanan yang sama akan diperoleh
persamaan :
r1
r2 = √ M 2
M 1
= √ d2
d1
Pada proses efusi dalam suatu wadah dalam tekanan rendah akan mengikuti hukum difusi
diatas. Pada prakteknya yang biasa diukur adalah waktu (t detik) yang diperlukan oleh
sejumlah volume gas tertentu untuk berdifusi melalui lubang kecil, karena waktu efusi
berbanding terbalik dengan laju efusi yang secara matematis dapat dilihat sebagai
persamaan berikut :
t1
t2 = √ M 2
M 1
= √ d2
d1
Penerapannya dalam perhitungan kimia
Contoh soal : Waktu yang diperlukan oleh gas X dan gas oksigen dengan volume yang
sama untuk berdifusi melalui suatu celah kcil berturut-turut 45 detik dan 48 detik. Hitung
massa molekul relative X.
Jawab:
tX
tO2
=√ mXmO2
=4548
= √ mX32
= (4548
)2 = mX
32
mX= 32x(4548
)2 = 28
3. Asumsi-Asumsi Yang Menjelaskan Sifat-Sifat Gas Ideal
1. Gas terdiri atas partikel-partikel yang sangat kecil (discrete) yang disebut molekul, yang
massa dan besarnya sama untuk tiap-tiao jenis gas.
2. Suatu gas terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul dan setiap molekul adalah
identik (sama) sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya.
3. Molekul-molekul ini selalu bergerak ke segalah arah dan selalu bertumbukan dengan
molekul-molekul yang lain serta dengan dinding wadah, sehingga memenuhi hukum
newton.
4. Tumbukan molekul terhadap dinding menyebabkn terjadinya tekanan, yaitu gaya
persatuan luas.
5. Molekul-molekul mengalami tumbukan lenting sempurna satu sama lain dengan
dinding wadahnya. Jadi, dalam tumbukan energi kinetik adalah konstan.
6. Pada tekanan yang relative rendah, jarak antar molekul-molekul gas jauh lebih besar
dari pada diameter molekul-molekul gas sendiri, hingga gaya tarik antar molekul-
molekul gas dapat diabaikan.
7. Temperatur absolut berbanding lurus dengan energi kinetic rata-rata dari semua
molekul dalam system.
DAFTAR PUSTAKA
Kartohadiprojo, I. I. (1991). Kimia Fisika Jilid 1 Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga.
Rohman, I. &. (2004). COMON TEXTBOOK (Edisi Revisi) Kimia Fisika 1. Universitas
Pendidikan Indonesia.
Suardana, I. N., Kirna, I. M., & Retug, I. N. (2001). Kimia Fisika I. Singaraja: Jurusan
Pendidikan Kimia.
Triyono. (1994). Kimia Fisika. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.