TEORI KINETIK GAS

Teori Kinetik Gaso Untuk menyederhanakan dalam menjelaskan teori kinetik gas diambil pengertian mengenai gas ideal.

o Salah satu sifat gas ideal yang digunakan dalam menjelaskan teori ini adalah ukuran partikel yang diabaikan dan tumbukan yang terjadi adalah lenting sempurna.

o Dalam gas ideal yang sesungguhnya atom-atom tidak sama kecepatannya. Sebagian bergerak lebih cepat, sebagian lebih lambat. Tetapi sebagai pendekatan kita anggap semua atom itu kecepatannya sama.

Difusi dan Efusi Difusi adalah penyebaran atau percampuran sempurna 2 molekul gas atau lebih sehingga didapatkan keadaan yang sama secara fisik, seperti parfum atau cologne, di antara gas lainnya.

Selain melakukan difusi molekul gas juga dapat mengalir dari tempat bertekanan tinggi menuju ke tempat bertekanan rendah. Peristiwa ini disebut dengan efusi.

Gas berdifusi Gas berefusi

Hukum Efusi Graham Thomas Graham mempelajari kecepatan efusi beberapa gas melewati lubang kecil yang sama dan didapatkan gas dengan densitas yang lebih besar berefusi lebih lambat.

Hubungan ini disebut Hukum Graham, yaitu kecepatan efusi gas berbanding terbalik dengan akar densitasnya, d pada P dan T konstan.

Kecepatan efusi (r) 1 / d

Kecepatan efusi A (rA) dB

=Kecepatan efusi B (rB) dA

Postulat Teori Kinetika Gas1) Gas terdiri atas partikel – partikel kecil yang konstan dan bergerak secara

acak menurut garis lurus.

2) Partikel gas mempunyai volume partikel gas yang sangat kecil dibandingkan volume wadah, sehingga volume gas dapat diabaikan.

3) Partikel-partikel sering bertumbukan elastik satu sama lain dan dengan dinding pada wadah. Tabrakan molekul tersebut menyebabkan tidak ada energi molekul yang hilang.

4) Energi kinetik rata – rata molekul berbanding lurus dengan suhu mutlak.

5) Pada tekanan yang relatif rendah, jarak rata – rata antara molekul sangat besar, maka daya tarik – menarik atau tolak – menolak antar molekul dapat diabaikan.

Postulat Teori Kinetika Gas

Hukum-hukum Gas diterangkan oleh Teori Kinetika Gas

Teori Kinetika dan Suhu GasEnergi kinetika rata-rata dari partikel-partikel gas sebanding

dengan suhu absolut.

Teori Kinetika & Hukum Tekanan-Volume (Hukum Boyle)

Molekul-molekul gas sangat kecil dan berjauhan, akibatnya gas dapat ditekan, sehingga molekulnya menjadi berdekatan. Hal ini sesuai dengan Hukum Boyle.

Teori Kinetika dan Hukum Tekanan-Suhu (Hukum Gay-Lussac)

Dalam teori kinetika disebutkan naiknya suhu gas akan menaikkan kecepatan rata-rata partikel gas. Dengan kata lain teori kinetika menerangkan bagaimana tekanan gas berbanding lurus dengan suhu gas.

Teori Kinetika dan Hukum Suhu-Volume (Hukum Charles)

Dalam teori kinetika disebutkan naiknya suhu gas akan menaikkan rata-rata energi kinetika partikelnya, yang cenderung menaikkan tekanan gas. Gas berekspansi dengan menaiknya T pada P konstan, dengan kata lain

Teori Kinetika dan Hukum Dalton Tekanan Parsial

Molekul gas ideal tidak mengenal adanya molekul lain disekitarnya, kecuali bila bertumbukkan, sebab masing – masing akan berlaku secara bebas, dan memberikan tekanan yang sama, seolah-olah gas tersebut menempati ruang tersebut sendirian.

Contoh Soal1) Bagaimanakah hubungan antara massa molekul relatif gas (Mr)

terhadap kecepatan efusi gas (r) pada T dan P tetap serta tentukan manakah yang lebih besar kecepatan efusinya antara gas He dan HBr berdasarkan perbandingan?

2) Dalam sebuah wadah tertutup terdapat 16 gr gas O2 yang memiliki kecepatan efusi 0,5 m/s dengan volume 400 dm3. Hitunglah kecepatan efusi 32 dm3 gas NO2 dengan tekanan 143 torr dan suhu 150oC?

Tekanan gas menurut teori kinetika

Tinjau N buah partikel suatu gas ideal dalam kotak, masing-masing dengan kecepatan:

………….

kvjvivv zyxˆˆˆ

1111

kvjvivv zyxˆˆˆ

2222

z

x

y

A

Vx

Vy

Vz

Misalkan ditinjau 1 partikel x...

Vx -V’x

Parameter analisa Sebelum Sesudah

Tumbukan (p) m.vx -m.v’x

Selang waktu tumbukan (t)

l vx

2l-v’x

Perubahan momentum per detik (p/t)

(mvx)vx

l

(2mvx) vx

2l

Misalkan ditinjau 1 partikel x...

Kecepatan partikel mula2:

Kecepatan partikel setelah menumbuk dinding kanan (asumsi: tidak ada tumbukan antar partikel):

Perubahan momentum partikel:

Selang waktu partikel tsb dua kali menumbuk dinding kanan:

Besarnya momentum yg diberikan partikel pada dinding kanan tiap satuan waktu:

kvjvivv zyxˆˆˆ

kvjvivv zyxˆˆˆ

imvvmvmp xxxˆ2)(

xvt

2

imv

imv

t

p xx ˆˆ2

2 22

Untuk jumlah partikel = NBesarnya momentum total yg diberikan N buah

partikel pada dinding kanan tiap satuan waktu:

Tekanan gas pada dinding kanan:

Tetapi dan

sehingga

ivvvm

t

pxNxx

ˆ... 222

21

2222

21 ... xxNxx v

V

mNvvv

A

m

tA

pP

2222zyx vvvv 222

zyx vvv 22

3

1vvx

2

3

1v

V

NmP

Energi kinetik2

3

1v

V

NmP

2

2

1

3

2vm

V

NP Ek

V

NP

3

2

TkEk2

3

Maka diperoleh persamaan energi kinetik adalah :

Serta kecepatan rata2 dari molekul :

m

kTvrms

3

k = tetapan boltzman 1,381 x 10-23 Joule/atom K

Energi kinetik

Energi Dalam Gas Ideal

TNkvmN B2

3

2

1 2

nRTTNkU B 2

3

2

3

Pengertian energi dalam (U) adalah energi kinetik

gas yang merupakan energi total dalam jumlah

partikel (N) atau jumlah molekul (n)

Dari pengertian ini dapat dituliskan persamaan :

Pada persamaan sebelumnya :

Sehingga diperoleh energi dalam (U) adalah

)()( EknEkNU

Energi dan Derajat Kebebasano Pengertian dari derajat kebebasan adalah banyaknya bentuk energi yang dimiliki oleh suatu atom.

o Atom monoatomik, diatomik, dan triatomik memiliki energi yang berbeda – beda karena atom bergerak tidak hanya bergerak secara translasi tetapi juga berotasi dan bervibrasi (seperti pegas).

m2

x

z

K m1

Ekipartisi Energi Dengan adanya perbedaan pergerakan dari molekul, maka energi yang

dimiliki oleh molekul tersebut juga berbeda. Maka hubungan antara energi suatu molekul dan derajat kebebasannya dituliskan :

Dengan keterangan :

a) Molekul monoatomik (He, Ne, Ar), mempunyai 3 derajat kebebasan (f = 3) yaitu translasional.

b) Molekul diatomik (H2, O2, gas halogen) pada suhu ruang mempunyai 5 derajat kebebasan (f = 5) yaitu 3 translasional dan 2 rotasi.

c) Molekul diatomik pada suhu tinggi (diatas 1000 K) mempunyai 7 derajat kebebasan (f = 7) yaitu 3 translasional, 2 rotasi, dan 2 vibrasi.

)2

1( TkfEk

Contoh Soal1) Hitunglah energi kinetik translasi dari suatu gas halogen

pada suhu 27oc, Jika molekul gas halogen tsb memiliki 5 buah derajat kebebasan?

2) Berapakah kecepatan vrms dari gas oksigen pada suhu 0oC yang memiliki massa jenis 0,00143 g/cm3 dan tekanan 760 torr ?

3) Sebuah silinder yang tingginya 0,5 m dan berdiameter 20 cm, mengandung 2,4 x 1023 molekul-molekul gas O2. Berapa, vrms tekanan dan energi dalam gas itu pada suhu 380 K?