Definisi Gas idealGas pada dasarnya sangat rumit jika untuk dipelajari secara konservatif. Karena itu perlu penyederhanaan tersendiri. Dengan menganggap gas sebagai gas ideal, kamu akan menyederhanakan dalam mempelajari gas. Gas ideal adalah gas yang memenuhi beberapa syarat tertentu. Gas ideal memenuhi beberapa kriteria sebagai berikut: 1. Jumlah partikel gas banyak sekali tetapi tidak ada gaya tarik menarik antar partikel 2. Semua partikel bergerak dengan acak 3. Ukuran gas sangat kecil bila dibanding dengan ukuran wadah, jadi ukuran gas diabaikan 4. Setiap tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna 5. Partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruang dalam wadah 6. Partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak Dalam kehidupan nyata sebenarnya tidak ada gas ideal, ini hanya permisalan saja.

d. Persamaan gas idealEsensi ketiga hukum gas di atas dirangkumkan di bawah ini. Menurut tiga hukum ini, hubungan antara temperatur T, tekanan P dan volume V sejumlah n mol gas dengan terlihat. Tiga hukum Gas Hukum Boyle: V = a/P (pada T, n tetap) Hukum Charles: V = b.T (pada P, n tetap) Hukum Avogadro: V = c.n (pada T, P tetap) Jadi, V sebanding dengan T dan n, dan berbanding terbalik pada P. Hubungan ini dapat digabungkan menjadi satu persamaan: V = RTn/P (6.4) atau PV = nRT (6.5) R adalah tetapan baru. Persamaan di atas disebut dengan persamaan keadaan gas ideal atau lebih sederhana persamaan gas ideal. Nilai R bila n = 1 disebut dengan konstanta gas, yang merupakan satu dari konstanta fundamental fisika. Nilai R beragam bergantung pada satuan yang digunakan. Dalam sistem metrik, R = 8,2056 x102 dm3 atm mol-1 K-1. Kini, nilai R = 8,3145 J mol-1 K-1 lebih sering digunakan.Latihan 6.1 Persamaan gas ideal Sampel metana bermassa 0,06 g memiliki volume 950 cm3 pada temperatur 25C. Tentukan tekanan gas dalam Pa atau atm).

Jawab: Karena massa molekul CH4 adalah 16,04, jumlah zat n diberikan sebagai n = 0,60 g/16,04 g mol-1 = 3,74 x 10-2 mol. Maka, P = nRT/V = (3,74 x10-2 mol)(8,314 J mol-1 K-1) (298 K)/ 950 x 10-6 m3)= 9,75 x 104 J m-3 = 9,75 x 104 N m-2= 9,75 x 104 Pa = 0,962 atm Dengan bantuan tetapan gas, massa molekul relatif gas dapat dengan mudah ditentukan bila massa w, volume V dan tekanan P diketahui nilainya. Bila massa molar gas adalah M (g mol-1), akan diperoleh persamaan (6.6) karena n = w/M. PV = wRT/M (6.6) maka M = wRT/PV (6.7) Latihan 6.2 Massa molekular gas Massa wadah tertutup dengan volume 0,500 dm3 adalah 38,7340 g, dan massanya meningkat menjadi 39,3135 g setelah wadah diisi dengan udara pada temperatur 24 C dan tekanan 1 atm. Dengan menganggap gas ideal (berlaku persamaan (6.5)), hitung "seolah" massa molekul udara. Jawab: 28,2. Karena ini sangat mudah detail penyelesaiannya tidak diberikan. Anda

dapat mendapatkan nilai yang sama dari komposisi udara (kira-kira N2:O2 = 4:1).

e. Hukum tekanan parsialDalam banyak kasus Anda tidak akan berhadapan dengan gas murni tetapi dengan campuran gas yang mengandung dua atau lebih gas. Dalton tertarik dengan masalah kelembaban dan dengan demikian tertarik pada udara basah, yakni campuran udara dengan uap air. Ia menurunkan hubungan berikut dengan menganggap masing-masing gas dalam campuran berperilaku independen satu sama lain. Anggap satu campuran dua jenis gas A (nA mol) dan B (nB mol) memiliki volume V

aan berikut dapat diberikan untuk masing-masing gas. pA = nART/V (6.8) pB = nBRT/V (6.9) pA dan pB disebut dengan tekanan parsial gas A dan gas B. Tekanan parsial adalah tekanan yang akan diberikan oleh gas tertentu dalam campuran seandainya gas tersebut sepenuhnya mengisi wadah. Dalton meyatakan hukum tekanan parsial yang menyatakan tekanan total P gas sama dengan jumlah tekanan parsial kedua gas. Jadi, P = pA + pB = (nA + nB)RT/V (6.10) Hukum ini mengindikasikan bahwa dalam campuran gas masing-masing komponen memberikan tekanan yang independen satu sama lain. Walaupun ada beberapa gas dalam wadah yang sama, tekanan yang diberikan masing-masing tidak dipengaruhi oleh kehadiran gas lain. Bila fraksi molar gas A, xA, dalam campuran xA = nA/(nA + nB), maka pA dapat juga dinyatakan dengan xA. pA = [nA/(nA + nB)]P (6.11) Dengan kata lain, tekanan parsial setiap komponen gas adalah hasil kali fraksi mol, xA, dan tekanan total P. Tekanan uap jenuh (atau dengan singkat disebut tekanan jenuh) air disefinisikan sebagai tekanan parsial maksimum yang dapat diberikan oleh uap air pada temperatur tertentu dalam campuran air dan uap air. Bila terdapat lebih banyak uap air, semua air tidak dapat bertahan di uap dan sebagian akan mengembun. Latihan 6.3 Hukum tekanan parsial Sebuah wadah bervolume 3,0 dm3 mengandung karbon dioksida CO2 pada tekanan 200 kPa, dansatu lagi wadah bervolume 1,0 dm3 mengandung N2 pada tekanan 300 kPa. Bila kedua gas dipindahkan ke wadah 1,5 dm3. Hitung tekanan total campuran gas. Temperatur dipertahankan tetap selama percobaan.

Jawab: Tekanan parsial CO2 akan menjadi 400 kPa karena volume wadah baru 1/2 volume wadah sementara tekanan N2 adalah 300 x (2/3) = 200 kPa karena volumenya kini hanya 2/3 volume awalnya. Maka tekanan totalnya 400 + 200 = 600 kPa.

Pengantar Pada pembahasan sebelumnya (hukum-hukum gas persamaan keadaan) gurumuda sudah menjelaskan secara panjang pendek mengenai hukum om Boyle, hukum om Charles dan hukum om Gay-Lussac. Ketiga hukum gas ini baru menjelaskan hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas secara terpisah. Hukum om obet Boyle hanya menjelaskan hubungan antara Tekanan dan volume gas. Hukum om Charles hanya menjelaskan hubungan antara volume dan suhu gas. Hukum om Gay-Lussac hanya menjelaskan hubungan antara suhu dan tekanan gas. Perlu diketahui bahwa ketiga hukum ini hanya berlaku untuk gas yang memiliki tekanan dan massa jenis yang tidak terlalu besar. Ketiga hukum ini juga hanya berlaku untuk gas yang suhunya tidak mendekati titik didih. Oya, yang dimaksudkan dengan gas di sini adalah gas yang ada dalam kehidupan kita sehari-hari. Istilah kerennya gas riil alias gas nyata misalnya oksigen, nitrogen dkk Karena hukum om obet Boyle, hukum om Charles dan hukum om Gay-Lussac tidak berlaku untuk semua kondisi gas maka analisis kita akan menjadi lebih sulit. Untuk mengatasi hal ini (maksudnya untuk mempermudah analisis), kita bisa membuat suatu model gas ideal alias gas sempurna. Gas ideal tidak ada dalam kehidupan sehari-hari; yang ada dalam kehidupan seharihari cuma gas riil alias gas nyata. Gas ideal cuma bentuk sempurna yang sengaja kita buat untuk mempermudah analisis, mirip seperti konsep benda tegar atau fluida ideal. Ilmu fisika tuh anehaneh. dari pada bikin ribet dan pusink sendiri lebih baik cari saja pendekatan yang lebih mudah Kita bisa menganggap hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lusac berlaku pada semua kondisi gas ideal, baik ketika tekanan dan massa jenis gas sangat tinggi atau suhu gas mendekati titik didih. Adanya konsep gas ideal ini juga sangat membantu kita dalam meninjau hubungan antara ketiga hukum gas tersebut. Biar dirimu lebih nyambung, gurumuda tulis kembali penyataan hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lussac. Hukum Boyle Berdasarkan percobaan yang dilakukannya, om Robert Boyle menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga agar selalu konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, volume gas semakin berkurang. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas semakin bertambah. Istilah kerennya tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Boyle. Secara matematis ditulis sebagai berikut : Keterangan :

Hukum Charles Seratus tahun setelah om Obet Boyle menemukan hubungan antara volume dan tekanan, seorang ilmuwan berkebangsaan Perancis yang bernama om Jacques Charles (1746-1823) menyelidiki hubungan antara suhu dan volume gas. Berdasarkan hasil percobaannya, om Cale menemukan

bahwa apabila tekanan gas dijaga agar selalu konstan, maka ketika suhu mutlak gas bertambah, volume gas pun ikt2an bertambah, sebaliknya ketika suhu mutlak gas berkurang, volume gas juga ikut2an berkurang. Hubungan ini dikenal dengan julukan hukum Charles. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Hukum Gay-Lussac Setelah om obet Boyle dan om Charles mengabadikan namanya dalam ilmu fisika, om Joseph Gay-Lussac pun tak mau ketinggalan. Berdasarkan percobaan yang dilakukannya, om Jose menemukan bahwa apabila volume gas dijaga agar selalu konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, suhu mutlak gas pun ikut2an bertambah. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, suhu mutlak gas pun ikut2an berkurang. Istilah kerennya, pada volume konstan, tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Gay-Lussac. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

Hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas Hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Gay-Lussac baru menurunkan hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas secara terpisah. Bagaimanapun ketiga besaran ini memiliki keterkaitan erat dan saling mempengaruhi. Karenanya, dengan berpedoman pada ketiga hukum gas di atas, kita bisa menurunkan hubungan yang lebih umum antara suhu, volume dan tekanan gas. Gurumuda tulis lagi ketiga perbandingan di atas biar dirimu lebih nyambung :

Jika perbandingan 1, perbandingan 2 dan perbandingan 3 digabung menjadi satu, maka akan tampak seperti ini : Persamaan ini menyatakan bahwa tekanan (P) dan volume (V) sebanding dengan suhu mutlak (T). Sebaliknya, volume (V) berbanding terbalik dengan tekanan (P). Perbandingan 4 bisa dioprek menjadi persamaan :

Keterangan : P1 = tekanan awal (Pa atau N/m2) P2 = tekanan akhir (Pa atau N/m2) V1 = volume awal (m3)

V2 = volume akhir (m3) T1 = suhu awal (K) T2 = suhu akhir (K) (Pa = pascal, N = Newton, m2 = meter kuadrat, m3 = meter kubik, K = Kelvin) Contoh soal ada di bagian akhir tulisan ini Tuh di bawah Hubungan antara massa gas (m) dengan volume (V) Sejauh ini kita baru meninjau hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas. Massa gas masih diabaikan Kok gas punya massa ya ? yupz Setiap zat alias materi, termasuk zat gas terdiri dari atom-atom atau molekul-molekul. Karena atom atau molekul mempunyai massa maka tentu saja gas juga mempunyai massa. Kalau dirimu bingung, silahkan pelajari lagi materi Teori atom dan Teori kinetik. Pernah meniup balon ? ketika dirimu meniup balon, semakin banyak udara yang dimasukkan, semakin kembung balon tersebut. Dengan kata lain, semakin besar massa gas, semakin besar volume balon. Kita bisa mengatakan bahwa massa gas (m) sebanding alias berbanding lurus dengan volume gas (V). Secara matematis ditulis seperti ini : Jika perbandingan 4 digabung dengan perbandingan 5 maka akan tampak seperti ini :

Jumlah mol (n) Sebelum melangkah lebih jauh, terlebih dahulu kita bahas konsep mol. Dari pada kelamaan, kita langsung ke sasaran saja 1 mol = besarnya massa suatu zat yang setara dengan massa molekul zat tersebut. Massa dan massa molekul tuh beda. Biar paham, amati contoh di bawah Contoh 1, massa molekul gas Oksigen (O2) = 16 u + 16 u = 32 u (setiap molekul oksigen berisi 2 atom Oksigen, di mana masing-masing atom Oksigen mempunyai massa 16 u). Dengan demikian, 1 mol O2 mempunyai massa 32 gram. Atau massa molekul O2 = 32 gram/mol = 32 kg/kmol Contoh 2, massa molekul gas karbon monooksida (CO) = 12 u + 16 u = 28 u (setiap molekul karbon monooksida berisi 1 atom karbon (C) dan 1 atom oksigen (O). Massa 1 atom karbon = 12 u dan massa 1 atom Oksigen = 16 u. 12 u + 16 u = 28 u). Dengan demikian, 1 mol CO mempunyai massa 28 gram. Atau massa molekul CO = 28 gram/mol = 28 kg/kmol Contoh 3, massa molekul gas karbon dioksida (CO2) = [12 u + (2 x 16 u)] = [12 u + 32 u] = 44 u (setiap molekul karbon dioksida berisi 1 atom karbon (C) dan 2 atom oksigen (O). Massa 1 atom

Carbon = 12 u dan massa 1 atom oksigen = 16 u). Dengan demikian, 1 mol CO2 mempunyai massa 44 gram. Atau massa molekul CO2 = 44 gram/mol = 44 kg/kmol. Sebelumnya kita baru membahas definisi satu mol. Sekarang giliran jumlah mol (n). Pada umumnya, jumlah mol (n) suatu zat = perbandingan massa zat tersebut dengan massa molekulnya. Secara matematis ditulis seperti ini :

Contoh 1 : hitung jumlah mol pada 64 gram O2 Massa O2 = 64 gram Massa molekul O2 = 32 gram/mol

Contoh 2 : hitung jumlah mol pada 280 gram CO Massa CO = 280 gram Massa molekul CO = 28 gram/mol

Contoh 3 : hitung jumlah mol pada 176 gram CO2 Massa CO2 = 176 gram Massa molekul CO2 = 44 gram/mol

Konstanta gas universal (R) Perbandingan yang sudah diturunkan di atas (perbandingan 6) bisa diubah menjadi persamaan dengan menambahkan konstanta perbandingan. Btw, berdasarkan penelitian yang dilakukan omom ilmuwan, ditemukan bahwa apabila kita menggunakan jumlah mol (n) untuk menyatakan ukuran suatu zat maka konstanta perbandingan untuk setiap gas memiliki besar yang sama. Konstanta perbandingan yang dimaksud adalah konstanta gas universal (R). Universal = umum, jangan pake bingung R = 8,315 J/mol.K = 8315 kJ/kmol.K

= 0,0821 (L.atm) / (mol.K) = 1,99 kal / mol. K (J = Joule, K = Kelvin, L = liter, atm = atmosfir, kal = kalori) HUKUM GAS IDEAL (dalam jumlah mol) Setelah terseok-seok, akhirnya kita tiba di penghujung acara pengoprekan rumus. Perbandingan 6 (tuh di atas) bisa kita tulis menjadi persamaan, dengan memasukan jumlah mol (n) dan konstanta gas universal (R) PV = nRT Persamaan ini dikenal dengan julukan hukum gas ideal alias persamaan keadaan gas ideal. Keterangan : P = tekanan gas (N/m2) V = volume gas (m3) n = jumlah mol (mol) R = konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K) T = suhu mutlak gas (K) CATATAN : Pertama, dalam penyelesaian soal, dirimu akan menemukan istilah STP. STP tuh singkatan dari Standard Temperature and Pressure. Bahasanya orang bule Kalau diterjemahkan ke dalam bahasa orang Indonesia, STP artinya Temperatur dan Tekanan Standar. Temperatur = suhu. Temperatur standar (T) = 0 oC = 273 K Tekanan standar (P) = 1 atm = 1,013 x 105 N/m2 = 1,013 x 102 kPa = 101 kPa Kedua, dalam menyelesaikan soal-soal hukum gas, suhu alias temperatur harus dinyatakan dalam skala Kelvin (K) Ketiga, apabila tekanan gas masih berupa tekanan ukur, ubah terlebih dahulu menjadi tekanan absolut. Tekanan absolut = tekanan atmosfir + tekanan ukur (tekanan atmosfir = tekanan udara luar)

Keempat, jika yang diketahui adalah tekanan atmosfir (tidak ada tekanan ukur), langsung oprek saja tuh soal. Contoh soal 1 : Pada tekanan atmosfir (101 kPa), suhu gas karbon dioksida = 20 oC dan volumenya = 2 liter. Apabila tekanan diubah menjadi 201 kPa dan suhu dinaikkan menjadi 40 oC, hitung volume akhir gas karbon dioksida tersebut Panduan jawaban : P1 = 101 kPa P2 = 201 kPa T1 = 20 oC + 273 K = 293 K T2 = 40 oC + 273 K = 313 K V1 = 2 liter V2 = ? Tumbangkan soal : Volume akhir gas karbon dioksida = 1,06 liter Contoh soal 2 : Tentukan volume 2 mol gas pada STP (anggap saja gas ini adalah gas ideal) Panduan jawaban : Volume 2 mol gas pada STP (temperatur dan tekanan stadard) adalah 44,8 liter. Berapa volume 1 mol gas pada STP ? itung sendiri. Contoh soal 3 : Volume gas oksigen pada STP = 20 m3. Berapa massa gas oksigen ? Panduan jawaban : Volume 1 mol gas pada STP = 22,4 liter = 22,4 dm3 = 22,4 x 10-3 m3 (22,4 x 10-3 m3/mol) Volume gas oksigen pada STP = 20 m3

Massa molekul oksigen = 32 gram/mol (massa 1 mol oksigen = 32 gram). Dengan demikian, massa gas oksigen adalah :

Catatan : Kadang massa molekul disebut sebagai massa molar. Jangan pake bingung, maksudnya sama saja Massa molar = massa molekul Contoh soal 4 : Sebuah tangki berisi 4 liter gas oksigen (O2). Suhu gas oksigen tersebut = 20 oC dan tekanan terukurnya = 20 x 105 N/m2. Tentukan massa gas oksigen tersebut (massa molekul oksigen = 32 kg/kmol = 32 gram/mol) Panduan jawaban : P = Patm + Pukur = (1 x 105 N/m2) + (20 x 105 N/m2) = 21 x 105 N/m2 T = 20 oC + 273 = 293 K V = 4 liter = 4 dm3 = 4 x 10-3 m3 R = 8,315 J/mol.K = 8,315 Nm/mol.K Massa molekul O2 = 32 gram/mol = 32 kg/kmol Massa O2 = ? Massa gas oksigen = 110 gram = 0,11 kg Guampang sekali khan ? hiks2. Sering2 latihan, biar mahir HUKUM GAS IDEAL (Dalam jumlah molekul) Kalau sebelumnya Hukum gas ideal dinyatakan dalam jumlah mol (n), maka kali ini hukum gas ideal dinyatakan dalam jumlah molekul (N). Sebelum menurunkan persamaannya, terlebih dahulu baca pesan-pesan berikut ini Seperti yang telah gurumuda jelaskan sebelumnya, apabila kita menyatakan ukuran zat tidak dalam bentuk massa (m), tapi dalam jumlah mol (n), maka konstanta gas universal (R) berlaku untuk semua gas. Hal ini pertama kali ditemukan oleh alhamrum Amedeo Avogadro (17761856), mantan ilmuwan Italia. Sekarang beliau sudah beristirahat di alam baka Almahrum

Avogadro mengatakan bahwa ketika volume, tekanan dan suhu setiap gas sama, maka setiap gas tersebut memiliki jumlah molekul yang sama. Kalimat yang dicetak tebal ini dikenal dengan julukan hipotesa Avogadro (hipotesa = ramalan atau dugaan). Hipotesa almahrum Avogadro ini sesuai dengan kenyataan bahwa konstanta R sama untuk semua gas. Berikut ini beberapa pembuktiannya : Pertama, jika kita menyelesaikan soal menggunakan persamaan hukum gas ideal (PV = nRT), kita akan menemukan bahwa ketika jumlah mol (n) sama, tekanan dan suhu juga sama, maka volume semua gas akan bernilai sama, apabila kita menggunakan konstanta gas universal (R = 8,315 J/mol.K). Karenanya dirimu jangan pake heran kalau pada STP, setiap gas yang memiliki jumlah mol (n) yang sama akan memiliki volume yang sama. Volume 1 mol gas pada STP = 22,4 liter. Volume 2 mol gas = 44,8 liter. Volume 3 mol gas = 67,2 liter. Dan seterusnya ini berlaku untuk semua gas. Kedua, jumlah molekul dalam 1 mol sama untuk semua gas. Jumlah molekul dalam 1 mol = jumlah molekul per mol = bilangan avogadro (NA). Jadi bilangan Avogadro bernilai sama untuk semua gas. Besarnya bilangan Avogadro diperoleh melalui pengukuran :

NA = 6,02 x 1023 molekul/mol = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 molekul/kmol = 6,02 x 1026 /kmol Untuk memperoleh jumlah total molekul (N), maka kita bisa mengalikan jumlah molekul per mol (NA) dengan jumlah mol (n). Kita oprek lagi persamaan Hukum Gas Ideal : Ini adalah persamaan Hukum Gas Ideal dalam bentuk jumlah molekul.

Keterangan : P = Tekanan V = Volume N = Jumlah total molekul k = Konstanta Boltzmann (k = 1,38 x 10-13 J/K) T = Suhu Punya soal ?

Masukan saja melalui komentar, nanti gurumuda oprek Soalnya jangan banyak2 Berikut ini seperangkat peralatan perang dan amunisi yang mungkin dibutuhkan : Volume 1 liter (L) = 1000 mililiter (mL) = 1000 centimeter kubik (cm3) 1 liter (L) = 1 desimeter kubik (dm3) = 1 x 10-3 m3 Tekanan 1 N/m2 = 1 Pa 1 atm = 1,013 x 105 N/m2 = 1,013 x 105 Pa = 1,013 x 102 kPa = 101,3 kPa (biasanya dipakai 101 kPa) Pa = pascal atm = atmosfir