GAS IDEAL

Gas terdiri atas molekul-molekul gas yang jarak antar molekulnya besar dan

bebas bergerak ke segala arah sehingga selalu memenuhi ruangan yang ditempati. Bila

kita menekan gas sambil menjaga temperaturnya supaya konstan, maka kita akan

menemui suatu keadaan bahwa tekanan bertambah bila volume berkurang. Demikian

pula, bila kita menyebabkan gas memuai pada temperatur konstan, tekanannya akan

berkurang bila volumenya bertambah. Dengan pendekatan yang baik, takanan gas

berubah secara terbalik dengan volumenya. Ini berarti bahwa pada temperatur konstan

hasil kali tekanan dan volume gas adalah konstan. Hasil ini ditemukan secara eksperimen

oleh Robert Boyle (1627-1691). Hal di atas sering dikenal sebagai hukum Boyle, atau

secara matematis bisa dinyatakan sebagai berikut :

PV=konstan temperatur konstan

Hukum ini berlaku untuk hampir semua gas dengan kerapatan rendah.

Gas ideal itu sendiri sebenarnya memiliki anggapan dasar diantaranya adalah

sebagai berikut :

a) Gas ideal terdiri atas pertikel-pertikel dalam jumlah yang sangat banyak.

b) Partikel-partikel gas ideal senantiasa bergerak bebas dengan arah sembarang.

c) Partikel-partikel gas ideal tersebar merata dalam ruang.

d) Jarak antara partikel-partikel gas ideal jauh lebih besar dibandingkan ukuran

partikel-partikelnya dapat diabaikan.

e) Tidak ada gaya antara patrikel yang satu deangan yang lainnya, kecuali bila

terjadi tumbukan.

f) Tumbukan yang terjadi antara partikel dengan partikel atau partikel dengan

dinding adalah tumbukan lenting sempurna.

g) Berlaku padanya hukum-hukum Newton tentang gerak.

Pada gas ideal juga berlaku persamaan :

PV=NkT (P.1)

Dimana, P merupakan tekanan gas, V merupakan volume gas, T

merupakan suhu mutlak gas (K), N merupakan jumlah molekul gas, sedangkan

konstanta k dinamakan konstanta Boltzman. Secara eksperimen ditemukan bahwa

konstanta ini mempunyai nilai yang sama untuk tiap jenis atau tiap jumlah gas.

Dalam sistem SI nilainya adalah

k=1,381 J/K (P.2)

Seringkali jumlah gas biasa disamakan dengan jumlah mol. Satu mol

sebuah zat adalah jumlah zat tersebut mengandung atom-atom atau molekul-

molekul sejumlah bilangan Avogadro . Bilangan Avogadro ini didefinisikan

sebagai jumlah atom karbon dalam 12 gram 12C. Nilai bilangan Avogadro adalah

=6,022 (P.3)

molekul/mol. Jika kita memiliki n molekul zat, maka jumlah molekulnya

N=n (P.4)

Maka persamaan (P.1) menjadi

PV=n =nRT (P.5)

Dengan R=k (P.6)

R biasa desebut konstanta gas umum. Nilainya sama untuk semua gas,

adalah :

R=8,314 J/mol.K=0,08206 L.atm/mol.K (P.7)

Gas ideal didefinisikan sebagai gas dimana

konstan untuk seluruh

tekanan. Untuk gas ideal, tekanan, volume, dan temperatur dihubungkan oleh

perasmaan :

PV=nRT (P.8)

Hubungan antara tekanan dan energi kinetik gas ideal dirumuskan

sebagai berikut. Mengingat

dan

, maka

P=

Gas ideal hanya mempunyai energi kinetik yang besarnya sebanding

dengan suhunya. Jika jumlah partikel gas dalam suatu ruangan N maka besar

energi dalamnya

U=

Atau U=

Kecepatan rata-rata tiap partikel gas diturunkan dari persamaan

, sehingga

√

Contoh Soal :

1. Sejumlah gas dalam ruangan tertutup dipanaskan dari suhu 27oC hingga 87oC.

Pertambahan volume gas pada tekanan tetap adalah....

2. Berikut ini adalah grafik hubungan antara energi kinetik rata-rata satu molekul gas

monoatomik dengan suhu mutlak (T). Berdasarkan grafik di bawah ini, konstanta

Boltzmatman adalah....

Pembahasan Soal:

1. Persamaan keadaan gas ideal

( )

Sehingga dapat dinyatakan sebagai berikut :

Keterangan :

(karena pada tekanan tetap)

27oC=27+273=300K

=87oC=87+273=360K

Sehingga diperoleh :

Pertambahan volumenya adalah :

2. Energi kinetik untuk satu molekul gas monoatomik adalah

U= =

k=

Dari grafik terlihat bahwa T=q dan

k=