1

MAKALAH KIMIA FISIKA

SIFAT GAS DAN CAIRAN

Kelompok : 10 (Sepuluh)

Nama/NPM :

Alphasius Omega Dixon/1406607975

Naufal Syafiq Maro/1406607981

Muhammad Rifqi/1406608031

Muhammad Rubi Mujakki/1406608031

Reza Adhitya/1406608006

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2015

2

LANDASAN TEORI

a. Sifat gas,cairan, dan padatan

Gas merupakan fasa materi yang tidak memiliki volume dan bentuk yang tepat. Gas dalam

kehidupan sehari berada di sekeliling kita. Pada umunya gas tidak dapat dilihat kasat mata dan juga tidak

berbau. Berikut sifat-sifat gas pada umumnya :

1. Mengisi ruang yang ditempati

2. Menekan ke semua arah

3. Jarak antar partikelnya berubah-ubah dan berjarak sangat renggang

4. Bentuknya tidak tetap

5. Memiliki berat

6. Susunan partikel tidak teratur

7. Hampir tidak ada gaya tarik menarik antar partikel

8. Gerakan partikel sangat bebas.

Pada fasa cairan, volume fluida selalu tetap dalam wadah apapun. Hanya bentuknya saja yang

berubah mengikuti wadah. Jarak antar partikel pada fasa cairan lebih saling berdekatan dibanding gas.

Maka dari itu gaya intramolekulnya pun lebih besar.

Fasa padat merupakan fasa yang memiliki jarak antar partikel paling padat. Gaya intramolekulnya

paling besar diantara ketiga fasa zat. Bentuk fasa pada umunya tetap dan memiliki volume yang tetap

sebagai akibat dari gaya intramolekul ini.

b. Kompresibilitas

Kompresibilitas merupakan kemampuan gas untuk dimampatkan atau penurunan fraksi volume

pada gas akibat dari tekanan. Ketika dimampatkan, partikel dalam gas akan terpadatkan menjadi semakin

dekat hingga nyaris bersentuhan. Partikel yang semakin dekat pada titik tertentu dapat membuat gas

berubah dan terkondensasi menjadi fasa cair. Energi yang dibutuhkan dalam mengkompresi fasa gas jauh

lebih kecil dibandingkan fasa cair dan padat. Hal itu dikarenakan gaya tolak antar partikel gas yang jauh

lebih kecil, sehingga bisa diabaikan. Berbeda dengan 2 fasa lain yang memiliki gaya intramolekul lebih

besar.

Faktor kompresi Z : Rasio volume molar aktual suatu gas dibandingkan terhadap volume molar

gas tersebut pada T & P yang sama dimana :

𝑽𝒎 = 𝑽/𝒏

Menggunakan hukum gas ideal,

𝑷𝑽𝒎 = 𝑹𝑻𝒁 𝒂𝒕𝒂𝒖 𝑷𝑽 = 𝒏𝑹𝑻𝒁

Faktor kompresi suatu gas merupakan ukuran penyimpangan dari keadaan ideal. Hal ini tergantung

pada tekanan (pengaruh gaya tolakan atau tarik), dimana :

- z = 1 pada tekanan rendah( berkelakuan pada gas ideal),

- z < 1 pada tekanan sedang maka gaya tarikan dominan,

- z > 1 pada tekanan tinggi terlihat gaya tolakan dominan

3

c. Hukum- hukum gas ideal

1. Hukum Boyle :

Hukum Boyle dikemukakan oleh fisikawan Inggris yang bernama Robert Boyle. Hasil percobaan Boyle

menyatakan bahwa apabila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka

tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan

keseimbangan yang berbeda pada suhu konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

𝑷𝟏𝑽𝟏 = 𝑷𝟐𝑽𝟐

2. Hukum Charles

Hukum Charles dikemukakan oleh fisikawan Prancis bernama Jacques Charles. Charles menyatakan

bahwa jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas

sebanding dengan suhu mutlaknya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang berbeda pada

tekanan konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

3. Hukum Gay Lussac

Hukum Gay Lussac dikemukakan oleh kimiawan Perancis bernama Joseph Gay Iussac. Gay Lussac

menyatakan bahwa jika volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka

tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Untuk gas yang berada dalam dua keadaan seimbang yang

berbeda pada volume konstan, diperoleh persamaan sebagai berikut.

4. Hukum Boyle-Gay Lussac

Apabila hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay Lussac digabungkan, maka diperoleh persamaan

sebagai berikut.

5. Hukum Dalton tentang Tekanan Parsial

Pada suhu konstan, tekanan total yang diberikan oleh campuran gas dalam volume tertentu sama

dengan jumlah tekanan masing-masing gas yang akan diberikan jika gas menempati volume total yang

sama sendirian. ... Ptotal = P1 + P2 + P3 + P1, P2, P3, dst. = tekanan masing-masing gas (tekanan parsial)

6. Hukum Graham tentang Difusi

Pada suhu dan tekanan konstan, laju difusi berbagai macam gas berbanding terbalik dengan akar kuadrat

rapat jenisnya atau berat molekulnya.

4

7. Hukum Amagat tentang Volume Parsial

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 parsial

d. Hukum gas nyata

1. Persamaan Van der Waals

Persamaan keadaan van der Waals sebenarnya merupakan persamaan keadaan gas, mirip seperti

persamaan keadaan gas ideal. Bedanya, persamaan gas ideal tidak bisa memberikan hasil yang akurat

apabila tekanan dan massa jenis alias kerapatan gas riil cukup besar. Sedangkan persamaan keadaan van

der Waals bisa memberikan hasil yang lebih akurat

Berikut rumusan hukum Van der Waals :

Selain persamaan Van der Waals, ada beberapa persamaan gas nyata lain sebagai berikut :

5

e. Pemisahan gas

Pemisahan udara untuk memperoleh kedua senyawa nitrogen dan oksigen dalam keadaan

mendekati murni dapat dilakukan secara kriogenik dan non-kriogenik. Kriogenik diartikan sebagai operasi

yang dilangsungkan dalam keadaan temperatur yang sangat rendah. Secara garis besar, udara dengan

komponen-komponen penyusunnya dicairkan kemudian dilakukan pemisahan dengan metode distilasi yang

memanfaatkan konsep kesetimbangan uap-cair antara nitrogen dan oksigen. Sedangkan untuk pemisahan

gas H2, biasanya menggunakan metode membrane. Salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk proses

perolehan hidrogen dengan menggunakan membran adalah dengan memanfaatkan membran metal

komposit, seperti membran Keramik/Nikel.

f. Teori Kinetika Gas

Teori atau postulat untuk gas ideal memiliki asumsi-asumsi berikut ini:

Gas terdiri dari partikel-partikel sangat kecil, dengan massa tidak nol.

Banyaknya molekul sangatlah banyak, sehingga perlakuan statistika dapat diterapkan.

Molekul-molekul berbentuk bulat (bola) sempurna, dan bersifat lentur (elastic).

Energi kinetik rata-rata partikel-partikel gas hanya bergantung kepada suhu sistem.

Efek-efek relativistik dapat diabaikan.

Molekul-molekul ini bergerak secara konstan sekaligus acak. Partikel-partike yang bergerak sangat

cepat itu secara konstan bertumbukan dengan dinding-dinding wadah.

Tumbukan-tumbukan partikel gas terhadap dinding wadah bersifat lenting (elastis) sempurna.

Interaksi antarmolekul dapat diabaikan (negligible). Mereka tidak mengeluarkan gaya satu sama

lain, kecuali saat tumbukan terjadi.

Efek-efek Mekanika kuantum dapat diabaikan. Artinya bahwa jarak antarpartikel lebih besar

daripada panjang gelombang panas de Broglie dan molekul-molekul dapat diperlakukan

sebagai objek klasik.

Keseluruhan volume molekul-molekul gas individual dapat diabaikan bila dibandingkan dengan

volume wadah. Ini setara dengan menyatakan bahwa jarak rata-rata antarpartikel gas cukuplah

besar bila dibandingkan dengan ukuran mereka.

Waktu selama terjadinya tumbukan molekul dengan dinding wadah dapat diabaikan karena

berbanding lurus terhadap waktu selang antartumbukan.

Persamaan-persamaan gerak molekul berbanding terbalik terhadap waktu.

Jakarta-

Bogor

Kecepatan 80 85 90 95 100

Volume 78 121 103 22 4

Distribusi kecepatan molekul dapat diterangkan melalui kurva Maxwell mengenai distribusi kecepatan

molekul, dimana sumbu x adalah fraksi molekul dan y adalah kecepatan molekul, pada kasus ini, dianggap

bahwa mobil-mobil dalam tol merupakan molekul molekul yang berada dalam kontainer V.

6

Jakarta, 80, 0.237804878

Jakarta, 85, 0.368902439

Jakarta, 90, 0.31402439

Jakarta, 95, 0.067073171

Jakarta, 100, 0.012195122

Kurva Distribusi Kecepatan Mobil di Tol Jagorawi

Dari kurva di atas, dapat dijelaskan mengenai most probable velocity, root mean square velocity, dan

kecepatan rata-rata. Kecepatan di titik maksimum kurva disebut Most probable velocity karena jumlah

fraksi terbesar dari molekul memiliki kecepatan itu.

Kecepatan molekul 80 85 90 95 100

Fraksi molekul 0,237805 0,368902 0,314024 0,067073 0,012195

Fraksi molekul terbesar adalah 0.368902, sehingga nilai kecepatan paling mungkinnya adalah 85

km/jam. Root mean square velocity adalah akar rata-rata jumlah kuadrat dari kecepatan.Kalkulasinya

adalah :

𝜇 = √(802. 78) + (852. 121) + (902. 103) + (952. 22) + (1002. 4)

328

𝜇 = 86,44 𝑘𝑚/𝑗𝑎𝑚

Kecepatan rata-rata molekulnya adalah :

𝑣𝑎𝑣𝑔 =(78𝑥80) + (121𝑥85) + (103𝑥90) + (22𝑥95) + (4𝑥100)

328

𝑣𝑎𝑣𝑔 = 86,23 𝑘𝑚/𝑗𝑎𝑚

Dapat disimpulkan bahwa Root mean square velocity > average velocity > most probable velocity.

1. Bayangkan mobil-mobil yang melaju di jalan tersebut adalah molekul-molekul gas yang berada dalam

suatu ruangan, dengan diameter. Jelaskan bagaimana Anda dapat menentukan jumlah tumbukan yang

terjadi antar mobil per volume per jam. Jelaskan juga bagaimana cara menentukan jalan bebas rata-rata

dan viskositas gas.

7

Tumbukan Antar Molekul Berbeda

Tumbukan terjadi bila dua molekul saling mendekat dalam jarak d. Jarak sebesar ini disebut sebagai

diameter tumbukan. Harga diameter tumbukan tersebut bagi molekul-molekul model bola keras yang

sejenis sama dengan diameter molekul bola keras tersebut. Untuk molekul model bola keras A dan B yang

tak sejenis, maka massa molekulnya merupakan massa molekul terreduksi , dan diameter tumbukannya

adalah rata-rata dari diameter kedua molekul yang bertumbukan.

Jumlah tumbukan satu molekul A dengan molekul B adalah dimana NA adalah jumlah molekul A dan

NB adalah jumlah molekul B. Jadi jumlah tumbukan A dan B persatuan volum dinyatakan dengan

persamaan:

Persamaan-persamaan di atas memperlihatkan bahwa peningkatan suhu sistem menyebabkan

peningkatan kecepatan rata-rata relatif dari molekulmolekul yang bertumbukan. Hal ini menyebabkan

frekwensi tumbukan meningkat. Persamaan ini menunjukkan bahwa pada suhu tertentu, frekwensi

tumbukan berbanding lurus dengan tekanan. Bila tekanan diperbesar maka kerapatan molekul membesar

sehingga kebolehjadian tumbukan antar molekul meningkat. Hal ini menyebabkan frekwensi tumbukan

juga meningkat. Sebagai contoh, molekul N2 pada tekanan 1 atm dan suhu 25 o C mempunyai frekwensi

tumbukan ≈ 7 × 109 s -1 yang berarti setiap detik molekul-molekul N2 bertumbukan 7 × 109 kali.

Jumlah tumbukan yang terjadi antar mobil per volume per jam adalah:

Jika diibaratkan mobil tersebut adalah molekul-molekul gas, maka mobil atau diibaratkan molekul

akan bergerak dengan kecepatan rata-rata relatif terhadap molekul lain crel selama selang waktu ∆t. Akan

terjadi tumbukan dengan luas A=πσ2, menempuh jarak = crel. ∆t, volume dianggap V. Jumlah molekul

yang ada sama dengan A.crel.Nv. Nv merupakan jumlah molekul persatuan volum (dalam hal ini jumlah

keseluruhan mobil), Jumlah tumbukan persatuan waktu akan sama dengan jumlah molekul per satuan

volume atau frekuensi tumbukannya = A.crel.Nv. Nilai dari crel=21/2c, sehingga frekuensi tumbukan

molekul (Z) dihitung dengan persamaan:

𝑍 = √2𝑐𝐴𝑁𝑣

8

Sehingga untuk kasus ini didapatkan :

𝑍 = √2𝑐𝐴𝑁𝑣

Frekuensi tumbukan di tol Jagorawi ke arah Jakarta:

𝑍𝐽 = √2 × 72 × 3,14 × 𝜎2 × 169 = 54.033,59𝜎2

Karena, c rata-rata yang didapatkan dari data yaitu:

𝑐 =80 + 85 + 90 + 95 + 100

5= 72𝑘𝑚/𝑗𝑎𝑚

Nv diibaratkan jumlah volume kendaraan yang melewati tol arah Jakarta = 169 kendaraan.

Untuk Frekuensi tumbukan di tol Jagorawi ke arah Bogor:

𝑍𝐵 = √2 × 72 × 3,14 × 𝜎2 × 159 = 50.836,34𝜎2

Karena, c rata-rata yang didapatkan dari data yaitu:

𝑐 =80 + 85 + 90 + 95 + 100

5= 72𝑘𝑚/𝑗𝑎𝑚

Nv diibaratkan jumlah volume kendaraan yang melewati tol arah Jakarta = 159 kendaraan.

Jalan bebas rata-rata

Diantara tumbukan-tumbukan yang beruntun, sebuah molekul dalam suatu gas akan bergerak dengan

laju yang konstan sepanjang sebuah garis lurus. Jarak rata-rata diantara tumbukan-tumbukan yang beruntun

seperti itu dinamakan jalan bebas rata-rata (mean free path = ). Jika molekul bergerak dengan kecepatan

c dan bertumbukan dengan molekulmolekul lain secara beruntun dengan frekwensi Z, waktu untuk

mencapai tumbukan yang satu dengan lainnya adalah 1/Z dan jarak antar tumbukan dinyatakan dengan c

/Z (dimana Z adalah frekwensi tumbukan molekul tunggal), sehingga jalan bebas rata-ratanya adalah:

Besarnya jalan bebas rata-rata:

9

Jika molekul bergerak dengan kecepatan c dan bertumbukan dengan molekul-molekul lain secara beruntun

dengan frekuensi Z, waktu untuk mencapai tumbukan yang satu dengan yang lain adalah 1/Z dan jarak

antar tumbukan dinyatakan dengan c/Z, sehingga jalan bebas rata-rata nya adalah:

𝜆 =𝑐

𝑍=

𝑐

𝐴. 𝑐. 𝑁𝑣√2

Jalan bebas rata-rata untuk mobil yang bergerak ke arah Jakarta:

𝜆𝐽 =𝑐

𝑍=

𝑐

𝐴. 𝑐. 𝑁𝑣√2

𝜆𝐽 =𝑐

𝑍=

72

3,14 × 𝜎2 × 72 × 169 × √2

𝜆𝐽 = 1,33 × 10−3𝜎−2

Jalan bebas rata-rata untuk mobil yang bergerak ke arah Bogor:

𝜆𝐵 =𝑐

𝑍=

𝑐

𝐴. 𝑐. 𝑁𝑣√2

𝜆𝐵 =𝑐

𝑍=

72

3,14 × 𝜎2 × 72 × 159 × √2

𝜆𝐽 = 1,42 × 10−3𝜎−2

Viskositas

Viskositas untuk mobil yang bergerak ke arah Jakarta:

h =𝑚𝑐̅

3√2𝐴𝑘𝑔/𝑚𝑠

h =𝑚 × 86,272

3√2 × 𝜋𝜎2𝑘𝑔/𝑚𝑠

h =86,272𝑚

4,242𝜋𝜎2𝑘𝑔/𝑚𝑠

h =20,338

𝜋𝜎2𝑘𝑔/𝑚𝑠

Viskositas untuk mobil yang bergerak ke arah Bogor:

h =𝑚𝑐̅

3√2𝐴𝑘𝑔/𝑚𝑠

h =𝑚 × 86,19

3√2 × 𝜋𝜎2𝑘𝑔/𝑚𝑠

h =86,19𝑚

4,242𝜋𝜎2𝑘𝑔/𝑚𝑠

10

h =20,318

𝜋𝜎2𝑘𝑔/𝑚𝑠

g. Fluida Superkritis

Titik kritis adalah suatu titik dimana fasa gas dan fasa cair dari suatu fluida tidak dapat lagi

dibedakan. Suhu yang dibutuhkan untuk mencapai titik kritis suatu fluida disebut dengan temperatur kritis

(Tc), begitu pula dengan tekanan kritis (Pc), dan volum kritis (Vc).

Gambar 1 Diagram P-V-T

Fluida superkritis adalah zat yang berada pada suhu dan tekanan yang melampaui titik kritis. Zat

ini memiliki kemampuan unik untuk berdifusi melalui benda padat seperti gas, dan melarutkan benda

seperti cairan. Dengan kata lain, fluida superkritis juga dapat disebut sebagai fasa keempat suatu benda.

Sifat solvasinya mirip seperti zat cair, namun sifat mobilitas partikelnya mirip seperti gas, misalnya

kemudahan berdifusi dan viskositas yang rendah.

Fluida superkritis juga dapat berubah densitas jika diubah sedemikian temperatur dan tekanan yang

Sifat kerapatan (kg/m3 ) Viskositas (cP) Diffusivitas (mm2 /s)

Gas 1 0.01 1-10

11

diberikan. Sifat seperti ini membuatnya cocok sebagai pengganti pelarut organik dalam proses yang

disebut ekstraksi fluida superkritis. Setiap fluida dapat dibentuk menjadi fluida superkritis, namum karbon

dioksida dan air adalah fluida superkritis yang paling umum digunakan.

Salah satu fluida superkritis yang memiliki nilai komersial tinggi adalah karbon dioksida

superkritis. Karbon dioksida memiliki nilai Pc = 7,4 MPa dan Tc = 30oC. Kondisi seperti ini tidak terlalu

membutuhkan banyak energi dibanding fluida lain sehingga termasuk relatif mudah untuk dicapai. Karbon

dioksida juga dapat secara mudah didapat dari alam sehingga ekonomis. Saat ini, kebanyakan biji kopi

terdekafeinasi (tanpa kafein) diproduksi dengan bantuan karbon dioksida superkritis. Selain itu, karbon

dioksida superkritis juga dipakai untuk keperluan-keperluan lain, seperti ekstraksi bahan-bahan alam seperti

bahan obat dari tumbuhan, untuk mengolah limbah-limbah, ekstraksi bahan makanan, dan lain sebagainya.

Manfaat Fluida Superkritis CO2

- Sebagai pelarut pada ekstraksi, misalnya pada ekstraksi kafein dari kopi untuk mendapat kopi

yang bebas kafein

- Sebagai fase gerak pada kromotografi (super critical fluide chromothography)

- Dry cleaning

- Media pada sintesis polimer dari nano material

- Mengurangi pemakaian pelarut pelarut organik yang toksik dan mudah terbakar

Salah satu fluida superkritis yang memiliki nilai komersial tinggi adalah karbon dioksida

superkritis. Karbon dioksida memiliki nilai Pc = 7,4 MPa dan Tc = 30oC. Kondisi seperti ini tidak terlalu

membutuhkan banyak energi dibanding fluida lain sehingga termasuk relatif mudah untuk dicapai. Karbon

dioksida juga dapat secara mudah didapat dari alam sehingga ekonomis.

JAWABAN PERTANYAAN

1. Seperti yang sudah dibahas pada landasan teori, perbedaan antara fasa gasa dengan fasa lainnya

adalah pada jarak antara partikelnya yang sangat renggang, sehingga dapat bergerak bebas(volume

dan bentuk tidak tetap). Berbeda dengan fasa cair dan padat yang memiliki gaya intramolekul lebih

besar yang menyebabkan kedua fasa ini tidak sebebas fasa gas.

2. Gas ideal merupakan gas yang dikondisikan sebagai gas yang bergerak bebas dan tidak beraturan,

serta tidak saling memberikan gaya antar partikel kecuali ketika bertabrakan. Berbeda dengan gas

non ideal yang merupakan gas yang riil berada di sekitar kita, sehingga memiliki gaya tarik-menarik

dan tolak menolak antar partikelnya. Perbedaan antara gas ideal dan gas nyata pada faktor

kompresibilitasnya adalah pada gas ideal, faktor kompresibilitasnya dianggap 1, sedangkan pas gas

nyata, faktor kompresiilitasnya tidak mugkin bernilai 1.

3. Pada soal tertulis perubahan terjadi pada volume dan tekanan. Maka jika ditinjau dari hukum gas

ideal, hukum yang berlaku adalah hukum Boyle, dimana : P1.V1 =P2.V2 pada suhu tetap.

Sedangkan jika ditinjau dengan gas riil tekanan akhir dari gas N2 dapat ditinjau dengan persamaan

Virial/ The Kamerlingh Onnes Equation of State karena persamaan ini tidak menggunakan variabel

T(suhu) yang tidak diketahui di soal. Adapun hukum-hukum gas ideal seperti yang sudah tertulis

Fluida

superkritis

100-800 0.05-0.1 0.01-0.1

Cair 1000 0.5-1.0 0.001

12

di teori adalah : Boyle, Gay Lussac, Charles, Dalton, Graham dan Amagat. Untuk hukum-hukum

gas nyata sebagai berikut : Van der Waals, Kamerlingh/Virial, Berthelot, Dieterici, dan Beattie-

Bridgeman.

4. Persamaan Van der Waals merupakan penurunan dari rumus gas ideal PV= nRt, namun telah

mengalami modifikasi karena pada gas riil, tekanan hasil observasi pasti lebih kecil dari tekanan

ideal, sedangkan volume hanya dihitung volume efektif saja. Variabel P dan V yang didetailkan

mendekati gas riil menghasilkan rumus Van der Waals. Adapun 2 konstanta yang bergantung dari

jenis zat pada persamaan Van der Waals adalah a (konstanta karakteristik zat) dan b(volume efektif

gas).

5. Untuk mencari fraksi berat, perlu diketahui berat masing-masing gas. Diperlukan basis tertentu

untuk mengetahui perbandingan berat dalam basis itu. Hubungan antara berat dan volume terdapat

pada rumus rho= m/v. Maka dari itu, dengan mengalikan v dengan rho, didapatlah massa masing-

masing zat yang bisa dibandingkan menjadi fraksi berat. Untuk menentukan fraksi mol, berat yang

sudah didapat sebelumnya hanya perlu dibagi dengan dengan mr masing-masing zat dan

dibandingkan sebagai fraksi mol. Untuk berat molekul rata-rata, diperlukan total massa dan total

mol campuran tadi. Berdasar pada rumus n= m/Mr, maka Mr didapat dari pembagian total m

dengan total mol(n) karena yang diminta merupakan mr rata-rata campuran. Untuk tekan parsial

gas, diperlukan perhitungan tekanan total melalui hukum-hukum diatas( tergantung ditinjau secara

gas ideal atau riil). Lalu menggunakan hukum dalton untuk mencari tekanan parsial, dengan

mengalikan tekanan total dengan fraksi mol. Untuk mencari densitas campuran, hanya perlu

membagi total massa dengan total volume.

6. Salah satu cara membuat gas menjadi cair adalah dengan mengkompres gas pada tekanan tertentu,

sehingga partikel gas saling mendekat dan membuat gas berubah fasa. Selain itu pendinginan suhu

sampai pada titik acir gas dapat pula membuat gas menjadi cair.

7. Pemisahan gas, seperti pada tori diatas, dapat dilakukan dengan beberapa metode, contohnya

metode kriogenik dan membran dengan penjelasan secara lebih lengkap pada landasan teori.

Sedangkan penyimpanan gas pada umunya di simpan dalam tangki tahan tekanan. Adapun

penggunaan hidrogen dan oksigen dapat digunakan sebagai bahan bakar, sedangkan untuk nitrogen,

dapat digunakan sebagai gas inert, bahan pengisi gas ban mobil, dll.

KESIMPULAN

Gas ideal dan gas nyata. Gas ideal adalah gas yang mematuhi persamaan gas umum dari PV = nRT

dan hukum gas lainnya di semua suhu dan tekanan. Gas nyata tidak mematuhi persamaan gas umum dan

hukum gas lainnya di semua kondisi suhu dan tekanan.

Pengaruh Tekanan

13

Semua gas yang diketahui ada sebagai gas nyata dan menunjukkan perilaku yang ideal hanya

sampai batas tertentu dalam kondisi tertentu. Untuk gas nyata Z mungkin kurang lebih dari satu. Jika Z

kurang dari 1 maka gas kurang kompresibel dan itu disebut penyimpangan positif. Hal ini diamati ada

sedikit penyimpangan pada tekanan rendah. Pada tekanan tinggi penyimpangan tergantung pada sifat gas.

Untuk H2 dan He, 'Z' lebih besar dari

satu sedangkan untuk N2, CH4 dan CO2

'Z' lebih kecil dari satu.

Ini berarti bahwa gas­gas yang

kompresibel lebih pada tekanan rendah

dan kurang kompresibel pada tekanan

tinggi dari yang diharapkan dari perilaku

ideal.

Pengaruh Temperatur

Pengaruh suhu pada perilaku gas nyata dipelajari dengan memetakan nilai 'PV' terhadap

temperatur. Hal ini diamati bahwa penyimpangan dari perilaku kurang ideal dengan peningkatan suhu.

Dengan demikian, gas nyata menunjukkan perilaku yang ideal pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

Penyebab Penyimpangan

Untuk mengetahui penyebab penyimpangan dari idealitas, van der Waals menunjukkan asumsi

kesalahan yang dibuat dalam merumuskan model kinetik molekular gas. Volume yang ditempati oleh massa

molekul diabaikan dibandingkan dengan total volume gas adalah tidak valid. Meskipun volume ini 0,1%

dari total volume gas, volume molekul gas tetap sama dibandingkan dengan penurunan volume total gas.

Penurunan volume terjadi dengan penurunan suhu dan peningkatan tekanan, tetapi volume molekul tidak

dapat diabaikan. Kekuatan tarik antara molekul gas dianggap diabaikan. Asumsi ini hanya berlaku pada

tekanan rendah dan suhu tinggi karena dalam kondisi molekul berjauhan. Tetapi pada tekanan tinggi dan

suhu rendah volume gas kecil dan sehingga kekuatan menarik meskipun sangat kecil. Volume koreksi

dibuat menyatakan bahwa volume bebas dari gas sebenarnya kurang dari volume yang diamati. Istilah

koreksi, 'b' adalah sebuah konstanta tergantung pada sifat gas. Untuk 'n' gas, istilah koreksi 'nb' dan sehingga

volume dikoreksi diberikan oleh, Vkoreksi= (V­nb)

𝑽𝒌𝒐𝒓𝒆𝒌𝒔𝒊 = (𝑽 − 𝒏𝒃)

Koreksi ada karena gaya antarmolekul berda dalam pengaruh tekanan. Sebuah molekul mengalami tarik

menarik. Persamaan tekanan koreksi

Mengganti nilai­nilai untuk tekanan dan volume, persamaan gas ideal sekarang dapat ditulis sebagai:

14

Persamaan ini adalah persamaan Van der Waal. Di sini konstanta 'a' menyatakan gaya tarik antar molekul

gas, dan 'b' menyatakan volume atau ukuran molekul gas.

Tekanan Gas dan Hubungannya dengan Energi Kinetik gas

Partikel-partikel gas senantiasa bergerak hingga menumbuk dinding tempat gas. Dan tumbukan

partikel gas dengan dinding tempat gas akan menghasilkan tekanan.

𝑷 =𝑵𝒎𝒗𝟐

𝟑𝑽

dengan :

P = tekanan gas (N/m2) v = kecepatan partikel gas (m/s)

m = massa tiap partikel gas (kg) N = jumlah partikel gas

V = volume gas (m3)

Secara kualitatif dapat diambil suatu pemikiran berikut. Jika suhu gas berubah, maka kecepatan

partikel gas berubah. Jika kecepatan partikel gas berubah, maka energi kinetik tiap partikel gas dan tekanan

gas juga berubah. Hubungan ketiga faktor tersebut secara kuantitatif membentuk persamaan :

Persamaan diatas dapat disubstitusi dengan persamaan energi kinetik, sehingga terbentuk persamaan :

𝑷 =𝑵𝒎𝒗𝟐

𝟑𝑽 sedangkan 𝒎𝒗𝟐 = 𝟐 𝑬𝒌𝒊𝒏𝒆𝒕𝒊𝒌, sehingga

𝑷 =𝑵𝟐𝑬𝒌

𝟑𝑽 𝑷 =

𝟐𝑵𝑬𝒌

𝑽 dengan Ek = Energi Kinetik Gas

Dengan mensubstitusikan persamaan umum gas ideal pada persamaan tersebut, maka akan

diperoleh hubungan energi kinetik dengan suhu gas sebagai berikut.

𝑷𝑽 = 𝑵𝒌𝑻

𝑷 =𝑵𝒌𝑻

𝑽=

𝟐𝑵

𝟑𝑽∗ 𝑬𝒌

𝑬𝒌 =𝟑

𝟐∗ 𝒌𝑻

dengan :

T = suhu gas (K)

Fluida Superkritis

Fluida superkritis adalah zat yang berada pada suhu dan tekanan di atas titik kritis termodinamika.

Zat ini memiliki kemampuan unik untuk berdifusi melalui benda padat seperti gas, dan melarutkan benda

seperti cairan. Dan dia juga dapat mengubah kepadatannya bila mengubah sedikit suhu dan tekanannya.

15

Sifat seperti ini membuatnya cocok sebagai pengganti pelarut organik dalam proses yang disebut Ekstraksi

fluid superkritis. Karbon dioksida dan air adalah fluida yang paling umum digunakan.

REFERENSI

R.C. Reid, J.M. Prausnitz and B.E. Poling, The properties of gases and liquids, 4th ed., McGraw-

Hill, New York, 1987.

W. Wagner and A. Kruse, Properties of Water and Steam, Springer-Verlag, Berlin, 1998.

Tanko J. M., Fletcher B., Sadeghipour M., Suleman N. K. 2009. Green Chemistry

Through the Use of Supercritical Fluids and Free Radicals. Green Chemistry Education,

Chapter 7. ACS Symposium Series, Volume 1011.

Atkins, P.W. dan de Paula, Julio. 2006. Physical Chemistry. Oxford University Press:

Oxford.

Sudarlin. 2011. Termodinamika Kimia. Yogyakarta.

http://www.ilmukimia.org/2012/12/hubungan-gas-ideal-dan-konstanta-gas.html

http://lib.ui.ac.id/file?file=pdf/abstrak-76328.pdf