TEKANAN

A. Pengertian TekananTekanan (p) adalah satuan fisika untuk menyatakangaya (F) per satuan luas (A). Ada pula pengertian lain dari tekanan, Tekanan adalah gaya yang bekerja pada permukaan benda tiap satuan luas, dirumuskan. F = P / A.

B. Satuan Tekanan Satuan umum: atmosfer atau torr Satuan SI untuk tekanan: Pa (pascal) atau N/m2

1 atm = 1,0135 x 105 N/m2

1 torr = 133,3224 N/m2

Satuan lain untuk tekanan: pon per inci kuadrat (6894,7572 N/m2) 1 bar (1x105 N/m2)

Di dalam laboratorium, tekanan biasanya diukur dengan: manometer terbuka atau manometer tertutup

Tekanan yang ditunjukkan oleh suatu kolom berisi zat cair adalahP = gaya yang dipakai cairan tersebut luas penampangBila h adalah tinggi zat cair (meter), d adalah kerapatan (kg/m3), dan r adalah jari-jari dari kolom (meter), maka:

P = (π r 2m2 ) (hm ) (d kg m−3 ) (gm s−1 )

r2m2

= h d g (kg m s-2 m-2) = h d g (N m-2)

Persamaan diferensial dari tekanan barometer adalah

d ln p = −MgRT

dh

M : Berat Molekulg : konstanta gravitasiBentuk ini dapat diintegrasi menjadi:

ln P2/P0 = −MgRT

dh

dimana P0 adalah tekanan pada h = h0= 0

1

SKALA TEMPERATUR

Skala temperatur yang umum digunakan adalah skala derajat senti atau Celcius dan skala Fahrenheit.

Skala Celcius didasarkan pada titik beku air yaitu 0oC dan titik didih air yaitu 100oC

Harga yang sama pada skala fahrenheit adalah 32oF dan 212oF. Nol derajat pada skala Fahrenheit adalah titik beku larutan jenuh NaCl dalam air.

Hubbungan antara kedua skala tersebut adalah

C5

= F−329

Skala absolut temperatur atau umumnya dikenal dengan skala Kelvin (K) didasarkan pada sifat gas, dan didefinisikan sebagai:

T fT i

=limPt →0

PfPi

=1,366 dan T f−T i = 100

Ket: f = simbol untuk akhiri = simbol untuk awal

Hubungan antara skala absolut dan skala Celcius dapat diperoleh dari

T (K) = T (oC) + 273,15

2

GAS IDEAL

Gas ideal adalah gas teoritis yang terdiri dari partikel-partikel titik yang

bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Konsep gas ideal sangat berguna

karena memenuhi hukum gas ideal, sebuah persamaan keadaan yang disederhanakan,

sehingga dapat dianalisis dengan mekanika statistika. Pada kondisi normal

seperti temperatur dan tekanan standar, kebanyakan gas nyata berperilaku seperti gas

ideal.

HUKUM-HUKUM GAS IDEAL

Beberapa hukum tentang Gas Ideal adalah:A. Hukum Boyle

Tekanan (P) berbanding terbalik dengan volume (V) pada temperatur tetap dan untuk sejumlah tertentu gas, yaitu:

P ∞ 1V

atauPV = konstan

atauP1V1 = P2V2

B. Hukum Charles atau Hukum Gay-Lussac

Sejumlah tertentu gas pada tekanan tetap (dalam keadaan isobar), volume (V) berbanding lurus dengan temperatur (T).

Hubungannya adalah:

V∞ TAtau

V /T = Konstan

Dimana T adalah temperatur pada skala absolut:

V 1

T 1

=V 2

T2

3

C. Hukum Gas Ideal

Hukum Boyle dan hukum Charles atau hukum Gay-Lussac dapat digabungkan bersama, yaitu untuk sejumlah massa tertentu dari gas

PVT

= konstan

Kondisi sejumlah massa tertentu dapat dihilangkan dengan bantuan hipotesis Avogadro yang menyatakan bahwa pada kondisi temperatur dan tekanan yang sama, gas-gas dengan volume sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Maka persamaan tersebut menjadi:

PVnT

=R

Ket: n = banyaknya molR = konstanta gas

Banyaknya mol didefinisikan sebagai perbandingan massa (w) gas dengan berat

molekulnya (M), yaitu wM

Untuk 1 mol gas persamaan idealnya adalah

PṼ=RT

Dimana Ṽ adalah volume 1 mol gas.

D. Hukum Dalton tentang Tekanan Parsial

Tekanan total dari sebuah campuran gas ideal adalah jumlah dari tekanan parsial masing-masing gas, yaitu:

P = P1+P2+...+Pi

= ∑ Pi

Dimana Pi adalah tekanan parsial dari gass ke-i dalam campuran.

Tekanan parsial dari semua komponen dalam satu campuran gas ideal dapat dihubbungkan dengan tekanan totalnya dengan persamaan:

Pi = xi P

Dimana xi adalah fraksi mol dari gas ke-i dan didefinisikan sebagai:

4

xi = jumlahmol gaske−i

jumlah seluruhmol sistem

E. Teori Efusi Graham

Menurut teori efusi Graham, laju efusi (keluarnya gas melalui suatu tabung) dari gas-gas pada tekanan dan temperatur yang sama berbanding terbalik dengan akar kuadrat kerapatannya, yaitu bila V1 dan V2 adalah laju efusi dari kedua macam gas, d1 dan d2 adalah kerapatan, maka:

V 1

V 2

=√d2/d1 (8.19)

Ataud2

d1

=M 2

M 1

(8.19a)

Persamaan umum diturunkan dengan bantuan persamaan (8.19a), yaitu pada temperatur dan tekanan yang sama, kerapatan massing-masing gas sebanding dengan berat molekulnya, sehingga:

V 1

V 2

=√M 2/M 1

Persamaan umum untuk laju efusi bila kedua gas mempunyai tekanan yang berlainaan aadalah

V 1

V 2

=P1

P2√M 2/M1

F. Berat Molekul Gas Ideal

Persamaan gas ideal untuk n mol gas adalah:

pV=nRT (8.12)

Jumlah mol (n) = berat

berat molekul = w

M(8.13)

Gabungkan persamaan (8.12) dan (8.13)

pV= wMRT (8.22)

Atau

M= RTwpV

5

Persamaan (8.22) ditulis kembali sebagai

p= wVRTM

=d RTM

atau dp= MRT

Dimana d adalah kerapatan gas dan (d / p) untuk gas ideal tidak tergantung dari tekanan.

Contoh Soal:

1. Di asumsikan udara mempunyai bobot molekul rata-rata 29 g/mol. Hitung tekanan udara pada ketinggian 10.000 meter pada h = 0 dan p = 760 mmHg Pada suhu kamar !

Diketahui :

P0 = 760 mmHgh2 = 10.000 meterM = 29 gram/molR = 8, 314 J/KmolT= 25 oC + 273 = 298 K

Jawab :

ln P2

P0=

−MgRT

ln P2 / 760 mmHg =−(29 g/mol )(10−3kg /mol)(9,8m / s2)(10.000meter )¿¿

P2 = 760 mmHg x eksponen( -2842 / 2477,512)

P2 = 760 mmHg x eksponen( -1,14712)

P2 = 760 mmHg x 0,31755

P2 = 241,34 mmHg

2. Pada 20oC sejumlah N2 menempati ruang 200 cm3 pada tekanan 50 mm, berapakah tekanannya apabila gas dalam jumlah yang sama berada dalam suatu bejana 60 cm3 pada temperatur yang sama

Penyelesaian :Diketahui : T2 = T1 = 20 + 273 = 293 KV1 = 200 cm3 P1 = 50 mmHgV2 = 60 cm3

Jawab:

6

P1V 1

T 1

= P2V 2

T 2

50 x 200 = 60 x P2

P2 = 167,7 mmHg

7