Makalah Sifat Dan Perilaku Gas

8/19/2019 Makalah Sifat Dan Perilaku Gas

1/16

MAKALAH

MATA KULIAH KIMIA FISIKA II: TERMODINAMIKA

SIFAT DAN PERILAKU GAS IDEAL DAN GAS NYATA

Disusun oleh:

Kelompok Kel!s PKA "#$%

$& E'i! Yuni S ($%#)#$*%#+*,

"& A-is.in! ($%#)#$*%#/*,

)& Amil!.u S ($%#)#$*%#),

%& Ain! S!0i.-i ($%#)#$*%$#$,

1u-us!n Kimi!

F!kul.!s M!.em!.ik! 2!n Ilmu Pen3e.!hu!n Al!m

UNI4ERSITAS NEGERI SURA5AYA

"#$6


2/16

5A5 I

Pen2!hulu!n

A& L!.!- 5el!k!n3

Gas merupakan salah satu dari tiga wujud zat dan walaupun wujud ini

merupakan bagian tak terpisahkan dari studi kimia. Sifat fisik gas bergantung

pada struktur molekul gasnya dan sifat kimia gas juga bergantung pada

strukturnya. Gas sebagai salah satu sifat dan bentuk alam, memiliki karakteristik

yang khas. Berbeda dengan bentuk zat lainnya, karakteristik gas sangat erat

kaitannya dengan tekanan, temperatur dan volume. Beberapa teori dan hukum

yang sangat mempengaruhi dalam pemahaman sifat gas yang diantaranya adalah

teori kinetik gas dan hukum termodinamika.

Teori Kinetik Gas adalah konsep

yang mempelajari sifatsifat gas berdasarkan kelakuan partikel!molekul penyusun

gas yang bergerak a"ak.

#erilaku gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah "ontoh yang baik

kebergantungan sifat makroskopis pada struktur mikroskopis. Sifat makroskopis

gas dapat kita amati dan kita ukur, seperti temperatur, tekanan, dan volume. Sifat

mikroskopis tidak bisa diamati dan diukur, seperti kelajuan, massa tiaptiap

partikel penyusun inti, momentum, serta energi yang dikaitkan dengan tingkah

laku partikel gas. $aka dari itu semua jenis gas terbagi menjadi dua tipe, yaitu %

gas ideal dan gas nyata. Gas ideal merupakan sebuah gas yang mematuhi

persamaan gas umum dari #& ' n(T yang disampaikan se"ara singkat,

sedangkan gas nyata adalah gas yang tidak mematuhi persamaan gas umum dan

menggunakan hukumhukum gas hanya pada saat tekanan rendah. Gas nyata

memperlihatkan penyimpangan dari hukum gas sempurna karena molekul

molekulnya berinteraksi satu sama lain% gaya tolak antar molekul membantu

pemuaian dan gaya tarik membantu pemampatan. )i dalam volume gas ideal

ditempati molekul mereka sendiri yang diabaikannya perbandingan dengan

volume total pada semua tekanan dan tempertur, dan daya tarik antar molekul

sangat ke"il dalam semua kondisi. *ntuk gas nyata kedua faktor tersebut "ukup

besar, pengukuran dari masingmasing gas tergantung pada sifat, temperature,

tekanan dari gas. Kekuatan tarik antara molekul gas dianggap diabaikan. +sumsi


3/16

ini hanya berlaku pada tekanan rendah dan suhu tinggi karena dalam kondisi

molekul berjauhan. Tetapi pada tekanan tinggi dan suhu rendah volume gas ke"il

dan sehingga kekuatan menarik meskipun sangat ke"il.

5& Tu7u!n

+dapun tujuan penulisan makalah ini adalah%

$& *ntuk mengetahui pengertian gas ideal dan gas nyata.

"& *ntuk mengetahui sifat sifat gas dan perilaku gas tersebut.

)& *ntuk mengetahui hukum hukum yang digunakan pada gas ideal dan gas

nyata.


4/16

5A5 II

PEM5AHASAN

A& G!s I2e!l

Pen3e-.i!n G!s I2e!l

Gas ideal merupakan suatu gas hipotetis yang memiliki molekul yang

dipantulkan satu sama lain dalam batasbatas wadah gas tersebut- dengan

elastisitas yang sempurna dan memiliki ukuran yang diabaikan, dan di mana gaya

antarmolekul yang bekerja antara molekul tidak bersentuhan satu sama lain juga

diabaikan. Gas tersebut akan mematuhi hukum gas seperti hukum harles dan

hukum Boyle- tepat pada semua suhu dan tekanan. Gas yang paling aktual yang

bertindak kurang lebih sebagai gas ideal, ke"uali pada suhu yang sangat rendah

ketika energi potensial gaya antarmolekul mereka relatif tinggi terhadap energi

kinetik dari molekul dan menjadi signifikan-, dan di bawah tekanan yang sangat

tinggi ketika molekul yang dikemas begitu berdekatan bahwa kekuatan

antarmolekul jarak dekat menjadi signifikan-.

Gas ideal didefinisikan sebagai salah satu di mana semua tumbukan antara

atom atau molekul bersifat elastis sempurna dan di mana tidak ada kekuatan

menarik antarmolekul. Sesuatu dapat memvisualisasikannya sebagai kumpulan

bola sempurna keras yang bertabrakan tetapi dinyatakan tidak berinteraksi satu

sama lain. )alam gas seperti itu, semua energi internal dalam bentuk energi

kinetik dan perubahan energi internal disertai dengan perubahan suhu.

Gas ideal dapat di"irikan oleh tiga variabel keadaan% tekanan mutlak #-,

volume &-, dan suhu mutlak T-. /ubungan antara mereka dapat disimpulkan

dari teori kinetik dan disebut

#& ' n(T ' 0kT 11-

n ' banyaknya mol

( ' *niversal gas konstan ' 2,3145 6 ! mol K

0 ' jumlah molekul

k ' konstanta Boltzmann ' 1,32788 9 17:3 6 ! K ' 2,81;325 9 175 e& ! K

k ' ( ! 0+

0+ ' +vogadro nomor ' 8.7::1 9 17:3 ! mol


5/16

/ukum gas ideal dapat dipandang ketika yang mun"ul dari tekanan kinetik

molekul gas bertabrakan dengan dinding wadah sesuai dengan hukum

0ewton.Tapi ada juga unsur statistik dalam penentuan energi kinetik ratarata

molekulmolekul. Suhu diambil harus proporsional dengan energi kinetik ratarata

ini, ini akan memanggil gagasan tentang temperatur kinetik.

Si0!.8si0!. G!s I2e!l

Gas ideal bukanlah gas yang biasa ditemukan dalam kehidupan seharihari,

berbeda dengan gas nyata yang biasa ditemukan dalam kehidupan seharihari.

)ikatakan gas ideal apabila memenuhi kriteria sebagai berikut, diantaranya%

1. Gas ideal terdiri dari partikelpartikel yang disebut molekulmolekul dalam jumlah besar. $olekul ini dapat berupa atom maupun kelompok atom.

:. $olekulmolekul gas tidak mempunyai volume

3. Tidak ada interaksi antar molekulmlekulnya, baik tarikmenarik maupun tolak menolak

4. *kuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadah.

5. Setiap partikel gas selalu bergerak dengan arah sembarang a"ak-. +rtinya, semua

molekul bergerak ke segala arah dengan berbagai kelajuan.

8. #artikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruangan dalam wadah.

;. #artikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak.

2. Setiap tumbukan yang terjadi baik tumbukan antar molekul maupun tumbukan

molekul dengan dinding- adalah tumbukan lenting sempurna dan terjadi pada waktu

yang sangat singkat.

Hukum8Hukum G!s I2e!l

Teori kinetik gas membahas hubungan antara besaranbesaran yang

menentukan keadaan suatu gas. 6ika gas yang diamati berada di dalam ruangan

tertutup, besaranbesaran yang menentukan keadaan gas tersebut adalah volume

&-, tekanan p-, dan suhu gas T-. $enurut proses atau perlakuan yang diberikan pada gas, terdapat tiga jenis proses, yaitu isotermal, isobarik, dan isokhorik.

a. /ukum Boyle


6/16

Gambar 1. a- Gas di dalam tabung memiliki volume &1 dan tekanan #1. b-

&olume gas di dalam tabung diperbesar menjadi &: sehingga tekanannya #:

menjadi lebih ke"il.

#erhatikan gambar 1 tersebut. Suatu gas yang berada di dalam tabung

dengan tutup yang dapat diturunkan atau dinaikkan, sedang diukur tekanannya.

)ari gambar tersebut dapat dilihat bahwa saat tuas tutup tabung ditekan, volume

gas akan menge"il dan mengakibatkan tekanan gas yang terukur oleh alat

pengukur menjadi membesar. /ubungan antara tekanan p- dan volume &- suatu

gas yang berada di ruang tertutup ini diteliti oleh (obert Boyle.

/ukum yang mulamula diajukan oleh (obert Boyle pada tahun 188:, yang

bertindak atas saran asistennya, 6ohn Townley, ini membuktikan bahwa pada

temperautr tetap, volume sejumlah tertentu gas berbanding terbalik dengan

tekanannya.

Saat melakukan per"obaan tentang hubungan antara tekanan dan volume gas

dalam suatu ruang tertutup, (obert Boyle menjaga agar tidak terjadi perubahan

temperatur pada gas isotermal-.)ari data hasil pengamatannya, Boyle

mendapatkan bahwa hasil kali antara tekanan p- dan volume &- gas pada suhu

tetap adalah konstan. /asil pengamatan Boyle tersebut kemudian dikenal sebagai

/ukum Boyle yang se"ara matematis dinyatakan dengan persamaan %

p& ' konstan pada n, T tetap- 1


7/16

Gambar :. Grafik p& suatu gas pada dua suhu yang berbeda, di mana T1=T:.

#enjelasan molekuler hukum Boyle dapat ditelusuri pada kenyataan bahwa

jika volume ruang suatu sampel dikurangi setengahnya, maka ada dua kali jumlah

molekul per satuan volume. )ua kali jumlah molekul menabrak dinding pada

jangka waktu tertentu, sehingga gaya ratarata yang ditimbulkannya berlipat dua.

Karenanya, jika volume menjadi separuhnya, tekanan gas menjadi dua kali lipat,

dan p 9 & merupakan konstanta. #ada tekanan yang sangat rendah, molekul

molekul terpisah sangat jauh sehingga se"ara ratarata mereka saling mengarahkan

gaya yang tak berarti terhadap yang lainnya. /al ini menunjukkan bahwa hukum

itu bersifat >universal? dalam pengertian berlaku terhadap gas apapun tanpa

merujuk pada komposisi kimianya.

b. /ukum Gay@ussa"

Gay@ussa", seorang ilmuwan asal #ran"is, meneliti hubungan antara

volume gas &- dan temperatur T- gas pada tekanan tetap isobarik-.

Gambar 3. #ada tekanan 1 atm, a- gas bervolume 4 m3 memiliki temperatur 377 K,

sedangkan b- gas bervolume 3 m3 memiliki temperatur ::5 K.


8/16

#erhatikan Gambar 3. 6ika dimasukkan gas ideal ke dalam tabung yang

memiliki tutup piston di atasnya. #ada keadaan awal, gas tersebut memiliki

volume 4 m3 dan temperatur 377 K. 6ika kemudian pemanas gas tersebut

dimatikan dan gas didinginkan hingga men"apai temperatur ::5 K, volume gas itu

menurun hingga 3 m3. 6ika +nda membuat perbandingan antara volume terhadap

suhu pada kedua keadaan gas tersebut &!T- , +nda akan mendapatkan suatu nilai

konstan 4!377 ' 3!::5 ' 7,713-.

Berdasarkan hasil penelitiannya mengenai hubungan antara volume dan

temperatur gas pada tekanan tetap, Gay@ussa" menyatakan /ukum Gay@ussa",

yaitu hasil bagi antara volume &- dengan temperatur T- gas pada tekanan tetap

adalah konstan.

Gambar 4. Grafik hubungan &


9/16

". /ukum harles

Seorang ilmuwan #eran"is lainnya, harles, menyatakan hubungan antara

tekanan p- terhadap temperatur T- suatu gas yang berada pada volume tetap

isokhorik-./asil penelitiannya kemudian dikenal sebagai /ukum harles yang

menyatakan hasil bagi tekanan p- dengan temperatur T- suatu gas pada volume

tetap adalah konstan.

Gambar 8. Grafik pT suatu gas pada volume yang berbeda.

#ersamaan matematis dari /ukum harles dinyatakan dengan %

#!T ' Konstan 1


10/16

V m= RT

p 12-

)ua kumpulan kondisi ini digunakan sebagai nilai >standar? pelaporan data.

Kondisi pertama adalah temperatur dan tekanan standar ST#-, yang sesuai

dengan 77 dan 1 atm, dan kondisi kedua adalah temparatur dan tekanan kamar

standar S+T#-, yang sesuai dengan :57 lebih tepatnya :A2,15 K- dan 1 bar

yaitu po-. 6ika setiap kumpulan nilai disubstitusikan ke dalam persamaan 12-,

ditemukan bahwa dengan 1 @ ' 1 dm3-

ST# &m ' ::,414 @.mol1

S+T# &m ' :4,;A7 @.mol1

e. /ukum )alton

Selain membahas tentang gas tunggal, persamaan yang serupa untuk gas

murni juga berlaku pada gas "ampuran. /al tersebut karena hukum p&'n(T

berlaku untuk setiap gas murni, sehingga dapat diharapkan juga berlaku untuk

"ampuran gas. )alam hal ini, gas tidak bereaksi sewaktu di"ampur. ampuran gas

adalah sumbangan yang diberikan oleh setiap komponen gas terhadap tekanan

total sampel. #ada abad ke1A 6ohn )alton membuat pengamatan yang

menghasilkan jawaban dan meringkasnya dalam sebuah hukum%

/ukum )alton% Tekanan yang dilakukan oleh "ampuran gas ideal

adalah jumlah tekanan yang dilakukan oleh masingmasing gas

tersebut yang se"ara sendiri menempati volume yang sama.

leh karena itu, bila sejumlah n+ gas ideal + menempati wadah dengan

volume & pada temperatur T tekanannya adalah p+ ' n+ (T!&-. 6ika sejumlah nB

gas ideal lain B menempati wadah tersebut, tekanannya adalah pB ' nB (T!&-.

6ika keduanya ada bersamasama, hukum )alton menunjukkan bahwa tekanan

total adalah

p = p+ + pB 1A-

F-!ksi mol 2!n Tek!n!n P!-si!l

Craksi mol 6 dalan suatu "ampuran adalah jumlah mol dari molekul 6 yang

ada n6- dinyatakan sebagai fraksi mol dari molekul n- dalam sampel%

xJ =n

J

n den gan n=n A+nB+… 117-


11/16

Selanjutnya, tekanan parsial p6 dari gas "ampuran yaitu

pJ = xJ . p 111-

dengan p adalah tekanan total "ampuran. Sehingga tekanan parsial

didefinisikan sebanding dengan fraksi mol dan karenanya perlu dijumlahkan

bersama menghasilkan tekanan total. 0amun demikian, dalam hal "ampuran gas

ideal, tekanan parsial adalah juga tekanan yang akan dikerahkan oleh suatu gas

jika gas itu berada sendirian di dalam wadah itu. *ntuk memperlihatkan ini,

ditentukan p ' n(T!& dan 96 ' n6!n ke dalam persamaan sehingga diperoleh%

pJ =n

J

n × nRT V =

nJ

RT

V 11:-


12/16

5& G!s N9!.!

Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum harles, yakni hukum gas

ideal disebut gas ideal. 0amun didapatkan, bahwa gas yang kita jumpai, yakni gas

nyata, tidak se"ara ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas

pada temperatur tetap, semakin ke"il deviasinya dari perilaku ideal. Semakin

tinggi tekanan gas, atau dengan kata lain, semakin ke"il jarak intermolekulnya,

semakin besar deviasinya.

#aling tidak ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. #eratama, definisi

temperatur absolut didasarkan asumsi bahwa volume gas nyata sangat ke"il

sehingga bisa diabaikan. $olekul gas pasti memiliki volume nyata walaupun

mungkin sangat ke"il. Selain itu, ketika jarak antarmolekul semakin ke"il,

beberapa jenis interaksi antarmolekul akan mun"ul.

Cisikawan Belanda 6ohannes )iderik van der Daals 123;1A:3-

mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan

keadaan van der Daals atau persamaan van der Daals. Ea memodifikasi persamaan

gas ideal dengan "ara sebagai berikut% dengan menambahkan koreksi pada # untuk

mengkompensasi interaksi antarmolekulF mengurangi dari suku & yang

menjelaskan volume real molekul gas. Sehingga didapat%

# H n:a!&:-I & < nb- ' n(T

Keterangan %

# ' tekanan

& ' volume

n ' jumlah mol zat

&m ' &!n ' volume molar, volume 1 mol gas atau "airan

T ' temperatur K-( ' tetapan gas ideal 2.3144;: 6!molJK--

# H n:a!&:-I & < nb- ' n(T

a dan b adalah nilai yang ditentukan se"ara eksperimen untuk setiap gas dan

disebut dengan tetapan van der Daals Tabel :.1-. Semakin ke"il nilai a dan b

menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. Besarnya

nilai tetapan ini juga berhbungan denagn kemudahan gas tersebut di"airkan.


13/16

Tabel :.1 0ilai tetapan gas yang umum kita jumpai seharihari.

Gas nyata bersifat menyimpang dari gas ideal, terutama pada tekanan tinggi

dan suhu rendah. Teori Kinetika gas menjelaskan #ostulat 1% massa gas dapat

diabaikan jika dibandingkan dengan volume bejana. #ada tekanan tinggi, atau jika

jumlah molekul banyak, volume gas harus diperhitungkan volume ideal

sebetulnya lebih ke"il dari volume nyata.

$enurut &an )er Daals, koreksi volume tergantung dari n junlah mol gas-

b ' tetapan koreksi volume. #ada tekanan tinggi rapatan gas tinggi molekul

molekul sangat berdekatan gaya antar molekul harus diperhitungkan karena ada

gaya tarik menarik tekanan yang sebenarnya lebih rendah dari tekanan ideal.

#engurangan tekanan karena kerapatan gas adalah%

1. Berbanding lurus dengan jumlah tabrakan dengan dinding atau dengan

konsentrasi gas:. Berbanding lurus dengan gaya tabrakan, berbanding lurus dengan konsentrasi

gas

Si0!. si0!. 3!s n9!.! !2!l!h se;!3!i ;e-iku. :

1. &olume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan.

:. $olekulmolekul tarik menarik danmempunyai volume

3. )apat menjadi "air dan padat

4. Terdapat gaya tarik menarik antara molekulmolekul gas terutama jika

tekanan diperbesar atau volum diperke"il.


14/16

5. /ukumhukum Boyle dan Gay@ussa" hanya diikuti oleh gas nyata se"ara

pendekatan, yaitu pada tekanan rendah jauh dari keadaan "airnya.

8. #erbedaan sifat gas sempurna dengan gas nyata tampak jelas pada diagram

p&T atau proses Esotermal.;. +danya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang

sangat kuat, menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke

dinding menjadi ke"il, lebih ke"il daripada gas ideal.

2. Gas nyata dapat disebut sebagai gas ideal pada tekanan rendah dan suhu

tinggi.

A. $emenuhi persamaan p H n:a!&:-I & < nb- ' n(T

Pe-s!m!!n 4!n 2e-

#enyimpangan yang terjadi pada gas nyata, disebabkan oleh adanya Gaya

tarikmenarik antara molekul gas dianggap diabaikan. +sumsi ini hanya berlaku

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

Tetapi pada tekanan tinggi dan suhu rendah volume gas ke"il dan sehingga

kekuatan menarik meskipun sangat ke"il.

&an der Daals membuat koreksi utk volume gas dan gaya tarik antar

molekul gas.

(umus % ( P+ P' ) (V −nb )=nRT

P' =

n2a

V 2

6adi, ( P+ n2

a

V 2 ) (V −nb )=nRT

Keterangan %

a ' konstanta khas utk tiap gas dan tidak bergantung pd suhu dan tekanan

Satuan % tekanan 9 (volume )2

9 (mole )2

n ' mole gas

b ' volume efektif satuannya harus sama dgn satuan &-

P , P'

' tekanan

& ' volume


15/16

Gasgas seperti karbon disulfide, ammonia, sulfur dioksida, "hloroform, dll

yang mudah mengkondensasi, mempunyai nilai a yang relatif tinggi. Gasgas yg

permanen seperti argon, karbon monoksida, helium, dan hydrogen, nilai anya

sangat rendah, oleh karna itu bisa diduga bahwa gaya tarik antar molekulnya lebih

rendah.

=i-i8>i-i Pe-s!m!!n '!n 2e-

1. Esoterm gas sempurna diperoleh pada temperatur tinggi dan volume molar

besar

:. airan dan gas berada bersamasama jika efek kohesi dan dispersi berada

dalam keseimbangan

3. Konstanta kritis berhubungan dengan koefisienkoefisien van der Daals4. Temperatur Boyle berhubungan dengan temperatur kritis


16/16

5A5 III

PENUTUP

Simpul!n

Gas ideal merupakan suatu gas hipotetis yang memiliki molekul yang

dipantulkan satu sama lain dalam batasbatas wadah gas tersebut- dengan

elastisitas yang sempurna dan memiliki ukuran yang diabaikan, dan dimana gaya

antarmolekul yang bekerja antara molekul tidak bersentuhan satu sama lain juga

diabaikan. Gas tersebut akan mematuhi hukum gas seperti hukum harles dan

hukum Boyle- tepat pada semua suhu dan tekanan. Gas nyata adalah gas yang

tidak mematuhi persamaan gas umum dan menggunakan hukumhukum gas

hanya pada saat tekanan rendah. Gas ideal bukanlah gas yang biasa ditemukan

dalam kehidupan seharihari, berbeda dengan gas nyata yang biasa ditemukan

dalam kehidupan seharihari. Terdapat beberapa hukum yang digunakan dalam

mengamati perilaku gas ideal, antara lain /ukum Boyle, /ukum Gay@ussa",

/ukum harles, +sas +vogadro dan /ukum )alton. Sedangkan pada gas nyata,

persamaan keadaan yang dapat menjelaskan perilaku gas nyata adalah persamaan

van der Daals.

Makalah Sifat Dan Perilaku Gas

Documents

Transcript of Makalah Sifat Dan Perilaku Gas