1 PENGERTIAN GAS IDEAL DAN GAS NYATA

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. Perilaku

gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah contoh yang baik kebergantungan sifat

makroskopik pada struktur mikroskopik.

Adapun gas memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

1. Gas bersifat transparan.

2. Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.

3. Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.

4. Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak diwadahi,

volume gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan tekanannya akan menjadi tak

hingga kecilnya.

5. Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.

6. Gas dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi, gas akan

mengembang.

7. Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan mengkerut.

Pengertian Gas Ideal, suatu gas hipotetis yang memiliki molekul yang

dipantulkan satu sama lain (dalam batas-batas wadah mereka) 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 Charles dan hukum Boyle) tepat pada semua

suhu dan tekanan. Gas yang paling aktual yang bertindak kurang lebih sebagai gas ideal,

kecuali 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. Dalam gas

seperti itu, semua energi internal dalam bentuk energi kinetik dan perubahan energi

internal disertai dengan perubahan suhu.

Gas ideal dapat dicirikan oleh tiga variabel keadaan: tekanan mutlak (P), volume

(V), dan suhu mutlak (T). Hubungan antara mereka dapat disimpulkan dari teori kinetik

dan disebut

PV = nRT = NkT

n = banyaknya mol

R = Universal gas konstan = 8,3145 J / mol K

N = jumlah molekul

k = konstanta Boltzmann = 1,38066 x 10-23 J / K = 8,617385 x 10-5 eV / K

k = R / NA

NA = Avogadro nomor = 6.0221 x 1023 / mol

Hukum gas ideal dapat dipandang ketika yang muncul dari tekanan kinetik

molekul gas bertabrakan dengan dinding wadah sesuai dengan hukum Newton. Tapi

ada juga unsur statistik dalam penentuan energi kinetik rata-rata molekul-molekul.

Suhu diambil harus proporsional dengan energi kinetik rata-rata ini, ini akan memanggil

gagasan tentang temperatur kinetik. Satu mol gas ideal pada STP menempati 22,4 liter.

Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum Charles, yakni hukum gas ideal

disebut gas ideal. Namun, didapatkan, bahwa gas yang kita jumpai, yakni gas nyata,

tidak secara ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas pada

temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. Semakin tinggi tekanan

gas, atau dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya, semakin besar

deviasinya.

Paling tidak ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. Peratama, definisi

temperatur absolut didasarkan asumsi bahwa volume gas real sangat kecil sehingga bisa

diabaikan. Molekul gas pasti memiliki volume nyata walaupun mungkin sangat kecil.

Selain itu, ketika jarak antarmolekul semakin kecil, beberapa jenis interaksi

antarmolekul akan muncul.

Fisikawan Belanda Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) mengusulkan

persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der

Waals atau persamaan van der Waals. Ia memodifikasi persamaan gas ideal

(persamaaan 6.5) dengan cara sebagai berikut: dengan menambahkan koreksi pada P

untuk mengkompensasi interaksi antarmolekul; mengurango dari suku V yang

menjelaskan volume real molekul gas. Sehingga didapat:

[P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT (6.12)

Keterangan :

P = tekanan

V = volume

n = jumlah mol zat

Vm = V/n = volume molar, volume 1 mol gas atau cairan

T = temperatur (K)

R = tetapan gas ideal (8.314472 J/(mol·K))

[P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT (6.12)

a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas dan

disebut dengan tetapan van der Waals (Tabel 2.1). Semakin kecil nilai a dan b

menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. Besarnya nilai

tetapan ini juga berhbungan denagn kemudahan gas tersebut dicairkan.

Tabel 2.1 Nilai tetapan gas yang umum kita jumpai sehari-hari.

Gas nyata (real gas) bersifat menyimpang dari gas ideal, terutama pada tekanan

tinggi dan suhu rendah. Teori Kinetika gas menjelaskan Postulat 1: massa gas dapat

diabaikan jika dibandingkan dengan volume bejana. Pada tekanan tinggi, atau jika

jumlah molekul banyak, volume gas harus diperhitungkan à volume ideal sebetulnya

lebih kecil dari volume real.

à Menurut Van Der Waals, koreksi volume tergantung dari n (junlah mol gas)

b = tetapan koreksi volume

Pada tekanan tinggi à rapatan gas tinggi à molekul2 sangat berdekatan à gaya

antar molekul harus diperhitungkan à karena ada gaya tarik menarik à tekanan yang

sebenarnya lebih rendah dari tekanan ideal.

Pengurangan tekanan karena kerapatan gas adalah:

1. Berbanding lurus dengan jml tabrakan dgn dinding atau dengan konsentrasi gas

2. Berbanding lurus dengan gaya tabrakan à berbanding lurus dengan konsentrasi gas

2 SIFAT – SIFAT GAS IDEAL

Sifat-sifat gas ideal adalah sebagai berikut.

1. Terdiri atas partikel yang banyak sekali dan bergerak sembarang.

2. Setiap partikel mempunyai masa yang sama.

3. Tidak ada gaya tarik menarik antara partikel satu dengan partikel lain.

4. Jarak antara partikel jauh lebih besar disbanding ukuran sebuah partikel.

5. Jika partikel menumbuk dinding atau partikel lain, tumbukan dianggap lenting

sempurna.

6. Hukum Newton tentang gerak berlaku.

7. Gas selalu memenuhi hukum Boyle-Gay Lussac.

Sifat – sifat gas nyata adalah sebagai berikut :

1. volume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan.

2. Terdapat gaya tarik menarik antara molekul-molekul gas terutama jika tekanan

diperbesar atau volum diperkecil.

3. Adanya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat

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

menjadi kecil, lebih kecil daripada gas ideal.

4. memenuhi persamaan P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT

Perbedaan Gas Nyata dan gas ideal1. Gas Ideal patuhi semua hukum dalam semua gas keadaan suhu dan tekanan. Gas

nyata mematuhi hukum gas hanya pada tekanan suhu rendah dan tinggi.

2. gas ideal Volume yang ditempati oleh molekul diabaikan dibandingkan dengan total volume ditempati oleh gas. Gas nyata Volume yang ditempati oleh molekul tidak dapat diabaikan dibandingkan dengan total volume ditempati oleh gas.

3. gas ideal Kekuatan tarik antara molekul diabaikan. Gas nyata Kekuatan tarik yang tidak dapat diabaikan sama sekali suhu dan tekanan.

4. gas ideal Mematuhi persamaan gas ideal pV = nRT gas nyata Mematuhi persamaan Van Der Waals

3 HUKUM – HUKUM TERKAIT GAS IDEAL

Teori kinetik gas membahas hubungan antara besaran-besaran yang menentukan keadaan suatu gas. Jika gas yang diamati berada di dalam ruangan tertutup, besaran-besaran yang menentukan keadaan gas tersebut adalah volume (V), tekanan (p), dan suhu gas (T). Menurut proses atau perlakuan yang diberikan pada gas, terdapat tiga jenis proses, yaitu isotermal, isobarik, dan isokhorik. Pembahasan mengenai setiap proses gas tersebut dapat Anda pelajari dalam uraian berikut.

a. Hukum Boyle

Perhatikanlah Gambar 1. berikut.

Gambar 1. (a) Gas di dalam tabung memiliki volume V1 dan tekanan P1. (b) Volume gas di dalam tabung diperbesar menjadi V2 sehingga tekanannya P2 menjadi lebih kecil.

Suatu gas yang berada di dalam tabung dengan tutup yang dapat diturunkan atau dinaikkan, sedang diukur tekanannya. Dari gambar tersebut dapat Anda lihat bahwa saat tuas tutup tabung ditekan, volume gas akan mengecil dan mengakibatkan tekanan gas yang terukur oleh alat pengukur menjadi membesar. Hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) suatu gas yang berada di ruang tertutup ini diteliti oleh Robert Boyle.

Saat melakukan percobaan tentang hubungan antara tekanan dan volume gas dalam suatu ruang tertutup, Robert Boyle menjaga agar tidak terjadi perubahan temperatur pada gas (isotermal). Dari data hasil pengamatannya, Boyle mendapatkan bahwa hasil kali antara tekanan (p) dan volume (V) gas pada suhu tetap adalah konstan. Hasil pengamatan Boyle tersebut kemudian dikenal sebagai Hukum Boyle yang secara matematis dinyatakan dengan persamaan :

pV = konstan (1–1)

atau

p1V1 = p2V2 (1–2)

Dalam bentuk grafik, hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Grafik p-V suatu gas pada dua suhu yang berbeda, di mana T1>T2.

b. Hukum Gay-Lussac

Gay-Lussac, seorang ilmuwan asal Prancis, meneliti hubungan antara volume gas (V) dan temperatur (T) gas pada tekanan tetap (isobarik).

Perhatikanlah Gambar 3.

Gambar 3. Pada tekanan 1 atm, (a) gas bervolume 4 m3 memiliki temperatur 300 K, sedangkan (b) gas bervolume 3 m3 memiliki temperatur 225 K.

Misalnya, Anda memasukkan gas ideal ke dalam tabung yang memiliki tutup piston di atasnya. Pada keadaan awal, gas tersebut memiliki volume 4 m3 dan temperatur 300 K.

Jika kemudian pemanas gas tersebut dimatikan dan gas didinginkan hingga mencapai temperatur 225 K, volume gas itu menurun hingga 3 m3. Jika Anda membuat perbandingan antara volume terhadap suhu pada kedua keadaan gas tersebut (V/T) , Anda akan mendapatkan suatu nilai konstan (4/300 = 3/225 = 0,013).

Berdasarkan hasil penelitiannya mengenai hubungan antara volume dan temperatur gas pada tekanan tetap, Gay-Lussac menyatakan Hukum Gay-Lussac, yaitu hasil bagi antara volume (V) dengan temperatur (T) gas pada tekanan tetap adalah konstan.

Gambar 4. Grafik hubungan V–T.Persamaan matematisnya dituliskan sebagai berikut.V/T = Konstan (1–3)atauV1/T1 = V2/T2 (1–4)

c. Hukum Charles

Seorang ilmuwan Perancis lainnya, Charles, menyatakan hubungan antara tekanan (p) terhadap temperatur (T) suatu gas yang berada pada volume tetap (isokhorik). Hasil penelitiannya kemudian dikenal sebagai Hukum Charles yang menyatakan hasil bagi tekanan (p) dengan temperatur (T) suatu gas pada volume tetap adalah konstan.

Gambar 6. Grafik p-T suatu gas pada volume yang berbeda.

Persamaan matematis dari Hukum Charles dinyatakan dengan :P/T = Konstan (1–5)ataup1/T1 = p2/T2 (–6)

c. Asas Avogadro

Volume yang sama dari gas pada tekanan dan temperature sama mengandung jumlah molekul yang sama

Asas Avogadro menunjukkan bahwa volume molar Vm suatu gas yaitu volume yang ditempatinya per mol molekul

harus sama untuk semua gas selama temperature dan tekanan bertingkah laku sempurna.

http://athulfadhli.blogspot.com/2013/06/termodinamika-gas-ideal.html

http://diyahchemical.blogspot.com/2013/11/gas-ideal-dan-gas-nyata.html

http://www.ilmukimia.org/2012/11/gas-ideal-dan-gas-nyata.html

http://www.data-smaku.blogspot.com/2012/12/mari-belajar-gas-ideal-fisika-

kelas-xi.html

http://perpustakaancyber.blogspot.com/2013/03/teori-kinetik-gas-persamaan-

gas-ideal-prinsip-ekuipartisi-energi-hukum-gas-rumus-contoh-soal-kunci-jawaban.html

http://www.academia.edu/5064138/GAS_IDEAL_DAN_TEORI_KINETIK_GAS