BAB 3TEORI KINETIK GAS

Teori kinetik gas merupakan teori yang menjelaskan tentang sifat-sifat gas yang berhubungan dengan gaya tarik antar molekul ataupun hukum mekanika atau dapat pula di definisikan sebagai suatu teori yang menyelidiki sifat-sifat gas berdasarkan tinjauan energi dan gaya antara partikel-partikel gas, misalnya seperti hukum newton (biasanya Newton klasik, meskipun mekanika kuantum diperlukan dalam beberapa kasus). Beberapa anggapan dasar yang dibuat untuk gas ideal dalam teori kinetic adalah sebagai berikut: 1. Gas terdri dari partikel yang disebut molekul.2. Partikel-partikel gas bergerak dalam lintasan lurus dengan kelajuan tetap dan geraknya adalah acak.3. Gerak partikel hanya disebabkan oleh tumbukan dengan partikel lain ataupun dengan dinding wadahnya. Ini berarti antarpartikel dianggap tidak ada gaya tarik menarik.4. Dalam semua tumbukan antarpartikel gas, baik antarpartikel ataupun dengan dinding wadahnya tidak ada kehilangan energy (tumbukan lenting sempurna).5. Selang waktu tumbukan antarpartikel berlangsung sangat singkat.6. Volume partikel gas sangat kecil dibandingkan dengan wadah yang ditempatinya sehingga dapat diabaikan.7. Untuk semua partikel gas berlaku hokum-hukum Newton tentang gerak.Pengertian satu molekul dan satu molSatu mol gas adalah sejumlah gas yang mengandung NA molekul. NA adalah bilangan Avogadro, yang dalam ilmu kimia memiliki nilai, NA= 6,02 x 1023 molekul/molMassa molekul dan massa satu molekul.

MMassa molekul (M) adalah massa satu kilomol zat yang dinyatakan dalam kg. Massa satu molekul zat (m0) adalah massa satu molekul zat yang dinyatakan dalam kg. karena 1 mol setiap zat mengandung NA molekul , maka massa satu molekul zat dinyatakan oleh :

NA=mo Hubungan banyak mol dengan massa total gas

mMisalkan masa total gas = m kg, maka banyak mol gas (n) adalah

M=n

GAS IDEALPersamaan wujud gas ideal dapat disimpulkan dengan menghitung tekanan sebagai akibat dampak tumbukan molekul pada dinding wadah. Energi internal dan hukum John Dalton tekanan parsial juga muncul dari perhitungan ini, bersama dengan beberapa fenomena molekul bebas. Perhitungan ini penting karena pada dasarnya digunakan untuk menjelaskan semua fenomena gas encer.1. TekananTekanan dijelaskan oleh teori kinetik sebagai kemunculan dari gaya yang dihasilkan oleh molekul-molekul gas yang menabrak dinding wadah. Sebuah molekul mendekati dinding dengan momentum awal mvz, dan setelah dampak bergerak menjauh dari dinding dengan momentum yang sama dalam arah yang berlawanan,-mvz. Dengan demikian, perubahan total dalam momentum mvz - (-mvz) = 2mvz, yang adalah sama dengan jumlah impuls disampaikan ke dinding. Menurut Hukum Newton II, gaya ialah perubahan momentum per satuan waktu , maka:

F= = = = P =

(A = luas dinding, V = volume kubus)Pada 3 dimensi x,y,z maka:

2. EfusiEfusi adalah lewatnya gas yang mendapat tekanan melalui lubang-lubang kecil atau pori-pori. Atau dapat diartikan sebagai gerakan molekul tanpa menabrak molekul yang lain. Menurut Graham :

Hal ini dapat digunakan untuk mengukur berat molekul, untuk mengukur tekanan uap dari bahan dengan tekanan uap rendah, atau untuk menghitung laju penguapan molekul dari permukaan cairan atau padatan 3. Transpirasi ThermalAdalah gerakan partikel gas dari suhu rendah ke suhu tinggi pada tekanan awal yang sama, sehingga tekanan pada suhu tinggi akan lebih besar. Dari rumus efusi jika hukum gas ideal digunakan untuk menggantikan N / V dengan p / t, maka:

4. ViskositasViskositas disebabkan oleh transfer momentum antara partikel sejajar satu sama lain tetapi pada tingkat/lapisan yang berbeda. Viskositas adalah gesekan dalam fluida untuk mengalir. Jika gesekan antara lapisan fluida kecil, gaya sharing yang ada akan mengakibatkan gradien kecepatan besar sehingga mengakibatkan fluida bergerak. Jika viskositas bertambah, maka masing-masing lapisan fluida mempunyai gaya gesek yang besar pada persinggungan lapisan, sehingga gradien kecepatan akan menurun 5. Konduktivitas termalKonduktivitas atau keterhantaran termal, adalah suatu besaran intensif bahan yang menunjukkan kemampuannya untuk menghantarkan panas.

Perpindahan panas tergantung pada perbedaan suhu. 6. Persamaan BoltzmannMerupakan tetapan yang merupakan suatu koefisien dari molekul gas yang berpindah. Bolztman menganggap molekul berbentuk bulat padat. Molekul yang saling bertumbukan dapat dihitung secara sistematis matematis rata ratanya menggunakan rumus: Vrms = (v2) 1/2 = (3kT / 2) Hukum Gas ideal1. Hukum Boyle Boyle menyatakan bahwa tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas jika gas tersebut mempunyai jumlah mol dan temperaturnya sama. pV = konstan (n, T konstan) atau p1V1 = p2V2 2. Hukum CharlesVolume suatu gas akan berbanding lurus dengan temperatur mutlaknya, jika gas tersebut berada pada tekanan konstan.3. Hukum AvogadroVolume gas pada temperatur dan tekanan konstan berbanding lurus dengan jumlah molnya. Volume dari suatu gas pada tekanan dan temperatur yang sama mengandung jumlah molekul yang sama. Volume gas yang ditempati oleh setiap mol molekul gas dinyatakan sebagai volume molar (Vm).Pasangan keadaan standar pada tekanan dan temperatur kamar yang konstan dinyatakan sebagai STP, yaitu pada 0oC (273,15 K) dan 1 atm. Jika pada keadaan temperatur dan tekanan kamar standar (STAP) maka berada pada temperatur 25oC (298,15 K) dan 1 bar. Volume molar suatu gas pada STP = 22,414 L/mol dan pada STAP = 24,790 L/mol.4. Persamaan Gas IdealHukum Boyle V 1/pHukum Charles V THukum Avogadro V nKombinasi ketiga hukum gas tersebut adalah : pV = nRT5. Hukum Dalton Hukum gas ideal pV = nRT berlaku untuk setiap gas murni. Jika yang dipelajari merupakan campuran suatu gas, maka persamaan tersebut dapat digunakan dengan menggunakan Hukum Dalton. Hukum Dalton menjelaskan bahwa tekanan yang dimiliki oleh suatu campuran gas ideal dalam suatu volume tertentu merupakan jumlah tekanan dari komponen gas yang menempati wadah dengan volume yang sama.Energi dalam gas ideal

a. Gas monoatomik

EK = 3/2NkT =3/2nRT

b. Gas diatomik

1) Pada suhu rendah:

U = NEK = 3/2NkT =3/2nRT

2) Pada suhu sedang:

U = NEK = 5/2NkT = 5/2nRT

3) Pada suhu tinggi:

U = NEK = 7/2NkT = 7/2nRT