TEORI KINETIK GAS

Hukum Gas Ideal

Tekanan absolut P dari sebuah gas ideal

berbanding lurus dengan temperatur T (K)

dan jumlah mol gas (n) dan berbanding

terbalik dengan volume (V).

nRTPV

Dengan R adalah konstanta gas universal,

yang memiliki nilai 8,31 J/(mol.K)

Hubungan Antara Tekanan

Dan Volume

Model Untuk Gas Ideal

Gas ideal terdiri atas partikel yang amat banyak.

Partikelnya tersebar merata dalam ruang yang tersedia.

Partikelnya senantiasa bergerak acak, ke segala arah.

Jarak antar partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel itu.

Tidak ada gaya interaksi antar partikel, kecuali tumbukan antar partikel.

Semua tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna dan terjadi dalam waktu singkat.

Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

Hubungan Antara Tekanan

Dan Temperatur

Untuk menemukan hubungan antara Tekanan dan Temperatur, dapat ditinjau secara mikroskopik dengan membahas dinamika gerak molekul.

Sebuah kotak berisikan gas dengan model seperti gas ideal. Pada saat tertentu partikel gas tersebut mengalami banyak tumbukan, yang mengubah arah gerak dan kecepatan partikel tersebut.

Untuk kondisi kerapatan gas yang rendah, distribusi kecepatan pada temperatur tetap di hitung pertama kali oleh Fisikawan Skotlandia, James Clerk Maxwell (1831-1879)

Kurva Distribusi Kecepatan Maxwell

Untuk Gas O2 Pada Dua Temperatur

Yang Berbeda

Teori Kinetik Gas

Teori Kinetik Gas

Tekanan yang dialami

gas disebabkan oleh

tumbukan antara

molekul gas dengan

dinding dari wadah

tempat gas tersebut

berada.

Teori Kinetik Gas

tumbukanantarawaktu

awal momentum -akhir momentum

rata-rata

Gaya

L

mv

vL

mvmv 2

/2

)(

L

vmNF

2

3

L

mvNF rms

2

32vvrms

Teori Kinetik Gas

3

2

2 3 L

mvN

L

FP rms

A

FP

L3 = Volume

EKNPV3

2 2

2

1rmsmvEK

Bandingkan dengan

NkTTN

RnNnRTPV

AA

kTmvEK rms2

3

2

1 2

Contoh kecepatan molekul-molekul

penyusun udara

Udara yang sebagian besar terdiri dari nitrogen (massa molekul = 28 u) dan oksigen (massa molekul = 32 u). Asumsikan bahwa keduanya berlaku seperti gas ideal. Tentukan kecepatan rms dari masing-masing molekul tersebut pada suhu 293 K.

Solusi

partikelrms

m

KEv

2

kTKE2

3

,

molper partikeljumlah

molper massapartikelm

2931038,12

3 23KE J 1007,6 21

gr 1065,4mol 10022,6

gr/mol 28 23

1-23Nm kg 1065,4 26

gr 1031,5mol 10022,6

gr/mol 23 23

1-232Om kg 1031,5 26

m/s 511

1065,4

1007,6226

21

rmsv

m/s 478

1031,5

1007,6226

21

rmsv

Solusi

Energi Dalam

Potensial di tempat gas ideal itu berada adalah serba sama.

Energi total partikel sama dengan energi kinetiknya.

NkTvmN2

3

2

1 2

Karena secara keseluruhan gas tidak bergerak

maka energi total merupakan energi dalam gas.

nRTNkTU2

3

2

3

Dibandingkan dengan hasil

eksperimen

U tidak dapat diukur langsung.

Yang dapat diukur ialah kapasitas panas gas

pada volume tetap, CV, walaupun sukar

Yang biasa diukur adalah = CP/Cv

Hubungan yang diperoleh dari termo-

dinamika klasik adalah: CP – CV = nR

Sehingga diperoleh = 5/3 = 1,67

Ternyata persesuaian hasil teori dengan hasil

eksperimen hanya terdapat pada gas mulia saja

(gas monoatomik).

Untuk gas diatomik atau lebih, berlaku azaz

ekipartisi energi, yaitu yang berperan tidak hanya

energi translasi rata-rata saja tetapi juga energi

rotasi dan translasi rata-rata (sesuai dengan jumlah

derajat kebebasan dari partikel tersebut terhadap

gerak translasi, rotasi dan vibrasi.

vibrottranstotal EEEE

Dibandingkan dengan hasil

eksperimen