redesain-navbar Portlet

BelajarPintarV3

Pengertian Teori Kinetik Gas

Teori Kinetik Gas? Apakah itu??

Teori kinetik merupakan suatu teori yang secara garis besar adalah hasil kerja dari Count Rumford (1753-1814), James Joule (1818-1889), dan James Clerk Maxwell (1831-1875), yang menjelaskan sifat-sifat zat berdasarkan gerak acak terus menerus dari molekul-molekulnya. Dalam gas misalnya, tekanan gas adalah berkaitan dengan tumbukan yang tak henti-hentinya dari molekul-molekul gas terhadap dinding-dinding wadahnya.

Gas yang akan kita pelajari adalah gas ideal, yaitu gas yang secara tepat memenuhi hukum-hukum gas. Dalam keadaan nyata, tidak ada gas yang termasuk gas ideal, tetapi gas-gas nyata pada tekanan rendah dan suhunya tidak dekat dengan titik cair gas, cukup akurat memenuhi hukum-hukum gas ideal.

Latihan 1

Apa yang dipelajari dalam dengan teori kinetik gas?

A. mempelajari tentang gerak dan penyebab gerak

B. mempelajari gerak benda dan sistem benda tanpa mempersoalkan gaya penyebab gerakan

C. menjelaskan sifat-sifat zat berdasarkan gerak acak terus menerus dari molekul molekulnya

D. mempelajari hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya

E. mempelajari gerakan suatu benda serta efek gaya dalam gerakan benda

Latihan 2

Berikut merupakan ilmuwan yang berkontribusi dalam perkembangan teori kinetik gas adalah ....

A. Galileo Galilei

B. James Clerk Maxwell

C. James Watt

D. Louis Pasteur

E. Nikolaus Otto

Latihan 3

Partikel gas ideal memiliki sifat-sifat sebagai berikut, kecuali ....

A. selalu bergerak

B. tidak saling menarik

C. bertumbukan lenting sempurna

D. tersebar merata diseluruh bagian ruangan yang ditempati

E. tidak mengikuti hukum Newton tentang Gerak

Latihan 4

Terdapat gas ideal dimampatkan secara isotermik sampai volumenya menjadi seperempatnya, bagaimana tekanan nya?

A. tekanan tetap

B. tekanan menjadi dua kali lipat

C. tekanan menjadi setengahnya

D. tekanan menjadi empat kalinya

E. tekanan menjadi seperempat kalinya

Latihan 5

Pada hukum boyle: PV = k, dimensi manakah yang sama dengan k?

A. konstanta pegas

B. suhu

C. momentum

D. usaha

E. daya

Sifat-Sifat Gas Ideal

Sobat pintar, gas ideal memiliki beberapa sifat-sifat gas ideal loh. Apa saja? Yuk simak penjelasan berikut ini!

Gas yang paling sederhana dan mendekati sifat-sifat gas sejati adalah gas ideal.

Adapun sifat-sifat gas ideal diantaranya adalah sebagai berikut :

  1. Gas terdiri dari molekul-molekul yang sangat banyak, dengan jarak pisah antar molekul lebih besar dari ukuran molekul. Hal ini menunjukkan bahwa gaya tarik antar molekul sangat kecil dan diabaikan.
  2. Molekul-molekul gas bergerak acak ke segala arah sama banyaknya dan memenuhi hukum Newton tentang gerak.
  3. Molekul-molekul gas hanya bertumbukan dengan dinding tempat gas secara sempurna.
  4. Dinding wadah adalah kaku sempurna dan tidak akan bergerak.

Persamaan Umum Gas Ideal

Selanjutnya kita akan membahas terkait persamaan gas ideal...

Persamaan umum gas ideal dapat dituliskan :

Keterangan:
P = tekanan gas (N/m2 = Pa)

V = volume gas (m3)
n = jumlah mol gas (mol)
T = suhu gas (K)
R = tetapan umum gas = 8,314 J/mol K


Persamaan umum gas ideal tersebut di atas dapat juga dinyatakan dalam bentuk :
n = N / NA
PV = nRT
PV = NRT / NA dengan R / NA = k

Maka diperoleh :

k = tetapan Boltzman (1,38 . 10-23J/k)

Hukum-Hukum pada Gas Ideal

Sekarang kita lanjut ke hukum-hukum pada gas ideal. Hukum-hukum pada gas ideal diantaranya: Hukum Boyle, Hukum Gay-Lussac dan Hukum Boyle Gay Lussac

Hukum Boyle

Hukum Boyle menyatakan bahwa "dalam ruang tertutup pada suhu tetap, tekanan berbanding terbalik dengan volume gas", yang dinyatakan dalam bentuk persamaan :

PV = konstan

dengan :

P = tekanan gas (N/m2)
V = volume gas (m3)

 

Hukum Gay-Lussac

Hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa “Dalam ruang tertutup dan volume dijaga tetap, tekanan gas akan sebanding dengan suhu gas”. Jika dinyatakan dalam bentuk persamaan, menjadi :

P / T = konstan

dengan :
P = tekanan gas ( N/m2)
T = suhu gas (K)

Hukum Boyle Gay-Lussac

Penggabungan hukum Boyle Gay-Lussac membentuk hukum Boyle Gay-Lussac yang menyatakan bahwa Gas dalam ruang tertutup jika suhunya berubah, maka akan diikuti perubahan tekanan dan volume gas. Sehingga dapat dinyatakan dalam persamaan :

PV / T = konstan

Latihan 1

16 gram gas Oksigen (M = 32 gr/mol) berada pada tekanan 1 atm dan suhu 27oC. Tentukan volume gas jika diberikan nilai R = 8,314 J/mol.K

A. 0,0125 m3

B. 0,025 m3

C. 0,035 m3

D. 0,0425 m3

E. 0,0525 m3

Latihan 2

Gas bermassa 4 kg bersuhu 27oC berada dalam tabung yang berlubang. Jika tabung dipanasi hingga suhu 127oC, dan pemuaian tabung diabaikan tentukan massa gas yang tersisa di tabung!

A. 1 kg

B. 3 kg

C. 5 kg

D. 7 kg

E. 9 kg

Latihan 3

Terdapat silinder yang volumenya 1m3 berisi 1 mol gas helium pada suhu -173o C. Apabila helium dianggap gas ideal, berapakah tekanan gas dalam silinder ? (R = 8,31 j/mol K)

A. 8,31 Pa

B. 83,1 Pa

C. 831 Pa

D. 8310 Pa

E. 83100 Pa

Latihan 4

Terdapat gas ideal menempati ruang tertutup yang volumenya 5.10-3 m3 pada temperatur 37oC. Bila tekanan gas dalam ruang itu 3000 N/m2. Berapakah jumlah mol gas tersebut?

A. 0,6 x 10-5 mol

B. 1,2 x 10-5 mol

C. 2,4 x 10-4 mol

D. 3,2 x 10-4 mol

E. 3,6 x 10-4 mol

Latihan 5

Pada keadaan suhu 250K dan tekanan 1,25 atm (1 atm = 105 Pa) 7 gram gas nitrogen N2 berat molekulnya (M = 28) memiliki volume sebesar ...m3

A. 2,42 x 10-3 m3

B. 3,32 x 10-3 m3

C. 4,16 x 10-3 m3

D. 6,16 x 10-3 m3

E. 7,32 x 10-3 m3

Tekanan Gas

Pada pembahasan sifat-sifat gas ideal dinyatakan bahwa gas terdiri dari partikel-partikel gas. Partikel-partikel gas senantiasa bergerak sehingga menumbuk dinding tempat gas. Dan tumbukan partikel gas dengan dinding tempat gas akan menghasilkan tekanan.

P = Nmv2 / 3V

dengan :
P = tekanan gas (N/m2)
v = kecepatan partikel gas (m/s)
m = massa tiap partikel gas (kg)
N = jumlah partikel gas
V = volume gas (m3)

Hubungan antara Tekanan, Suhu, dan Energi Kinetik Gas

Yuk kita lanjut ke pembahasan selanjutnya ...

Secara kualitatif dapat diambil suatu pemikiran berikut. Jika suhu gas berubah, maka kecepatan partikel gas berubah. Jika kecepatan partikel gas berubah, maka energi kinetik tiap partikel gas dan tekanan gas juga berubah.

Hubungan ketiga faktor tersebut secara kuantitatif membentuk persamaan :

Persamaan P = Nmv2 / 3V dapat disubstitusi dengan persamaan energi kinetik, yaitu Ek = ½ mv2 , sehingga terbentuk persamaan :

P = Nmv2 / 3V sedangkan mv2 = 2 Ek

P = N2Ek / 3V

P = 2NEk / V

dengan :
Ek = energi kinetik partikel gas (J)

Dengan mensubstitusikan persamaan umum gas ideal pada persamaan tersebut, maka akan diperoleh hubungan energi kinetik dengan suhu gas sebagai berikut.

PV = NkT
P = NkT / V = 2/3 . (N / V) Ek

Ek = 3/2 kT

dengan :
T = suhu gas (K)

Energi dalam Gas

Lanjut ke topik selanjutnya ya..

Gas terdiri atas partikel-partikel gas, setiap partikel memiliki energi kinetik. Kumpulan dari energi kinetik dari partikel-partikel gas merupakan energi dalam gas.

Besar energi dalam gas dirumuskan :

U = N Ek

dengan :

U = energy dalam gas (J)
N = jumlah partikel

Prinsip Ekuipartisi Energi

Oke Sobat Pintar, partikel gas yang bergerak memiliki kecepatan. Nah karena memiliki kecepatan, tentu bahwa partikel gas ini memiliki energi kinetik. Bagaimana sih energi kinetik pada partikel gas? Kuy simak penjelasan berikut!

Soat Pintar, energi kinetik yang dimiliki oleh partikel gas ada tiga bentuk, yaitu energi kinetik translasi, energi kinetik rotasi, dan energi kinetik vibrasi.

Gas yang memiliki f derajat kebebasan energi kinetik tiap partikelnya, rumusnya adalah :

Ek = f/2 kT

Untuk gas monoatomik (misalnya gas He, Ar, dan Ne), hanya memiliki energi kinetik translasi, yaitu pada arah sumbu X, Y, dan Z yang besarnya sama. Energi kinetik gas monoatomik memiliki 3 derajat kebebasan dan dirumuskan :

Ek = 3/2 kT

Dan untuk gas diatomik (missal O2, H2), selain bergerak translasi, juga bergerak rotasi dan vibrasi. Gerak translasi mempunyai 3 derajat kebebasan. Gerak rotasi mempunyai 2 derajat kebebasan. Gerak vibrasi mempunyai 2 derajat kebebasan. Jadi, untuk gas diatomik, energi kinetik tiap partikelnya berbeda-beda.

Untuk gas diatomik suhu rendah, memiliki gerak translasi. Energi kinetiknya adalah :

Ek = 3/2 kT

Untuk gas diatomik suhu sedang, memiliki gerak translasi dan rotasi. Energi kinetiknya adalah :

Ek = 5/2 kT

Sedangkan untuk gas diatomik suhu tinggi, memiliki gerak translasi, gerak rotasi, dan gerak vibrasi. Energi kinetiknya adalah :

Ek = 7/2 kT

Latihan 1

Sebuah tabung bervolume 590 liter berisi gas oksigen pada suhu 20ºC dan tekanan 5 atm. Tentukan massa oksigen dalam tangki ! (Mr oksigen = 32 kg/kmol)

A. 2,453 kg

B. 3,913 kg

C. 4,235 kg

D. 4,913 kg

E. 5,235 kg

Latihan 2

Tangki berisi gas ideal 6 liter dengan tekanan 1,5 atm pada suhu 400 K. Tekanan gas dalam tangki dinaikkan pada suhu tetap hingga mencapai 4,5 atm. Tentukan volume gas pada tekanan tersebut !

A. 0,5 liter

B. 1 liter

C. 2 liter

D. 3 liter

E. 4 liter

Latihan 3

Gas oksigen dengan volume V, suhu T, dan tekanan P berada dalam silinder yang ditutup dengan klep. Kemudian klep ditekan, volume oksigen menjadi 2/3 V dan suhu menjadi 3/2 T, Berapakah perbandingan tekanan awal dan tekanan akhir gas?

A. P1 : P2 = 1 : 2

B. P1 : P2 = 2 : 3

C. P1 : P2 = 3 : 2

D. P1 : P2 = 3 : 4

E. P1 : P2 = 4 : 3

Latihan 4

Dalam sebuah tabung yang bervolume 590 liter, terdapat gas oksigen dalam tekanan 5 atm memiliki suhu 20oC. Berapakah massa oksigen dalam tangki ?

A. 3,913 kg

B. 3,942 kg

C. 4,216 kg

D. 4,324 kg

E. 4,842 kg

Latihan 5

Lima liter gas Argon bersuhu 37oC pada tekanan 1 atm (1 atm = 105 Pa) berada di dalam tabung. Berapakah banyak partikel Argon dalam 1 mol gas 6,02 x 1023 partikel? Jika diketahui konstanta umum R= 8,314 J.mol-1.K-1

A. 0,83 x 1029 partikel

B. 0,72 x 1029 partikel

C. 0,96 x 1029 partikel

D. 1,2 x 1029 partikel

E. 1,5 x 1029 partikel

redesain-navbar Portlet