Rabu, 16 Januari 2008

Teori Kinetik Gas


Teori Kinetik Gas

Teori kinetik gas mampu menjelaskan tekanan gas dalam ruang tertutup ,energi kinetik rata-rata tiap molekul-molekul gas dan menggunakan hukum-hukum mekanika untuk individual molekul.
Dalam teori ini yang dipelajari adalah GAS IDEAL
yaitu gas yang memenuhi hukum-hukum gas.
§Sifat gas secara umum :
Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
§Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.
Gas Ideal :
Gas ideal adalah gas yang terdiri dari partikel-partikel (atom-atom/molekul
-molekul) dalam jumlah yang sangat besar.
Hukum-hukum Newton berlaku pada operasi penghitungan pada gas ideal.
Sifat partikel-partikel gas ideal :
§*Partikel-partikel itu senantiasa bergerak dengan arah random.
§*Partikel-partikel itu merata dalam ruang yang kecil.
§*Jarak antarpartikel jauh lebih besar dari ukuran partikel-partikel itu sendiri,
sehingga ukuran partikel dapat diabaikan.
§*Tidak ada gaya antara partikel yang satu dengan partikel yang lain,
kecuali bila bertumbukan.
§*Tumbukan antarpartikel maupun antara partikel dengan dinding terjadi secara lenting sempurna (partikel dianggap sebagai bola kecil yang keras dan dinding dianggap licin dan tegar).

Pertama kali kita harus mengetahui apakah Bilangan Avogadro dan pengertian MOL?
Bilangan Avogadro adalah banyaknya partikel karbon dalam 12 g C-12.Bilangan in dipakai untuk mendifinisikan ukuran banyaknya zat yang disebut mol.
Satu mol zat adalah banyaknya zat yang mengandung 6,022x10^23 molekul .
Dalam SI, bilangan Avogadro (NA) = 6,022x10^26 molekul/kmol
Dari pengertian tersebut dapat disimpulkan:
Jumlah mol gas (Satuan Internasional: kmol) adalah hasil bagi dari jumlah atom(molekul) dengan bilangan Avogadro
n = N/NA
§
Dimana:
N:jumlah atom(molekul)
NA=bil.avogadro(6,02x10^26molekul/kmol)

m0 = M/NA
Dimana:
mo :massa sebuah atom /molekul gas (kg)
M:massa atom /molekul /molar (kg/kmol)
NA=bil.avogadro(6,02x10^26molekul/kmol)
Konstanta Boltzman (k) akan dipakai dalam persamaan hubungan antara suhu dengan energi kinetik rata-rata molekul gas
k = R/NA
Dimana :
k:Konstanta Boltzman(1,38x10^-23 J/molekul K)
R:Konstanta gas umum(8314 J/kmol K)
NA:bilangan Avogadro(6,02x10^26 molekul/kmol)
Kecepatan efektif (vrms)
Vrms adalah kecepatan efektif molekul gas atau akar dari rata-rata kuadrat kecepatan
Kecepatan ini berhubungan dengan suhu tertentu dan massa atom gas.
vrms = (3kT/mo)^0.5
vrms = (3RT/M)^0.5
Ket : T : suhu (K)
Untuk 2 macam gas yg beda,suhunya sama:
Vrms1 : Vrms2 =M2^0.5/M1^0.5
Untuk gas sama, suhunya beda:
Vrms1 : Vrms2 =T1^0.5/T2^0.5
Untuk gas dan suhu beda:
Vrms1 : Vrms2 =(M2.T1)^0.5/(M1.T2)^0.5
Hubungan Tekanan dan Gerak Partikel :
Bayangkan gas ideal dimasukkan dalam kubus ABCD dengan R=L . Kubus ditempatkan sedemikian rupa sehingga rusuk-rusuknya dalam posisisejajar terhadap sumbu-sumbu koordinat. Jika jumlah atom dalam kubus banyaknya N, jadi atom sebanyak N/3 bergerak hilir mudik sejajar sumbu x dengan kecepatan vrms . Tiap kalitumbukan atom dengan permukaan kubus ABCD, kecepatan itu berubah dari +vrms menjadi -vrms. Jadi partikel mengalami perubahan momentum m (-vrms)-m(vrms) = -2m.vrms
Sebaliknya, partikel memberi momentum sebesar +2m.vrms kepada dinding.
Selang waktu antara 2 buah tumbukan berturut-turut antara atom dengan permukaan kubus ABCD sama dengan waktu yang diperlukan atom untuk bergerak ke dinding yang satu dan kembali, atau menempuh jarak 2L.
t = 2L/vrms
t = selang waktu antara 2 tumbukan
Karena impuls sama dengan perubahan momentum, maka dapat dinyatakan bahwa :
m = massa atom (kg)
F.t = 2m.vrms
F.2L/vrms = 2m. vrms
Maka gaya rata-rata untuk 1 atom dapat ditulis sbb :
F = m.vrms^2/L
Jadi untuk gaya rata-rata N/3 atom dapat dinyatakan sbb :
F = N/3. m. vrms^2/L
Tekanan rata-rata pada permukaan adalah :
P = F/A
P = N/3. m. vrms^2/L^3
P = 2N.Ek/3V ... Ek : energi kinetik rata-rata tiap molekul
a t a u
P = 1/3. massa jenis gas. vrms^2
Persamaan diatas adalah hubungan mikroskopis dari teori kinetik gas.
Hubungan makroskopik dari persaman gas umum adalah:

PV=NkT
atau
PV=nRT
N : banyaknya partikel gas (molekul)
P : Tekanan mutlak gas ideal (N/m2)
V : Volume gas (m3)
T : suhu mutlak gas (K)
n : jumlah molekul gas (kmol)
R : konstanta gas umum (8314 J/kmolK)
Hukum-hukum yang digunakan:
Hukum Boyle :
P1V1 = P2V2 ……. Jika T tetap
Hukum Charles :
V1/T1 = V2/T2 ……… Jika P tetap
Hukum Gay-Lussac :
P1/T1 = P2/T2 ………. Jika V tetap
Hukum Boyle Gay Lussac :
P1.V1/T1 = P2.V2/T2

Molekul monoatomik / diatomik suhu rendah (<100 K)
3 derajat kebebasan
Ek = 3/2.kT
Molekul diatomik suhu sedang
5 derajat kebebasan
E k = 5/2. kT
Molekul diatomik suhu tinggi ( > 1000 K)
7 derajat kebebasan
Ek = 7/2. kT
Petunjuk:
Tiap derajat
kebebasan
menyumbang
“setengah kT”
pada energi gas

Dalam N molekul -> Ek dikali N ,disebut energi dalam (U)















1 komentar:

mR. IcAnX mengatakan...

blog yang bagus.....