2. Gas ideal dalam ruang tertutup dengan volum 0,5 m
3
dan tekanan 1,5.10
4
Nm
2
pada suhu 17
o
C. Berapakah energi dalam gas tersebut? Penyelesaian
Diketahui: V = 0,5 m
3
; P = 1,5 . 10
4
Nm
2
; T = 290 K Ditanya: u
Jawab :
B. ENERGI DALAM GAS
Hukum I Termodinamika
Energi Dalam Pada waktu kita membahas teori kinetik gas, kita mengganggap bahwa gas
terdiri atas molekul-molekul. Tiap molekul ini bergerak karena mempunyai energi. Jumlah tiap energi yang dimiliki oleh tiap molekul inilah yang
dinamakan energi dalam gas.
Besar energi dalam: - untuk gas monoatomik:
- untuk gas diatomik: pada suhu rendah
: pada suhu sedang:
pada suhu tinggi :
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa energi dalam gas hanya tergantung pada suhu. Untuk mengubah energi dalam gas berarti harus mengubah suhu.
Suhu dapat diubah, jika sistem menerimamemberikan panas atau sistem melakukanmenerima usaha.
u N K T
n R T =
= 7
2 7
2 . .
. . . u
N K T n R T
= =
5 2
5 2
. . . . .
u N K T
n R T =
= 3
2 3
2 . .
. . . u
N K T n R T
= =
3 2
3 2
. . . . .
u n R T
P V u
= =
= =
3 2
3 2
3 2
1 5 10 0 5 1 125
4
. . . . .
. , . . ,
, joule
Teori Kinetik Gas
198
Fisika
SMAMA Kelas XI
199
Gambar 9.7 melukiskan suatu gas dalam bejana tertutup piston yang bebas bergerak sedang dipanasi.
Panas yang diterima oleh gas digunakan untuk dua hal, yaitu untuk menaikkan energi dan untuk melakukan
usaha luar. Q = panas yang diterima oleh gas
Δ u = perubahan energi dalam gas
W = usaha yang dilakukan oleh gas
Dari persamaan di atas diperoleh: Q positif jika gas system menerima panas
Q negatif jika gas system memberikan panas Δ
u positif jika energi dalam gas system bertambah Δ
u negatif jika energi dalam gas system berkurang W positif jika gas system melakukan usaha kerja
W negatif jika gas system menerima usaha kerja Persamaan Q = Δu + W dikenal dengan hukum I Termodinamika, yang
sebenarnya merupakan hukum kekekalan energi. Menurut hukum I Termodinamika sejumlah panas yang diterima oleh
suatu gas system dan usaha yang dilakukan terhadap suatu gas system dapat digunakan untuk menambah energi dalam gas system tersebut.
Hukum I Termodinamika dapat ditinjau dengan berbagai proses: a Proses Isotermis
Pada proses isotermis: Δu = 0 sehingga Q = W b Proses Isobaris
Pada proses isobaris: Q = Δu + W c Proses Isokhoris
Pada proses isokhoris W = 0 sehingga Q = Δu d Proses Adiabatis
Pada proses adiabatis Q = 0 sehingga 0 = Δu + W W = -Δu
Contoh Soal 9.2
Di dalam silinder yang tertutup oleh penghisap yang dapat bergerak bebas terdapat gas helium pada tekanan 1 atm. Mula-mula volumnya 300 cm
3
. Berapakah tekanan gas itu jika dimampatkan secara adiabatik sehingga
volumnya menjadi
1
⁄
4
volum semula?
Gambar 9.7 Energi dalam gas
Q = Δu + W
Penyelesaian Diketahui: P
1
= 1 atm ; V
1
= 300 cm
3
V
2
=
1
⁄
4
. V
1
=75 cm
3
γ = 1,67
Ditanya: P
2
Jawab : P
1
. V
1 γ
= P
2
. V
2 γ
1 . 300
1,67
= P
2
. 75
1,67
P
2
= misal: 4
1,67
= x log x = 1,67 log 4
x = 10,13 Jadi P
2
= 10,13 atm
Uji Pemahaman 9.1 Kerjakan soal berikut
1. Gas belerang Bm = 64 sebanyak 40 gram dipanaskan dalam tekanan tetap dari 300 K sampai 350 K. Cp = 40,128 Jmol.K ; Cv = 31,814 Jmol.K.
Hitunglah: a. kenaikan energi dalamnya
b. usaha yang dilakukan oleh gas
2. Gas monoatomik pada volum 0,5 liter, suhu 27
o
C bertekanan 1,5 atm gas dimampatkan secara adiabatik sehingga tekanannya menjadi 2 atm. Jika
volumnya menjadi 0,2 liter berapakah
o
C suhunya? 300
75 4
1 67 1 67
⎛ ⎝
⎞ ⎠
=
, ,
Teori Kinetik Gas
200
C. KAPASITAS KALOR
