263
Fisika SMAMA XI
Gas Oksigen memiliki massa molar 32 gmol. Hitunglah kelajuan rms Oksigen pada suhu 27 °C.
Penyelesaian : Diketahui :
M oksigen 32 gmol = 32
u 10
3
kgmol, T = 27°C = 273+27 = 300K,
Jawab : Kelajuan rms Oksigen dapat dicari dengan menggunakan persamaan 19
Jadi, kelajuan rms = 483 mdet.
Contoh Soal 6
Contoh Soal 7
Berapa energi kinetik 48 gram O
2
,bila volumenya 22,4 liter, dan tekanannya 101 kPa.
Penyelesaian : Diketahui :
Berat gas O
2
= 48 gram, atau 4832= 1,5 mol, volume 22,4 l, tekanan 101 kPa
Jawab : Kita bisa menghitung energi kinetik gas dengan menggunakan persamaan
16
Jadi, energi kinetiknya = 5 u 10
-21
J
Fisika SMAMA XI
264
Sekarang kita tahu bahwa perbandingan kelajuan rms antara dua jenis gas sama dengan perbandingan terbalik akar
kedua massa gas tersebut. Berapa perbandingan kelajuan rata-rata molekul gas hidrogen dan gas
oksigen pada suhu 27°C? Penyelesaian :
Dengan menggunakan persamaan 19
Jadi perbandingan kelajuan rms Hidrogen dan Oksigen adalah 4:1.
Contoh Soal 8
E. Prinsip Ekipartisi dan Energi Internal
Persamaan 17 menunjukkan kepada kita hubungan antara energi kinetik translasi gas dengan suhu untuk gas ideal.
Mari kita tuliskan kembali:
Kecepatan rata-rata pada persamaan 17 tersebut bila kita nyatakan dalam kecepatan rata-rata pada arah x, y, dan z
adalah:
.... 21
265
Fisika SMAMA XI
Kita dapatkan energi kinetik translasi pada tiap arah sama sebesar kT2.
Gas kita asumsikan bebas bergerak ke arah sumbu x, sumbu y, dan sumbu z dan memiliki kecepatan rata-rata yang
sama untuk ketiga arah tersebut. Sebenarnya asumsi tersebut hanya berlaku untuk gas monoatomik. Gas monoatomik
memiliki derajat kebebasan sebesar 3. Untuk gas diatomik terjadi gerak translasi dan gerak rotasi terhadap sumbu x, y,
dan z. Dari gerak rotasi terhadap sumbu x, y, dan z hanya dua yang berpengaruh yaitu sumbu x dan y. Rotasi terhadap sumbu
yang sejajar arah sumbu ikatan molekul sumbu z dapat diabaikan sehingga hanya dua suku energi rotasi yang dipakai
yaitu . Kita bisa melihatnya pada Gambar
8.5, sehingga Persamaan 17 untuk gas diatomik adalah:
.... 22
Tiap suku besarnya kT2 akar rata-rata kecepatan menjadi: .... 23
Gambar 8.5 Gambar a. Gas monoatomik, gerakan translasi ke arah sumbu x,y, dan z. b. Molekul gas diatomik selain memiliki gerak translasi juga gerak rotasi
terhadap sumbu x dan y a b
Fisika SMAMA XI
266
Derajat kebebasan dihubungkan dengan energi kinetik translasi, energi kinetik rotasi, energi kinetik vibrasi, dan energi
potensial vibrasi. Untuk gas poliatomik derajat kebebasan akan bertambah besar. Energi kinetik yang dimiliki tidak hanya
energi kinetik translasi dan rotasi, tetapi juga vibrasi dan energi potensial vibrasi.
Teorema ekipartisi Tiap derajat bebasan memiliki Energi rata-rata sebesar
kT untuk tiap molekul atau RT tiap mole gas, bila zat berada dalam kesetimbangan
Apa kaitan antara tenaga kinetik partikel dengan tenaga internal? Energi internal atau energi dalam adalah energi yang
ada di dalam sistem. Energi tersebut merupakan sifat mikroskopik zat yang tidak tampak dari luar. Kita hanya bisa
mengukur perubahan energi dalam. Kita sudah membahas tentang energi kinetik gas. Energi kinetik tersebut dihasilkan
oleh gerak translasi molekul-molekul gas. Besar energi kinetik molekul gas monoatomik tergantung pada suhunya sebagai:
.... 24 Jika energi ini diambil sebagai energi dalam total gas,maka
energi internal hanya tergantung pada suhu saja,tidak tergantung pada volume dan tekanannya.
.... 25 Besarnya energi dalam tergantung pada jenis gas. Untuk
molekul gas diatomik misalnya maka kita bisa mengambil karena kita tahu energi kinetik pada molekul gas
diatomik berasal dari energi kinetik translasi dan energi kinetik rotasi. Sehingga derajat kebebasannya 5.
