Teori Kinetik Gas
249
U j i K o m p e t e n s i
1. Berikan 5 contoh kejadian sehari-hari yang dapat menjelaskan hukum
Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay Lussac. 2.
Dua mol gas nitrogen pada tekanan 2 × 10
5
Pa, dan temperatur 27
o
C, mempunyai volume 1×10
-3
m
3
. Berapakah volume gas nitrogen terse- but jika tekanannya menjadi 2 kali lipat tekanan semula, dan suhunya
menjadi 310 K? 3.
Volume suatu gas ideal pada tekanan 1×10
5
Pa adalah 2 dm
3
. Agar volumenya menjadi 2 kali lipat dari volume semula, sampai berapa
atmosfer tekanan harus diberikan kepada gas tersebut pada tem- peratur 50
o
C? 4.
Sebuah balon karet berbentuk bola dengan jejari 14 cm diisi gas helium Mr He = 2. Jika tekanan gas 2 atm pada temperatur 25
o
C, berapakah jumlah molekul gas He yang berada di dalam balon?
Keterangan: P = tekanan gas Pa
n = jumlah mol gas mol V = volume gas m
3
a = 0,364 Jm
3
mol
2
b = 4,27 × 10
-5
m
3
mol
a dan b adalah tetapan Van Der Walls.
Untuk menguji sejauh mana kalian menguasai materi di depan, kerjakan
Uji Kompetensi di bawah ini.
B Teori Kinetik Gas
Kita telah membahas pengertian dan beberapa hukum gas ideal. Salah satu sifat gas ideal adalah molekul-molekulnya dapat bergerak bebas
acak. Sekarang kita akan membahas pengaruh gerak molekul-molekul gas terhadap sifat gas secara umum dengan Teori Kinetik Gas. Beberapa
konsep yang dibicarakan dalam teori kinetik gas antara lain tekanan akibat gerak molekul gas, kecepatan molekul gas, dan energi kinetik gas.
1. Tekanan Gas
Tekanan gas yang akan kita bahas adalah tekanan gas akibat gerak molekul. Telah dibahas di depan bahwa setiap molekul gas terus bergerak
secara acak. Jika gas tersebut berada di dalam ruangan tertutup, molekul- molekulnya akan menumbuk dinding ruangan dengan kecepatan terten-
tu. Tekanan gas di dalam sebuah ruangan tertutup sama dengan tekanan gas pada dindingnya akibat ditumbuk molekul gas. Gaya tumbukan yang
merupakan laju momentum terhadap dinding inilah yang memberikan tekanan gas.
Di unduh dari : Bukupaket.com
Δ Δ
p p
p p
m v
mv =
2 1
y y
− −
= −
Δ p
mv 2
y
= − Δ
p
Di unduh dari : Bukupaket.com
Teori Kinetik Gas
251
Δ t
L v
= 2
y
Sementara banyaknya tumbukan atau frekuensi tumbukan yang ter- jadi pada selang waktu tertentu dinyatakan dengan persamaan,
Jumlah tumbukan = L
v 1
2
y
kali.
Jumlah tumbukan v
L =
2
y
kali Suatu besaran yang berhubungan erat dengan perubahan momentum
adalah impuls. Impuls atau perubahan momentum diartikan sebagai hasil perkalian gaya dengan selang waktu yang sangat pendek. Jadi, impuls yang
diterima dinding saat bertumbukan dengan molekul adalah:
F t = p F t = mv
Δ Δ
Δ 2
y
Dari persamaan tersebut, gaya yang diterima dinding akibat tumbuk- an sebuah molekul adalah:
F = mv
t Δ
2
y
Dengan memasukkan nilai t =
v L
Δ 2
y
, kita mendapatkan persamaan, F =
mv L
y 2
Keterangan:
F = gaya pada dinding N
m = massa sebuah molekul kg v
y
= kecepatan gerak molekul ms L
= panjang rusuk kubus. Dengan adanya gaya yang bekerja pada dinding, berarti dinding
mendapat tekanan dari molekul-molekul gas. Tekanan yang dialami din- ding dinyatakan dengan persamaan berikut.
P = F
A P =
m
y y
vv AL
y 2
Di unduh dari : Bukupaket.com
v = v + v + v
2 x
2 y
2 z
2
P = mv
V
y y
2
P = Nmv
V
y y
2
P = Nmv
V P =
Nmv V
x x
2
z z
2
P
x
P
z
P P P P
x y
z
= =
=
v v
v v
x y
z 2
2 2
2
= +
+
Di unduh dari : Bukupaket.com
v = v = v = v v
2 x
2 y
2 z
2
3 3
3
xx 2
y 2
z 2
2
1 3
= v = v = v
2
1 3
P = Nm v
V
2
1 3
P = Nmv
V
2
1 3
PV = Nmv M
V =
ρ
P = v
ρ 1
3
2
Di unduh dari : Bukupaket.com
Di unduh dari : Bukupaket.com
1 3
2
PV = Nmv
1 3
2
PV = mv
PV mv
= 2
3 1
2
2
mv 1
2
2
PV = E
k
2 3
E PV
k
= 3
2
E NkT
E nRT
k k
= 3
2 =
3 2
E kT
k
= 3
2
Di unduh dari : Bukupaket.com
E
k
= 3
2 2
RT
E kT
= 3
2
k
mv kT
v
2
1 2
= 3
2
2 2
3 =
kT m
Di unduh dari : Bukupaket.com
Teori Kinetik Gas
257
kspedisi
E E
Dengan mensubstitusikan persamaan massa jenis gas
ρ
= M
V dengan M = Nm M = massa gas,
m = massa satu molekul gas, dan n =
M Mr
pada persamaan-persamaan yang telah kalian pela-
jari, selidikilah kebenaran persamaan-persamaan berikut.
1.
ρ
P = RT
Mr 2.
v =
3
rms
P P
ρ
Konsultasikan hasil pekerjaan kalian kepada Bapak atau Ibu Guru.
Kelajuan molekul gas sesungguhnya dinyatakan sebagai akar rata- rata kuadrat kelajuan
root mean square = rms. Jadi, kelajuan molekul
gas dinyatakan sebagai kelajuan rms yang dapat dituliskan dalam bentuk persamaan:
rms 2
rms
3 v
= v v
= kT
m
Keterangan:
v
rms
= kelajuan molekul gas ms k = konstanta Boltzman
m = massa satu molekul gas kg Dengan mensubstitusikan persamaan
Mr = mN
A
dan k = R
N
A
ke dalam persamaan tersebut, kita mendapatkan persamaan:
v = R
N T
Mr N
A A
rms
3 ⎛
⎝ ⎜
⎞ ⎠
⎟ ⎛
⎝ ⎜
⎞ ⎠
⎟
v =
RT Mr
rms
3
Untuk menambah wawasan kalian, kerjakan Ekspedisi di bawah ini.
Di unduh dari : Bukupaket.com
Di unduh dari : Bukupaket.com
Teori Kinetik Gas
259
Kita telah mempelajari teori kinetik gas yang meliputi tekanan, energi kinetik, dan kecepatan molekul gas. Energi kinetik yang telah kita pelajari
di depan berlaku pada gas yang terdiri dari satu macam atom gas mono- atomik. Bagaimanakah jika di dalam ruangan tertutup terdapat gas yang
terdiri dari dua atom gas diatomik? Kalian akan mengetahuinya dengan mempelajari uraian di bawah ini.
C Teori Ekuipartisi dan Energi dalam Gas
