Prinsip ekuipartisi energi Energi Dalam Gas Ideal

Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2 193 Dengan demikian, dapat kita simpulkan bahwa derajat kebebasan f adalah kuantitas yang menentukan energi mekanik suatu molekul. Energi mekanik merupakan penjumlahan dari energi kinetik dan energi potensial. Pada gas ideal, energi potensial molekul diabaikan E p = 0, sehingga energi mekanik gas ideal sama dengan energi kinetiknya. E m = E k + E p E m = E k + 0 E m = E k . . . 8.27 Selain gas monoatomik, kita juga mengenal gas diatomik dan poliatomik. Derajat kebebasan di antara gas-gas tersebut berbeda-beda. Gas monoatomik mempunyai 3 derajat kebebasan yang berasal dari gerak translasinya. Gas diatomik mempunyai 5 derajat kebebasan yang berasal dari 3 gerak translasi dan 2 gerak rotasi. Gas poliatomik mempunyai 6 derajat kebebasan yang berasal dari 3 gerak translasi dan 3 gerak rotasi. Dengan demikian, persamaan 8.26 menjadi: Pada gas diatomik: E k = 5 ˜ § · ¨ ¸ © ¹ k T 1 2 Pada gas poliatomik: E k = 6 ˜ § · ¨ ¸ © ¹ k T 1 2 Secara umum, energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut. E k = f ˜ § · ¨ ¸ © ¹ k T 1 2 . . . 8.28 Keterangan: f : derajat kebebasan

c. Energi Dalam

Telah kita ketahui bahwa energi dalam suatu gas U berasal dari penjumlahan energi kinetik translasi, energi kinetik rotasi, dan energi kinetik getaran molekul. Dengan mengunakan persamaan 8.28, besar energi dalam gas untuk N molekul adalah sebagai berikut. U = N . E k U = N . f ˜ § · ¨ ¸ © ¹ k T 1 2 . . . 8.29 1 9 4 1 9 4 1 9 4 1 9 4 1 9 4 Kompetensi Fisika Kelas XI Semester 2 194 Pada gas monoatomik: U = N . 3 ˜ § · ¨ ¸ © ¹ k T 1 2 U = 3 2 N . k . T . . . 8.30 Pada gas diatomik: U = N . 5 ˜ § · ¨ ¸ © ¹ k T 1 2 U = 5 2 N . k . T . . . 8.31 Pada gas poliatomik: U = N . 6 ˜ § · ¨ ¸ © ¹ k T 1 2 U = 6 2 N . k . T . . . 8.32 Gambar. 8.5 a Translasi molekul, b rotasi molekul, dan c vibrasigetaran molekul a b c Untuk lebih memahami penjelasan di atas, perhatikan contoh soal berikut, kemudian kerjakan soal di bawahnya Contoh Soal Berapakah kecepatan rata-rata molekul gas oksigen pada 0 °C, jika berat atom oksigen 16 dan massa sebuah atom oksigen 1,66 . 10 -27 kg? Penyelesaian: Diketahui: k = 1,83 . 10 -23 T = 273 K M r O 2 = 32 m = 32 × 1,66 . 10 -27 kg Ditanyakan: v rms = . . . ?