Termodinamika
131
a. Energi gaya monoatomik
Seperti penjelasan didepan untuk kelas XI saat ini dibata si pada gas monoatomik. Partikel-partikel
gas monoatomik memiliki tiga derajat kebebasan. Lihat Gambar 8.4
. Berarti energi kinetik rata-rata partikelnya memenuhi persamaan berikut.
= kT ..................................8.7
Dalam sejumlah gas dapat mengandung banyak partikel N partikel. Setiap partikel tersebut memiliki
energi, jumlah semua energi kinetik partikel-partikel itu dinamakan energi dalam gas dan disimbulkan U sesuai
persamaan berikut.
U = N U =
N kT ...........................8.8
U = n R T
CONTOH 8.3
1 mol gas helium Mr He = 4 grmol memiliki suhu 27
O
C. Tentukan: a. Energi kinetik rata-rata partikel
b. Energi dalam gas. Penyelesaian
n = 1 mol Mr He = 4
T = 27
O
C + 273 = 300 K a. Energi kinetik rata-rata sebesar :
=
kT =
x 1,38 . 10
-23
x 300 = 6,21 . 10
-21
joule b. Energi dalam gas
N = m No = 1 . 6,022 . 10
23
= 6,022 . 10
23
U = N =
6,022 . 10
23
. 6,21 . 10
-21
= 3,7 . 10
3
joule
Gambar 8.4
v
x
v
y
v
y
Fisika SMA Kelas XI
132
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.
2 mol gas argon memiliki suhu 127
O
C. Tentukan : a. Energi kinetik rata-rata
b. Energi dalam gas.
b. Kecepatan efektif
Setiap partikel pada gas memiliki energi kinetik dan untuk gas ideal energi kinetik rata-ratanya memenuhi
persamaan 8.7. Bagaimana dengan kecepatannya, apakah bisa diukur atau bisa dihitung? Jawabnya dapat diperhati-
kan dari definisi energi kinetik itu sendiri, =
mv
2
.
Dari hubungan ini dapat diturunkan seperti berikut.
= kT
m =
kT =
adalah nilai rata-rata kecepatan partikel kuadrat. Jika diakarkan akan mendapatkan nilai yang dinamakan
road mean square velsiti v
rms
. Nilai akar rata-rata kuadrat dalam bahasa Indonesia dikenal sebagai nilai efektif. Jadi
v
rms
= v
ef
dan besarnya memenuhi: v
ef
= v
ef
= ..................................8.9
dengan : v
ef
= kecepatan efektif partikel T = suhu gas K
m = massa partikel kg k = 1,38 . 10
-23
JK Nilai v
ef
itu juga dapat disubstitusikan nilai k =
dan mNo = Mr. Jika nilai ini disubstitusikan ke persa- maan 8.9 dapat diperoleh persamaan berikut.
Termodinamika
133
Setelah memahami contoh di atas dapat kalian coba soal berikut.
Partikel-partikel gas ideal ada suhu 27
O
C memiliki kecepatan efektif 200 ms. Berapakah suhu gas ideal
tersebut agar kecepatan efektif partikelnya menjadi 400 ms?
v
ef
= ...................................8.10
CONTOH 8.4
Tentukan perbandingan kecepatan efektif partikel-partikel gas helium Mr = 4 grmol pada suhu 27
O
C dan kecepatan efektif partikel-partikel gas neon Mr = 10 grmol pada
suhu 127
O
C
Penyelesaian
Mr He = 4 grmol T He = 27
O
C + 273 = 300 K Mr Ne = 10 grmol
T Ne = 127
O
C + 273 = 400 K R
= 8,314 jmol
-1
k
-1
Untuk gas He :
v
ef
= =
= = 43,25 ms
Untuk gas Neon : v
ef
= =
= = 31,58 ms
Berarti perbandingannya : =
= 1,37
Fisika SMA Kelas XI
134
1. Gas dalam silinder tertutup suhunya 27
o
C saat tekanannya 78 cmHg. Jika suhunya dinaikkan menjadi
127
o
C maka berapakah tekanannya sekarang?
2. Gas dalam ruang tertutup bertekanan 7 atm dan suhunya 42
o
C memiliki volume 8 liter. Jika tekanan gas
dijadikan 8 atm dan suhu 87
o
C maka tentukan volumenya saat ini
3. Gelembung udara dengan volume 3 mm
3
dilepas dari dasar danau sedalam 20m. Andaikan suhu di kedalaman itu
– 3
o
C dan suhu di permukaan 27
o
C, maka berapakah volume gelembung
ketika sampai dipermukaan ? Tekanan udara luar = 10
5
Nm
2
, g = 10 ms
2
4. Diketahui volume tabung B dua kali volume tabung A, keduanya terisi gas
ideal. Volume tabung penghubung dapat diabaikan. Gas A berada pada
suhu 300 K. Bila jumlah molekul dalam A adalah N dan jumlah molekul
B adalah 3N, maka tentukan suhu gas dalam B
A B
3N N
300K 5. Rapat massa suatu gas ideal pada
suhu T dan tekanan P adalah p. Jika tekanan gas tersebut dijadikan 1,5P
dan suhunya diturunkan menjadi 0,3T maka berapakah rapat massa gas
dalam keadaan terakhir ini?
6. Sebuah tangki bervolume 8314 Cm
3
berisi gas oksigen berat molekul 32 kgkmol pada suhu 47
o
C dan tekanan alat 25 . 10
5
Pa. Jika tekanan udara luar 1 x 10
5
Pa, maka hitunglah massa oksigen
7. Sebuah tabung yang volumenya 1 liter mempunyai lubang yang
memungkinkan udara keluar dari tabung. Mula-mula suhu udara dalam
tabung 27
o
C. Tabung dipanaskan hingga suhunya 127
o
C. Tentukan perbandingan antara massa gas
yang keluar dari tabung dan massa awalnya
8. Gas dalam tabung yang suhunya 27
o
C dipanaskan pada volume tetap, hingga kecepatan rata-rata partikel gas
menjadi
2
kali semua. Berapakah kenaikan suhu gas tersebut ?
9. Gas neon Ne adalah gas monoatomik. Jika suhunya 27
o
C. Jika ada dua gram gas neon M = 10 grmol maka
tentukan: a. energi kinetik rata-rata partikel,
b. energi dalam gas
LATIHAN 8.1
B. Hukum I Termodinamika
Kategori