Materi Pembelajaran Gas Ideal

IV. Materi Pembelajaran Gas Ideal

Gas ideal adalah gas yang memenuhi anggapan-anggapan sebagai berikut.

1. Gas terdiri atas partikel-partikel yang jumlahnya sangat banyak.

2. Partikel-partikel gas bergerak dengan laju dan arah yang beraneka ragam, serta memenuhi Hukum Gerak Newton.

3. Partikel gas tersebar merata pada seluruh bagian ruangan yang ditempati.

4. Tidak ada gaya interaksi antarpartikel, kecuali ketika partikel bertumbukan.

5. Tumbukan yang terjadi antarpartikel atau antara partikel dengan dinding wadah adalah lenting sempurna.

6. Ukuran partikel sangat kecil dibandingkan jarak antara partikel, sehingga bersama-sama volumenya dapat diabaikan terhadap volume ruang yang ditempati.

Hukum-Hukum tentang Gas

1. Hukum Boyle dapat dinyatakan: “Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”. Secara sistematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:

1 P  untuk PV  konstan atau,

V P 1  V 1  P 2  V 2 ………………………………………………………………………..(1)

dengan: P 2

1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m )

1 = volume gas pada keadaan 1 (m ) P 2

2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m )

2 = volume gas pada keadaan 2 (m )

Gambar 1 Grafik hubungan P-V pada Suhu konstan

Hubungan antara tekanan dan volume gas pada suhu konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti tampak pada gambar 1. Grafik tersebut menunjukkan bahwa pada saat volumennya bertambah, tekanan gas akan berkurang. Proses pada suhu konstan disebut proses isotermis.

2. Hukum Charles dapat dinyatakan: “Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka vo lume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.” Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:

V  T untuk  konstan atau,

1 V V  ……………………………………………………………….……………..(2) 2

T 1 T 2 dengan:

T 1 = temperatur gas pada keadaan 1 (K)

1 = volume gas pada keadaan 1 (m ) T 2 = temperatur gas pada keadaan 2 (K)

2 = volume gas pada keadaan 2 (m )

Gambar 2. Grafik hubungan V-T pada tekanan konstan Hubungan antara volume gas dan suhu pada tekanan konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti pada gambar 2. Proses yang terjadi pada tekanan tetap disebut isobaris.

3. Hukum Gay Lussac dapat dinyatakan: “Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”. Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:

P  T untuk  konstan atau, P  …….……………..(3)

dengan: T 1 = temperatur gas pada keadaan 1 (K) P 2

1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m ) T 2 = temperatur gas pada keadaan 2 (K)

2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m )

Gambar 3. Grafik hubungan P-T pada volume konstan

Hubungan antara tekanan dan suhu gas pada volume konstan dapat dilukiskan dengan grafik sperti gambar 3. Proses yang terjadi pada volume konstan disebut proses isokhoris.

4. Hukum Boyle-Gay Lussac merupakan gabungan dari persamaan (1), (2), dan (3), sehingga dapat dituliskan:

PV 

konstan atau,

P 1 V 1 P 2 V  2 ……………………………………………………………….………..(4)

5. Persamaan Umum Keadaan Gas Ideal

Mendefinisikan dahulu beberapa istilah kimia yang berkaitan dengan gas ideal.

a. Masa atom relative (Ar), adalah perbandingan masa rata-rata sebuah atom suatu unsure

terhadap kali massa sebuah atom . Harga massa atom relatif bukanlah massa yang sebenarnya dari suatu atom, tetapi hanya merupakan harga perbandingan.

b. Massa molekul relative (Mr), adalah jumlah keseluruhan massa atom realtif (Ar) unsure- unsur penyusun senyawa.

c. Mol (n) adalah satuan banyknya partikel yang besarnya merupakan hasil bagi massa suatu unsur (senyawa) dengan massa relatifnya (Ar atau Mr)

d. Bilangan Avogadro, adalah bilangan yang menyatakan jumlah partikel dalam satu mol N 23

A = 6,023 x 10 N =nN A N adalah jumlah total partikel. Apabila jumlah partikel berubah, maka volume gas juga akan berubah. Hal ini berarti bahwa PV

harga adalah tetap, bergantung pada banyaknya partikel (N ) terkandung dalam gas, T

sehingga dapat dituliskan: P  PV  sehingga V

 N  k atau,

P  V  N  k  T ……………………………………………………………….…....(5) dengan k = konstanta Boltzman (1,38 × 10 -23 J/K).

Karena N  n  N A dan N A  k  R , maka persamaan (5) menjadi: P  V  n  R  T ……………………………………………………………….…....(6) dengan:

P 2 = tekanan gas (N/m )

V 3 = volume gas (m ) n = jumlah mol (mol)

T = suhu mutlak (K) R = konstanta gas umum (8,314 J/mol K = 0,082 L atm/mol K)