PERSAMAAN KEADAAN GAS NYATA

  

MODUL 2

PERSAMAAN KEADAAN GAS NYATA

Oleh:

Evi Sapinatul Bahriah, S.Pd, M.Pd

  

Jurusan Pendidikan Kimia

Fakultas Ilmu Tarbiyah dan Keguruan

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

2015/2016 Pada suhu yang rendah dan tekanan tinggi persamaan gas ideal sudah tidak berlaku lagi, karena hasil perhitungannya akan mengalami penyimpangan.

  A. Persamaan Keadaan Gas Nyata

  Gas nyata mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: 1. Molekul-molekul tarik menarik dan mempunyai volume

  2. Dapat menjadi cair dan padat

  3. Hukum-hukum Boyle dan Gay-Lussac hanya diikuti oleh gas nyata secara pendekatan, yaitu pada tekanan rendah jauh dari keadaan cairnya

  4. Perbedaan sifat gas sempurna dengan gas nyata tampak jelas pada diagram p-v-T atau proses Isotermal

  5. Pada gas nyata molekulnya berinteraksi satu sama lain, gaya tolak antar molekul membentu pemuaian dan gaya tarik membantu pemampatan Faktor kompresibilitas (Z) dinyataan dengan:

  ̅ ̅ = =

  ̅ Untuk gas ideal Z=1 dan tidak bergantung pada suhu dan tekanan, sedangkan untuk gas nyata Z tidak sama dengan 1 dan merupakan fungsi suhu dan tekanan. Nilai Z untuk gas ideal dinyatakan oleh:

  ̅ = ( = 1

  )

  →0 o

  Berikut gambar grafik aluran nilai Z terhadap P untuk beberapa gas pada suhu 0 C.

  o Gambar 1. Grafik Aluran Nilai Z terhadap P untuk Beberapa Gas pada Suhu 0 C

  Sedangkan untuk gas nyata dapat digambarkan dengan grafik aluran nilai Z terhadap P untuk gas metana pada berbagai suhu. LIHAT HAL 17

  B. Persamaan Keadaan Gas Nyata

1. Persamaan van der Waals

  Penyimpangan yang terjadi pada gas nyata, disebabkan oleh adanya gaya tarik- menarik antar molekul dan volume molekul-molekulnya tidak dapat diabaikan oleh karena itu perlu dikoreksi. Volume wadah (V) harus terdiri dari volume gas dan volume bebas untuk gerak molekul = +

  Dengan b= suatu tetapan sebagai koreksi terhadap volume, dimana nilainya tergantung pada jenis gas.

  2

  CO 0,1505 39,85 CO2 0,3640 42,67 CH4 0,2283 42,78 C2H6 0,5562 63,80

  Cl2 0,6579 56,22 NO 0,1358 27,89 NO2 0,5354 44,24 H2O 0,5536 30,49

  He 0,0035 23,70 H2 0,0247 26,61 N2 0,1408 39,13 O2 0,1378 31,83

  

Tabel 1. Konstanta van der Waals Beberapa Gas

Nama Gas a/(Pa m ⁶

mol

^-2 ) b/ (10 ^-6 m ³ mol ^-1 )

  ) ( − ) =  Persamaan keadaan gas van der Waals Persamaan keadaan van der Waals lebih teliti daripada persamaan gas ideal. Pada tekanan tinggi persamaan van der Waals ini tidak memuaskan. Gas yang mempunyai suhu kritis yang tinggi. Disebabkan karena pada tekanan tinggi a dan b merupakan fungsi dari suhu dan tekanan

  2

  ( +

  = − Karena ada gaya tarik-menarik antar molekul tekanan gas juga perlu dikoreksi.

  2

  2

  = − −

  2 Dengan a= suatu tetapan yang nilainya tergantung pada jenis gas, Sehingga:

  )

  Tekanan gas yang sebenarnya akan lebih rendah daripada tekanan gas ideal, yaitu: = − (

  Adapun ciri-ciri persamaan van der Waals, yaitu: 1) Isoterm gas sempurna diperoleh pada temperature tinggi dan volume molar besar. 2) Cairan dan gas berada bersama-sama jika efek kohesi dan disperse berada dalam keseimbangan. 3) Konstanta kritis berhubungan dengan koefisien-koefisien van der Waals. 4) Temperatur Boyle berhubungan dengan temperatur kritis.

• 2
• mol
• , dan tetapan van der Waals, a dan b, untuk gas tersebut masing-masing adalah 0,2283 Pa m

• 2
• 6
• .
• = =
• =

  Berapakah tekanan gas tersebut jika:

  a) Gas jika dianggap bersifat ideal?

  b) Gas merupakan gas van der Waals?

  PENYELESAIAN:

  Dik: n = 1 mol V = 1 L = 10-3 m3 T = 300 K R = 8,314 JK-mol- a = 0,2283 Pa m6 mol -2 b = 42,78 x10-6 m3 mol-1

  Dit: P (gas ideal dan gaya van der Waals)? Jawab:

  (1 )(8,314 − −

  )(300 ) (10 −3

  3 )

  = 2494,2

  −3

  ( − )

  = 2494,2

  −

  2

  2 = (1 )(8,314

  − − )(300 ) (10

  −3

  3 ) − (1 )(42,78 10 − 6 3 − 1) −

  (1 )

  2 (0,2283 6 − 2) (10

  −3

  3 )

  2

  mol

  m

  3

  6

  Adapun konstanta kritis persamaan van der Waals, adalah =

  − ( − )

  2

  3

  = 0

  2

  2

  =

  2 ( − )

  3

  −

  4

  dan 42,78x10

  = 0 Persamaan diatas pada Pc, Vc, dan Tc. Pemecahan kedua persamaan menghasilkan:

  = 3 =

  

27

  2

  =

  8

  27 Faktor pemanpatan kritis Zc: = =

  3

  8 Contoh Soal Satu mol gas metana dimasukkan ke dalam tabung dengan volume 1 L pada suhu 300 K. diketahui R= 8,314 JK

  6

  mol

  = 2378,0 kPa

  2

  Persamaan yang dapat menggambarkan perilaku gas pada tekanan tinggi merupakan Persamaan Keadaan Gas Virial (dikembangkan oleh Kammerlingh Onnes). Bentuk umum persamaan keadaan Virial:

  /mol?

  Penyelesaian: 3.

  Tentukanlah volume molar CO

  2 pada 500 K dan 100 atm dengan

  memperlakukannya sebagai gas van der Waals?

  Penyelesaian: 2. Persamaan Virial

  ̅ = (1 + ̅

  , b= 0,0638 dm

  2

  3

  ̅ = (1 +

  ′

  2

  3

  = ̅ = 1 + ̅

  3

  2

  Latihan

  2

  1. Hitung tekanan yang dihasilkan oleh 2 dm

  3

  /mol etana pada 27

  o

  C bila mengikuti persamaan van der Waals, a= 5,489 dm

  6

  /mol

  , b= 0,0638 dm

  /mol

  3

  /mol. Bandingkan harganya bila gas adalah ideal?

  Penyelesaian:

  2. Hitung volume 1 mol etana pada tekanan 2 atm dan 27

  o

  C bila mengikuti persamaan van der Waals dengan a= 5,489 dm

  6

• ̅
• ̅
• ⋯ ) Dengan B, C, D, … adalah koefisien virial kedua, ketiga keempat, dan seterusnya merupakan fungsi suhu dan bergantung pada jenis gas. Dalam bentuk lain persamaan tersebut dinyatakan dengan:
• ′
• ′
• ⋯ ) Dengan B’, C’, D’, dan seterusnya merupakan fungsi suhu. Nilai-nilai koefisien virial untuk gas van der Waals dapat ditentukan dengan cara membandingkan 2 persamaan di atas terhadap persamaan gas van der Waals, yang keduanya dinyatakan dalam bentuk fungsi Z terhadap volume. Dengan mengabaikan bentuk suku yang lebih tinggi, persamaan menjadi:
• ̅

Kemudian persamaan van der Waals dapat dinyatakan dalam bentuk: ̅

  1 = −

  = ̅ ⁄ 1 − ̅

  ⁄ kecil dibandingkan dengan satu, Sehingga suku Pada tekanan rendah nilai ̅ pertama pada ruas kanan dapat diselesaikan dengan menggunakan deret. Dalam deret dinyatakan bahwa bila x > 1, maka:

  1

  2

  3

• ⋯ + 1 − = 1 + +

  Dengan demikian persamaan menjadi:

  2

  = 1 + + ( ) + ⋯ − ̅ ̅ ̅

  2

  1 = 1 + ( − + ( ) + ⋯

  ) ̅ ̅ Dengan membandingkan persamaan 1.33 dan 1.35, maka didapat:

  = −

  2

  = Karena pada temperature Boyle B= 0

  27 =

  =

  8 3.

   Persamaan Beattie-Bridgeman

  Persamaan yang cukup teliti adalah persamaan keadaan Beattie-Bridgeman yang dirumuskan dalam bentuk persamaan virial:

• ̅ = +

  2

  3

  ̅ ̅ ̅ Dengan

  , , masing-masing adalah: = ( − )

  3

  − = (− + )

  3

  −

  = (

  Garis kesetimbangan (V2 menjadi V3) akan semakin pendek pada isotherm yang lebih tinggi, yang pada akhirnya pada suhu kritis (isotherm kritis) garis tersebut menjadi sebuah titik. Selanjutnya jika suhu ada isotherm yang lebih tinggi bentuk kurva berubah menjadi mirip dengan bentuk kurva gas ideal. Berikut gambar kurva isotherm gas nyata.

  lebih zat mempunyai tekanan tereduksi dan suhu tereduksi yang sama, maka volume tereduksinya akan sama pula.

  − ̅

  = ̅ −

  tekanan tertentu terdapat tiga nilai volume. Pada suhu kritis, ketiga nilai volume tersebut berhimpit dan menjadi satu titik, dan merupakan titik belok. Persamaan van der Waals yang dinyatakan dalam tekanan sebagai fungsi volume molar.

  Menurut isotherm van der Waals, untuk setiap

  Gas nyata ketika tekanan masih rendah (volume besar), pemampatan juga diikuti oleh kenaikan tekanan seperti pada gas sempurna ( garis a-b). Setelah itu walaupun volume diperkecil tekanan tidak berubah, garis b-c disebut garis koeksistensi cair-gas, yaitu fase cair dan gas (uap) dapat berada bersama. Di titik b mulai terbentuk cairan dan di titik c semua uap telah menjadi cair. Pemampatan selanjutnya akan diikuti kenaikan tekanan yang besar. Jika proses ini diulangi pada suhu T2> T1 maka garis b-c menjadi lebih pendek, dan pada suhu tertetu (suhu kritis (Tc) garis koeksistensi menjadi nol. Tekanannya diberi simbol p c dan volumenya v c . Di atas suhu kritis gas nyata tak dapat dicairkan dengan cara dimampatkan. Dan gas nyata mengikuti dengan baik Hukum Boyle.

  )] Dengan Pc dan Tc merupakan tekanan dan suhu kritis gas. Persamaan ini digunakan untuk menghitung volume dan massa molekul relatif gas

  3

  2

  2

  9 128 (1 −

  ̅ [1 +

  Persamaan yang teliti untuk dignakan pada tekanan rendah (1 atm atau lebih rendah) adalah persamaan Berthelot yang sudah dimodifikasi: =

   Persamaan Berthelot

  ) 4.

C. Isotherm Gas Nyata

2 Keadaan sehubungan merupakan keadaan yang menyatakan bahwa jka dua atau

  2

  8 ̅̅̅ 3 ̅ =

  2

  3 ( ̅ − ̅̅̅/3) − ̅ ⁄ )

  3 8(

  −

  2

  = ⁄ ) − 1

  ⁄ ) 3 ( ̅ ̅̅̅

  ( ̅  Tekanan tereduksi

  =  Suhu tereduksi

  =

  ̅

   Volume tereduksi ∅ =

  ̅

  8

  3 =

  2

  3∅ − 1 − ∅

D. Faktor Kompresibilitas Sebagai Fungsi Tekanan Tereduksi

  Faktor kompresibilitas atau faktor daya mampat (Z) merupakan ukuran keidealan suatu gas. Bagi gas ideal Z=1, sedangkan bagi gas nyata Z ≠ 1. Makin menyimpang Z dari nilai 1  makin tidak ideal gas tersebut. Jika suatu gas diketahui faktor daya mamatnya, maka perhitungan yang teliti dari volume dapat dilakukan melalui persamaan:

  = Faktor kompresibilitas tergantung pada jenis gas, suhu serta tekanan. Para ahli telah mengembangkan suatu metode untuk menentukan Z yang berlaku untuk semua gas. Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa faktor kopresibilitas merupakan fungsi universal dari tekanan tereduksi dan suhu tereduksi. Berikut gambar grafik faktor kompresibilitas (Z) terhadap tekanan tereduksi pada berbagai suhu tereduksi.

  Contoh Soal o

  Sebuah tabung berisi gas etilena dengan tekanan 133 atm dan suhu 40

  C. Berapakah faktor kompresibilitas gas ini jika suhu dan tekanan kritis gas tersebut masing- masing adalah 283 K dan 50,9 atm?

  PENYELESAIAN:

  (273,15 + 40) = = = 1,11

  283

  (133) = = 2,61

  = 50,9

  E. Suhu Boyle

  Suhu Boyle merupakan suhu dimana plot nilai Z terhadap tekanan mendekati garis Z=1 secara asimtot apabila P mendekati nol adalah

  ( =0 )

  → 0 Untuk gas van der Waals, suhu Boyle dapat ditentukan sebagai berikut: pertama, persamaan van der Waals diubah dalam bentuk nilai Z sebagai fungsi P. kemudian, persamaan tersebut diturunkan terhadap P pada suhu tetap dengan catatan

  ̅ sangat besar. Akhirnya diterapkan aturan suhu Boyle pada hasil turunannya

  2

  2

  = 1 + ( − ) + ( )

  2

  1 ( = ( −

  ) ) + 2 ( )

  ( =0 )

  → 0

  1 ( −

  ) = 0

  1 ≠ 0

  Maka ( −

  ) = 0 Dengan demikian:

  =

  F. Massa Molekul Gas Nyata

  Pada tekanan rendah, gas nyata cenderung bersifat seperti gas ideal. Sifat ini dapat dimanfaatkan untuk menentukan massa molekul relatif suatu gas nyata, dengan ⁄ terhadap tekanan P. Pada tekanan rendah, untuk gas van menggunakan pendekatan der Waals, persamaan dapat dinyatakan:

  ( − ) = = ( + )

• = ( )

  ⁄ =

  ⁄ 1 +

  2

  ( ) = − dan

  ⁄

  ⁄ terhadap P merupakan garis lurus, dengan kemiringan − ( ) intersep M/RT. Massa molekul relatif gas dapat diperoleh hanya dari intersep

  2 Plot

G. Koefisien Ekspansi Termal dan Kompresibilitas

  Gay-Lussac melakukan pengukuran volume sejumlah tertentu gas pada tekanan tetap dan ditemukan bahwa volume gas merupakan fungsi linier dari suhu. Ini dinyatakan dengan persamaan:

  = + Dimana t=suhu, a dan b= suatu tetapan

  = + ( )

  ,

  Berikut gambar grafik volume sebagai fungsi suhu. LIHAT HAL 32 Koefisien ekspansi termal pada 0 C (

  ):

  1 = (

  )

  ,

  1 = ( + )

  1

• = Eksperimen Charles menunjukkan bahwa harga sama untuk gas apapun dan tak tergantung tekanan. Koefisien ekspansi termal secara umum adalah:

  1 = ( )

  , Koefisien ekspansi termal merupakan ukuran samai sejauh mana perubahan volume relative suatu zat untuk setiap derajat perubahan suhu pada tekanan tetap.

  Koefisien kompresibilitas merupakan ukuran sampai sejauh mana perubahan volume

  relative suatu zat untuk setiap satuan perubahan tekanan pada suhu tetap. Koefisien kompresibilitas ( ):

  1 = − (

  )

  Contoh Soal

  Tentukan koefisien ekspansi termal gas ideal pada keadaan standar?

  PENYELESAIAN:

  PV=nRT = ( =

  )

  1

  1 = =

  ( ) =

  , −1 −1

  1 0,082 = 1 22,4

  −3 −1

  = 3,66 × 10

H. Teori Kinetik Gas

  Gas terdiri dari partikel-partikel yang banyak jumlahnya. Volume sesungguhnya dari partikel-partikel gas dapat diabaikan terhadap volume wadah sesungguhnya. Tidak ada interaksi antar partikel-partikel, Sehingga partikel-partikel ini bergerak dalam garis lurus (Hukum Newton 1). Terdapat tumbukan elastis antara partikel dengan partikel dan antara partikel dengan dinding wadah. Energi kinetik gas berbanding langsung dengan temperature. Hubungan antara tekanan (P) yang ditimbulkan karena gerakan partikel- partikel gas dengan kecepatan akar kuadrat rata-rata (root mean square=rms) (crms) pada dinding wadah adalah

  2

  =

  3 Dimana V = volume wadah, m= massa tiap partikel, N= jumlah partikel yang terdapat dalam wadah. Persamaannya:

  

2

   N=N av =

3 Hubungan antara tekanan, volume dan energy kinetic gas diturunkan teori kinetic

  gas, yaitu:

  2 = 3 ̅

  Dimana ̅= energy kinetic rata-rata dari sebuah partikel. PV=nRT, Sehingga

  2 3 ̅ = =

  2

  1

  1

  2

  2

  ̅ = ̅ = = 3 =

  2

  2 Dimana ̅= ̅, energi total 1 mol partikel. Gabungkan

  1

  2

  2

  ̅ = = = atau

  2

  3

  3 = √

  M adalah berat molekul Molekul-molekul gas pada setiap temperature (kecuali T= 0 K) mempunyai kecepatan spectrum yang lebar. 1 mol partikel yang mempunyai kecepatan antara x dan cx + dcx sepanjang sumbu x mempunyai jumlah molekul menurut persamaan Maxwell, yaitu:

  2

  1 = (− 2 )

  Dimana N adalah jumlah total partikel, cx adalah komponen kecepatan sepanjang sumbu x, A adalah suatu konstanta, dan Kb adalah konstanta Boltzman. Dalam tiga dimensi, persamaan Maxwell untuk fraksi molekul dalam 1 mol dNc/N yang mempunyai kecepatan antara c dan c = dc adalah

  2 3/2

  2

  (− = 4 ( 2 ) 2 )

  Frekuensi tumbukan dapat dihitung:

  1/2 1/2

  = ( = ( 2 ) 2 ) Dimana Z = frekuensi tumbukan, N= jumlah molekul persatuan volume.

  1 = 4 ̅

  Dengan mengasumsikan bahwa uap bersifat sebagai gas ideal, , maka ⁄

  = persamaannya menjadi:

  1 1/2

  2

  1

  1 = ( = ( 2 ) 2 )

  Latihan o 1. 2 pada 27 C dan tekanan 0,2 atm?

  Hitung Z untuk gas N

  Penyelesaian:

  Massa yang terkumpul per satuan waktu (w) dinyatakan dengan persamaan =

  . Dengan menggunakan sifat gas ideal, dimana tekanan per satuan volume adalah =

  , Sehingga

  1/2

  2

  atau = ( )

  1/2

  2 =

  ( ) Dimana A= luas lubang, W=jumlah gas yang dikumpulkan dalam t detik

  Contoh Soal

  Padatan A dipanaskan pada 1000 K. uapnya dibiarkan berefusi melalui lubang kecil berjari-jari 4 mm, dan jumlah uap yang terkumpul adalah 1,70x10-4 kg dalam 40 menit. Hitung tekanan uapnya bila MA= 24 g/mol?

  PENYELESAIAN: 1/2

  2 =

  ( )

  1/2 −4 −1 −1

  (1,7 × 10 ) (2 )(8,314 )(1000 ) = [ ]

  −3 2 −1 −3 −1

  ( )(4 × 10 )

  ) (40 × 60 ) (24 )(10

  −2

  = 2,0786

  −2

  2,0786

  −5

  = = 2,05 × 10

  −2 −1

  101325

  Jarak bebas rata-rata (free path) merupakan jarak tempuh rata-rata diantara

  tumbukan. Bila adalah diameter tumbkan dari dua maam molekul dan N

  12

  dan

  1

  2

  3

  adalah jumlah total molekul dalam 1 m , jarak bebas rata-ratanya:

  1 =

  2 1/2

  2

  12

  12 Dan N 12 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan hukum gas ideal

  =

  12

  = = Dimana V = volume, n = mol gas pada temperatur T dan tekanan P

  1

  = + ( ) atau

  12

  

1

  2

  2

  =

  2

  √2

  12

  1 Untuk gas murni N 12 = N dan

  = ( + ) = maka persamaannya menjadi:

  12

  2

  =

  

1/2

  2

2 Contoh Soal

  o

  Hitung jarak bebas rata-rata (L) untuk N

  2 pada 27 C dan tekanan 1 atm. Diameter

  tumbukan untuk N

  2 adalah 0,374 nm? PENYELESAIAN:

  =

  2

  √2

  12 −22 −1

  (1,38 × 10 )(300 ) =

  −9 2 −2

  (√2)( )(0,374 × 10 ) (10150 )

  −8

  = 6,57 × 10 Bilangan tumbukan (Z1) merupakan jumlah tumbukan yang dialami oleh sebuah molekul tunggal perdetik dalam sebuah wadah berisi N1 molekul pesatuan volume. Bilangan ini diperoleh dengan membagi kecepatan rata-rata dengan jalan bebas rata-rata

  ⁄ dengan rumus: yaitu: ̅

  2

1/2

  Z1 = 2 ̅

  1

  1 1/2

  

2

Z1

  = 4 [ ]

  

1

  1 1/2

  

2

Z1

  = 4 [ ]

  

1

  1 Bilangan tumbukan (Z12) merupakan jumlah tumbukan antara dua jenis molekul

  persatuan volume persatuan waktu

  1/2

2 Z12

  = ( )

  12

  1

  2

  = massa molekul 1 dan 2 yang tereduksi, ̅ =kecepatan rata-rata

  1/2

  8 ̅ = (

  ) Bila molekul-molekulnya sama:

  1/2 1/2

  1

  2

  2

  2

  2 Z11

  = 4 ( ) = 2 ( )

  1

  1

2 Contoh Soal

  Hitung Z1 dan Z11 untuk N

  

2 pada 27oC dan tekanan 1 atm?

PENYELESAIAN: N

  = =

  23 −1

  3

  (6,02 × 10 )(1 )(1 ) =

  −3 3 −1 −1

  (0,0821 × 10 )(300 )

  25 −3

  = 2,44 × 10

  2 −10 −1 25 −3

  Z1

  = 4(3,74 × 10 ) (5,29 )(2,44 × 10 )

  9 −1

  = 7,22 × 10

  1/2

  1 −10 2 −1 25 −2

  2 Z11=

  ( ) ( ) (3,74 × 10 ) ) (529,12 )(2,44 × 10

  2 31 −2 −1

  = 7,79 × 10

  34 −3 −1 9,79×10

  =

  23 −1 6,02×10 11 −2 −1

  = 1,626 × 10

• 1
• 1

• -4
• -5

  C = 300 K Dit:

   =…?

  Jawab:

  =

  1

  2

  [ ]

  1/2

  = [

  1 ( )

  1/2

  ]

  = [

  1/2

  1 1,78x10−5 (

  1,38 × 10

  −23

  300.2810

  −3

  (6,02 × 10

  23

  ) )

  1/2

  ]

  1/2

  = 3,74 × 10

   Pas T = 27 o

   = 1,78x10

   poise= 1,78x10

  ̅̅̅̅

  Viskositas merupakan suatu ukuran hambatan yang terdapat apabila lapisan-

  lapisan yang bersebelahan bergerak dengan kecepatan berbeda. Bila aliran dianggap sebagai gerakan dari satu lapisan terhadap lapisan lain, maka gaya yang diperlukan untuk bergerak:

  = Dimana: f = gaya, A= luas permukaan lapisan, c= perbedaan kecepatan dari kedua lapisan, d= jarak antara lapisan dan

  =koefisien viskositas cairan =

  (

  

1

  −

  2

  )

  6

  8 Dimana (P1-P2)= tekanan yang mendorong cairan dalam tabung yang biasa berbentuk kapiler, r= jari-jari, l= panjang, V= volume cairan yang mengalir, t= waktu.

  Untuk V= (P1-P2)1/2  Volume sebagai fungsi tekanan. Koefisien viskositas dapat dihitung berdasarkan teori kinetik gas: =

  2

  PENYELESAIAN: Dik:

  3/2

  2

  =

  1

  2

  [ ]

  1/2

  Dimana: ̅̅̅̅ = kecepatan rata-rata, satuan cgs untuk viskositas= ‘poise’ yaitu 1 g s

  cm

  . satuan SI untuk viskositas adalah detik pascal (pas). 1 poise = 0,1 Pas. Viskositas diperoleh dari hasil percobaan dan harganya digunakan untuk menghitung diameter tumbukan

  Contoh Soal

  Viskositas N2 adaah 1,78x10-4 poise. Hitung diameter tumbukan bila temperature 27oC?

  −10

I. Soal Latihan

  3 1. Volume kritis dan tekanan kritis gas tertentu adalah 160 m /mol dan 40 atm.

  Perkirakanlah temperatur gas dengan menganggap gas itu memenuhi persamaan Barthelot. Dugalah jari-jari molekul gas dengan asumsi bahwa molekul tersebut berbentuk bola?

  o

  2. Hitung koefisien Virial kedua untuk hydrogen pada 0 C dari fakta bahwa volume molar pada 50, 100, 200, dan 300 atm masing-masing adalah 0,4634; 0,2386; 0,1271; dan 0,09004 L/mol?

  o 3. 2 pada 0 C berturut-turut

  Tekanan tereduksi dan suhu tereduksi bagi uap jenuh CO

  o

  ialah 0,473 dan 0,898, sedangkan pada 5 C 0,574 dan 0,914. Dengan menggunakan

  o

  hukum keadaan sehubungan, perkiraan tekanan uap air jenuh pada 313

  C, jika diketahui suhu tereduksi uap air jenuh adalah 0,906 pada suhu ini dan tekanan kritis air adalah 225 atm?

  4. Gas-gas A, B, C, dan D mengikuti persamaan van der Waals dengan nilai tetapan a

  2 -2

  (dalam atm L mol ), b ( dalam L/mol)

  Koef. Gas A B C D

  a

  6

  6 20 0,05 b 0,025 0,15 0,10 0,02 Tentukan:

  a) Gas manakah yang memiliki suhu kritis tertinggi?

  b) Gas manakah yang memiliki ukuran molekul terbesar?

  c) Gas manakah yang memiliki sifat ideal dekat, pada STP?

  5. Gas CO 2 diasumsikan mengikuti persamaan keadaan.

  ( + ) ( − ) =

  

2 1/2

  Dengan n dan m adalah tetapan gas. Tekanan dan suhu kritis gas adalah 72,9 atm dan

  o

  304,2 K. tentukanlah factor kompresibilitas (Z) gas pada 100 C dan volume 6,948 L/kg?

  6. Udara bertiup dengan kecepatan 60 km/jam dan sebuah paku dengan diameter 0,1 cm dilekatkan pada dinding. Berapa banyak molekul udara yang akan menubruk kepala paku perdetik jika bobot molekul rata-rata udara adalah 29 g/mold an temperature 40oC?

  o

  7. Sebuah wadah berisi 20 g He pada 3 atm dan 27

  C. Hitunglah waktu yang diperlukan oleh 2% He untuk berdifusi melalui sebuah lubang kevil berdiameter 0,02 cm?

  J. Daftar Pustaka

  Atkns. P.W. Kimia Fisika Jilid 1 Edisi Keempat. 1994. Jakarta: Erlangga Castellan, G.W. 1983. Physical Chemistry. Third Edition. Addison-Wesley Publishing

  Company: Amsterdam Dogra, S.K, and Dogra, S. 1990. Kimia Fisik dan Soal-Soal. Penerbit Universitas Indonesia Rohman, I dan Mulyani S. 2002. Kimia Fisika I. Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI