Teori Kinetik Gas
261
Distribusi energi kinetik pada arah x, y, z dapat dilihat pada gambar 7.7.
Gambar 7.7 Komponen energi kinetik pada gerak translasi.
Untuk gas diatomik, selain melakukan gerak translasi, tiap molekul berinteraksi dengan molekul lain. Interaksi ini menyebabkan gerak rotasi
ataupun vibrasi. Untuk gas diatomik pada temperatur sedang ± 500 K, memiliki lima derajat kebebasan, yaitu tiga dari gerak translasi dan dua
dari gerak rotasi. Energi kinetik gas diatomik karena gerak translasi dan rotasi dinyatakan dengan persamaan barikut.
E = mv + mv + mv + I + I
x y
z x
y y
K 2
2 2
’ x’
2 ’
’ 2
1 2
1 2
1 2
1 2
1 2
ω ω
Jika molekul gas melakukan gerak vibrasi, maka energinya sebesar: E = mv + mv
x y
K 2
1 2
1 2
2 2
2 2
2
1 2
1 2
1 2
+ mv + Kx + Ky
z
Dengan, K adalah konstanta gaya efektif dari pegas khayal.
Kalian mungkin pernah mendengar istilah tenaga dalam atau energi dalam. Dengan energi dalam, orang bisa melemparkan benda dari jarak
jauh. Namun, samakah pengertian energi dalam ini dengan energi dalam yang akan kita bahas selanjutnya? Mari kita ikuti uraian berikutnya.
2. Energi Dalam
Gas
Kita telah mempelajari teori ekuipartisi energi. Energi kinetik yang dihasilkan gas tersebut berasal dari gerak molekul. Selain energi tersebut,
gas tidak memiliki energi lain. Energi kinetik inilah yang disebut de- ngan energi dalam
U. Jika di dalam ruang tertutup terdapat sejumlah
molekul gas, maka besar energi dalam merupakan jumlah energi kinetik seluruh molekul gas yang terdapat dalam ruang tersebut. Jadi, berapakah
besar energi dalam yang dimiliki gas pada ruang tertutup? Kita tahu bahwa satu buah molekul gas akan menghasilkan energi
kinetik sebesar 3
2 kT
.
E
K z
E
K
E
K y
E
K x
Di unduh dari : Bukupaket.com
Di unduh dari : Bukupaket.com
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika Kelas XI
264
dok. PIM
Berdasarkan prinsip ini, gerak Brown berasal dari tumbukan molekul- molekul fluida. Sementara partikel-partikel yang tergantung mendapatkan
tenaga kinetik rata-rata yang sama seperti molekul-mololekul fluida terse- but. Ukuran partikel-partikel yang tergantung tersebut adalah sangat besar
bila dibandingkan dengan molekul fluida. Akibat adanya partikel yang cukup besar dan banyaknya molekul, maka tumbukan dengan partikel
dapat terjadi setiap saat.
2. Penguapan
Coba kalian memanaskan beberapa liter air di sebuah wadah meng- gunakan kompor atau heater. Sebelumnya, tandai ketinggian air pada
gelas mengunakan spidol. Tunggulah sampai mendidih dan biarkan be- berapa menit. Setelah itu, lihatlah ketinggian air di dalam wadah tersebut.
Apa yang terjadi? Ternyata ketinggian air berkurang. Ini disebabkan terjadi penguapan, yang berarti ada sebagian air yang berubah dari fase cair men-
jadi fase gas uap air.
Proses penguapan dapat dijelaskan dengan dasar teori kinetik. Molekul-molekul air tarik-menarik satu sama lain. Gaya tarik-menarik
ini membuat molekul air berdekatan pada fase cair. Jika terjadi kenaikan temperatur, molekul-molekul air akan bergerak lebih cepat yang berarti
energi kinetiknya tinggi. Molekul air yang mempunyai energi kinetik tinggi mampu melawan gaya tarik molekul lain. Akibatnya, molekul
dengan energi kinetik tinggi dapat terlepas dari ikatan molekul lain, dan berubah ke fase gas. Akan tetapi, jika molekul tidak memiliki kecepatan
yang memadai untuk berubah ke fase gas, maka ia akan tertarik kembali ke permukaan air.
3. Kelembaban
