TEORI KINETIK GAS  TEKANAN GAS V Ek = ½ mv2 mv2 = 2 Ek Gas Ideal

Presentasi berjudul: "TEORI KINETIK GAS  TEKANAN GAS V Ek = ½ mv2 mv2 = 2 Ek Gas Ideal"— Transcript presentasi:

1

2 TEORI KINETIK GAS  TEKANAN GAS V Ek = ½ mv2 mv2 = 2 Ek Gas Ideal
Terdiri dari banyak partikel 2 Senantiasa bergerak 3 Tersebar merata dalam ruang 4 Jarak partikel jauh lebih besar dari pada ukuran partikelnya Gaya yang terjadi hanya saat bertumbukan dengan dinding bejana & dianggap tumbukan lenting sempurna Dinding tempat gas licin sempurna Hukum-hukum Newton berlaku

3 LORD KELVIN IRLANDIA ( ) ROBERT BOYLE IRLANDIA ( ) JAMES PRESCOTT JOULE INGGRIS ( ) MAX PLANCK JERMAN ( )

4 Apa yang kita amati pada saat gas Gas menerima atau melepas kalor ?
V = k T Apa yang kita amati pada saat gas Gas menerima atau melepas kalor ? Tekanan ( P) ; Volume (V) ; Suhu ( T ) Hukum Gay Lussac: Gas pada tekanan tetap( P ) apabila mengalami perubahan suhu mengakibatkan perubahan volume. Proses ini disebut ISOBARIK Hukum Boyle: Gas pada suhu tetap( T ) apabila mengalami perubahan tekanan mengakibatkan perubahan volume. Proses ini disebut ISOTERMIS V1 V2 = T T2 P1 P1 P1 P2 V2 T1 T2 V1 V1 T1 T1 V2 Gas dipanaskan, apa yang terjadi ? Suhu dan volume gas menjadi T2 , V2 Apa yang terjadi pada Gas jika tekanannya ditambah ? Volumenya mengalami perubahan menjadi V2 Pada proses ini diperoleh hubungan volume (V), suhu (T) dan dirumuskan : Pada proses ini diperoleh hubungan volume(V) , tekanan(P) dan dirumuskan : P1 . V1 = P2 . V2 P . V = k

5 Hukum Boyle - Gay Lussac :
ISOKHORIK. Pada Gas suhunya dinaikkan dengan cara memberi kalor, selama proses volume gas dipertahankan tetap. Ternyata perubahan suhu sebanding dengan perubahan (T) tekanan ( P ) Hukum Boyle - Gay Lussac : Apabila dalam suatu proses variable gas tidak ada yang dibuat tetap (konstan) P = k T P2 P1 T1 T2 Pada proses ini tekanan, volume dan suhu gas dibuat bebas, maka hubungan Tekanan (P), suhu (T) dan volume (V) dirumuskan : Gas dipanaskan, apa yang terjadi ? Volume gas bertambah menjadi V2. Ka-rena proses ini dikehendaki volumenya tetap V1, maka pada gas ditambah tekanannya menjadi P2 Pada proses ini diperoleh hubungan Tekanan (P), suhu (T) dan dirumuskan : P1 . V1 P2 . V2 = T T2 Persamaan Gas ideal P1 . V1 = k T1

6    PROSES PADA SUHU (T) TETAP
PROSES PADA VOLUME (V) TETAP  ISOKHORIK ISOTERMIS P2 P2 P1 P  T P.V = Konstan P1.V1 = P2.V2 V V1 T T V2 T2 PROSES PADA TEKANAN (P) TETAP  ISOBARIK T  V Jika Tekanan(P), Suhu(T) dan Volume(V) tidak ada yang tetap berlaku  P.V = NkT P.V = nRT Ek = N.k.T

7 Contoh Soal    Sebuah tangki volumenya 60 liter diisi hidrogen
hingga tekanannya menjadi menjadi 220 atm. Berapa volume gas saat tekanannya menjadi 10 atm. Sedangkan suhunya tetap. Massa relatif atom oksigen 16, massa sebuah atom Hidrogen 1, –27 kg. Jika suhu gas saat itu 270 C, Berapa energi kinetik rata-rata molekul gas oksigen ? Jika k = 1, J/K dan No = 6, molekul/Mol  Penyelesaian : Jawab : P1.V1 = P2.V2 220 x 60 = 10 x V2 10 V2 = 13200 V2 = 1320 liter Penyelesaian : Diketahui : Mr (O2)= 2 x 16 = 32 m = 32 x 1,66 x 110 –27 = 53, kg n = m/Mr = 53, : 32 = 1, mol N = No.n = 6, x 1, = 0,99932 Diketahui : V1 = 60 liter P1 = 220 atm P2 = 10 atm. Ditanyakan : V2 = …?  Berapa tekanan dari 10 mol gas yang berada dalam tangki yang memiliki volum 100 liter suhunya 870 C Penyelesaian : Jawab : P.V = n.R.T P x 0,1 = 0,01 x 8314 x 360 P = N/m2 Atau P = : 105 =2,99 atm Jawab : T = = 300 Suhu sedang Ek = 5/2 NkT = 5/2 x 0,99932 x 1, x 300 = 1,034 x J Diketahui : n = 10 mol = 0,01 Mol V = 100 liter = 0,1 m3 T = 87 0 C = = 360 K R = 8314 J/Mol.K Ditanyakan : P = …?

8 TERMODINAMIKA  HUBUNGAN ANTARA KALOR DAN ENERGI MEKANIK
PROSES ADIABATIK W = n.CP (T1 – T2 )  HUBUNGAN ANTARA KALOR DAN ENERGI MEKANIK Cp = Kapasitas kalor pd suhu tetap  TENTANG PERPINDAHAN ENERGI SAAT SISTEM MENGALAMI PROSES TERMODINAMIKA DARI SUATU KEADAAN KE KEADAAN LAIN KAPASITAS KALOR GAS Pada Volume tetap (CV ) PROSES TERMODINAMIKA Untuk gas MONOATOMIK CV = 3/2n.R PROSES ISOBARIK PROSES ISOKHORIK Untuk gas DIATOMIK SUHU rendah ( T <100 K) CV = 3/2 n.R V1 V2 = V1 W = P V W = P (V2 - V1 ) W = 0 P SUHU sedang ( 5000 <T >100 K) CV = 5/2 n.R SUHU tinggi ( T>5000 K) CV = 7/2 n.R V2 PROSES ISOTERMIS Pada Tekanan tetap (CP ) USAHA YANG DILAKUKAN GAS Untuk gas MONOATOMIK CP = 5/2 n.R Untuk gas DIATOMIK SUHU rendah ( T <100 K) CP = 5/2 n.R W = P V W = P (V2 - V1 ) SUHU sedang ( 5000 <T >100 K) CP = 7/2 n.R SUHU tinggi ( T>5000 K) CP = 9/2 n.R n = jumlah molekul R = tetapan gas umum = 8,314x10 3 J/Mol K

9 Hukum I Termodinamika   Tetapan Laplace (  )
Jika pada kedua proses terjadi pada saat bersamaan berarti gas melakukan usaha sebesar W dan pada saat bersamaan diberi sejumlah kalor Q. Hukum I Termodinamika Hukum I Termodinamika Q = U + W Q = C . T P  PROSES ADIABATIS Apabila selama menerima kalor gas mengalami proses isobarik maka : DQ = DU + DW CP. DT = CV. DT + P. DV CP. DT = CV. DT + n.R. DT Jika persamaan di bagi DT diperoleh hubungan : CP = CV + n.R  Q Q = U Kalor yang diberikan pada gas (Q ) digunakan untuk menambah energi gerak/energi dalam partikel gas (U) -W = U U +W = 0 Usaha yang diberikan pada gas (-W) digunakan untuk menambah energi gerak/energi dalam partikel gas (U) Tetapan Laplace (  ) Suhu rendah CV = 1,5 nR ; CP = 2,5 nR ;  =1,67 Suhu sedang CV = 2,5 nR ; CP = 3,5 nR ;  = 1,4 Suhu tinggi CV = 3,5 nR ; CP = 4,5 nR ;  = 1,28

10 Hukum Termodinamika II
Q1/T1 B PROSES ISOTERMIS B A C D PROSES ADIABATIK C SIKLUS CARNOT Q2/T2 PROSES A-B-C-A1 SIKLUS SIKLUS CARNOT Usaha yang dilakukan gas Q = U + W Karena awal dan akhir proses suhunya sama maka U = 1,5 nR T = 1,5 nR (TA-TA) = 0 Q = W Usaha yang dilakukan gas Q = U + W U = 0 W = Q W = Q1 – Q2 Hukum Termodinamika II Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam suatu siklus , mengambil kalor dari sumber(reservoar) yang mempunyai suhu rendah dan memberikannya kepada sumber yang mempunyai suhu tinggi, tanpa memerlukan usaha dari luar Tidak mungkin membuat mesin yang bekerja dalam siklus , menerima kalor dari sebuah sumber (reservoar) dan mengubah kalor itu seluruhnya menjadi energi/usaha

11 Soal 2 Soal 4 Soal 1 Contoh soal Soal 3 5 mol gas memuai seca-
ra isotermis pada suhu 270 C,sehingga volume- nya berubah dari 20 cm3 menjadi 50 cm3 .Berapa usaha yang diperlukan gas dan kalor yang diperlukan Gas menerima kalor se- besar 8000 kalori meng- hasilkan usaha sebesar 14000 J. Berapa peruba- han energi dalam gas ? ( 1 kalori = 4,18 J ) Soal 2 Penyelesaian : Sebuah refrigerator (mesin pendingin) dengan efisiensi 40% dapat memindahkan 3, J/jam, dari dalam ruang yang suhunya 30C ke luar ruangan yang suhunya 320C . Hitunglah : a.Jumlah kalor yang dise-rap oleh mesin itu tiap jam b.jumlah kalor yang dise-rap oleh mesin itu tiap jam andaikan mesin dianggap pendingin ideal Carnot Soal 4 Soal 1 Diketahui : A-B isobarik WAB=PV B-C isotermis WBC= 0 C-D isobarik WCD=PV D-A isotermis WDA= 0 Contoh soal Penyelesaian : Ditanyakan : W & Q Diketahui : Q = 8000 kalori = J W = J Jawab : Proses A-B Isobarik WAB=PA( VB – VA ) = 4.105x(4-2)=8.105 J Penyelesaian : Diketahui : T = = 300 n = 5 mol = Mol V1 = 20 cm3 V2 = 50 cm3 Penyelesaian : Diketahui :  = 40% T1 = =305 K T2 = =278 K Q2 = 3, J t = 1 jam = 3600 s Ditanyakan : U = …? Proses C-D Isobarik WCD=PC( VD – VC ) = 2.105x(2-4) = J Jawab : Q = U + W U = Q - U = = J Ditanyakan : P = …? Jawab : W = n.R.T ln(V2/ V1) = n.R.T(lnV2-lnV1) = x 8314x300x (ln50-ln20) = 12471(3,91-2,99) = 11473,32 J Q = U + W Isotermis U = 0 Q = W = 11473,32 J Usaha Total (WTot): WTot= WAB+ WCD = = J Ditanya : 1. Q1 ( = 40% ) 2. Q1 ( = 100% ) Soal 3 Cara lain yaitu dengan me Lihat luas bidang ABCD WTot= AB x AD = 2 x 2.105 = J b.  = 100 % , maka Q2 = (100/40). 3, = J/jam Q2/Q1 = T2/ T1 Q1 = (( )x305):276 Q1 = ,35 J/jam Kalor yang diperlukan Q = U + W U = 3/2 n.R.(TA-TA) = 0 Q = W= WTot = J Ditanya : 1. Usaha Total Gas 2. Kalor yg diperlukan

12