Teori Kinetik Gas FISIKA DASAR II OLEH : Marta Masniary Nainggolan 120801034 Melpa Simamora 120801022 Franki L A S 120801054 Tania Christiyanti L.Tobing 120801068 Rony Tamba 100801038 Riady A P Sitanggang 100801064 Toby Exaudy L.Batu 120801040 Hafsah Khairunnisa Siregar 120801084 Edi Saputra Tambunan 100801034

Teori Kinetik Gas Persamaan Gas Ideal Persamaan Gas Sejati Tekanan Gas Ideal Kecepatan dan Energi Kinetik Mol-Mol Gas Teorema Ekipartisi Energi

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 5 . Gaya yang terjadi hanya saat bertumbukan dengan dinding bejana & dianggap tumbukan lenting sempurna 6. Dinding tempat gas licin sempurna 7. Hukum-hukum Newton berlaku

Persamaan Gas Ideal Massa atom relatif (Ar) adalah perbandingan massa atom suatu unsur terhadap massa atom unsur lain Massa molekul relatif (Mr) adalah jumlah seluruh massa atom relatif (Ar) dari atom-atom penyusun suatu senyawa Mol (n) adalah perbandingan massa (m) suatu partikel terhadap massa relatif (Ar dan Mr ) Bilangan Avogadro (NA) adalah bilangan yang menyatakan jumlah partikel dalam satu mol NA = 6,02 x 1023 partikel

Persamaan Gas Ideal P = Tekanan gas [N.m-2] V = Volume gas [m3] n = Jumlah mol gas [mol] N = Jumlah partikel gas NA = Bilangan Avogadro = 6,02 x 1023 k = Tetapan Boltzman = 1,3807.10-23 J/K R = Konstanta umum gas = 8,314 J.mol-1 K-1 atau 0,0821 atm liter/mol.K T = Temperatur mutlak gas [K]

Contoh Soal 1) 2 mol gas H2 pada suhu 27°C volumenya 40 L. Hitunglah berapakah tekanan gas tersebut? Jawab: P.V = n.R.T (R = 0,08206 L.atm/mol.K)

Persamaan Gas Sejati (Gas Nyata) Gas-gas yang tidak memenuhi persamaan gas ideal Molekulnya berinteraksi satu sama lain, gaya tolak antar molekul membentuk pemuaian dan gaya tarik membantu pemampatan Persamaan Van der waals Molekul bergerak pada Volume V-nb, nb = vol yang ditempati gas Jika pengurangan tekanan = -a (n/V)2

Persamaan Gas Sejati (Gas Nyata) maka a, b = koefisien van der waals

Gas a b gas Beberapa Harga a dan b Contoh Soal atm L2 mol-2 b L mol-1 gas He Ne Ar Kr Xe H2 N2 0,034 0,211 1,34 2,32 4,19 0,244 1,39 0,0237 0,0171 0,0322 0,0398 0,0266 0,0391 O2 Cl2 CO2 CH4 CCl4 NH3 H2O 1,36 6,49 3,59 2,25 20,4 4,17 5,46 0,0318 0,0562 0,0427 0,0428 0,138 0,0371 0,0305 Contoh Soal Sebanyak 3,5 mol gas NH3 menempati wadah 5,2 liter pada suhu 47oC, hitung tekanan gas (dalam atm) menggunakan (a) persamaan gas ideal dan (b) persamaan van der Waals.

Jawab: a) V = 5,2 L; T= (47 + 273 ) K = 320K; n = 3,5 mol; R = 0,0821 L.atm. Mol-1K-1 b) a = 4,17 atm.L2 .mol-2 ; an2/V2 = (4,17 atm.L2.mol-2)(3,5 mol)2/(5,2 L)2 = 1,89 atm b = 0,0371 L/mol; nb = (3,5 mol) (0,0371 L.mol-1 ) = 0,13 L

Tekanan Gas Ideal Tinjau N buah partikel suatu gas ideal dalam kotak, masing-masing dengan kecepatan:

Tinjau 1 partikel dan N partikel... Kecepatan partikel mula2: Kecepatan partikel setelah menumbuk dinding kanan (asumsi: tidak ada tumbukan antar partikel): Perubahan momentum partikel: Selang waktu partikel tsb dua kali menumbuk dinding kanan: Besarnya momentum yg diberikan partikel pada dinding kanan tiap satuan waktu:

Besarnya momentum total yg diberikan N buah partikel pada dinding kanan tiap satuan waktu: Tekanan gas pada dinding kanan: Tetapi dan sehingga

Persamaan tekanan gas ideal dirumuskan sbb : P = tekanan gas ideal (Pa) V = volum gas (m3) v=kecepatan partikel gas (m/s) Oleh karena Ek= ½ mv2 maka : P =

Kecepatan dan Energi Kinetik Mol-Mol Gas Kecepatan efektif gas ideal Dalam wadah tertutup terdapat N molekul gas bergerak ke segala arah (acak) dengan kecepatan yang berbeda Misalkan : N1 molekul gas a bergerak v1 N2 molekul gas b bergerak v2 N3 molekul gas a bergerak v3 Maka persamaan kuadrat kelajuan rata-rata sebagai berikut:

Hubungan kecepatan efektif gas dengan suhu mutlaknya Kecepatan efektif vrms (root mean square) didefinisikan sebagai akar dari kuadrat kecepatan rata-rata Hubungan kecepatan efektif gas dengan suhu mutlaknya Kecepatan efektif gas sebanding dengan suhunya dan berbanding terbalik dengan massa total gas

Untuk suatu gas ideal tertentu (M konstan) kelajuan efektif vrms hanya bergantung pada suhu mutlaknya (bukan pada tekanannya) Persamaan di atas berlaku untuk 1 mol gas, karena di dalam wadah terdapat N gas , maka Untuk berbagai gas ideal pada suhu sama (T konstan), kelajuan efektif vrms hanya bergantung pada massa molekulnya (M)

Energi Kinetik Gas Setiap partikel gas ideal selalu bergerak sehingga memiliki energi kinetik : Ek = kT Sedangkan Energi Kinetik untuk N partikel gas ideal dirumuskan : Ek = NkT atau Ek = n R T Dalam gas ideal hanya terdapat energi kinetik, tidak ada energi lain sehingga energi kinetik juga disebut dengan energi dalam (U). Besarnya energi dalam untuk gas monoatomik ( He,Ne dan Ar) ditentukan oleh U = N k T atau U = n R T

Energi Kinetik Gas Sedangkan untuk gas diatomik ( H2, O2, N2) - Suhu rendah ( 300K ), U= 3/2 N kT - Suhu sedang ( 500 K), U= 5/2 N k T - Suhu Tinggi (1000K), U = 7/2 N k T

Teorema Ekipartisi Energi “Untuk sejumlah besar partikel yang memenuhi hukum gerak Newton pada suatu sistem dengan suhu mutlak T maka energi yang tersedia terbagi merata pada setiap derajat kebebasan sebesar ½ KT” Derajat kebebasan yang dimaksud dalam teorema ekipartisi energi adalah setiap cara bebas yang dapat digunakan oleh partikel untuk menyerap energi

Contoh Soal Berapakah energi kinetik rata – rata dan energi dalam 1 mol gas ideal pada suhu 1000 K jika gas tersebut adalah gas monoatomik? (k = 1,38 X 10-23J/K) Jawab: gas monoatomik memiliki 3 derajat kebebasan (f 3 = ט ) Ek = ט1/2 kT = 3(1/2)(1,38 X 10-23J/K)(1000 K) = 2,07 X 10-20J U = N Ek = (n NA) Ek = (1 mol)(6,02 X 1023)(2,07 X 10-20J) = 12461,4 J = 12,4614 kJ

CUKUP SEKIAN DAN TERIMAKASIH we are physicsholic