TEORI KINETIK GAS(KINETIC GAS THEORY)

GRADE XI IPA/ SEM 2

Hukum-Hukum Tentang Gas

1. Hukum Boyle“Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”.

Hukum-Hukum Tentang Gas

2. Hukum Charles“Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”

Hukum-Hukum Tentang Gas

3. Hukum Gay Lussac“Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”.

Kesimpulan Hukum-Hukum Tentang Gas

Boyle

Charles

Gay -Lussac

Contoh Soal Suatu gas ideal sebanyak 4 liter memiliki tekanan 1,5 atmosfer dan suhu 27 oC. Tentukan tekanan gas tersebut jika suhunya 47 oC dan volumenya 3,2 liter!

Persamaan Keadaan Gas

Persamaan Gas Ideal

Contoh Soal

Gas helium sebanyak 16 gram memiliki volume 5 liter dan tekanan 2 x 102 Pa. Jika R = 8,31 J/mol.K, berapakah suhu gas tersebut?

Asumsi teori Kinetik Gas Ideal

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 bagianruangan 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.

Tekanan Gas Berdasarkan Teori Kinetik Gas Ideal Suatu gas yang mengandung

sejumlah partikel berada dalam suatu ruang yang berbentuk kubus dengan sisi L dan luas masing-masing sisinya A

Tekanan yang diberikan gas pada dinding sama dengan besarnya momentum yang dilakukan oleh partikel gas tiap satuan luas tiap satuan waktu.

Perubahan momentum yang terjadi pada partikel gas arah sumbu x dirumuskan :

F adalah gaya yang dialami dinding pada saat tumbukan

Besarnya impuls yang dialami dinding saat tumbukan

Partikel akan kembali menumbuk dinding yang sama setelah menempuh jarak 2L, dengan selang waktu

Besarnya tekanan gas dalam kubus adalah

Apabila dalam wadah terdapat N partikel gas, maka tekanan gas pada dinding dirumuskan

Partikel-partikel gas tersebut bergerak ke segala arahdengan laju yang tetap, sehingga

= energi kinetik rata-rata partikel gas

=

Contoh SoalSebuah tangki yang volumenya 50 liter mengandung 3 mol gas monoatomik. Jika energi kinetik rata-rata yang dimiliki setiap gas adalah 8,2x 10-21 J, tentukan besar tekanan gas dalam tangki?

Suhu dan EK rata-rata Gas Ideal

energi kinetik rata-rata partikel gas sebanding dengan suhu mutlaknya

Kelajuan Efektif Gas Ideal

rata-rata kuadrat kecepatan partikel gas

Akar dari rata-rata kuadrat kecepatan disebut kecepatan efektif gas atau vrms (rms = root mean square).

Contoh Soal 1Pada sebuah tangki yang bervolume 20 liter terdapat suatu gas yang bermassa 5,32 × 10-26 kg. Saat suhunya 27º C , tekanan gas tersebut sebesar 10 atm. Tentukan kecepatan efektif gas tersebut!

Contoh Soal 2Di angkasa luar terdapat kira-kira 1 atm hidrogen tiap cm3 dengan suhu 3,5 K. Jika massa atom hidrogen adalah 1 g/mol, tentukanlah kecepatan efektif dan tekanan udara pada tempat tersebut!

Contoh Soal 3Di dalam ruang tertutup terdapat gas yang tekanannya 3,2x 105 N/m2. Jika massa jenis gas tersebut adalah 6 kg/m3, berapakah kecepatan efektif tiap partikel gas tersebut?

Contoh Soal 3Di dalam ruang tertutup terdapat gas yang tekanannya 3,2x 105 N/m2. Jika massa jenis gas tersebut adalah 6 kg/m3, berapakah kecepatan efektif tiap partikel gas tersebut?

Soal Latihan, Kerjakan !

1. Suatu gas dalam ruang tertutup bersuhu 35 oC. Berapakah suhu sekarang supaya energi kinetiknya menjadi 1,2 kali semula ?

2. Pada suhu berapakah kelajuan root mean square molekul gas neon sama dengan kelajuan root mean square molekul gas helium yang bersuhu 25 oC?

Teorema Ekuipartisi Energi

Energi kinetik partikel pada bidang XYZ dirumuskan

Berarti bahwa sebuah partikel dapat bergerak pada tiga arah yang berbeda.

Energi kinetik rata-rata partikel dapat dihitung dengan menggunakan teorema ekipartisi energi, yang menyatakan bahwa: “jika pada suatu sistem yang mengikuti hukum newton tentang gerak dan mempunyai suhu mutlak t, maka setiap derajat kebebasan (f), suatu partikel

Memberikan kontribusi ½ k.T pada energi rata-rata partikel,”

Teorema Ekuipartisi Energi

Energi kinetik partikel pada bidang XYZ dirumuskan

Setiap derajat kebebasan f memberikan kontribusi pada energi mekanik partikel tersebut

Derajat kebebasan Molekul Gas

Gambar Translasi Rotasi dan Vibrasi molekul diatomik

Pada gas ideal yang monoatomik atau beratom tunggal, partikel hanya melakukan gerak translasi pada arah sumbu x, sumbu y, dan sumbu z.

Gas monoatomik mempunyai tiga derajat kebebasan

Derajat kebebasan Molekul Gas

Untuk molekul gas diatomik atau beratan dua, di samping melakukan gerak translasi, molekul juga melakukan gerak rotasi dan vibrasi

translasi

rotasi

vibrasi

Energi Dalam pada Gas Ideal

Apabila dalam suatu ruang terdapat N molekul gas, maka energi dalam gas ideal U dinyatakan

Besar energi dalam tergantung dari jumlah molekul, suhu gas, serta jenis gas apakah monoatamik, diatomik, atautriatomik.

Energi Dalam pada Gas Ideal

Contoh Soal

Gas He (Mr = 4 g/mol) pada suhu 27° C dan volume 1 liter massanya8 gram. Tentukan energi dalam gas! (R = 8,31 J/mol K).

Jawab:Gas He merupakan gas monoatomik sehingga derajat kebebasannyaf = 3