FISIKA DASAR II GAS IDEAL

GAS IDEAL

A. Rangkuman Gas Ideal

Gas merupakan satu dari tiga wujud zat dan walaupun wujud ini merupakan bagian tak terpisahkan dari studi kimia, bab ini terutama hanya akan membahasa hubungan antara volume, temperatur dan tekanan baik dalam gas ideal maupun dalam gas nyata, dan teori kinetik molekular gas, dan tidak secara langsung kimia. Bahasan utamanya terutama tentang perubahan fisika, dan reaksi kimianya tidak didisuksikan. Namun, sifat fisik gas bergantung pada struktur molekul gasnya dan sifat kimia gas juga bergantung pada strukturnya. Perilaku gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah contoh yang baik kebergantungan sifat makroskopik pada struktur mikroskopik.

Sifat gas

Sifat-sifat gas dapat dirangkumkan sebagai berikut.

1.      Gas bersifat transparan.

2.      Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.

3.      Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.

4.      Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak diwadahi, volume gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan tekanannya akan menjadi tak hingga kecilnya.

5.      Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.

6.      Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi merata.

7.      Gas dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi, gas akan mengembang.

8.      Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan mengkerut.

Dari berbagai sifat di atas, yang paling penting adalah tekanan gas. Misalkan suatu cairan memenuhi wadah. Bila cairan didinginkan dan volumenya berkurang, cairan itu tidak akan memenuhi wadah lagi. Namun, gas selalu akan memenuhi ruang tidak peduli berapapun suhunya. Yang akan berubah adalah tekanannya.

Hukum boyle

Robert Boyle menyatakan tentang sifat gas bahwa massa gas (jumlah mol)dan temperatur suatu gas dijaga konstan, sementara volume gas diubah ternyata tekanan yang dikeluarkan gas juga berubah sedemikian hingga perkalian antara tekanan (P) dan volume (V) , selalu mendekati konstan. Dengan demikian suatu kondisi bahwa gas tersebut adalah gas sempurna (ideal).

Kemudian hukum ini dikenal dengan Hukum Boyle dengan persamaan:

RUMUS:
P₁V₁ selalu konstan Atau , jika P₁ dan V₁ adalah tekanan awal dan volume awal,sedangkan P₂ dan V₂ adalah tekanan dan volume akhir, maka :

RUMUS:

P₁.V₁ = P₂.V₂ = konstan

Syarat berlakunya hukum Boyle adalah bila gas berada dalam keadaan ideal (gas sempurna), yaitu gas yang terdiri dari satu atau lebih atom-atom dan dianggap identik satu sama lain. Setiap molekul tersebut tersebut bergerak secara acak, bebas dan merata serta memenuhi persamaan gerak Newton. Yang dimaksud gas sempurna (ideal) dapat didefinisikan bahwa gas yang perbangdingannya PV/nT nya dapat idefinisikan sama dengan R pada setiap besar tekanan. Dengan kata lain, gas sempurna pada tiap besar tekanan bertabiat sama seperti gas sejati pada tekanan rendah. Persaman gas sempurna :

P.V = n.R.T

Keterangan :

P : tekanan gas

V : volume gas

n : jumlah mol gas

T : temperatur mutlak ( Kelvin)

R : konstanta gas universal(0,082liter.atm.mol-1.K-1)

HUKUM CHARLESS

Seratus tahun setelah om Obet Boyle menemukan hubungan antara volume dan tekanan, seorang ilmuwan berkebangsaan Perancis yang bernama om Jacques Charles (1746-1823) menyelidiki hubungan antara suhu dan volume gas. Berdasarkan hasil percobaannya, om Cale menemukan bahwa apabila tekanan gas dijaga agar selalu konstan, maka ketika suhu mutlak gas bertambah, volume gas pun ikutan bertambah, sebaliknya ketika suhu mutlak gas berkurang, volume gas juga ikutan berkurang. Hubungan ini dikenal dengan julukan hukum Charles. Secara matematis ditulis sebagai berikut :

HUKUM GAY-LUSSAC

“Volume gas-gas yang bereaksi den volume gas-gas hasil reaksi bile diukur pada suhu dan tekanan yang sama, akan berbanding sebagai bilangan bulat den sederhana”.

Jadi untuk: P₁ = P₂ dan T₁ = T₂ berlaku : V₁ / V₂ = n₁ / n₂

B.       Gas Ideal dalam Ilmu KImia

Gas merupakan satu dari tiga wujud zat dan walaupun wujud ini merupakan bagian yang terpisahkan dari studi kimia, bab ini terutama hanya akan membahas hubungan volume, temperatur dan tekanan baik dalam gas ideal maupun dalam gas nyata, dan teori kinetik molekuler gas, dan tidak secara langsung kimia. Bahasan utamanya tentang perubahan fisika, dan reaksi kimianya tidak didiskusikan. Namun, sifat fisik gas bergantung pada struktur molekul gasnya dan sifat kimia gas kimianya juga bergantung pada strukturnya.

Perilaku gas yang ada sebagai molekul tunggal adalah contoh yang baik kebergantungan sifat makroskopik pada struktur mikroskopik.

Maka dari itu semua jenis gas terbagi menjadi dua tipe, yaitu gas ideal dan gas nyata. Gas ideal merupakan sebuah gas yang mematuhi persamaan gas umum dari PV = n RT yang disampaikan secara singkat, sedangkan gas nyata adalah gas yang tidak mematuhi persamaan gas umum dan menggunakan hukum-hukum gas hanya

pada saat tekanan rendah.

C.       Fenomena Gas Ideal

Fenomena gas ideal berdasarkan eksperimen diketahui bahwa semua gas dalam kondisi kimia apapun, pada temperatur tinggi, dan tekanan rendah cenderung memperlihatkan suatu hubungan sederhana tertentu di antara sifat-sifat makroskopiknya, yaitu tekanan, volume dan temperatur. Hal ini menganjurkan adanya konsep tentang gas ideal yang memiliki sifat makroskopis yang sama pada kondisi yang sama. Berdasarkan sifat makroskopis suatu gas seperti kelajuan, energi kinetik, momentum, dan massa setiap molekul penyusun gas, kita dapat mendefinisikan gas ideal dengan suatu asumsi (anggapan) tetapi konsisten (sesuai) dengan definisi makroskopis.

D.       Contoh Soal

1.          Gas ideal berada di dalam suatu ruang pada mulanya mempunyai volume V dan suhu T. Jika gas dipanaskan sehingga suhunya berubah menjadi 5/4 T dan tekanan berubah menjadi 2P maka volume gas berubah menjadi…

Pembahasan
Diketahui :

Volume awal (V₁) = V

Suhu awal (T₁) = T

Suhu akhir (T₂) = 5/4 T

Tekanan awal (P₁) = P

Tekanan akhir (P₂) = 2P

Ditanya : Volume akhir (V₂)

Jawab :

Volume gas berubah menjadi 5/8 kali volume awal.

2.     Sebuah bejana berisi gas neon (Ne, massa atom = 20 u) pada suhu dan tekanan standar (STP mempunyai volume 2 m³. Tentukan massa gas neon!

Penyelesai :

Diketahi : Massa atom neon        = 20 gram/mol   =0,02 kg/mol

Suhu standar (T)  = 0^oC = 273 Kelvin

Tekanan standar (P) = 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pascal

Volume (V)                 = 2 m³

Ditanya : massa (m) gas neon?

Jawab :

Pada suhu dan tekanan standar (STP), 1 mol gas apa saja, termasuk gas neon, mempunyai volume 22,4 liter = 22,4 dm³ = 0,0448 m³.

Dengan demikian, dalam volume 2 m³ terdapat berapa mol gas neon ?

Dalam volume 2 m³ terdapat 44,6 mol gas neon.
Massa atom relatif gas neon adalah 20 gram/mol. Ini artinya dalam 1 mol terdapat 20 gram atau 0,02 kg gas neon. Karena dalam 1 mol terdapat 0,02 kg gas neon maka dalam 44,6 mol terdapat (44,6 mol)(0,02 kg/mol) = 0,892 kg = 892 gram gas neon.

3.     4 liter gas oksigen bersuhu 27°C pada tekanan 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) berada dalam sebuah wadah. Jika konstanta gas umum R = 8,314 J.mol⁻¹.K⁻¹ dan bilangan avogadro N_A 6,02 x 10²³ molekul, maka banyaknya molekul gas oksigen dalam wadah adalah…
Penyelesain :

Diketahui : Volume gas (V) = 4 liter  = 4 dm³    = 4 x10³ m³

Suhu gas (T)= 27^oC     = 27 + 273 = 300 Kelvin

Tekanan gas (P)                 = 2 atm    = 2 x 10⁵ Pascal

Konstanta gas umum (R)   = 8,314 J.mol⁻¹.K⁻¹

Bilangan Avogadro (N_A)    = 6,02 x 10²³

Ditanya : Banyaknya molekul gas oksigen dalam wadah (N)

Jawab :

Konstanta Boltzmann

 

Hukum Gas Ideal (dalam jumlah molekul, N)

Dalam 1 mol gas oksigen, terdapat 1,93 x 10²³ molekul oksigen.

Sekian dan Terima Kasih ...

Nama : Ria Amelia

NIM : ACC 115 044