1. Dokumen tersebut membahas tentang konsep dasar kimia fisika khususnya mengenai sifat gas ideal dan gas nyata, teori kinetika gas, dan teori tumbukan.

2. KELOMPOK 4 :
RIDLO WILDANI A.
(5213416013)
M. ARIK ARDIANTA
(5213416021)
DEVINDA RAHMADHANI
(5213416023)
AYU NUR PERMADHINI
(5213416036)

3. Kimia fisika
Keadaan gas dan cairGas
Cair
Jenis Gas Kinetika Gas
Sifat dan
Pembeda
Nyata Ideal
Hukum Van
Der Waals
persamaan
Konstanta
Van Der
Waals
Kecepatan
molekul
Frekuensi
tumbukan
Jalan
bebas
rata-rata
Visikositas
Gas
Teori
Tumbukan
Persamaan
Energi Kinetik
Tumbukan
Hukum
Kekekalan
Energi
Mekanik
Gas Alam
LNG dan
Keunggulannya
Pencairan
Gas

4. Kimia fisika adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari
aspek fisika dari materi dan energi serta mekanisme
perubahannya. Pada umumnya dalam perguruan tinggi membagi
kimia fisika menjadi beberapa bidang, yaitu termodinamika,
kinetika, dan kuantum.

5. Gas adalah suatu yang memiliki molekul yang dipantulkan satu sama
lain (dalam wadahnya) dan dimana gaya antarmolekul yang bekerja
antara molekul tidak bersentuhan satu sama lain diabaikan.
Gas
Gas Nyata
Jenis Gas
Gas nyata tidak memenuhi hukum gas sempurna kecuali jika
p→0. Penyimpangan dari hukum tersebut terutama pada tekanan
tinggi dan suhu rendah, khususnya jika gas berada dalam keadaan
tepat akan berkondensasi menjadi cairan. Penyimpangan ini
disebabkan oleh adanya interaksi antar molekul yang berupa gaya
tolak antar molekul yang membantu ekspansi dan gaya tarik yang
membantu kompresi.

6. Gas Ideal
Gas ideal didefinisikan sebagai salah satu di mana semua tumbukan antara atom
atau molekul bersifat elastis sempurna dan di mana tidak ada kekuatan menarik
antarmolekul.
Gas ideal merupakan gas yang memenuhi asumsi-asumsi berikut
1. Suatu gas terdiri atas molekul-molekul. Setiap molekul identik (sama)
sehingga tidak dapat dibedakan dengan molekul lainnya.
2. Molekul-molekul gas ideal bergerak secara acak ke segala arah.
3. Molekul-molekul gas ideal tersebar merata di seluruh bagian.
4. Jarak antara molekul gas jauh lebih besar daripada ukuran molekulnya.
5. Tidak ada gaya interaksi antarmolekul; kecuali jika antarmolekul saling
bertumbukan atau terjadi tumbukan antara molekul dengan dinding.
6. Semua tumbukan yang terjadi baik antarmolekul maupun antara molekul
dengan dinding merupakan tumbukan lenting sempurna dan terjadi pada
waktu yang sangat singkat (molekul dapat dipandang seperti bola keras yang
licin).
persamaan keadaan untuk gas sempurna,
yang mencakup hukum Boyle, Charles, dan
prinsip Avogadro:
pV = nRT

7. 1. Gas ideal tidak memiliki gaya antarmolekul dan molekul gas
dianggap sebagai partikel titik. Sebaliknya molekul gas nyata
memiliki ukuran dan volume. Selanjutnya mereka memiliki
gaya antarmolekul.
2. Gas ideal tidak dapat ditemukan dalam kenyataan. Tapi gas
berperilaku dengan cara ini pada suhu dan tekanan tertentu.
3. Gas cenderung berperilaku sebagai gas nyata dalam tekanan
tinggi dan suhu rendah. Gas nyata berperilaku gas sebagai
ideal pada tekanan rendah dan suhu tinggi.
4. Gas ideal dapat berhubungan dengan persamaan PV = nRT =
NKT, sedangkan gas nyata tidak bisa. Untuk menentukan gas
nyata, ada persamaan jauh lebih rumit.
Perbedaan sifat gas
ideal dan gas nyata

8. S MSULduos
salah satunya adalah persamaan Van der Waals
gaya tarik antar molekul diperhitungkan dengan
memandang bahwa gaya tarik ini menyebabkan
molekul berperilaku sebagai bola kecil tetapi
dapat saling terjadi penetrasi. Volume molekul
yang tidak nol menunjukkan secara tidak
langsung bahwa molekul tidak bergerak dalam
volume V tetapi terbatas pada volume yang
lebih kecil V – nb, dimana nb kira-kira adalah
volume total yang ditempati oleh molekul
sendiri :
persamaan antara gas ideal dan gas nyata

9. Menurut teori kinetika gas, suhu, tekanan, lintasan bebas rata-
rata dan viskositas gas merupakan perwujudan dari gerak molekul
gas. Suhu adalah ukuran energi kinetika molekul, tekanan berasal
dari gaya molekul yang menabrak dinding bejana, viskositas
mewakili perpindahan momentum oleh gerak molekul, dan difusi
adalah perpindahan massa molekul.
Teori kinetika gas didasarkan pada tiga asumsi dasar :
1. Gas mengandung sejumlah besar molekul yang massanya m dan
diameternya d yang bergerak acak tanpa henti.
2. Ukuran molekul sangat kecil dibandingkan dengan jarak antar
molekul
3. Molekul merupakan bola pejal yang bergerak dalam garis lurus,
tidak berinteraksi satu sama lain, kecuali bahwa molekul
bertabrakan secara elastis ketika jarak antar pusanya sama
dengan d.
Teori Kinetik Gas

10. Viskositas gas biasa didefinisikan sebagai ukuran kemudahan fluida untuk
mengalir dan dapat diperkirakan dengan menggunakan teori kinetika gas.
Pada persamaan perpindahan momentum :
Difusivitas momentum dinyatakan viskositas η dibagi dengan densitas ρ.
Besaran ini dalam mekanika fluida sering disebut sebagai viskositas
kinematika, yang dilambangkan dengan ν. Maka persamaan viskositas
kinematika :
𝜏 𝑦𝑥 = −
𝜂
𝜌
𝑑 (𝜌𝑣 𝑥)
𝑑𝑦
η=−τxy
1
𝑑𝑣 𝑥
𝑑𝑦
(Pa)[( m s)(m−1)] = Pa.s
Visikositas Gas

11. Kecepatan Molekul
Dikenal sebagai distribusi Maxwell-Boltzmann dari kecepatan molekul
yang dapat diturunkan tanpa menganggap arah geraknya. Probabilitas bahwa
molekul memiliki komponen kecepatan dalam rentang vx sampai vx + dvx, vy
sampai vy +dvy dan vz sampai vz + dvz adalah
Kerapatan yang diarsir mewakili probabilitas memiliki setiap
kecepatan. Untuk distribusi kecepatan molekul, probabilitas
total memiliki nilai dalam kulit yang tebalnya dv dan jejari v
dihitung.
f(vx,vy,vz)dvxdvydvz = f(vx)f(vy)f(vz) dvxdvydvz
Yang merupakan
distribusi kecepatan Maxwell : 𝑓 𝑣 = 4𝜋
𝑚
2𝜋𝑘 𝐵 𝑇
3
2
𝑣2 exp −
𝑚𝑣2
2𝑘 𝐵 𝑇
Probabilitas f(v)dv dimana molekul memiliki kecepatan dalam rentang v + dv
adalah jumlah probabilitas dimana molekul terletak dalam sembarang elemen
volume dvxdvydvz dalam kulit bola berjari-jari v.

12. Frekuensi tabrakan Z adalah jumlah tabrakan rata-rata per satuan waktu yang dilakukan
oleh satu molekul. Untuk tabrakan antara tipe molekul yang berbeda, kecepetan relatif
rata-rata adalah:
Dimana µ adalah massa tereduksi. Massa tereduksi terjadi ketika gerak relatif molekul
diperhitungkan. Untuk molekul yang identik, µ = ½ m, sehingga
Dengan dmikian, frekuensi tabrakan adalah
Frekuensi tabrakan z memberikan jumlah tabrakan yang
dialami oleh satu molekul tunggal. Frekuensi tabrakan total,
laju tabrakan antara semua molekul dalam gas, dapat
diperoleh dengan mengalikan z dengan ½N (faktor ½
menjamin tabrakan A . . A’ dan A’ . . A dihitung sebagai
satu). Dengan demikian, densitas tabrakan Z, jumlah total
tabrakan per satuan waktu per satuan volume, adalah
Molekul d (nm)
C6H6 0,53
CO2 0,41
He 0,26
N2 0,37
Tabel 2.2 Penampang tabrakan
Frekuensi tabrakan
𝑣 =
8𝑘 𝐵 𝑇
𝜋𝜇 𝜇 =
𝑚 𝐴 𝑚 𝐵
𝑚 𝐴 + 𝑚 𝐵
𝑣 = 𝑣 2
𝑧 = 2𝜋𝑑2
𝑣𝑁 =
2𝜋𝑑2
𝑣𝑃
𝑘 𝐵 𝑇
𝑍 𝐴𝐴 =
1
2
𝑧𝑁 =
𝜋𝑑2
𝑣𝑁2
2

13. Teori Tumbukan
Pengertian
Teori Tumbukan
Teori tumbukan diusulkan oleh Max Trautz pada tahun 1916. Teori ini
menyatakan bahwa ketika partikel reaktan bertumbukan satu sama lain, hanya
beberapa persen tumbukan saja yang menyebabkan perubahan kimia yang
dikenal sebagai tumbukan yang berhasil.
Tumbukan yang berhasil mempunyai cukup energi yang dikenal sebagai
energi aktivasi, pada saat itu berlangsung pemutusan ikatan sekaligus
pembentukan ikatan baru. Proses tersebut menghasilkan produk reaksi.
Meningkatkan konsentrasi reaktan atau menaikan suhu berakibat meningkatnya
tumbukan, sehingga berakibat juga pada naiknya jumlah tumbukan yang
berhasil, yang akhirnya meningkatkan laju reaksi.
Besar frekuensi tumbukan dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain:
1. Konsentrasi
2. Suhu
3. Luas permukaan bidang sentuh

14. Semakin besar konsentrasi suatu larutan, semakin
banyak pula molekul yang terkandung di dalamnya.
Dengan demikian, semakin sering terjadi tumbukan di
antara molekul-molekul tersebut. Hal itu berarti hanya
sebagian dari tumbukan molekul yang menghasilkan
reaksi. Keadaan itu didasarkan pada 2 faktor, yaitu:
1. Hanya molekul-molekul yang lebih energik yang akan
menghasilkan reaksi sebagai hasil tumbukan.
2. Kemungkinan suatu tumbukan tertentu untuk
menghasilkan reaksi kimia tergantung dari orientasi
molekul yang bertumbukan.
Penjelasan Teori Tumbukan

15. Energi minimum yang harus dimiliki molekul untuk dapat bereaksi
disebut energi pengaktifan (Ea). Berdasarkan teori kinetik gas,
molekul-molekul gas dalam satu wadah tidak mempunyai energi
kinetik yang sama, tetapi bervariasi seperti ditampilkan pada gambar
di bawah ini.
Energi Pengaktifan
Pada suhu yang lebih tinggi (T2), fraksi
molekul yang mencapai energi pengaktifan
sebesar x2, distribusi energi melebar. Energi
kinetik molekul rata-rata meningkat dengan
kenaikkan suhu sehingga lebih banyak
molekul yang memiliki energi lebih besar
dari energi pengaktifan. Akibatnya, reaksi
makin sering terjadi dan laju reaksi juga
semakin meningkat.

16. Laju reaksi kimia tergantung pada hasil kali frekuensi tumbukan
dengan fraksi molekul yang memiliki energi sama atau melebihi
energi pengaktifan. Karena fraksi molekul yang teraktifkan biasanya
sangat kecil, maka laju reaksi jauh lebih kecil daripada frekuensi
tumbukannya sendiri. Semakin tinggi nilai energi pengaktifan,
semakin kecil fraksi molekul yang teraktifkan dan semakin lambat
reaksi berlangsung. Perhatikan contoh reaksi berikut.
Menurut pengertian teori tumbukan, selama tumbukan antara
molekul A2 dan B2 (dianggap) ikatan A–A dan B–B putus dan
terbentuk ikatan A–B. Pada gambar 2. ditunjukkan bahwa anggapan
itu tidak selamanya berlaku untuk setiap tumbukan.
A2(g) + B2(g) → 2AB(g)

17. Jenis-jenis tumbukan
Tumbukan lenting sempurna terjadi antara dua
benda jika gaya yang bekerja pada kedua benda
merupakan gaya konservatif sehingga energi
kinetik sebelum dan sesudah tumbukan adalah
sama.
Tumbukan Lenting Sempurna

18. Tumbukan Lenting Sebagaian
Kebanyakan benda-benda yang ada di alam mengalami tumbukan lenting sebagian, di
mana energi kinetik berkurang selama tumbukan. Oleh karena itu, hukum kekekalan energi
mekanik tidak berlaku. Besarnya kecepatan relatif juga berkurang dengan suatu faktor
tertentu yang disebut koefisien restitusi. Bila koefisien restitusi dinyatakan dengan huruf e,
maka derajat berkurangnya kecepatan relatif benda setelah tumbukan dirumuskan sebagai
berikut :
Nilai restitusi berkisar antara 0 dan 1 (0 ≤ e ≤ 1 ). Untuk tumbukan
lenting sempurna, nilai e=1. Untuk tumbukan tidak lenting nilai
e=0. Sedangkan untuk tumbukan lenting sebagian mempunyai
nilai e antara 0 dan 1 (0 < e < 1). Misalnya, sebuah bola tenis
dilepas dari ketinggian h1 di atas lantai. Setelah menumbuk lantai
bola akan terpental setinggi h2, nilai h2 selalu lebih kecil dari h1.
Kecepatan bola sesaat sebelum tumbukan adalah v1 dan sesaat
setelah tumbukan v1. Berdasarkan persamaan gerak jatuh
bebas, besar kecepatan bola memenuhi persamaan :
Untuk kecepatan lantai sebelum dan sesudah tumbukan
sama dengan nol (v2 = v’2 = 0). Jika arah ke benda diberi
harga negatif, maka akan diperoleh persamaan sebagai
berikut:

19. Pada tumbukan jenis ini, kecepatan benda-benda sesudah
tumbukan sama besar (benda yang bertumbukan saling melekat).
Misalnya, tumbukan antara peluru dengan sebuah target di mana
setelah tumbukan peluru mengeram dalam target. Secara matematis
dapat ditulis sebagai berikut:
m1v1 + m2v2 = m1v’1 + m2v’2
v’1 = v’2 = v’ maka m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v’
Sebelum tumbukan tumbukan sesudah tumbukan
V1 V2 V1
m1 m2 m1 m2
m1 m2
Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali

20. m1v1 + m2v2 = (m1 + m2) v’
m1v1 + 0 = (m1 + m2) v’
Penerapan sifat tumbukan tidak lenting
Hukum kekekalan energi mekanik
½ (m1 + m2) (v’)2 = (m1 + m2) gh
Jika persamaan pertama
disubtitusikan ke dalam
persamaan kedua, maka diketahui
kecepatan peluru sebelum
bersarang dalam balok.
Skema Ayunan Balistik

21. Gas alam cair Liquefied Natural Gas (LNG) merupakan gas alam
yang telah diproses untuk menghilangkan impuritas atau zat pengotor
dan hidrokarbon fraksi berat yang kemudian dikondensasikan menjadi
cairan pada tekan atmosfer dengan didinginkan sekitar -160oC. Proses
pendinginan (refrigeration process) digunakan untuk mengkondensasi
gas alam. Proses pendinginan ini biasanya disertai dengan proses
menghilangkan air, karbondioksida, hidrogen sulfida dan bahan/unsur
pengotor lainnya.
Keunggulan LNG dibandingkan bahan bakar lain yaitu, hasil
pembakarannya memiliki tingkat polusi yang rendah, efisiensi
pembakarannya cukup tinggi sehingga mudah dikontrol.
GAS ALAM CAIR
1. Pengertian LNG dan Keunggulannya

22. Berikut ini adalah beberapa sifat-sifat dari Liquified Natural Gas:
1. LNG adalah bahan bakar cair yang bening yang akan mendidih pada suhu -
160oC, oleh karena itu penyimpanannya harus lebih rendah dari pada suhu
didihnya tersebut.
2. LNG lebih ringan daripada air, jika LNG bercampur dengan air maka LNG dengan
cepat mengapung dan berada diatas permukaan air.
3. Uap dari LNG lebih berat dari udara, ketika LNG mendidih dan menguap maka
uapnya tidak akan terbang keatas melainkan melayang diatas permukaan tanah.
4. Uap dari LNG berwarna putih dan bisa terlihat, berbeda dengan bentuk cairnya
yang bening.
5. ketika LNG dicampur dengan air akan terjadi ledakan – ledakan kecil yang tidak
menimbulkan api
6. LNG tidak dapat terbakar, hanya dalam bentuk uap LNG dapat terbakar.
7. Ketika material biasa terkena LNG maka material tersebut menjadi rapuh dan
pecah. Maka dari itu untuk penyimpanannya membutuhkan material khusus
yang tahan dengan suhu ekstrim dingin dari LNG.
8. Uap LNG yang berada di udara hanya bisa terbakar jika konsentrasi uap LNG di
udara sebanyak 5% sampai 15%. Jadi jika uap LNG di udara terlalu sedikit atau
terlalu banyak maka tidak akan terbakar.
Sifat-Sifat Tentang Liquified Natural Gas

23. Manfaat Liquified
Natural Gas
1. Bidang industri digunakan sebagai sumber panas untuk menghasilkan barang-
barang. Selain itu sebagai bahan membuat pupuk, tinta, plastik, cat, detergen,
pencegah serangga dan lain-lain.
2. Kegunaan domestik digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak dan
pemanas. Di beberapa negara gas alam disediakan untuk rumah-rumah
disalurkan menggunakan pipa yang digunakan untuk pengering pakaian,
pemanas/pendingin ruangan, pemanas air, bahan bakar kompor, AC.
3. Listrik Gas alam juga dapat digunakan untuk meciptakan listrik melalui
penggunaan turbin gas dan turbin uap. Pembakaran gas alam lebih bersih
daripada minyak dan batubara sehingga dapat menghasilkan listrik dengan
lebih efisien dan emisi yang lebih rendah.
4. Transportasi Gas alam digunakan sebagai bahan bakar transportasi,
mempunyai oktan yang lebih tinggi, lebih bersih daripada bensin dan diesel.
Pada tahun 2008 ada 9.6 juta kendaraan gas alam diseluruh dunia.
5. Saat ini teknologi manusia juga telah mampu menggnakan gas alam untuk air
conditioner (AC), seperti yang digunakan di bandara Bangkok, Thailand dan
beberapa bangunan gedung perguruan tinggi di Australia.

24. Metode proses pencairan gas alam
yang ada pada saat ini
Plant 1 - Gas Purification
Proses di Plant 1 adalah pemurnian gas dengan pemisahan kandungan CO2 (Karbon
Dioksida) dari gas alam agar tidak mengganggu proses selanjutnya.
Plant 2 - Gas Dehydration And Mercury Removal
Pemisahan kandungan H2O (Gas Dehydration) dilakukan dengan cara absorbsi
menggunakan molecullar sieve hingga kandungan H2O maksimum 0,5 ppm.
Pemisahan kandungan Hg (Mercury Removal) dilakukan dengan cara absorbsi
menggunakan adsorben hingga kandungan Hg maksimum 0,1 ppm.
Plant 3 - Fractination
Sebelum gas alam didinginkan dan dicairkan pada Main Heat Exchanger 5E-1 pada suhu
yang sangat rendah hingga menjadi LNG, proses pemisahan (fractination) gas alam dari
fraksi-fraksi berat (C2, C3, ..., dst) perlu dilakukan.
Plant 4 - Refrigeration
Selain penurunan tekanan, proses pencairan gas alam dilakukan dengan menggunakan
sistem pendingin bertingkat yaitu dengan menggunakan: Propane dan Multi Component
Refrigerant (MCR).
Plant 5 - Liquefaction
Pada Plant 5 dilakukan pendinginan dan pencairan gas alam setelah gas alam mengalami
pemurnian dari CO2, pengeringan dari kandungan H2O, pemisahan Hg serta pemisahan
dari fraksi beratnya dan pendinginan bertahap oleh prophane.