Tugas fisika kelas XI TKJ SMK Negeri 1 Bungro

3. Gas merupakan suatu zat yang molekul atau partikelnya
bergerak bebas. pada makalah ini akan dipelajari mengenai sifat
mikroskopik dari suatu gas dengan meninjau dari tekanan, volum
dan suhu yang sering disebut dengan teori kinetik gas.
Selain itu akan dipelajari juga ilmu tentang energi yang
sering disebut termodinamika, yang secara spesifik membahas
tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. energi dapat
berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara alami
maupun hasil rekayasa teknologi. selain itu energi
di alam semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan a
taudihilangkan, yang terjadi adalah perubahan energi dari satu
bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada pengurangan atau
penambahan. hal ini erat hubungannya dengan hukum – hukum
dasar pada termodinamika.

5. Dalam hal ini yang disebut gas ideal adalah gas yang
memenuhi asumsi - asumsi sebagai berikut :
1. Terdiri atas partikel dalam jumlah yang banyak dan
tidak ada gaya tarik-menarik antar patikel.
2. Setiap partikel gas selalu bergerak dengan arah acak
(sembarang).
3. Ukuran partikel diabaikan terhadap ukuran wadah.
4. Setiap tumbukan yang terjadi secara lenting sempurna.
5. Partikel-partikel gas terdistribusi merata pada seluruh
ruang dalam wadah.
6. Gerak partikel gas memenuhi hukum newton tentang
gerak.
7. Tidak ada energi yang hilang.
8. Ukuran lebih kecil dari jari – jari.
9. Masih berlaku hukum – hukum newton

6. Berdasarkan eksperimen persamaan keadaan gas yang
telah dilakukan dengan mengubah besaran tekanan, volum, dan
suhu ternyata ada kesebandingan antara hasil kali tekanan dan
volum terhadap suhu yaitu sebagai berikut :
PV α T
Demikian juga dengan massa sistem gas setelah divariasi
dengan tekanan, volum, dan suhu terdapat kesebandingan yaitu
sebagai berikut :
PV α MT

7. Untuk membuat persamaan diatas menjadi sempurna maka
diperlukan suatu konstanta pembanding yang nilainya sama
untuk semua gas. Dari hasil eksperimen nilai konstanta
pembanding adalah berbeda untuk setiap gas jika kita
menggunakan satuan massa tetapi menggunakan mol. 1 mol
didefinisikan sebagai jumlah zat yang ada pada 12 gram atom
karbon-12 yaitu sebanyak 6,02 x 1023 partikel. Bilangan 6,02 x
1023 disebut bilangan avogrado (No).
Dengan demikian mol zat dapat dinyatakan dalam jumlah
partikel n seperti berikut :
n = atau N = n No
Dengan :
n = Jumlah zat (mol)
N = Banyaknya partikel (molekul)
No = Bilangan avogrado (6,02 x 1023)

8. Konstanta perbandingan universal, yang berlaku untuk
semua gas adalah r (konstanta gas universal) sehingga
persamaan keadaan gas ideal dapat ditulis manjadi seperti
berikut:
P v = n r t
Dengan :
P = Tekanan gas (atm atau n/m2)
v = Volum gas (m3 atau liter)
n = Jumlah mol gas (mol)
r = Tetapan gas universal (8,31 j/mol k)
t = Suhu gas (k)

9. pv = r t
pv = n k t
Oleh karena n = maka persamaan keadaan gas
ideal dapat dinyatakan dalam jumlah molekul.
Dengan :
k = tetapan boltzman (1,38x10-23 j/k)
p = Tekanan gas (n/m2)
v = Volum gas (m3)
n = Jumlah molekul
t = Suhu gas (k)

10. Jika ditinjau dari sudut pandang mikroskopik, partikel-
partikel zat saling memberikan gaya tarik berasal dari sifat
elektris maupun gravitasinya (hukum newton tentang gravitasi).
Selain gaya tarik antarpartikel juga terdapat gaya tolak
antarpartikel yang berasal dari sifat elektris inti atom yang
bermuatan positif. Massa atom terpusat pada inti atom sehingga
jika jarak atom terlalu dekat maka akan terjadi gaya tolak yang
cukup besar dari atom-atom tersebut. Dengan demikian, terdapat
jarak minimum yang harus dipertahankan oleh atom-atom
tersebut agar tidak terjadi gaya tolak.
Persamaan keadaan gas ideal
Persamaan gas ideal adalah suatu persamaan yang
menyetakan hubungan antara tekanan, volume, dan suhu suatu
gas. berikut persamaan yang ditemukan dalam bentuk hukum
fisika.

11. Hukum boyle
Hukum boyle yang berbunyi bila massa dan suhu suatu
gas dijaga konstan maka volum gas akan berbanding terbalik
dengan tekanan mutlak, yang dikemukakan oleh robert boyle
(1627-1691).
Pernyataan lain dari hukum boyle adalah bahwa hasil kali
antara tekanan dan volum akan bernilai konstan selama massa
dan suhu gas dijaga konstan. Secara matematis dapat di tulis:
P v = c
Keterangan:
p = Tekanan gas (n/ m
2 atau pa)
v = Volum gas (m3)
c = Tetapan berdimensi usaha

12. Hukum Charles
Hukum charles berbunyi volum gas berbanding lurus dengan
suhu mutlak, selama massa dan tekanan gas dijaga konstan,
dikemukakan oleh Jacques charles tahun 1787. Dengan demikian
volum dan suhu suatu gas pada tekanan konstan adalah berbanding
lurus dan secara matematis kesebandingan tersebut dapat
dituliskan sebagai berikut:
v = kt
Dengan, k adalah konstanta.
Kemudian untuk gas dalam suatu wadah yang mengalami
perubahan volum dan suhu dari keadaan 1 ke keadaan 2 saat
tekanan dan massa dijaga konstan.

13. Hukum gay lussac
Pada volume konstan, tekanan gas berbanding
lurus dengan suhu mutlak gas. Hubungan ini dikenal
dengan julukan hukum gay-lussac, dinyatakan oleh
joseph gey lussac (1778-1850).
Untuk gas dalam suatu wadah yang mengalami
pemanasan dengan volum dijaga tetap.
Hukum boyle-gay lussac
Suatu rumus turunan dari perkembangan dari
hukum boyle dan gay lussac yaitu persamaan keadaan
gas yang lebih umum yang menghubungkan besaran
tekanan, volum, dan suhu dalam berbagai keadaan.

15. Pada termodinamika terdapat
empat proses yaitu isobarik,
isothermal, iskhorik, adiabatik.
Proses-proses tersebut digunakan di
dalam hukum I termodinamika.

16. Dalam proses isobarik, tekanan sistem dijaga agar selalu
konstan. karena yang konstan adalah tekanan, maka perubahan
energi dalam (delta u), kalor (q) dan kerja (w) pada proses isobarik
tidak ada yang bernilai nol. Dengan demikian, persamaan hukum
pertama termodinamika tetap utuh seperti semula :
Mula-mula volume sistem = v1 (volume kecil). Karena tekanan
dijaga agar selalu konstan maka setelah kalor ditambahkan pada
sistem, sistem memuai dan melakukan kerja terhadap lingkungan.
Setelah melakukan kerja terhadap lingkungan, volume sistem
berubah menjadi v2 (volume sistem bertambah). Besarnya kerja (w)
yang dilakukan sistem = luasan yang diarsir.
A. Proses isobarik (tekanan
selalu konstan)

17. Dalam proses isotermal, suhu sistem dijaga agar selalu konstan,
suhu gas ideal berbanding lurus dengan energi dalam gas ideal (u = 3/2
nrt). Karena t tidak berubah maka u juga tidak berubah. Dengan
demikian, jika diterapkan pada proses isotermal.
Mula-mula volume sistem = v1 (volume kecil) dan tekanan sistem
= p1 (tekanan besar). Agar suhu sistem selalu konstan maka setelah kalor
ditambahkan pada sistem, sistem memuai dan melakukan kerja terhadap
lingkungan. Setelah sistem melakukan kerja terhadap lingkungan,
volume sistem bertambah) dan tekanan sistem berubah menjadi p2
(tekanan sistem berkurang). Bentuk grafik melengkung karena tekanan
sistem tidak berubah secara teratur selama proses. Besarnya kerja yang
dilakukan sistem = luasan yang diarsir.
B. Proses isotermal (suhu
selalu konstan)

18. Dalam proses isokorik, volume sistem dijaga agar selalu
konstan. Maka sistem tidak bisa melakukan kerja pada lingkungan.
Demikian juga sebaliknya, lingkungan tidak bisa melakukan kerja
pada sistem.
kita bisa menyimpulkan bahwa pada proses isokorik (volume
konstan), kalor (q) yang ditambahkan pada sistem digunakan untuk
menaikkan energi dalam sistem.
Mula-mula tekanan sistem = p1 (tekanan kecil). Adanya
tambahan kalor pada sistem menyebabkan energi dalam sistem
bertambah. Karena energi dalam sistem bertambah maka suhu sistem
(gas ideal) meningkat (u = 3/2 nrt). Suhu berbanding lurus dengan
tekanan. Karenanya, jika suhu sistem meningkat, maka tekanan sistem
bertambah (p2). Karena volume sistem selalu konstan maka tidak ada
kerja yang dilakukan (tidak ada luasan yang diarsir).
C. Proses isokorik (volume
selalu konstan)

19. Dalam proses adiabatik, tidak ada kalor yang ditambahkan pada sistem
atau meninggalkan sistem (q = 0). Proses adiabatik bisa terjadi pada sistem
tertutup yang terisolasi dengan baik. Untuk sistem tertutup yang terisolasi dengan
baik, biasanya tidak ada kalor yang dengan seenaknya mengalir ke dalam sistem
atau meninggalkan sistem. Proses adiabatik juga bisa terjadi pada sistem tertutup
yang tidak terisolasi. Untuk kasus ini, proses harus dilakukan dengan sangat
cepat sehingga kalor tidak sempat mengalir menuju sistem atau meninggalkan
sistem.
Apabila sistem ditekan dengan cepat (kerja dilakukan terhadap sistem),
maka kerja bernilai negatif. Karena w negatif, maka u bernilai positif (energi
dalam sistem bertambah). Sebaliknya jika sistem berekspansi atau memuai
dengan cepat (sistem melakukan kerja), maka w bernilai positif. Karena w positif,
maka u bernilai negatif (energi dalam sistem berkurang).
D. Proses adiabatik

20. Energi dalam sistem (gas ideal) berbanding lurus dengan
suhu (u = 3/2 nrt), karenanya jika energi dalam sistem bertambah
maka sistem juga bertambah. Sebaliknya, jika energi dalam sistem
berkurang maka suhu sistem berkurang.
Kurva adiabatik pada grafik ini lebih curam daripada kurva
isotermal (kurva 1-3). Perbedaan kecuraman ini menunjukkan
bahwa untuk kenaikan volume yang sama, tekanan sistem
berkurang lebih banyak pada proses adiabatik dibandingkan
dengan proses isotermal. Tekanan sistem berkurang lebih banyak
pada proses adiabatik karena ketika terjadi pemuaian adiabatik,
suhu sistem juga berkurang. Suhu berbanding lurus dengan
tekanan, karenanya apabila suhu sistem berkurang, maka tekanan
sistem juga berkurang. Sebaliknya pada proses isotermal, suhu
sistem selalu konstan. Dengan demikian pada proses isotermal
suhu tidak ikut mempengaruhi penurunan tekanan.

22. Pada kinetik gas terdapat beberapa hukum
yaitu :
• Hukum Boyle
• Hukum Charles
• Hukum Gay lussac
• Hukum Boyle – Gay lussac
Pada termodinamika terdapat empat proses
yaitu:
• Isobaric
• Isothermal
• Isokhorik
• Adiabatik