Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Teori Kinetik Gas

14,333 views

Published on

MATERI PRESENTASI FISIKA UNTUK ANAK SMA KELAS XI PADA SEMESTER GENAP. SUDAH SAYA SUSUN DENGAN RINCI, MENARIK DAN DETAIL, SEHINGGA MEMUDAHKAN ANDA UNTUK MEMPELAJARINYA. Kunjungi saya di http://aguspurnomosite.blogspot.com

Published in: Education
  • Terimakasih sangat membantu :)
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here

Teori Kinetik Gas

  1. 1. Drs. Agus Purnomoaguspurnomosite.blogspot.com
  2. 2. TEORI KINETIK GAS Teori kinetik zat membicarakan sifatzat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-ratakelakuan partikel-partikel zat tersebut.
  3. 3. LORDROBERT KELVIN BOYLE IRLANDIAIRLANDIA (1824- (1627- 1907) 1690) JAMES MAX PRESCOTT PLANCK JOULE JERMAN INGGRIS (1858- (1824-1907) 1947)
  4. 4. 1. Terdiri atas partikel (atom atau molekul) yang jumlahnya besar2. Partikel-partikel tersebut tersebar merata dalam seluruh ruang3. Partikel-partikel tersebut bergerak acak ke segala arah4. Jarak antar partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel5. Tidak ada gaya interaksi antar partikel kecuali bila bertumbukan6. Semua tumbukan (antar partikel atau dengan dinding) bersifat lenting sempurna dan terjadi dalam waktu yang sangat singkat7. Hukum Newton tentang gerak berlaku
  5. 5. PV nRT Nk B T N nP = Tekanan gas [N.m-2] NAV = Volume gas [m3]n = Jumlah mol gas [mol]N = Jumlah partikel gasNA = Bilangan Avogadro =R = Konstanta umum gas = 8,314 J.mol-1 K-1kB = Konstanta Boltzmann = 1,38 x 10-23 J.K-1T = Temperatur mutlak gas [K]
  6. 6. mn Mr PM R R .T PV m T M m R M = massa molekul P T = massa jenis V M m V R P T M
  7. 7. Pada keadaan standart 1 mol gasmenempati volume sebesar 22.400 cm3sedangkan jumlah atom dalam 1 mol samadengan : 6,02 x 1023 yang disebutbilangan avogadro (NA) Jadi pada keadaanstandart jumlah atom dalam tiap-tiap cm3adalah : 23 6 , 02 x10 19 3 2 , 68 x10 atom / cm 22 . 400
  8. 8. PROSES PADA SUHU (T) PROSES PADA VOLUME (V) TETAP  ISOTERMIS TETAP  ISOKHORIKP1 P2 1 P P1 P2 P T P= V P = K on stan P.V = T T Konstan P1.V1 = P2.V2 P1 P2 V V = T V1 V T1 T2 T V2 T1 T2 P PROSES PADA TEKANAN (P) TETAP  ISOBARIKP P T V V P V Jika Tekanan(P), Suhu(T) dan = K onstan T Volume(V) tidak ada yang tetap berlaku  P .V T1 V2 V1 V2 = K o n sta n P.V = NkT V1 T2 = T T1 T2 P.V = nRT P1 V1 P2 V2 V T1 = T2 Ek = N.k.T
  9. 9.  Sebuah tangki volumenya 60 liter diisi Massa relatif atom oksigen 16, massa sebuah atom hidrogen  Hidrogen 1,66 . 10 –27 kg. Jika suhu gas saat itu 270 hingga tekanannya menjadi menjadi 220 C, atm. Berapa energi kinetik rata-rata molekul gas Berapa volume gas saat tekanannya menjadi oksigen ? 10 atm.Penyelesaia Jawab : Jika k = 1,38 . 10-23 J/K dan No = 6,02 . 1026 Penyelesaia Sedangkan suhunya tetap. n: molekul/Mol n: P1.V1 = P2.V2 Diketahui :Diketahui : 220 x 60 = 10 x V2 Mr (O2)= 2 x 16 = 32V1 = 60 liter 10 V2 = 13200 m = 32 x 1,66 x 110 –27P1 = 220 atm V2 = 1320 liter = 53,12.10-27 kgP2 = 10 n = m/Mr = 53,12.10- atm.Ditanyakan 27 : 32 : = 1,66 . 10-27 molV2 = …? N = No.n Berapa tekanan dari 10 mol gas yang berada = 6,02 . 1026 x 1,66 . dalam 10-27 tangki yang memiliki volum 100 liter = 0,99932 suhunya 870 CPenyelesaia n: Jawab : Jawab :Diketahui : P.V = n.R.T T = 27 +273 = 300n = 10 mol = 0,01 Mol P x 0,1 = 0,01 x 8314 x Suhu sedangV = 100 liter = 0,1 m3 360 Ek = 5/2 NkTT = 87 0 C P = 299.304 N/m2 = 5/2 x 0,99932 x 1,38 . 10-23 = 273 +87 = 360 K Atau x 300R = 8314 J/Mol.K P = 299.304 : 105 = 1,034 x 10-20 J =2,99 atmDitanyakan :P = …?
  10. 10. Seorang ilmuwan Inggris, Robert Boyle(1627-1691) mendapatkan bahwa jikatekanan gas diubah tanpa mengubahsuhu, volume yang ditempatinya jugaberubah, sehingga perkalian antaratekanan dan volume tetap konstan. P1 V1 = P2 V2 = C
  11. 11. Tinjau N buah partikel suatu gas ideal dalam kotak, masing-masing dengan kecepatan: v1 ˆ v x1 i v y1 ˆ j ˆ v z1 kv2 j ˆ v x 2 iˆ v y 2 ˆ v z 2 k ………….
  12. 12.  Kecepatan partikel mula2: v ˆ vxi vy ˆ j ˆ vzk Kecepatan partikel setelah menumbuk dinding kanan (asumsi: tidak ada tumbukan antar partikel): v ˆ vxi vy ˆ j ˆ vzk Perubahan momentum partikel: Selang waktu partikel tsb dua kali menumbukv dinding ˆ p mv m 2 mv y j kanan: 2 t vy Besarnya momentum yg diberikan partikel pada dinding kanan tiap satuan waktu: 2 2 p 2 mv mv y ˆ j y ˆ j t 2 
  13. 13.  Besarnya momentum total yg diberikan N buah partikel pada dinding kanan tiap satuan waktu: p m v yN ˆ 2 2 2 v y1 v y2 ... j t  Tekanan gas pada dinding kanan: p m 2 2 2 mN 2 P v y1 v y2 ... v yN vy A t A V Tetapi dan 2 2 2 2 2 2 2 sehingga v v x v y v z vx vy vz 2 1 2 vy v 3 1 Nm 2 P v 3 V
  14. 14. Dari persamaan P 1 Nm v 2 3 Vdan persamaan gas ideal PV nRT Nk B Tdapat diperoleh hubungan atau 2 T 1 3 mv kB 2 v 3k B T msehingga 2 1 2 2 T mv EK 3k B 2 3k B Energi kinetik translasi partikel gas
  15. 15. 1 Nm 2 3 PV P v Ek 3 V 2 N v 2 2 vx vy 2 2 vz PV N kT 2 2 PV v v rms kT NEnergi kinetik rata-rata molekul: 1 2 3 Ek 2 m v rms Ek kT 1 1 N 2 2P 2 m v rms 3 2 V 2 N EkP 3 V
  16. 16. 3kT 3 v rms Ek kT m 2 M R 1 2 3 m kEk m v rms kT NA NA 2 2 2 3kT v rms 3RT m v rms M 3P v rms
  17. 17. Pada suhu yang sama, untuk dua macam gas kecepatannyadapat dinyatakan : 1 1 v rms 1 : v rms 2 : M1 M2Pada gas yang sama, namun suhu berbeda dapat disimpulkan : v rms 1 : v rms 2 T1 : T 2
  18. 18. Dari hubungan terakhir di atas dapat dituliskan N 1 mv 2 3 Nk B T 2 2yaitu energi kinetik gas, yg juga merupakan energi total danenergi dalam gas 3 3 U Nk B T nRT 2 2Perbandingan dengan eksperimen ?Kapasitas kalor pada volume tetap: U CV 3 nR CV T 2atau kapasitas kalor pd tekanan tetap: V 5 CP CV nR CP nR 2Perbandingan CP dan CV adalah suatu konstanta: CP 5 1, 67 CV 3
  19. 19. G as C P/n R C V/n RM o n o ato m ik He 1 ,6 6 2 ,5 0 1 ,5 1 Ne 1 ,6 4 2 ,5 0 1 ,5 2 Ar 1 ,6 7 2 ,5 1 1 ,5 0 Kr 1 ,6 9 2 ,4 9 1 ,4 7 Xe 1 ,6 7 2 ,5 0 1 ,5 0 Persesuaian D iato m ik dengan hasil H2 1 ,4 0 3 ,4 7 2 ,4 8 eksperimen hanya O2 1 ,4 0 3 ,5 3 2 ,5 2 terdapat pada gas N2 1 ,4 0 3 ,5 0 2 ,4 6 mulia monoatomik CO 1 ,4 2 3 ,5 0 2 ,4 6 saja ! NO 1 ,4 3 3 ,5 9 2 ,5 1 C l2 1 ,3 6 4 ,0 7 2 ,9 9 P o liato m ik CO2 1 ,2 9 4 ,4 7 3 ,4 7 NH3 1 ,3 3 4 ,4 1 3 ,3 2 CH3 1 ,3 0 4 ,3 0 3 ,3 0
  20. 20.  Fungsi distribusi kecepatan partikel dalam arah sb-x bernilai vx 2 mv x m 2 k BT f vx e 2 k BT[f(vx)dvx adalah peluang bahwa sebuah partikel gas mempunyai kecepatan dengan komponen x bernilai antara vx dan dvx] Peluang bhw sebuah partikel mempunyai kecepatan dgn komponen x bernilai antara vx dan dvx komponen y bernilai antara vy dan dvy komponen z bernilai antara vz dan dvz f v x , v y , v z dv x dv y dv z f v x dv x f v y dv y f v z dv z 3 2 2 ; mv m 2 2 2 e 2 kT dv x dv y dv z v vx vy vz 2 k BT
  21. 21.  Selanjutnya pindah ke koordinat bola: 2 3 2 mv m 2 k BT 2 f v, , dvd d e v sin dvd d 2 k BT (peluang bagi sebuah partikel mempunyai kecepatan yang besarnya v dan v+dv, yang arahnya membuat sudut antara +d thd sb-z, serta proyeksinya membuat sudut +d dgn sb-x) Akhirnya dapat diperoleh distribusi laju partikel: 2 3 2 mv f v 4 m 2 v e 2 k BT Fungsi distribusi 2 k BT laju Maxwell
  22. 22. *) Gambar diambil dari buku Halliday Resnick, FISIKA, edisi ketiga, jilid 1, hal. 804
  23. 23.  Penyimpangan nilai CV, CP dan pada gas-gas selain gas monoatomik (tabel) disebabkan oleh kontribusi energi kinetik rotasi dan vibrasi disamping energi kinetik translasi. Contoh molekul diatomik (misalnya H2, O2, NaCl, dll.) z K m1 m2 x
  24. 24.  Kontribusi tambahan pada energi kinetik translasi (thd sub-x, y dan z) diasosiasikan dengan energi kinetik rotasi (thd sb-x dan z) dan energi kinetik vibrasi (thd sb-y): 1 2 1 2 E rotasi Ix x Iz z 2 2 Ix = Iz : momen inersia thd sb x & z 1 1 M : Konstanta “pegas” K 2 2 E vibrasi K 2 2 M : Massa tereduksi m1 dan m2 Energi (kinetik) total gas diatomik: E total ( E translasi ) ( E rotasi ) ( E vibrasi ) 1 1 1 7 3x k BT 2x k BT 2x k BT k BT 2 2 2 2
  25. 25.  Asas Ekipartisi Energi: untuk tiap derajat kebebasan yang energinya berbanding dengan kuadrat variabel bebasnya, energi rata-ratanya adalah 1/2 kBT Jadi untuk molekul gas diatomik: 7 7 U Nk B T nRT 2 2 U 7 CP 9 ; ; 9 1, 29 Cv nR CP Cv nR nR T 2 2 CV 7 V Dari tabel, hasil eksperimen utk gas diatomik, 1,40 !
  26. 26.  Pada kenyataannya, CV gas diatomik bergantung pada suhu!  Hasil eksperimen CV dari gas H2 *) Pada temperatur rendah molekul diatomik (H2) hanya bertranslasi saja; pada temperatur kamar molekul H2 bertranslasi dan berotasi; pada temperatur tinggi molekul H2 bertranlasi, berotasi translasi rotasi vibrasi dan bervibrasi.*) Gambar diambil dari buku Halliday Resnick, FISIKA, edisi ketiga, jilid 1, hal. 787
  27. 27. o oGas T vibrasi, K T ro tasi, KH2 6140 8 5 ,5OH 5360 2 7 ,5HCl 4300 1 5 ,3CH 4100 2 0 ,7CO 3120 2 ,7 7NO 2740 2 ,4 7O2 2260 2 ,0 9C l2 810 0 ,3 4 7B r2 470 0 ,1 1 7Na2 230 0 ,2 2 4 K2 140 0 ,0 8 1
  28. 28. aguspurnomosite.blogspot.com SEKIANDAN TERIMA KASIH

×