Gas dan Termodinamika XI MM1

1. MATERI GAS DAN
TERMODINAMIKA
KELAS XI MULTIMEDIA 1
DI SUSUN OLEH KELOMPOK 3
1. AMAR MA’RUF
2. MAEY SYARAH. IK
3. HERIANTO
4. RIO RAISMAN
5. ANDI ULY APRIANTI
6. DARMAWTATI
7. MELITA SUMOMBA
8. WIDYASTRI ATIIRAH

2. MATERI TERMODINAMIKA
PENGERTIAN TERMODINAMIKA
Termodinamika bersal dari (bahasa yunani: thermos = 'panas' and
dynamic = 'perubahan') adalah fisiska energi , panas, kerja,entropi dan
Kespontanan proses. Termodinamika adalah kajian tentang kalor
(panas) yang berpindah. Dalam termodinamika kamu akan banyak
membahas tentang sistem dan lingkungan. Kumpulan benda-benda
yang sedang ditinjau disebut sistem, sedangkan semua yang berada di
sekeliling (di luar) sistem disebut lingkungan.

3. Kecepatan efektif gas ideal
Dalam wadah tertutup terdapat N
molekul gas bergerak ke
segala arah (acak) dengan
kecepatan yang berbeda
Misalkan :
N1 molekul gas a bergerak v1
N2 molekul gas b bergerak v2
N3 molekul gas a bergerak v3
Maka persamaan kuadrat
kelajuan rata-rata sebagai
berikut:
Kecepatan efektif vrms (root mean square) didefinisikan
sebagai akar dari kuadrat kecepatan rata-rata
( )
∑
∑=
i
ii
N
vN
v
2
2
........
..........
321
2
33
2
22
2
112
+++
+++
=
NNN
vNvNvN
v
2
vvrms =

4. Hubungan kecepatan efektif gas
dengan suhu mutlaknya
22
vvrms =
2
2
1
rmsmvKE =
2
2
1
vmKE =
m
KT
vrms
3
=
2
3 rmsmvKT =
2
2
1
2
3
rmsmvKT =
Kecepatan efektif gas sebanding dengan
suhunya dan berbanding terbalik
dengan massa total gas

5. m
KT
vrms
3
=
• Persamaan di atas berlaku untuk
1 mol gas, karena di dalam wadah
terdapat N gas , maka
Na
M
T
Na
R
vrms






=
3
Na
M
mdan
Na
R
k ==
M
RT
vrms
3
=
Untuk suatu gas ideal tertentu
(M konstan) kelajuan efektif vrms
hanya bergantung pada suhu
mutlaknya (bukan pada tekanannya)
Untuk berbagai gas ideal pada
suhu sama (T konstan), kelajuan
efektif vrms hanya bergantung pada
massa molekulnya (M)

6. Hubungan kelajuan efektif gas
dengan tekanan
Dari persamaan:
RT
PM
=ρ
ρ
P
vrms
3
=
ρ
P
M
RT
=
M
RT
vrms
3
=
Anda tidak boleh menyatakan bahwa vrms sebanding
dengan tekanannya, persamaan di samping
diturunkan dari persamaan dasar yang menyatakan
bahwa vrms hanya bergantung pada suhunya dan
tidak pada tekanannya

7. Teorema ekipartisi energi
• Teorema ekipartisi: untuk suatu sistem molekul-molekul gas
pada suhu mutlak T dengan tiap molekul memiliki derajat
kebebasan maka energi mekanik rata-rata atau energi kinetik
rata-rata permolekul:
ν






=→= KTKEdiatomikgas
2
1
55ν






=→= KTKEmonoatomikgas
2
1
33ν
)
2
1
( KTKEME ν==

8. v1
v2
dx
F (dorong)
Termodinamika
• Sistem sesuatu yang
diamati
• Lingkungan  sesuatu
di luar sistem
• Usaha yang dilakukan
dW = Fdx

9. SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W(+)
1
SISTEM
LINGKUNGAN
Q (-) W(-)
43
2
1. Sistem menerima kalor dari lingkungan
2. Sistem melakukan usaha ke lingkungan
3. Sistem melepas kalor ke lingkungan
4. Lingkungan melakukan usaha pada sistem

10. v1
v2
dx
F (dorong)
dVPdW =
APF
A
F
P ==
FdxdW =
dxAPdW =
VPWVVPW ∆=−= )( 12
∫∫ =
2
1
V
V
W
W
dVPdW
O

11. • Usaha bernilai positif
jika v1<v2 , sedangkan
usaha bernilai negatif
jika v1>v2v1
v2
dx
F (dorong)

12. v1
p1
v
p2
p
v2 v2
p2
v
p1
p
v1
W positif W negatif

13. Proses Isotermal
Proses isotermal adalah
proses perubahan keadaan
sistem yang terjadi pada suhu
tetap
Menurut hukum boyle pV = C
PV = nRT
P = nRT / V
v1
p1
v
p2
p
v2
dV
V
nRT
W ∫=
dVPW ∫=
1
2
ln
V
V
RTnW =
dV
V
nRTW
V
V
∫=
2
1
1
)ln(ln 12 VVRTnW −=

14. Proses Isokhorik
Proses isokhorik adalah proses
perubahan keadaan sistem
pada volume tetap
VPW
VVPW
∆=
−= )( 12
v1
p1
v
p2
p
0=W
21 VV =

15. Proses Isobarik
Proses isobarik adalah proses
perubahan keadaan sistem pada
tekanan tetap
VPW ∆=
v1
v
p
v2
p1
)( 12 VVPW −=

16. Proses Adiabatik
Proses adiabatik
adalah perubahan
keadaan sistem di
mana selama proses
tidak terjadi
perpindahan kalor
dari dan
kelingkungan.
)(
1
1
2211
2
22
1
11
2211
VPVPW
VTVT
VPVP
−
−
=
=
=
−−
γ
γγ
γγ

18. TUGAS
• Buktikan persamaan berikut ini:
)(
1
1
2211
2
22
1
11
2211
VPVPW
VTVT
VPVP
−
−
=
=
=
−−
γ
γγ
γγ

19. ENERGI DALAM
BENDA
MOLEKUL
ATOM
Energi Kinetik
Energi Potensial
Energi dalam (U) suatu sistem : jumlah energi kinetik seluruh partikel penyusunnya
ditambah seluruh energi potensial dari interaksi antara seluruh partikel itu
Ketika terjadi perubahan keadaan suatu sistem energi dalam dapat
berubah dari U1  U2
12 UUU −=∆

20. SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W=0
QU =∆
Sebuah sistem menyerap kalor dan sistem tidak menghasilkan kerja

21. SISTEM
LINGKUNGAN
W(+)
Sistem melakukan kerja dengan berekspansi terhadap lingkungannya
dan tidak ada panas yang ditambahkan selama proses, energi
meninggalkan sistem dan energi dalam berkurang
)()( −∆→+ UWJika
WU −=∆

22. SISTEM
LINGKUNGAN
Q (+) W(+)
Ketika panas Q ditambahkan ke sistem sebagian dari energi yang ditambahkan
tetap tinggal dalam sistem, mengubah energi dalam sebesar ∆U; sisanya
meninggalkan sistem melakukan kerja
WQU −=∆ WUQ +∆=
HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA

25. Energi dalam disebut
juga energi mekanik
makroskopik
Perubahan energi dalam
sama dengan nol ketika:
1. Pada proses siklus
2. Pada sistem terisolasi

26. Perubahan keadaan yang sangat kecil
(infinitesimal)
Perubahan keadaan yang sangat kecil di mana sejumlah
kecil panas dQ ditambahkan ke sisitem, sistem melakukan
kerja sekecil dW dan energi dalam berubah sebanyak dU.
dVPdQdU
dWdQdU
−=
−=

27. WU −=∆Proses adiabatik
Proses isokhorik
QU=∆
Proses isobarik WQU −=∆
Proses isotermal WQ =
HUKUM PERTAMA TERMODINAMIKA PADA PROSES TERMODINAMIKA

28. KAPASITAS PANAS DARI GAS IDEAL
Kapasitas panas adalah banyaknya kalor yang diserap oleh gas
untuk menaikan suhunya. Kapasitas panas dapat terjadi pada
volum tetap (CV) atau tekanan tetap (CP)
Kapasitas panas molar
pada volum tetap (CV)
Kapasitas panas molar
pada tekanan tetap (CP)

29. dTnCdQ V=
Kapasitas panas molar pada volum tetap (CV)
dQdUdW =→=0
)1.(..........dTnCdU V=
Pada volum konstan sistem tidak melakukan kerja

30. )2..(..........dTnRdUdTnCp +=
dTnRdWdVPdW =→=
dTnCdQ P=
Kapasitas panas molar pada tekanan tetap (CP)
Karena P konstan perubahan volume sebanding dengan perubahan suhunya

31. dTnRdTnCdTnC Vp +=
)1.(..........dTnCdU V=
Subtitusikan persamaan 1 dengan persamaan 2
)2..(..........dTnRdUdTnCp +=
Bagi kedua ruas dengan n dT
RCC Vp +=
Rasio kapasitas panas
V
P
C
C
=γ

32. Rasio Kapasitas Panas
V
P
C
C
=γ
Untuk gas CP selalu lebih besar daripada CV
1>γ
Untuk gas monoatomik RCV
2
3
= 67,1=γ
Untuk gas diatomik
RCV
2
5
= 40,1=γ
RCC Vp +=

33. Proses Adiabatik untuk Gas Ide
Pada proses adiabatik perubahan suhu terjadi akibat kerja yang
dilakukan sistem dan tidak ada perpindahan kalor sama sekali
dTnCdU V=
dVPdW =
dVPdTnCV −=
0=+ dV
V
nRT
dTnCV
dV
V
nRT
dTnCV −=
dWdU −=
Kalikan persamaan di atas dengan
TnCV
1
)3.(..........0=+
V
dV
C
R
T
dT
V
11 −=−=
−
= γ
V
P
V
VP
V C
C
C
CC
C
R
Subtitusikan persamaan di atas dengan persamaan 1
)4.(..........0)1( =−+
V
dV
T
dT
γ
Rasio kapasitas panas selalu lebih besar dari 1
pada persamaan 4, dV dan dT selalu memiliki
tanda yang berlawanan

34. Proses ekspansi adiabatik dari gas ideal (dV>0) selalu disertai penurunan suhu (dT<0)
Proses kompresi adiabatik dari gas ideal (dV<0) selalu disertai kenaikan suhu (dT>0)
Untuk perubahan suhu yang besar integerasikan persamaan 4
0)1( =−+ ∫∫ V
dV
T
dT
γ
)4........(0)1( =−+
V
dV
T
dT
γ )5.(..........
1
22
1
11
−−
=
γγ
VTVT
CVT =−+ ln)1(ln γ
CVT =+ − )1(
lnln γ
CTV =−
)(ln 1γ
CTV =−1γ
nR
PV
T =
tan1
konsV
nR
PV
=−γ
tankonsPV =γ
tankonsRdann
)6.(..........2211
γγ
VPVP =

35. Usaha Gas Ideal pada Proses
0=Q
)( 21 TTCnU V −=∆
UW ∆−=
)7().........( 2211 VPVP
R
C
W V
−=
)8).......((
1
1
2211 VPVPW −
−
=
γ
nRTPV =
Pada proses adiabatik tidak terjadi perpindahan kalor

36. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
A. PERSAMAAN
KEAdAAN gAS
idEAl

37. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
A. Gas Ideal
Gas adalah materi yang memiliki sifat
makroskopis (sifat dari besaran-besaran yang
dapat diukur dengan alat ukur seperti suhu T,
tekanan P, volume V) dan mikroskopis(sifat
dari besaran-besaran yang tidak dapat diukur
secara langsung seperti kelajuan v, energi
kinetik Ek, momentum p, massa tiap partikel
penyusun materi m.

38. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
Sifat-sifat Gas ideal :
1. Gas yang terdiri dari partikel-partikel
yang disebut molekul yang identik.
2. Molekul-molekul gas bergerak seara acak
dan memenuhi hukum gerak Newton.
3. Jumlah seluruh molekul gas sangat banyak
tetapi dianggap tidak terjadi gaya
interaksi antar molekul

39. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
Sifat-sifat Gas ideal :
4. Ukuran molekul gas sangat kecil sehingga
dapat diabaikan terhadap ukuran wadah.
5. Molekul gas terdistribusi merata pada
seluruh ruangan dalam wadah.
6. Setiap tumbukan yang terjadi dalam
waktu singkat dan bersifat lenting
sempurna.

40. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
B. Hukum-Hukum Gas
1. Hukum Boyle
Robert Boyle (1627-1691) melakukan
percobaan untuk menyelidiki hubungan tekanan
dengan volume gas dalam suatu wadah tertutup
pada suhu konstan. Hubungan itulah kemudian
dikenal sebagai Hukum Boyle, yang berbunyi:
”Jika suhu gas yang berada dalam
bejana tertutup (tidak bocor) dijaga
konstan, maka tekanan gas P (N/m2
)
berbanding terbalik dengan volumenya V
(m3
)”.

41. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
Pilih
isotermal

42. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
Dari grafik disamping
maka p berbanding
terbalik terhadap V.
Secara matematis
dapat ditulis:
atau
2211 VPVP =
konstanPV =

43. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
2. Hukum Charles dan Gay-Lussac
Jacques Charles (1746-1823) dan Gay-
Lussac (1778-1805) menyelidiki hubungan
antara suhu T (Kelvin) dengan volume gas V
(m3
) pada tekanan konstan. Hubungan ini
dikenal sebagai hukum Charles dan Gay-Lussac
yang berbunyi :
Jika tekanan gas yang berada dalam
bejana tertutup (tidak bocor) dijaga
konstan, volume gas sebanding dengan
suhu mutlaknya

44. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
V sebanding dengan T. Secara matematis dapat
ditulis:
konstan
T
V
=
T
V
T
V
2
2
1
1
=atau
Pilih
isobarik

45. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
3. Hukum Boyle – Gaylussac
Penggabungan hukum Boyle dengan Hukum
Charles dan Gay-Lussac,
dan
maka diperoleh Hukum Boyle – Gaylussac
dengan hubungan sebagai berikut
atau
konstanPV =
konstan
T
V
=
konstan
T
P.V
= T
.VP
T
.VP
2
22
1
11
=
………….(*).(*)

46. Orang memberikan sejumlah gas pada balon, yang
berakibat volume balon mengembang. Di sini terjadi
penambahan jumlah partikel gas atau sejumlah massa
gas ke dalam balon. Oleh karena itu, jumlah pertikel
perlu diperhitungkan, sehingga konstanta di sebelah
kanan pada persamaan (*)(*) dikalikan dengan banyaknya
partikel N, yang selanjutnya ditulis menjadi:
= =
PV
Nk PV NkT
T
Keterangan:Keterangan:
PP = tekanan gas (N/m2
) N = banyak partikel
VV = volume gas (m3
) T = suhu mutlak (K)
Konstanta k adalah konstanta Boltzmann dalam sistem SI besarnya:
k = 1,381 × 10k = 1,381 × 10–23–23
J/KJ/K

47. ● Satu mol sebuah zatSatu mol sebuah zat adalah banyaknya zat yang
mengandung atom-atom atau molekul-molekul
sebanyak bilangan Avogadro.
● Bilangan Avogadro ditulis dengan NANA yang
didefinisikan sebagai banyaknya atom karbon dalam
12 gram 12
C.
NNAA = 6,022= 6,022 ×× 10102323
atom/molatom/mol

48. ● Jika banyak mol gas adalah nn maka dapat ditulis:
Keterangan:Keterangan:
PP = tekanan gas (N/m2
)
VV = volume gas (m3
)
nn = mol gas (kmol)
RR = tetapan gas umum (8.314 J/kmol K)
TT = suhu mutlak (K)
=
A
N
n
N
=PV nRT R = 8,314R = 8,314 ×× 101033
J/kmol KJ/kmol K

49. Keterangan:Keterangan:
mm = massa gas
MrMr = massa molekul relatif
Massa jenis gas ideal (ρρ)
= =atau
m
m n Mr n
Mr
Massa nn mol gas ditulis:
ρ =
M
P
RT

50. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA

51. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
CONTOH SOAL

52. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
Jawab :
V1 = 150 cm3
T1 = 10o
C = 10+273 = 283 K
T2 = 40o
C = 40+273 = 313 K
V1. T2 / T1 = V2
V2 = 150.313/283 maka diperoleh 165,9 cm3
Gunakan rumus
1. Gas dengan volume 150 cm3
dan suhu 10o
C
Dipanaskan melalui proses isobarik.
Tentukan volume gas setelah suhunya
mencapai 40o
C
T
V
T
V
2
2
1
1
=

53. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
2. Sebuah gelembung udara naik dari dasar
danau. Jika suhu di dasar dan dipermukaan
danau sama, volume gelembung udara
dipermukaan 2 kali volume di dasar dan
tekanan udara luar 76 cmHg, maka
hitunglah tekanan didasar danau !
Jawab :
Gunakan rumus P1
V1
= P2
V2
,
P2
= P1
V1
/ V2
= 76.2/1 = 152
maka diperoleh P2
= 152 cmHg

54. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
Jawab :
m = 1,95 kg
= 1950 gram
T = 27 + 273
= 300 K
V = 600 liter
P = 5 atm
3. Suatu gas yang massanya 1,95 kg pada suhu
27 C memiliki volum 600 liter dan tekanan 5⁰
atm. Tentukan massa molekul relatif (Mr)
gas tersebut! (R = 0,082 L atm / mol K)
99,15
)600)(5(
)300)(082,0)(1950(
=
=
=
=
=
r
r
r
r
M
M
PV
mRT
M
RT
M
m
PV
nRTPV

55. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
Diketahui :
T2= 5/4T1
V2= 3/4V1
Jawab :

4. Suatu gas ideal mula-mula menempati ruang
yang volumenya V, suhunya T dan tekanan P.
Jika suhu gas menjadi 5/4 T dan volumenya
menjadi 3/4 V, maka tekanannya menjadi ...
11
1
2
1
12
1
11
2
22
1
11
3
5
3
4
.
4
5
4
3
4
5
4
5
4
3
.
.
..
PP
P
P
T
VP
T
VP
T
VP
T
VP
===
=
=

56. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
5. Suatu gas dengan Volume 0,5 m3
dipanaskan pada tekanan tetap hingga
suhu 127o
C, hitunglah volume gas jika
suhu awalnya 27o
C!
Jawab :
Gunakan rumus 
V1 = 0,5 m3
T1 = 27o
C = 27+273 = 300 K
T2 = 127o
C = 127+273 = 400 K
V2 = 0,5 . 400/300 = 200/300 = 2/3
maka diperoleh V2
= 2/3 m3
T
V
T
V
2
2
1
1
=

57. MATERI
REFERENSI
INDIKATOR
SK / KD
BERANDA
SELESAI
FISIKA
TERIMAKASIH