Teori kinetik gas Ideal [Fisika kelas 11 / Belajar Mandiri]
β’Download as PPTX, PDFβ’
0 likesβ’792 views
1. Dokumen tersebut membahas teori kinetik gas dan rumus-rumus yang terkait, seperti hukum gas ideal, persamaan van der Waals, tekanan gas, energi kinetik rata-rata molekul gas, dan kelajuan efektif molekul.
Recommended
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to Teori kinetik gas Ideal [Fisika kelas 11 / Belajar Mandiri]
Similar to Teori kinetik gas Ideal [Fisika kelas 11 / Belajar Mandiri] (20)
Recently uploaded
Recently uploaded (20)
Teori kinetik gas Ideal [Fisika kelas 11 / Belajar Mandiri]
- 1. Teori Kinetik Gas Anggota : 1. Anthony 2. Lukas 3. Mario 4. Rafi
- 2. Mol Satu mol zat adalah zat yang mengandung ππ΄ molekul (partikel) Bilangan Avogadro= ππ΄=6,022 x 1023 molekul setiap mol
- 3. Konstanta Boltzman π = πΉ π΅ π¨ = 8,314π½/πΎπππ 6.022 Γ 1023 ππππππ’π/πππ = 1,38. 10β23 J/K Hubungan konstanta Boltzman, Bilangan Avogadro, Tetapan gas ideal adalah sebagai berikut:
- 4. Massa molar Massa molar atau massa molekul relatif adalah massa 1 mol zat yang dinyatakan dalam gram mol-1. Massa molar = massa mol zat = Mr atau Ar (dalam gram mol-1) Jika kita memiliki suatu zat x gram dan massa molar m (g mol-1) maka jumlah n mol dinyatakan dengan : n (mol) = x gram / m (g/mol) Jumlah mol = massa / massa molar = massa / Mr atau Ar Massa = mol Γ (Mr atau Ar)
- 5. Volume Molar Keadaan Standar (STP) Senyawa gas memiliki volume yang berubah-ubah. Sifat ini berbeda dengan sifat senyawa padat dan cair. Volume suatu gas bergantung pada suhu, tekanan, dan jumlah zatnya. Volume molar gas adalah volume satu mol gas pada keadaan standar (0 Β°C, 1 atm). Keadaan standar dinyatakan sebagai tekanan 1 atm (76 CmHg) dan suhu 0 Β°C (273 K). Keadaan tersebut jika dimasukkan ke dalam rumus gas ideal:
- 6. PV = nRT P = tekanan = 1 atm V = volume = 1 L n = 1 mol gas R = tetapan gas = 0,082 L atm/mol K T = suhu 0 Β°C = 273 K V = (1 mol Γ 0.08205 L atm/mol K Γ 273 K) / 1 atm = = 22,389 L β 22,4 L
- 7. Keadaan Kamar (RTP) Kondisi pengukuran gas pada suhu 25 Β°C dan tekanan 1 atm disebut keadaan kamar dan dinyatakan dengan RTP (Room Temperature and Pressure). PV = nRT P = tekanan = 1 atm V = volume = 1 L n = 1 mol gas R = tetapan gas = 0,08205 L atm/mol K T = suhu 25 Β°C = 298 K V = (n . R . T) / P V = (1 mol Γ 0.08205 L atm/mol K Γ 298 K) / 1 atm = 24 L
- 8. Persamaan Gas Ideal Hukum Boyle Hipotesis Avogadro Hukum Gay Lussac Hukum Charles
- 9. Hukum Gas Ideal 1) Hukum Boyle βPada suhu tetap, perkalian tekanan dan volume selalu konstan/tetapβ Rumus : PV = konstan π· π π½ π = π· π π½ π
- 10. Hukum Gas Ideal 2) Hukum Charles βPada tekanan tetap, hasil bagi volume terhadap suhu akan selalu konstan/tetap Rumus : π½ π» = konstan π½ π π» π = π½ π π» π
- 11. Hukum Gas Ideal 3) Hukum Gay-Lussac βPada volume tetap, hasil bagi tekanan terhadap suhu akan selalu bernilai konstan/tetapβ Rumus : π· π» = konstan π· π π» π = π· π π» π
- 12. Hukum Gas Ideal 4) Hukum Boyle-Gay Lussac Merupakan gabungan dari hukum boyle, hukum charles dan hukum gay lussac Rumus : π· π π½ π π» π = π· π π½ π π» π
- 13. Hukum Gas Ideal 5) Hipotesis Avogadro βPada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang volumenya sama akan mengandung jumlah molekul yang samaβ Rumus : π π½ = konstan π π π½ π = π π π½ π
- 14. Persamaan Gas Ideal Rumus : PV = NkT atau PV = nRT Keterangan : P = Tekanan Gas Ideal (N/π2) V = Volume Gas Ideal (π3) N = Jumlah molekul zat n = Jumlah mol k = konstanta Boltzman (k = 1,38 x 10β23J/K) R = konstanta gas umum (R = 8,31 J/mol.K atau 0,082057 L atm/mol.K) T= suhu gas ideal (K) *1 L atm = 101.33 J
- 15. Sifat Gas Ideal 1) Berlaku Hukum Newton tentang gerak 2) Partikel gas selalu bergerak secara atau sembarangan 3) Tidak ada gaya tarik menarik/interaksi antar molekul 4) Ukuran molekul gas dapat diabaikan terhadap ukuran ukuran ruangan tempat gas berada 5) Partikel gas terdistribusi merata dalam ruangan 6) Tumbukan antar partikel bersifat lenting sempurna
- 16. 1) Volume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan. 2) Terdapat gaya tarik menarik antara molekul- molekul gas terutama jika tekanan diperbesar atau volume diperkecil. 3) Adanya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat, menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke dinding menjadi kecil, lebih kecil daripada gas ideal. Sifat gas nyata
- 17. Persamaan van der Waals β’ Johannes Diderick van der Waals mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der Waals. β’ Persamaan ini adalah modifikasi persamaan gas ideal dengan cara menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi antarmolekul, mengurangi V yang mewakili volume real molekul gas.
- 18. β’ Persamaan van der Waals: π β π π π 2 π β ππ = ππ π β’ a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas dan disebut dengan tetapan van der Waals. β’ Semakin kecil nilai a dan n menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal.
- 19. Tekanan gas π = 1 3 ππ0 π£2 π β’ P= tekanan gas (Pa) β’ π0=massa sebuah molekul (kg) β’ π£2 =rata-rata kuadrat kelajuan (m/s)2 β’ N=banyak molekul (partikel) β’ V=volume gas (m3) β’ π π =kerapatan molekul
- 20. Formulasi Tekanan Gas dalam Wadah Tertutup Dengan menggunakan mekanika Newton, kita akan mempelajari keadaan gerak molekul gas. Perhatikan suatu gas ideal yang terkurung dalam sebuah ruang kubus dengan rusuk L. Tinjaulah sebuah molekul gas bermassa π0 yang sedang bergerak menuju dinding T ,dan misalkan komponen kecepatannya terhadap sumbu X adalah π£1 π₯ . Molekul ini menumbuk dinding. Oleh karena tumbukan kecepatan molekul menjadi βπ£1 π₯ dan momentumnya βπ0 π£1 π₯ .
- 22. β’ Perubahan momentum molekul gas adalah sebagai berikut. βπ = momentum akhir β momentum awal = (π0 π£1 π₯ ) β (π0 π£1 π₯ ) = β2π0 π£1 π₯
- 23. β’ Molekul harus menempuh jarak 2L (dari dinding S ke T dan kemali lagi ke S) sebelum selanjutnya berutmbukan dengan dinding S. Selang waktu untuk perjalanan ini adalah sebagai berikut. βπ‘ = πππππ πππππππ‘ππ = β 2πΏ π£1 π₯
- 24. β’ Laju perubahan momentum molekul sehubungan dengan tumbukan dengan dinding S adalah sebagai berikut βπ βπ‘ = β2π0 π£1 π₯ β 2πΏ π£1 π₯ = π0 π£1 π₯ 2 πΏ
- 25. β’ Dari bentuk umum Hukum 2 Newton telah anda ketahui bahwa laju perubahan momentum tidak lain adalah gaya yang dikerjakan molekul pada dinding. πΉ = βπ βπ‘ = π0 π£1 π₯ 2 πΏ β’ Oleh karena luas dinding adalah πΏ2 maka tekanan gas P adalah gaya per satuan luas. π = πΉ π΄ = π0 π£1 π₯ 2 πΏ . πΏ2 = π0 π£1 π₯ 2 πΏ3
- 26. β’ Jika ada sejumlah n molekul gas dalam ruang tertutup dan kecepatan komponen x nya adalah π£1 π₯ ,π£2 π₯ ,β¦..,π£ π π₯ , Tekanan total gas pada dinding S dibrikan oleh persamaan berikut π = π0 π£1 π₯ 2 πΏ3 (π£1 π₯ 2 + π£2 π₯ 2 + β― + π£ π π₯ 2 ) π = π0 πΏ3 ππ£ π₯ 2 β’ Dengan π£ π₯ 2 adalah rata rata kudrat kelajuan pada sumbu x.
- 27. β’ Dalam gas, molekul molekul bergerak ke segala arah dalam 3 dimensi. Sesuai dengan anggapan bahwa setiap molekul bergerak acak dengan kelajuan tetap, maka rata rata kuadrat kelajuan pada arah X, Y dan Z adalah sama besar. π£ π₯ 2 = π£ π¦ 2 = π£π§ 2 β’ Dari resultan rata rata kuadrat kecepatan V^2 diperoleh persamaan berikut π£2 = π£ π₯ 2 + π£ π¦ 2 + π£π§ 2 = 3π£ π₯ 2 π£ π₯ 2 = 1 3 π£2
- 28. β’ Jika nilai π£ π₯ 2 dimasukan ke π = π0 πΏ3 ππ£ π₯ 2 π = π0 πΏ3 π 1 3 π£2 π = 1 3 ππ0 π£2 πΏ3 β’ Besaran πΏ3 tidak lain adalah volume gas π. π = 1 3 ππ0 π£2 π
- 29. Tekanan gas π = 1 3 ππ0 π£2 π β’ P= tekanan gas (Pa) β’ π0=massa sebuah molekul (kg) β’ π£2 =rata-rata kuadrat kelajuan (m/s)2 β’ N=banyak molekul (partikel) β’ V=volume gas (m3) β’ π π =kerapatan molekul
- 30. Formulasi Energi kinetik rata-rata Molekul gas β’ Dari persamaan gas ideal diperoleh π = ππ π π β’ Dan juga energi kinetik adalah sebagai berikut πΈπΎ = 1 2 π0 π£2 β’ Maka tekanan gas dapat diturunkan menjadi energi kinetik rata-rata molekul gas. π = 2 3 1 2 π0 π£2 π π ππ π π = 2 3 πΈπΎ π π 2 3 πΈπΎ = ππ πΈπΎ = 3 2 ππ
- 31. Energi kinetik rata-rata πΈπΎ = 3 2 ππ β’ k=tetapan Boltzman =1,38 x 10-23 J K-1 β’ T=Suhu multak gas β’ *Persamaan diatas hanya berlaku untuk gas monoatomik.
- 32. Kelajuan efektif β’ Nilai akar rata-rata kuadrat dalam bahasa Indonesia dikenal sebagai nilai efektif. Kecepatan efektif π£ π ππ (RMS = root mean square) didefinisikan sebagai akar dari rata- rata kuadrat kecepatan. β’ π£ π ππ = π£2 atau π£ π ππ 2 = π£2 β’ Meningat bahwa πΈπΎ = 1 2 π0 π£2 = 1 2 π0 π£ π ππ 2
- 33. β’ Maka 1 2 π0 π£ π ππ 2 = 3 2 ππ * π = π π π΄ dan π0= π π π π΄ π£ π ππ = 3ππ π0 = 3π π ππ β’ Mr=Massa molar β’ π0 =massa partikel
- 34. β’ Dari persamaan gas ideal diperoleh ππ = ππ π Jika dimasukkan ke rumus π£ π ππ, maka π£ π ππ = 3ππ π0 = 3 ππ π π π *π = π π π£ π ππ = 3π π π = 3π π
- 35. π£ π ππ = 3π π P=Tekanan (Pa) π=massa jenis gas *Kenaikan tekanan tidak akan menaikan akar kecepatan rata-rata molekul gas, karena kenaikan tekanan akan menurunkan volume dan penurunan volume akan menaikan massa jenis gas ideal .
- 36. Distribusi Maxwell-Boltzmann Menurut ilmu Fisika statistik, Tiga Ekspresi Typical speeds dapat diturunkan dari distribusi Maxwell-Boltzmann: β’ kecepatan yang paling mungkin (most probable speed), β’ kecepatan rata-rata (average speed), β’ dan kecepatan rata-rata akar (root mean square speed).
- 37. Kecepatan yang paling mungkin (π£ π) adalah kecepatan yang paling mungkin dimiliki oleh setiap molekul (dengan massa yang sama π0) dalam sistem dan sesuai dengan nilai maksimum. π£ π = 2ππ π0 = 2π π ππ
- 38. β’ Kecepatan rata-rata adalah rata-rata matematika dari distribusi kecepatan. π£ ππ£π = 8ππ ππ0 = 8π π πππ = 2 π π£ π Maka dapat disimpulkan : π£ π < π£ ππ£π < π£ π ππ
- 40. Contoh Soal 1. Gas dengan volume V berada di dalam ruang tertutup bertekanan P dan bersuhu T. Bila gas mengembang secara isobarik sehingga volumenya menjadi 1/2 kali volume mula- mula, maka perbandingan suhu gas mula- mula dan akhir adalah....(UN Fisika 2014) A. 1 : 1 B. 1 : 2 C. 1 : 3 D. 2 : 1 E. 3 : 2
- 41. Contoh Soal 2. A dan B dihubungkan dengan suatu pipa sempit. Suhu gas di A adalah 127oC dan jumlah partikel gas di A tiga kali jumlah partikel di B. Jika volume B seperempat volume A, tentukan suhu gas di B!
- 42. Contoh Soal 3. Gas bermassa 4 kg bersuhu 27oC berada dalam tabung yang berlubang. Jika tabung dipanasi hingga suhu 127oC, dan pemuaian tabung diabaikan tentukan: a) massa gas yang tersisa di tabung b) massa gas yang keluar dari tabung c) perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa awal gas d) perbandingan massa gas yang tersisa dalam tabung dengan massa awal gas e) perbandingan massa gas yang keluar dari tabung dengan massa gas yang tersisa dalam tabung
- 43. Contoh Soal 4. Gas dalam ruang tertutup memiliki suhu sebesar T Kelvin energi kinetik rata-rata Ek = 1200 joule dan laju efektif V = 20 m/s. Jika suhu gas dinaikkan hingga menjadi 2T tentukan: a) perbandingan energi kinetik rata-rata gas kondisi akhir terhadap kondisi awalnya b) energi kinetik rata-rata akhir c) perbandingan laju efektif gas kondisi akhir terhadap kondisi awalnya d) laju efektif akhir
- 44. Contoh Soal 5. Suhu gas nitrogen pada saat kelajuan rms-nya (root mean square) sama dengan vβ adalah 300 K. Jika kelajuan rms gas nitrogen diperbesar menjadi 2 kali dari vβ maka suhu gas nitrogen tersebut berubah menjadiβ¦ (SNMPTN 2010) a) 425 K b) 600 K c) 1146 K d) 1200 K e) 2292 K