Makalah teori kinetik gas

Transkripsi

1 Makalah teori kinetik gas BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Teori kinetik adalah teori yang menjelaskan perilaku sistem sistem fisis dengan menganggap bahwa sistem-sistem fisis tersebut terdiri atas sejumlah besar molekul yang bergerak sangat cepat. Peristiwa meltusnya balon diatas terkait dengan hubungan tekanan,suhu, dan volume gas. Teori kinetik gas adalah teori yang digunakan untuk menjelaskan sifat-sifat atau kelakuan suatu gas. Teori kinetik gas tidak mengutamakan kelakuan sebuah partikel, tetapi meninjau sifat zat secara kesluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel tersebut. Didalam makalah ini juga ada tentang jenis-jenis gas seperti gas monatik, diatomic, dan poliatomik. Dan sifat-sifat gas yang sering kita dapati didalam kehidupan kita. B. Rumusan Masalah 1. Apa itu teori kinetik gas? 2. Sebutkan Sifat-sifat gas? 3. Sebutkan Jenis-jenis gas? C. Tujuan Masalah kita dapat mengenal sifat-sifat memahami teori kinetik gas 1

2 A. Pengertian Teori Kinetik Gas Teori kinetik adalah teori yang menjelaskan perilaku system-sistem fisis denganmenganggap bahwa sejumlah besar molekul yang bergerak sangat cepat. Teori kinetik gas tidak mengutamakan kelakuan sebuah partikel, tetapi meninjau sifat zat secara keseluruhan berbagai hasil rata-rata kelakuan partikel tersebut. Teori Kinetik (atau teori kinetik pada gas) berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan gerakannya. Intinya, teori ini menyatakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan oleh gerakan vibrasi di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac Newton, melainkan disebabkan oleh tumbukan antarmolekul yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori Kinetik-Molekular atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas. Dengan demikian, teroi kinetika gas membahas sifat-sifat gas yang berhubungan dengan gerakan translasi dari atom dan molekul dalam bentuk gas, serta menguji bagaimana sifat-sifat gas tersebut dapat dibahas berdasarkan pada gerakan translasi yang bebas dan kontinyu dari komponen-komponennya. Untuk dapat membahas sifat-sifat gas dengan lebih sempurna, maka dalam teori kinetika gas digunakan pendekatan gas ideal. Teori ini didasarkan atas 3 pengandaian: 1. Gas terdiri daripada molekul-molekul yang bergerak secara acak dan tanpa henti. 2. Ukuran molekul-molekul dianggap terlalu kecil sehingga boleh diabaikan, maksudnya garis pusatnya lebih kecil daripada jarak purata yang dilaluinya antara perlanggaran. 3. Molekul-molekul gas tidak berinteraksi antara satu sama lain. Perlanggaran sesama sendiri dan dengan dinding bekas adalah kenyal iaitu jumlah tenaga kinetik molekulnya sama sebelum dan sesudah perlanggaran. Sifat gas umum 1. Gas mudah berubah bentuk dan volumenya. 2. Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil. Sifat gas ideal 1. Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil. 2. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan. 2

3 3. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna. 4. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku. B. Sifat-sifat Teori Kinetik Gas Gas terdiri atas molekul molekul yang bergerak menurut jalan-jalan yang lurus ke segala arah,dengan kecepatan yang sangat tinggi.molekul-molekul gas ini selalu bertumbukan dengan molekul-molekul yang lain atau dengan dinding bejana. Tumbukan terhadap dinding bejana ini yang menyebabkan adanya tekanan. Volume dari molekul molekul gas sangat kecil bila dibandingkan dengan volume yang ditempati oleh gas tersebut,sehingga sebenarnya banyak ruang yang kosong antara molekul molekulnya. Hal ini yang menyebabkan gas mempuyai rapat yang lebih kecil dari pada cairan atau zat padat. Hal ini juga yang menyebabkan gas bersifat kompresibel atau mudah ditekan. Karena molekul molekul gas selalu bergerak ke segala arah,maka gas yang satu mudah bercampur dengan gas yang lain (diffusi),asal keduanya tidak bereaksi. Misalnya N 2 dan O 2 ; CO 2 dan H 2; dan sebagainya. Persamaan gas turunan dari teori kinetik Dari anggapan anggapan diatas dapat dijabarkan persamaan gas yang menyatakan hubungan antara P,V,T dan n dari gas. Misalnya n molekul gas, yang masing-masing mempunyai massa m terdapat dalam kubus dengan rusuk I. Pada temperature tertentu, kecepatan molekul molekul gas sangat berbeda beda,tetapi kecepatan rata-rata C pada temperatur tersebut, tetap untuk tiap gas. C ini nanti disebut kecepatan akar rata-rata kuadrat. Penurunan persamaan umum gas ideal Misalkan kita memiliki sejumlah tertentu gas dalam dalam suatu tangki.kita boleh saja mengubah suhu mutlak T atau volum gas.kita temukan bahwa untuk apa saja,tekanannya P berhubungan dengan suhu mutlak T dan volum V yang dapat dinyatakan dengan suatu persamaan tertentu.gas yang memenuhi persamaan ini disebut gas ideal, dan persamaannya tersebut persamaan gas ideal. 3

4 Perhatikan sejenis gas ideal yang terdapat dalam suatu bejana silider. volum gas ideal ini dapat diubah dengan menggerakkan pisto ke atas dan ke bawah. Anggap bahwa benjana tidak bocor sehingga masa atau banyak mol gas itu tetap. Persamaan gas ideal kita peroleh dengan dua cara berikut. Cara pertama,suhu gas dijaga tetap dan volum di ubah-ubah dengan menggerakkan pisto.misalnya tekanan gas mula-mula P 0 dan volum gas mula-mula V 0.jika pisto digerakkan ke bawah hingga volm gas berkurang menjadi 12 V 0,ternyata tekanan gas bertambah menjadi 2p 0. Jika piston terus digerakkan ke bawah sehingga volume gas berkurang menjadi 14V 0, ternyata tekanan gas bertambah menjadi 4p 0. Hasil inidapat disimpulkan oleh peryataan berikut: Jika suhu gas yang berada dalam bejana tertutup (tidak bocor) dijaga tetap, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumnya. Secara matematis,pernyataan diatas dinyatakan: P~1v pv=tetap p 1 V 1= p 2 V 2 Persamaan gas ideal dapat juga ditulis (mengingat n = N/NA) sering dijumpai di fisika RNA sebut saja sebagai konstanta Boltzmann: k=rna Secara numeric k=rna=8, , =1, molekul-1 K-1 Sehingga dalam konstanta Boltzmann: PV = NkT Kalau kita bandingkan dengan hasil dari teori kinetika gas PV=13Nmv2 VkT=13Nmv2 V2=3kTm Teori ini secara tidak sengaja telah memberikan interpretasi molekuler tentang konsep suhu mutlak yang ternyata berbanding lurus dengan kecepatan kuadrat rata-rata. Jadi energy kinetic rata-rata molekul 4

5 Ek=32 NkT C. Jenis-jenis gas a. Gas Monotomik Molekul-molekul yang hanya mempunyai gerak translasi ( tidak ada struktur dakhil didalam teori kinetik),sehingga U32nRT. b. Gas Diatomik Setiap molekul seperti sebuah bentuk dumbel (dumbbell shape) (dua bola yang disambung oleh sebuah tongjat tegar).mplekul seperti itu dapat berotasi terhadap salah satu dari tiga sumbu yang paling tegak lurus terhadap satu sama lain.akan tetapi,inarsia rotasi terhadap sebuah sumbu sepasang tongkat tegar tersebut seharusnya dapat diabaikan dibandingkan kepada inersia rotasi terhadap sumbu-sumbu yang tegak lurus pada 2 tongkat,sehingga tenaga rotasi seharusnya hanya terdiri dari dua suku,seperti 12Iω y dan 12Iω z2. Setiap derajat kebabasan rotasi diharuskan oleh ekipartisi untuk mengkontribusi tenaga yang sama seperti setiap derajat translasi, sehingga untuk suatu gas diatomic yang mempunyai gerak rotasi dan translasi, maka: U =( 3n12RT) + 2n(12RT)=52Nrt atau C v =dun dt = 52R= 5 Cal/mol.k dan C p = C p + R =12R, atau Y = CpCv = 75 = 1,40 c. gas poliatomik Setiap molekul mempunyai tiga atau lebih bola (atom) yang disambung bersama-sama oleh tongkat-tongkat didalam model kita,sehingga molekul tersebut mampu berotasi terhadap salah satu dari tiga sumbu yang saling tegak lurus, dengan tenaga yang cukup besar. Maka,untuk suatu gas poliatomik yang mempunyai gerak rotasi dan gerak translasi, maka: U = 3n(12RT) + 3n(13RT) = 3Nrt, atau C v = dun dt = 3R = 6 cal/mol.k, dan C p = 4R, atau y = CpCp = 1,33. 5

6 Perbandingan dengan hasil experiment dari ketiga jenis tersebut. A. Kesimpulan BAB III PENUTUP Teori kinetik gas adalah yang menjelaskan perilaku system-sistem fisis dengan menganggap bahwa sistem-sistem fisis tersebut terdiri atas sejumlah besar molekul yang bergarak sangat cepat. Teori ini didasarkan atas 3 pengandaian: 1. Gas terdiri daripada molekul-molekul yang bergerak secara acak dan tanpa henti. 2. Ukuran molekul-molekul dianggap terlalu kecil sehingga boleh diabaikan, maksudnya garis pusatnya lebih kecil daripada jarak purata yang dilaluinya antara perlanggaran. 3. Molekul-molekul gas tidak berinteraksi antara satu sama lain. Perlanggaran sesama sendiri dan dengan dinding bekas adalah kenyal yaitu jumlah tenaga kinetik molekulnya sama sebelum dan sesudah perlanggaran. Dapat kita ketahui bahwa sifat gas itu terdiri atas partikel dalam jumlah banyak yang disebut molekul. Partikelnya bergerak secara acak atau sembarang tidak ada gaya tarikmenarik antara partikel yang satu dengan partikel yang lain, selang waktu tumbukan antara satu partikel dengan partikel yang lain berlangsung sangat singkat. Macam-macam gas yaitu monatomik,diatomik,dan poliatomik. 6