11/25/2013. Teori Kinetika Gas. Teori Kinetika Gas. Teori Kinetika Gas. Tekanan. Tekanan. KINETIKA KIMIA Teori Kinetika Gas

dokumen-dokumen yang mirip
Disini akan dianalisa gerah sebuah molekul gas yang massanya 𝑚! =!! Setelah tumbukan dinding tetap diam 𝑣! = 0

Bab VIII Teori Kinetik Gas

BAB TEEORI KINETIK GAS

Teori Kinetik Gas. C = o C K K = K 273 o C. Keterangan : P2 = tekanan gas akhir (N/m 2 atau Pa) V1 = volume gas awal (m3)

WUJUD ZAT (GAS) Gaya tarik menarik antar partikel sangat kecil

SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG

TEORI KINETIK GAS (II) Dr. Ifa Puspasari

FIsika TEORI KINETIK GAS

Teori Kinetik Gas Teori Kinetik Gas Sifat makroskopis Sifat mikroskopis Pengertian Gas Ideal Persamaan Umum Gas Ideal

Teori Kinetik & Interpretasi molekular dari Suhu. FI-1101: Teori Kinetik Gas, Hal 1

sifat-sifat gas ideal Hukum tentang gas 3. Menerapkan konsep termodinamika dalam mesin kalor

Soal Teori Kinetik Gas

Pilihan ganda soal dan jawaban teori kinetik gas 20 butir. 5 uraian soal dan jawaban teori kinetik gas.

3. Teori Kinetika Gas

BAB TEORI KINETIK GAS

KIMIA FISIKA I TC Dr. Ifa Puspasari

MATEMATIKA KIMIA Sistem Koordinat

10/18/2012. James Prescoutt Joule. Konsep dasar : Kerja. Kerja. Konsep dasar : Kerja. TERMODINAMIKA KIMIA (KIMIA FISIK 1 ) Hukum Termodinamika Pertama

Antiremed Kelas 11 Fisika

Xpedia Fisika. Soal TKG ( Teori Kinetik Gas )

BAB 14 TEORI KINETIK GAS

SUHU DAN KALOR OLEH SAEFUL KARIM JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FPMIPA UPI

Fisika Panas 2 SKS. Adhi Harmoko S

TEORI KINETIK GAS (TKG)

Teori Kinetik Zat. 1. Gas mudah berubah bentuk dan volumenya. 2. Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.

Fisika Umum (MA101) Kalor Temperatur Pemuaian Termal Gas ideal Kalor jenis Transisi fasa

Fisika Dasar I (FI-321)

Gas. Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

Chapter 6. Gas. Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

TEMPERATUR. dihubungkan oleh

GAS. Sifat-sifat gas

Makalah teori kinetik gas

VI. Teori Kinetika Gas

Fisika Umum (MA101) Topik hari ini (minggu 6) Kalor Temperatur Pemuaian Termal Gas ideal Kalor jenis Transisi fasa

SOAL TRY OUT FISIKA 2

KIMIA FISIKA I TC Dr. Ifa Puspasari

Jawaban Soal OSK FISIKA 2014

Xpedia Fisika. Soal Zat dan Kalor

WUJUD ZAT. 1. Fasa, Komponen dan Derajat Bebas

RADIOKIMIA Kinetika dan waktu paro peluruhan. Drs. Iqmal Tahir, M.Si.

LEMBAR KERJA SISWA TEORI KINETIK GAS. Mata Pelajaran : Fisika Kelas/ Semester : XI / II. Nama Kelompok:

Particle Density (Rapat Jenis Partikel) Massa dari sebuah atom atau molekul biasanya dinyatakan dalam atomic mass unit (u) atau massa unit atom

Panas dan Hukum Termodinamika I

10/14/2012. Gas Nyata. Faktor pemampatan (kompresi), Z. Faktor Kompresi, Z. TERMODINAMIKA KIMIA (KIMIA FISIK 1 ) Sistem Gas Nyata

TEORI KINETIK GAS. Nama : Kelas : Bahan ajar Teori Kinetik Gas. Bahan Ajar Fisika Kelas XI Semester II Page 1

A. 5 B. 4 C. 3 Kunci : D Penyelesaian : D. 2 E. 1. Di titik 2 terjadi keseimbangan intriksi magnetik karena : B x = B y

SOAL REMEDIAL KELAS XI IPA. Dikumpul paling lambat Kamis, 20 Desember 2012

D. 30 newton E. 70 newton. D. momentum E. percepatan

Teori Kinetik Gas dan Termodinamika 1 TEORI KINETIK GAS

Pertemuan ke 7 BAB V: GAS

RPP Teori Kinetik Gas Kurikulum 2013 RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

ELEKTROKIMIA Reaksi Reduksi - Oksidasi

MOMENTUM, IMPULS, DAN TUMBUKAN

:: MATERI MUDAH :: Persamaan Gas Ideal Pertemuan ke 1

MODUL KULIAH : MEKANIKA FLUIDA DAN HIROLIKA

K13 Revisi Antiremed Kelas 11 Fisika

1. Pada gambar dibawah ini, tekanan hidrostatis yang paling besar berada pada titik. a. A b. B

Sifat Gas secara Teori dan Distribusi Kecepatan Molekul

Xpedia Fisika. Kapita Selekta Set Energi kinetik rata-rata dari molekul dalam sauatu bahan paling dekat berhubungan dengan

Fluida atau zat alir adalah zat yang dapat mengalir. Zat cair dan gas adalah fluida. Karena jarak antara dua partikel di dalam fluida tidaklah tetap.

Soal ini terdiri dari 10 soal Essay (153 poin)

FISIKA DASAR HUKUM-HUKUM TERMODINAMIKA

TEORI KINETIK GAS DAN TERMODINAMIKA

SOAL UN FISIKA DAN PENYELESAIANNYA 2005

UN SMA IPA 2009 Fisika

PROFIL PERUBAHAN TEKANAN GAS TERHADAP SUHU PADA VOLUME TETAP

BAB II TEORI ALIRAN PANAS 7 BAB II TEORI ALIRAN PANAS. benda. Panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang

Latihan Soal UAS Fisika Panas dan Gelombang

B. HUKUM-HUKUM YANG BERLAKU UNTUK GAS IDEAL

MODUL 4 IMPULS DAN MOMENTUM

MOMENTUM DAN IMPULS FISIKA 2 SKS PERTEMUAN KE-3

Pilihlah jawaban yang paling benar!

1. Di bawah ini adalah pengukuran panjang benda dengan menggunakan jangka sorong. Hasil pengukuran ini sebaiknya dilaporkan sebagai...

ELEKTROKIMIA Termodinamika Elektrokimia

LATIHAN SOAL MENJELANG UJIAN TENGAH SEMESTER STAF PENGAJAR FISIKA TPB

D. 30 newton E. 70 newton. D. momentum E. percepatan

Fisika UMPTN Tahun 1986

Fisika Ujian Akhir Nasional Tahun 2003

Pembahasan UAS I = 2/3 m.r 2 + m.r 2 = 5/3 m.r 2 = 5/3 x 0,1 x (0,05) 2

Uji Kompetensi Semester 1

SOAL SELEKSI OLIMPIADE SAINS TINGKAT KABUPATEN/KOTA 2014 CALON TIM OLIMPIADE FISIKA INDONESIA 2015

Momentum Linier. Hoga saragih. hogasaragih.wordpress.com

Hukum Termodinamika 1. Adhi Harmoko S,M.Kom

FISIKA IPA SMA/MA 1 D Suatu pipa diukur diameter dalamnya menggunakan jangka sorong diperlihatkan pada gambar di bawah.

D. 80,28 cm² E. 80,80cm²

Pembahasan UAS I = 2/3 m.r 2 + m.r 2 = 5/3 m.r 2 = 5/3 x 0,1 x (0,05) 2

ENERGI DAN MOMENTUM. Staf Pengajar Fisika Departemen Fisika, FMIPA, IPB

IX. Aplikasi Mekanika Statistik

IR. STEVANUS ARIANTO 1

RADIOKIMIA Tipe peluruhan inti

BAB 9 T U M B U K A N

Antiremed Kelas 11 Fisika

TERMODINAMIKA MIRZA SATRIAWAN

1. Dalam perhitungan gas, temperatur harus dituliskan dalam satuan... A. Celsius B. Reamur C. Kelvin D. Fahrenheit E. Henry

Bab 10 Kinetika Kimia

MOMENTUM DAN IMPULS MOMENTUM DAN IMPULS. Pengertian Momentum dan Impuls

Tembaga 12/3/2013. Tiga fasa materi : padat, cair dan gas. Fase padat. Fase cair. Fase gas. KIMIA ZAT PADAT Prinsip dasar

SIMAK UI Fisika

UN SMA IPA 2008 Fisika

Bab 4 Termodinamika Kimia

Transkripsi:

Jurusan Kimia - FMIPA Universitas Gadjah Mada (UGM) KINETIKA KIMIA Drs. Iqmal Tahir, M.Si. Laboratorium Kimia Fisika,, Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 5581 Tel : 0857 868 77886 838 565 047; Fax : 074-545188 Email : iqmal@ugm.ac.id atau iqmal.tahir@yahoo.com Teori kinetika gas berkaitan dengan perhitungan laju proses-proses tertentu : kebolehjadian kecepatan molekul dan kecepatan rata-rata, frekuensi tumbukan sifat perpindahan. Teori kinetika gas dapat membantu pemahaman akan sifat-sifat termodinamika tertentu dalam tumbukan secara molekular dan pemahaman tentang laju perpindahan. Gas harus diasumsikan bahwa molekul-molekulnya harus mengikuti aturan gas sempurna : Gas terdiri dari molekul-molekul bermassa m dan berdiameter d yang bergerak secara acak. Ukuran molekul dapat diabaikan (diameter molekul yang relatif sangat kecil dibandingkan jarak tempuh ratarata tumbukan antar molekul) Molekul tidak saling berinteraksi dan membentuk tumbukan lenting sempurna sepanjang sumbu tumbukan. Website : http://iqmal.staff.ugm.ac.id http://iqmaltahir.wordpress.com Pada gas sempurna : Molekul selalu bergerak dan mengalami tumbukan-tumbukan yang lenting sempurna dimana total energi kinetik translasi dari pasangan molekul sama pada keadaan sebelum dan sesudah tumbukan. Pengertian tumbukan lenting sempurna yaitu : Ek sebelum = Ek sesudah tumbukan v sebelum = v sesudah tumbukan Tidak ada energi yang dipindahkan Adanya tumbukan mengakibatkan partikel gas berubah kecepatan dan arahnya secara konstan. Frekuensi tumbukan (z) adalah jumlah tumbukan rata-rata per satuan waktu yang dibuat oleh satu partikel tunggal. Jalan bebas rata-rata ( ) adalah jarak rata-rata yang ditempuh satu molekul antar tumbukan. Asumsi kedua menyatakan bahwa d <<. Pengukuran harga-harga m, dan 1/z dapat digunakan untuk penentuan sifat mekanik dari suatu gas. 3 5 Dalam teori kinetik gas : yang dihasilkan suatu gas adalah hasil bentukan tumbukan antar molekul dengan dinding wadah. Tumbukan ini berlangsung dalam jumlah yang sangat besar sehingga menghasilkan suatu gaya dalam jumlah konstan dan hal inilah yang disebut sebagai tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas. Pada sistem tertutup, ketika satu partikel bermassa m menumbuk dinding, maka komponen momentum sepanjang sumbux berubah dari mv menjadi mv. Perubahan momentum untuk setiap tumbukan adalah m v x. Jumlah tumbukan pada interval t sama dengan jumlah partikel yang dapat mencapai dinding pada interval waktu tersebut. Karena partikel dengan komponen kecepatan v x dapat menempuh jarak v x t selama selang t, semua partikel pada jarak v x t dari dinding akan menumbuk. J Jika dinding memiliki luasan A, semua partikel pada volume A v x t akan mencapai dinding. Jika kerapatan yaitu jumlah partikel per satuan volume dinyatakan sebagai N maka jumlah tumbukan dalam volume A v x t adalah NA v x t. 6 7 1

Secara rata-rata, separuh partikel bergerak ke kanan dan sisanya ke kiri. Dengan demikian jumlah tumbukan rata-rata dengan dinding dalam selama selang t adalah ½NA v x t. Perubahan momentum total pada selang waktu tersebut adalah hasil kali dari perubahan m v x yaitu : Perubahan momentum = ½ NA v x t X m v x = Namv x t Laju perubahan momentum dibagi dengan selang waktu t menghasilkan : Laju perubahan momentum = NAmv x Laju perubahan momentum tersebut sama dengan gaya (sesuai hukum Newton kedua) sehingga gaya yang dihasilkan gas pada dinding juga sebesar NAmv x. Dengan demikian gaya per satuan luas yang terjadi adalah : = p = Nmv x rata-rata Tidak semua partikel menempuh jarak dengan kecepatan yang sama sehingga tekanan dapat dideteksi sebagai rata-rata kuantitas. rata-rata p = m.n. <V X > Didefinisikan akar kecepatan kuadrat rata-rata, c, (kecepatan rms) Karena kecepatan ke semua arah sama, maka : Sehingga tekanan P = 1/3.N.m.c 8 9 Kecepatan akar kuadrat rata-rata (C rms ) Angka kerapatan N adalah sama dengan N /V dimana N adalah jumlah partikel total yang ada pada volume V. Kemudian karena N = n.n A dengan N A adalah bilangan avogadro maka PV = 1/3.n.N a.m.c Untuk gas ideal berlaku PV = nrt = n. N A. k.t Dengan k adalah konstanta Boltzman maka Contoh soal : Hitung akar kecepatan kuadrat rata-rata dari molekul CO pada suhu 5 C! Jawab : Teori kinetika gas dapat digunakan untuk menghitung sifat fisik, hal ini juga akan bermanfaat lebih jauh. Harga sifat X rata-rata memiliki kisaran harga dari suatu jarak nilai kontinyu (contoh kecepatan) adalah: Fungsi f(x) disebut sebagai distribusi sifat X yang memberikan gambaran probabilitas dari sifat yang ada pada kisaran X sampai X + dx. Contoh f(v) yang merupakan distribusi kecepatan v dan f(v)dv adalah probablitias kecepatan pada kisaran v sampai v = dv. Distribusi kecepatan molekul bermassa molar M pada temperatur T adalah : Kebolehjadian suatu molekul yang memiliki kecepatan V adalah P f (v). v Persamaan ini menyatakan distribusi Maxwell tentang kecepatan. : 10 11 Peralatan untuk evaluasi distribusi kecepatan molekul Distribusi kecepatan Maxwell Boltzman Harga kecepatan rata-rata diperoleh dari integral : dengan f adalah distribusi kecepatan maxwell, maka Skema alat selektor kecepatan Rotasi cepat akan memilih molekul yang bergerak cepat Rotasi lambat akan memilih molekul yang bergerak lambat 13

Pengaruh temperatur pada kecepatan molekul smassa molekular pada kecepatan molekul Distribusi kecepatan dari tiga jenis gas pada temperatur yang sama. C = akar kecepatan kuadrat rata-rata C = akar kecepatan kuadrat rata-rata R = 8.314 J/(mol K) R = 8.314 J/(mol K) Molekul yang lebih panas lebih cepat; Molekul yang lebih dingin lebih lambat; Molekul yang lebih berat Molekul yang lebih ringan lebih lambat; lebih cepat; Distribusi kecepatan molekul Rangkuman definisi kecepatan : C* = kecepatan paling mungkin = kecepatan rata-rata Gambaran distribusi Maxwell pada berbagai temperatur. Kecepatan yang paling mungkin c * : merupakan kecepatan dengan distribusi maksimum (dimana harga differensial f(v) terhadap v memiliki harga 0). C = akar kecepatan kuadrat rata-rata 16 17 Pemahaman bagaimana reaksi dapat terjadi dipahami melalui teori tumbukan Reaksi dapat terjadi jika terdapat tumbukan antar molekul dengan energi yang mencukupi. Supaya molekul dapat terjadi reaksi maka harus mengalami tumbukan. Jumlah tumbukan semakin tinggi maka laju reaksi akan semakin cepat. Semakin banyak jumlah molekul yang tersedia, maka probabilitas tumbukan semakin tinggi dan laju reaksi akan meningkat. Pada temperatur yang lebih tinggi maka energi molekul akan semakin besar dan konsekuensinya laju reaksi meningkat. Komplikasi : Tidak semua tumbukan efektif menghasilkan produk reaksi. Dalam kenyataannya hanya sedikit sekali tumbukan yang mampu menghasilkan produk. Hubungan energi dengan profil reaksi kimia. 18 19 3

Reaksi dapat terjadi jika energi kinetik (Ek) tumbukan lebih tinggi daripada energi aktivasi (Ea) Distribusi Maxwell kecepatan dari atom atau molekul. Temperatur meningkat maka kecepatan partikel semakin meningkat. Orientasi molekul haruslah sesuai supaya dapat terjadi reaksi 0 1 Tumbukan antar molekul Tumbukan antar molekul dapat terjadi bila pada dua molekul bila bertemu dengan jarak d satu sama lain. Dengan d adalah diameter tumbukan yang merupakan order dari diameter aktual untuk molekul (untuk molekul bulat maka d adalah diameter molekul). Ilustrasi apabila ada satu molekul yang dianggap diam di pusat tabung tumbukan dan beberapa molekul bergerak dengan kecepatan rata-rata ć selama waktu t. Jika luas tampang lintang tumbukan = d dan panjang =. t, maka volumenya =. Perhitungan luas tampang lintang tumbukan 3 Latihan Jumlah molekul diam yang terdapat pada tabung tumbukan dengan volume V dan kerapatan N = N /V, dinyatakan sebagai N.. t. Jumlah tumbukan yang terjadi pada selang t adalah sama dengan jumlah bilangan tersebut dan frekuensi tumbukan (z) yaitu jumlah tumbukan per satuan waktu sebagai N. Meskipun demikian molekul tidak selalu diam dan untuk itu kita harus menggunakan kecepatan relatif dari molekul. Untuk tumbukan dengan massa yang berbeda, maka kecepatan relatif rata-rata adalah : dimana =massa tereduksi Untuk massa yang identik = ½ m sehingga Frekuensi tumbukan : Karena maka 4 5 4

Tumbukan Pengertian : Frekuensi tumbukan z adalah jumlah tumbukan oleh satu molekul tunggal. Kerapatan tumbukan (Z) adalah total frekuensi tumbukan yaitu jumlah semua tumbukan dari semua molekul dalam gas. maka z harus dikalikan ½ N (faktor ½ muncul karena tumbukan A A dan A A dihitung satu kali). Jumlah tumbukan untuk molekul sejenis dinyatakan dengan persamaan Contoh soal : Hitung jumlah tumbukan oleh 1 atom Cs yang dialami per detik pada T = 500 C. Jika diketahui volume wadah 50,00 cm 3, berapa jumlah total tumbukan pada wadah per detik. uap Cs (l) pada 500 C adalah 80 torr. Diameter tumbukan Cs 540 pm = 5,4.10-8 m Jawab: Tampang lintang tumbukan = d = 9,16. 10-19 m Karena dan dimana [A] = konsentrasi molar, maka Hubungan Z dan z : P = 80 torr = 1,07.10 4 Pa (Catatan : 1 torr = 133,75 Pa) Maka Sehingga pada wadah 50,0 cm 3 Z =,3.10 3 m -3. detik -1. = 1,15.10 8 detik -1 6 7 Untuk tumbukan antara dua molekul yang berbeda, luas tampang lintangnya adalah = d dengan d = ½ (d A + d B ). Jumlah tumbukan molekul A terhadap N molekul B per satuan waktu Karena terdapat N molekul A maka total tumbukan A B per satuan waktu adalah sehinggakerapatan tumbukan Z AB yaitu jumlah total tumbukan A-B per satuan waktu per satuan volume adalah : Jalan bebas rata-rata ( ) adalah jarak rata-rata suatu molekul yang ditempuh sebelum mengalami tumbukan berikutnya. Jika satu molekul bergerak dengan kecepatan rata-rata bergerak dengan frekuensi z, molekul tersebut akan membutuhkan waktu 1/z bebas dari tumbukan dan menempuh jarak Dengan demikian jalan bebas rata-rata dapat dinyatakan sebagai : Apabila dimasukkan harga suku-sukunya Karena PV = nrt sehingga Pada volume tetap, jalan bebas rata-rata untuk suatu gas tidak tergantung dari temperatur. Jarak antar tumbukan hanya ditentukan jumlah molekul bukan laju kecepatan. 8 9 Jalan bebas rata-rata ( ) Faktor-faktor yang mempengaruhi : Kerapatan : Kerapatan gas meningkat, maka molekul-molekul akan semakin rapat satu sama lain. Akibatnya molekuk akan lebih bertumbukan, maka semakin kecil. Peningkatan jumlah molekuk atau penurunan volume akan menyebabkan kerapatan meningkat. Hal ini akan menurunkan. Jari-jari molekul Kenaikan jari-jari molekul akan menurunkan ruang kosong di antara molekul sehingga menurun., temperatur dan faktor lain yang menyebabkan perubahan kerapatan akan mengubah juga nilai. Tumbukan dengan dinding Pertimbangkan untuk suatu dinding dengan luasan A yang tegak lurus terhadap sumbu x. Jika satu molekul memiliki v x > 0 akan menumbuk dinding dengan selang waktu t terbentang pada jarak v x. t. Jikav x < 0 berarti molekul bergerak menjauhi dinding. Dengan demikian semua molekul pada volume A.v x. t dan dengan kecepatan positif akan menumbuk dinding pada selang waktu t. Jumlah tumbukan dengan dinding per satuan waktu per satuan luas adalah Pada tekanan = 1 atm dan T = 300 K, suatu wadah dapat berisi 3.10 3 tumbukan per detik per cm. Tumbukan pada dinding tergantung dari tekanan dan massa molekul dan hal ini sangat penting untuk mempelajari proses yang terjadi pada permukaan padatan. 30 31 5