√ Teori Kinetik Gas : Hukum Boyle, Charles, Gay lussac

Teori kinetik gas

Sebagaimana telah diketahui bahwa gas terdiri dari partikel-partikel yang tersusun tidak teratur. Jarak antarpartikel relatif jauh sehingga gaya tarik antarpartikel sangat lemah.

Partikel-partikel selalu bergerak dengan laju tinggi memenuhi tempatnya, sehingga pada saat terjadi tumbukan antarpartikel, gaya tarik tidak cukup kuat untuk menjaga partikel-partikelnya tetap dalam satu kesatuan. Teori kinetik muncul dengan anggapan bahwa partikel-partikel gas selalu bergerak terus-menerus.

Gas yang tersusun atas satu unsur atom disebut gas monoatomik. Semua unsur gas mulia (golongan VIII) merupakan gas monoatomik, yaitu helium (He), neon (Ne), radon (Rn), argon (Ar), kripton (Kr), dan xenon (Xe). Helium dengan Ar = 4, digunakan dalam kapal, balon udara, dan penyelam.

Neon dengan Ar = 20, digunakan untuk papan reklame neon dan cahaya fluoresen. Radon dengan Ar = 222, terbentuk dari hasil peluruhan radioaktif radium. Argon dengan Ar = 40, digunakan pada bohlam listrik dan tabung fluoresen.

Kripton dengan Ar = 84, digunakan pada beberapa tabung laser, fluoresen, dan di dalam cahaya stroboskopik bandara. Xenon dengan Ar = 131, digunakan untuk mengisi tabung fluoresen dan bohlam.

Pada bab ini, pembahasan dibatasi pada gas ideal, yaitu gas yang mempunyai sifat-sifat yang sama pada kondisi yang sama. Dalam kondisi riil, gas yang berada pada tekanan rendah dan jauh dari titik cair, dianggap mempunyai sifat-sifat seperti gas ideal.

Persamaan-persamaan tentang gas ideal adalah Hukum Boyle, Hukum Gay Lussac, Hukum Boyle-Gay Lussac, dan persamaan gas ideal. Kita juga akan membahas mengenai tekanan, suhu, dan energi kinetik yang dikaitkan dengan tingkah laku partikel gas. Dalam pembahasannya, tidak mungkin melakukan perhitungan untuk setiap partikel, melainkan sifat gas secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata dari partikel-partikel penyusun gas.

Gas ideal adalah gas yang memenuhi anggapan-anggapan berikut ini.

1. Gas terdiri atas partikel-partikel yang jumlahnya sangat banyak.

2. Partikel-partikel gas bergerak dengan laju dan arah yang beraneka ragam, serta memenuhi Hukum Gerak Newton.

3. Partikel gas tersebar merata pada seluruh bagian ruangan yang ditempati.
4. Tidak ada gaya interaksi antarpartikel, kecuali ketika partikel bertumbukan.
5. Tumbukan yang terjadi antarpartikel atau antara partikel dengan dinding wadah adalah lenting sempurna.
6. Ukuran partikel sangat kecil dibandingkan jarak antara partikel, sehingga bersama-sama volumenya dapat diabaikan terhadap volume ruang yang ditempati

Hukum-Hukum tentang Gas

• Hukum Boyle

Volume gas dalam suatu ruang tertutup sangat bergantung pada tekanan dan suhunya. Apabila suhu dijaga konstan, maka tekanan yang diberikan akan memperkecil volumenya. Hubungan, tersebut dikenal dengan Hukum Boyle yang dapat dinyatakan berikut ini.

“Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”.

Secara sistematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:

Persamaan (8.1) menyatakan bahwa pada suhu konstan, jika tekanan atau volume gas berubah, maka variabel yang lain juga berubah sehingga hasil kali P.V selalu tetap.

Hubungan antara tekanan dan volume gas pada suhu konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti yang tampak pada Gambar 8.2. Grafik tersebut menunjukkan bahwa pada saat volumenya bertambah, tekanan gas akan berkurang. Proses pada suhu konstan disebut proses isotermis.

• Hukum Charles

Telah diketahui bahwa selain ditentukan oleh tekanan, volume gas dalam ruang tertutup juga dipengaruhi oleh suhu. Jika suhu gas dinaikkan, maka gerak partikel-partikel gas akan semakin cepat sehingga volumenya bertambah. Apabila tekanan tidak terlalu tinggi dan dijaga konstan, volume gas akan bertambah terhadap kenaikan suhu.

Hubungan tersebut dikenal dengan Hukum Charles yang dapat dinyatakan berikut ini.

“Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”

Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:

Hubungan antara volume gas dan suhu pada tekanan konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti yang tampak pada Gambar 8.3. Proses yang terjadi pada tekanan tetap disebut proses isobaris.

• Hukum Gay Lussac

Apabila botol dalam keadaan tertutup kita masukkan ke api, maka botol tersebut akan meledak. Hal ini terjadi karena naiknya tekanan gas di dalamnya akibat kenaikan suhu. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa:

“Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”.

Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Gay Lussac. Secara matematis dapat dituliskan:

Hubungan antara tekanan dan suhu gas pada volume konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti yang tampak pada Gambar 8.4. Proses yang terjadi pada volume konstan disebut proses isokhoris.

• Hukum Boyle-Gay Lussac

Hukum Boyle-Gay Lussac merupakan gabungan dari persamaan (8.1), (8.2), dan (8.3), sehingga dapat dituliskan:

• Persamaan Umum Gas Ideal

Sebelum membahas lebih lanjut mengenai persamaan umum gas ideal, kita akan mendefinisikan dahulu beberapa istilah kimia yang berkaitan dengan gas ideal.

1. Massa molekul relatif (Mr), adalah jumlah keseluruhan massa atom relatif (Ar) unsur-unsur penyusun senyawa.
2. Mol (n), adalah satuan banyaknya partikel yang besarnya merupakan hasil bagi massa suatu unsur (senyawa) dengan masa relatifnya (Ar atau Mr).

d . Bilangan Avogadro, adalah bilangan yang menyatakan jumlah partikel dalam satu mol.

Hukum-hukum tentang gas dari Boyle, Charles, Gay Lussac, dan Boyle-Gay Lussac diperoleh dengan menjaga satu atau lebih variabel dalam keadaan konstan untuk mengetahui akibat dari perubahan satu variabel. Berdasarkan Hukum Boyle–Gay Lussac diperoleh:

Teori Kinetik Gas

• Tekanan Gas Ideal

Berdasarkan teori kinetik, kita akan menentukan secara kuantitatif tekanan dalam gas. Misalnya, suatu gas yang mengandung sejumlah partikel berada dalam suatu ruang yang berbentuk kubus dengan sisi L dan luas masing-masing sisinya A (Gambar 8.5). Tekanan yang diberikan gas pada dinding sama dengan besarnya momentum yang dilakukan oleh partikel gas tiap satuan luas tiap satuan waktu.

demikianlah artikel dari dosenmipa.com mengenai Teori Kinetik Gas, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.