TEORI KINETIK GAS DALAM TERMODINAMIKA

Gas merupakan suatu zat yang molekul atau partikelnya bergerak bebas. pada makalah ini akan dipelajari mengenai sifat mikroskopik dari suatu gas dengan meninjau dari tekanan, volum dan suhu yang sering disebut dengan teori kinetik gas.

Gas yang ada di sekitarmu merupakan gas nyata. Gas nyata memiliki karakteristik yang lebihvariabel sehingga lebih sukar untuk diteliti. Oleh karena itu, dalam kajian ini akan dikhususkan padagas yang bersifat ideal. Adapun sifat-sifat gas ideal adalah sebagai berikut:

1.    Gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom atau molekul-molekul) dalam jumlah yang besar sekali yang satu sama lainnya sama.

2.    Partikel-partikel tersebut dianggap sebagai bola kecil yang keras, licin, pejal, dan lentingsempurna.

3.    Antara partikel yang satu dan partikel yang lain tidak ada gaya kohesi atau gaya tarik-menarik antarpartikel sejenis, kecuali jika bertumbukan.

4.    Jarak antarpartikel satu sama lain jauh lebih besar daripada ukuran partikel sendiri sehinggavolumenya bersama-sama dapat diabaikan jika dibandingkan dengan volume ruang yangditempati oleh gas seluruhnya.

5.    Partikel-partikel tersebut senantiasa bergerak secara sembarang arah dan tersebar merata dalamruang kecil.

6.    Hukum Newton tentang gerak berlaku untuk partikel-partikel tersebut.

Gas yang memenuhi anggapan di atas dinamakan gas ideal walaupun pada kenyataannya tidak ada gas yang bersifat ideal. Akan tetapi, pada tekanan rendah dan pada suhu kamar, gas nyatamempunyai sifat yang tidak jauh berbeda dari sifat gas ideal. Oleh karena itu, dalam batas-batastertentu, sifat-sifat gas nyata dapat diturunkan dari tinjauan gas ideal.Dari anggapan-anggapan di atas, juga tersirat bahwa arah gerakan partikel-partikel ke atas sama banyaknya dengan arah gerakan ke bawah. Sementara itu, gerakan partikel-partikel ke kanan juga sama banyaknya dengan gerakan partikel-partikel ke kiri.

Berdasarkan eksperimen persamaan keadaan gas yang telah dilakukan dengan mengubah besaran tekanan, volum, dan suhu ternyata ada kesebandingan antara hasil kali tekanan dan volum terhadap suhu yaitu sebagai berikut :

PV= α T

Demikian juga dengan massa sistem gas setelah divariasi dengan tekanan, volum, dan suhu terdapat kesebandingan yaitu sebagai berikut :

PV = α MT

Untuk membuat persamaan diatas menjadi sempurna maka diperlukan suatu konstanta pembanding yang nilainya sama untuk semua gas. Dari hasil eksperimen nilai konstanta pembanding adalah berbeda untuk setiap gas jika kita menggunakan satuan massa tetapi menggunakan mol. 1 mol didefinisikan sebagai jumlah zat yang ada pada 12 gram atom karbon-12 yaitu sebanyak 6,02 x 10²³ partikel. Bilangan 6,02 x 10²³ disebut bilangan avogrado (No).

Dengan demikian mol zat dapat dinyatakan dalam jumlah partikel n seperti berikut :

n = atau N = n No

Dengan :

n = Jumlah zat (mol)

N = Banyaknya partikel (molekul)

No = Bilangan avogrado (6,02 x 10²³)

Konstanta perbandingan universal, yang berlaku untuk semua gas adalah r (konstanta gas universal) sehingga persamaan keadaan gas ideal dapat ditulis manjadi seperti berikut:

P v = n r t

Dengan :

P = Tekanan gas (atm atau n/m2)

v = Volum gas (m³ atau liter)

n = Jumlah mol gas (mol)

r = Tetapan gas universal (8,31 j/mol k)

t = Suhu gas (k)

pv = r t pv = n k t

Oleh karena n = maka persamaan keadaan gas ideal dapat dinyatakan dalam jumlah molekul.

Dengan k = = tetapan boltzman (1,38×10^-23 j/k)

p = Tekanan gas (n/m²)

v = Volum gas (m³)

n = Jumlah molekul

t = Suhu gas (k)

Jika ditinjau dari sudut pandang mikroskopik, partikel-partikel zat saling memberikan gaya tarik berasal dari sifat elektris maupun gravitasinya (hukum newton tentang gravitasi). Selain gaya tarik antarpartikel juga terdapat gaya tolak antarpartikel yang berasal dari sifat elektris inti atom yang bermuatan positif. Massa atom terpusat pada inti atom sehingga jika jarak atom terlalu dekat maka akan terjadi gaya tolak yang cukup besar dari atom-atom tersebut. Dengan demikian, terdapat jarak minimum yang harus dipertahankan oleh atom-atom tersebut agar tidak terjadi gaya tolak.

 

Sumber:

http://www.scribd.com/doc/146043750/Teori-Kinetik-Gas-Dan-Hukum-Termodinamika

https://kusmawatiyeni.wordpress.com/2014/08/20/fisika-teori-kinetik-gas-dan-termodinamika/