TEORI KINETIK GAS ( TKG )

GAS IDEAL.

Untuk menyederhanakan permasalahan teori kinetik gas diambil pengertian tentang gas ideal :

1.      Gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom ataupun molekul-molekul ) dalam jumlah yang besar sekali.

2.      Partikel-partikel tersebut senantiasa bergerak dengan arah random/sebarang.

3.      Partikel-partikel tersebut merata dalam ruang yang kecil.

4.      Jarak antara partikel-partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel-partikel, sehingga ukurtan partikel dapat diabaikan.

5.      Tidak ada gaya antara partikel yang satu dengan yang lain, kecuali bila bertumbukan.

6.      Tumbukan antara partikel ataupun antara partikel dengan dinding terjadi secara lenting  sempurna, partikel dianggap sebagai bola kecil yang keras, dinding dianggap licin dan tegar.

7.      Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

Pada keadaan standart 1 mol gas menempati volume sebesar 22.400 cm³ sedangkan jumlah atom dalam 1 mol sama dengan : 6,02 x 10²³ yang disebut bilangan avogadro (N_o) Jadi pada keadaan standart jumlah atom dalam tiap-tiap cm³ adalah :

 

Banyaknya mol untuk suatu gas tertentu adalah : hasil bagi antara jumlah atom dalam gas itu dengan bilangan Avogadro.

n = jumlah mol gas

N = jumlah atom

No = bilangan avogadro         6,02 x 10²³.

SOAL  LATIHAN

1.      Massa satu atom hidrogen 1,66 x 10^-24 gram. Berapakah banyaknya atom dalam :       1 gram Hidrogen dan 1 kg hidrogen.

2.      Dalam setiap mol gas terdapat 6,02 x 10²³ atom. Berapa banyaknya atom dalam tiap-tiap ml  dan dalam tiap-tiap liter gas pada kondisi standard.

3.      Berapakah panjang rusuk kubus dalam cm yang mengandung satu juta ataom pada keadaan normal ? Massa molekul 32 gram/mol

4.      Tentukan volume yang ditempati oleh 4 gram Oksigen pada keadaan standart. Masa molekul Oksigen 32 gram/mol.

5.      Sebuah tangki volumenya 5,9 x 10⁵ cm³ berisi Oksigen pada keadaan standart. Hitung Masa  Oksigen dalam tangki bila massa molekul Oksigen 32 gram/mol.

DISTRIBUSI KECEPATAN PARTIKEL GAS IDEAL.

Dalam gas ideal yang sesungguhnya atom-atom tidak sama kecepatannya. Sebagian bergerak lebih cepat, sebagian lebih lambat. Tetapi sebagai pendekatan kita anggap semua atom itu kecepatannya sama. Demikian pula arah kecepatannya atom-atom dalam gas tidak sama. Untuk mudahnya kita anggap saja bahwa : sepertiga jumlah atom bergerak sejajar sumbu x, sepertiga jumlah atom bergerak sejajar sumbu y dan sepertiga lagi bergerak sejajar sumbu z.

Kecepatan bergerak tia-tiap atom dapat ditulis dengan bentuk persamaan :

vras =

vras = kecepatan tiap-tiap atom, dalam m/det

k = konstanta Boltzman   k = 1,38 x 10^-23 joule/atom ^oK

T = suhu dalam ^oK       

m = massa atom, dalam satuan kilogram_.

                                   

Hubungan antara jumlah rata-rata partikel yang bergerak dalam suatu ruang ke arah kiri dan kanan dengan kecepatan partikel gas ideal, digambarkan oleh MAXWELL dalam bentuk : DISTRIBUSI MAXWELL.

Oleh karena serta  maka tiap-tiap molekul gas dapat dituliskan kecepatannya dengan rumus :

vras =

M = massa gas per mol dalam satuan kg/mol

R = konstanta gas umum = 8,317 joule/mol^oK

Dari persamaan di atas dapat dinyatakan bahwa :

Pada suhu yang sama, untuk 2 macam gas kecepatannya dapat dinyatakan :

vras₁ : vras₂ = :

vras₁ = kecepatan molekul gas 1

vras₂ = kecepatan molekul gas 2

M₁ = massa molekul gas 1

M₂ = massa molekul gas 2

Pada gas yang sama, namun suhu berbeda dapat disimpulkan :

vras₁ : vras₂ = :

LATIHAN SOAL

1.      Hitunglah kecepatan molekul udara pada tekanan 1 atmosfer suhu 0^o C dan massa molekul udara = 32 gram/mol.

2.      Tentukan perbandingan antara kecepatan gas hidrogen dengan Oksigen pada suatu suhu tertentu. Massa molekul gas Hidrogen 2 gram/mol dan massa molekul Oksigen = 32 gram/mol.

3.      Berapakah kecepatan molekul gas Methana pada suhu 37^o C. Massa molekul gas methana 16 gram/mol.

4.      Carilah kecepatan molekul gas methana pada suhu -120^o C bila massa molekulnya 16 gram/mol.

5.      carilah pada suhu berapa kecepatan molekul Oksigen sama dengan kecepatan molekul Hidrogen pada suhu 300^o K. Massa molekul Oksigen = 32 gram/mol dan massa molekul hidroen = 2 gram/mol

6.      Pada suhu berapakah maka kecepatan molekul zat asam sama dengan molekul Hidrogen pada suhu 27^o C. Massa molekul zat asam 32 gram/mol dan massa molekul Hidrogen = 2 gram/mol.

7.      Massa sebuah molekul Nitrogen adalah empat belas kali massa sebuah molekul Hidrogen. Dengan demikian tentukanlah pada suhu berapakah kecepatan rata-rata molekul Hidrogen sama dengan kecepatan rata-rata molekul Nitrogen pada suhu     294 ^oK.