Senin, 05 November 2012

Makalah Sifat-Sifat Gas Ideal dan Gas Nyata


MAKALAH
SIFAT-SIFAT GAS IDEAL DAN GAS NYATA




UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN KIMIA
2011-2012
MAKALAH
SIFAT-SIFAT GAS IDEAL DAN GAS NYATA

OLEH :
  1. FIKA ANDRIYAWATI      (113234001) / KA’11
  2. LAILATUL KHASANAH  (113234010) / KA’11
  3. RIRIN SETIYANI               (113234011) / KA’11

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN KIMIA
2011-2012

BAB I
PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Gas, sebagai salah satu sifat dan bentuk alam, memiliki karakteristik yang khas. Berbeda dengan bentuk zat lainnya, karakteristik gas sangat erat kaitannya dengan tekanan, temperatur dan volume. Beberapa teori dan hukum yang sangat mempengaruhi dalam pemahaman sifat gas yang diantaranya adalah teori kinetik gas dan hukum termodinamika. Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel.
Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat tersebut.
Berdasarkan latar belakang diatas, untuk memahami lebih lanjut tentang sifat-sifat gas dan hukum yang mendasarinya, maka penulis menulis makalah ini.

1.2  Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk mempelajari sifat-sifat gas dengan penalaran kinetikanya. Adapun hal-hal yang akan dibahas adalah seputar temperatur, tekanan, dan volume dalam gas ideal maupun gas nyata beserta hukum-hukum gas yang mendasarinya.




BAB II

ISI
Text Box: Gambar  1.1
 


Dalam kimia fisika prosedur yang langsung digunakan adalah mengisolasi sebagian dari alam semesta oleh suatu batas nyata maupun imaginer. Materi bumi yang telah diisolasi untuk kepentingan study disebut sistem. Zat di dalam sistem dapat berada dalam satu atau beberapa bentuk yaitu padat,cair dan gas. Pada makalah ini akan membahas zat yang berupa gas.
2.1       Karakteristik Umum Gas
  Ekspansibilitas (dapat dikembangkan)
Gas dapat mengembang untuk mengisi seluruh ruangan yang ditempatinya.
  Kompresibilitas (dapat dimampatkan)
            Gas sangat mudah dimampatkan dengan memberikan tekanan.
  Mudah berdifusi
            Gas dapat berdifusi dengan cepat membentuk campuran homogen.
  Tekanan
            Gas memberikan tekanan ke segala arah.
  Pengaruh suhu
Jika gas dipanaskan maka tekanan akan meningkat, akibatnya volume juga meningkat.

2.2       Sifat Gas Ideal dan Gas Tidak Ideal / Nyata
  Suatu gas dikatakan ideal jika memenuhi kriteria sebagai berikut:
            1. Molekul-molekul gas tidak mempunyai volum
2. Tidak ada interaksi antara molekul molekulnya, baik tarik menarik maupun tolak menolak.
3.      Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
4.      Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.
5.      Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
6.      Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.
  Pada kenyataannya, gas-gas yang memenuhi kriteria seperti itu sangat jarang ditemukan. Namun, gas nyata dapat mendekati sifat gas ideal pada tekanan yang rendah dan suhu yang relatif tinggi.

2.3       Parameter yang menentukan keadaan gas
  VOLUME (V)
Volume gas adalah volume bejana yang ditempati dan dinyatakan dalam liter (L) atau mililiter (mL).
1 1itre (l) = 1000 ml dan 1 ml = 10-3 l
Satu mililiter praktis sama dengan satu sentimeter kubik (cc). sebenarnya
1 liter (l) = 1000,028 cc
Satuan SI untuk volume adalah meter kubik (m3) dan unit yang lebih kecil adalah decimeter3 (dm3).
  TEKANAN (P)
Tekanan udara dinyatakan dalam atmosfer atau mmHg.
 1 atm = 760 mmHg = 1,013 x 105 pa
Tekanan gas didefinisikan sebagai gaya yang diberikan oleh dampak dari molekul per unit luas permukaan kontak.
Tekanan dari sampel gas dapat diukur dengan bantuan
manometer
Merkuri. (Gambar 1.2)
Demikian pula, tekanan atmosfer dapat ditentukan dengan barometer merkuri. (Gambar 1.3)





Text Box: Gambar  1.2
Manometer Merkuri
Text Box: Gambar  1.3
Barometer Merkuri

 




  SUHU (T)
Suhu gas dinyatakan dalam derajat celcius (oC) atau kelvin (K).
K = oC + 273
  JUMLAH MOL (n)


2.4. Hukum – Hukum Gas Ideal
Hukum-hukum ini dipatuhi hanya pada tekanan rendah (P → 0).
Hukum-hukum gas ideal :


2.4.1        Hukum Boyle
  Menurut hukum Boyle, pada suhu tetap, volume sejumlah tertentu gas berbanding terbalik dengan tekanannya.    
                                          (T, n tetap)
      atau     V = k . 1/P                  
      dimana k adalah tetap
      PV = k
  Jika P dan V  berubah dari keadaan 1 ke keadaan 2, maka dapat ditulis:
      P1V1 = k = P2V2          atau     P1V1 = P2V2

Text Box: Gambar  1.4
Grafik Hukum Boyle

 




2.4.2        Hukum Charles
  Hukum Charles menyatakan bahwa:
      Pada tekanan tetap, sejumlah tertentu gas berbanding lurus dengan suhu mutlak (suhu kelvin).
  Secara matematis dapat ditulis:
                              (P, n tetap)
      atau V = k T   
      dimana k adalah konstan, maka:
  Apabila sejumlah tertentu gas pada tekanan tetap suhunya berubah dari keadaan 1 ke keadaan 2, maka persamaannya menjadi:
      atau   



Text Box: Gambar  1.5
Grafik menunjukkan bahwa pada tekanan konstan, volume massa tertentu
gas berbanding lurus dengan suhu Kelvin.
 




2.4.3        Kombinasi Hukum Charles – Boyle
  Hukum kombinasi dapat dinyatakan :
      Untuk sejumlah tertentu gas, volume berbanding lurus dengan suhu kelvin dan berbanding terbalik dengan tekanan.
  Jika k adalah konstan,
                  Atau                                        (n tetap)

  Jika tekanan, volume dan temperatur gas berubah dari P1 , V1 dan T1 menjadi P2 , V2 dan T2, sehingga:
                 

 


2.4.4        Hukum Gay-Lussac
  Hukum Gay Lussac atau hukum tekanan-suhu berbunyi:
      Pada volume tetap, tekanan sejumlah tertentu gas berbanding lurus dengan suhu mutlak (suhu kelvin)
             (V, n tetap)
                              atau      
  Untuk kondisi pada tekanan dan suhu berbeda, maka:
                  Atau






2.4.5        Prinsip Avogadro

  Menurut hukum Avogadro:
      pada suhu dan tekanan tetap, volume sejumlah tertentu gas berbanding lurus dengan jumlah molnya.
                  (T dan P tetap)
      atau v = An, dimana A adalah konstan,

  Untuk dua gas dengan volume V1 , V2 dan mol n1, n2 pada T dan P tetap, maka:
      atau

2.5. Keadaan STP
Pada keadaan standar, yaitu pada suhu 273 K (0oC) dan tekanan 1 atm (760 mmHg), 1 mol gas sama dengan 22,4 L gas atau dapat ditulis:
1 mol gas pada STP = 22,4 L
2.6. Persamaan Gas Ideal
Dari tiga hukum yaitu hukum Boyle, hukum Charles dan hukum Avogrado dapat dikombinasikan menjadi satu hukum yang disebut dengan hukum gas ideal. Hukum gas ideal menyebutkan bahwa:
Volume gas berbanding lurus dengan jumlah mol dan suhu serta berbanding terbalik dengan tekanan.
  Secara matematis dapat ditulis:
            Jika R adalah konstan maka:
                                      atau     PV = nRT

Nilai R dalam beberapa satuan :
  0,0821  L-atm K-1 mol-1
  82,1  mL-atm K-1 mol-1
  62,3  L-mmHg K-1 mol-1
  8,314 . 107  erg K-1 mol-1
  8,314  Joule K-1 mol-1
  1,987  kal K-1 mol-1

2.7. Hukum Dalton
              Menurut hukum Dalton, tekanan total campuran gas sama dengan jumlah tekanan parsial masing-masing gas pembentuknya atau dapat ditulis sebagai berikut:
            Ptotal = P1 + P2 + P3 ...    (V dan T tetap)
  Jika diaplikasikan dalam persamaan gas ideal PV = nRT, maka:

  dimana n1 , n2 , dan n3  adalah mol gas 1,2 dan 3, maka tekanan total campuran adalah :
            atau    
            dengan  nt = mol total gas

2.8. Hukum Graham
Ketika dua gas ditempatkan di kontak, mereka bergabung atau menyatu dengan spontan. Hal ini disebabkan pergerakan molekul satu gas ke gas lainnya. Proses pencampuran gas dengan gerakan acak dari molekul disebut Difusi. Thomas Graham mengamati bahwa makin kecil berat molekul gas, maka makin besar kecepatan berdifusi dan sebaliknya.
Text Box: Gambar  1.6
Sebuah molekul cahaya berdifusi lebih cepat daripada berat molekulnya

 





Menurut hukum Graham, pada suhu dan tekanan yang sama, kecepatan difusi gas yang berbeda adalah berbanding terbalik dengan akar massa molekulnya atau dapat ditulis: 

dimana:     r1 = kecepatan difusi gas 1
                        r2  = kecepatan difusi gas 2
                       M1 = massa molekul gas 1
                         M2 = massa molekul gas 2

Ketika gas lolos melalui lubang pin-menjadi daerah tekanan rendah vakum, proses ini
disebut efusi. Tingkat efusi gas juga tergantung pada massa molekul gas.












Text Box: Gambar  1.7
A)	Difusi adalah pencampuran molekul gas oleh gerakan acak dalam kondisi di mana terjadi tabrakan molekul
B)	Efusi adalah keluarnya gas melalui lubang jarum tanpa tabrakan molekul.
 





Hukum Dalton ketika diterapkan pada efusi gas ini disebut Hukum Dalton tentang efusi. Ini dapat dinyatakan secara matematis sebagai :
                                                                        ( P, T konstan )

Penentuan tingkat efusi jauh lebih mudah dibandingkan dengan laju difusi. Oleh karena itu, hukum Dalton efusi sering digunakan untuk menentukan massa molekul gas yang diberikan.






2.9. Teori Kinetik gas
            Anggapan Dasar Teori Kinetik Gas
1.     

Gas terdiri dari partikel yang disebut dengan molekul yang menyebar pada ruangnya. Molekul gas identik sama dengan massa (m).

2.     

Molekul gas bergerak tetap ke segala arah dengan kecepatan tinggi. Molekul bergerak dengan kecepatan yang sama dan akan berubah arah jika terjadi tumbukan dengan molekul lain atau dengan dinding wadahnya.

3.      Jarak antar molekul sangat besar dan diasumsikan bahwa terjadi gaya van der waals antar molekul sehingga molekul gas dapat bergerak bebas.
4.      semua tumbukan yaang terjadi merupakan lenting sempurna sehingga selama terjadi tumbukan tidak kehilangan energi kinetik.
5.      Tekanan pada gas disebabkan tumbukan molekul pada dinding ruangnya.
6.      Energi kinetik rata-rata (½ mv2) molekul gas berbanding lurus dengan suhu mutlak (suhu kelvin) atau dapat dikatakan bahwa energi kinetik rata-rata molekul sama dengan suhunya.

2.10.    Gas Nyata

            Telah dibahas bahwa gas ideal merupakan gas dengan beberapa postulat, tidak ada gaya tarik menarik antar molekul, volume total molekulnya kecil dibandingkan terhadap volume wadah sehingga volume total molekulnya dapat diabaikan. Oleh karena itu gas ideal hanya merupakan gas hipotesis.
            Perilaku gas yang sebenarnya (gas nyata) tidaklah sesuai dengan yang telah dibahas, ia menyimpang dari keadaan ideal, karena adanya gaya tarik menarik antar molekul (terutama pada tekanan tinggi) dan volume molekul-molekulnya tidak dapat diabaikan begitu saja.
Text Box: Gambar  1.8
Aluran nilai Z terhadap P untuk beberapa gas pada suhu 0o C






           

Gambar (1.8) memperlihatkan nilai Z sebagai fungsi tekanan pada suhu 0oC untuk beberapa gas. Dari gambar tersebut terlihat bahwa untuk gas hydrogen, nilai Z ternyata lebih besar daripada zat lain pada semua rentang tekanan untuk gas hydrogen nilai Z lebih kecil daripada satu pada rentang tekanan rendah, tetapi ternyata lebih besar daripada satu pada tekanan tinggi. Untuk gas metana dan karbondioksida jauh lebih menyimpang lagi. Dari gambar tersebut terlihat bahwa pada tekanan rendah nilai Z untuk sebagian besar gas mendekati satu. Atau dapat juga dikatakan bahwa pada tekanan mendekati nol nilai Z untuk semua gas nyata akan sama dengan nilai Z untuk gas ideal. Secara matematik dinyatakan dengan persamaan:
 
                                            Dengan tekanan sama dengan nol dan Z = 1
Dengan naiknya tekanan beberapa gas mempunyai Z<1 artinya PV< RT. Gas yang seperti ini lebih mudah dikompresi daripada gas ideal. Pada kenaikan tekanan selanjutnya. Semua gas mempunyai Z>1 yakni PV> RT. Di daerah ini gas lebih sulit untuk dikompresi daripada gas ideal. Sifat ini berhubungan dan sesuai dengan gaya antar molekul. Pada tekanan rendah, molekul-molekul gas terpisah jauh, sehingga gaya antar molekul yang dominan adalah gaya tarik. Pada tekanan yang lebih tinggi,jarak rata-rata antar molekul berkurang sehingga gaya tolak antar molekul menjadi dominan.
Perngaruh suhu terhadap nilai Z dapat dilihat pada gambar 1.9. gambar ini memperlihatkan variasi Z terhadap P untuk metana pada berbagai suhu.
Dari gambar 1.9 terlihat bahwa pada suhu rendah (200oC) gas metana memiliki sifat yang jauh dari ideal, tetapi pada suhu yang sangat tinggi (T menuju tak hingga ) akan mendekati sifat ideal (Z=1).








                       

Text Box: Gambar  1.9
Aluran nilai Z terhadap P untuk gas metana pada berbagai suhu
 



Pada keadaan ini untuk sejumlah gas tertentu volume gas menuku tak hingga sedangkan kerapatannya mendekati nol. Penyimpangan dari keadaan ideal disebabkan oleh gaya antar molekul dan volume molekulnya sendiri yang tidak nol. Pada kerapatan menuju nol, molekul yang satu dengan yang lainnya terpisah jauh sehingga gaya antar molekul menjadi nol. Pada volume yang sangat besar (tak terhingga) volume molekulnya sendiri dapat diabaikan dibandingkan dengan volume (tak terhingga) yang ditempati oleh gas tersebut. Oleh karena itu perdamaan keadaan gas ideal dapat dipenuhi oleh gas nyata pada kerapatan gas mendekati nol.
Secara teoritis gas ideal hanya anggapan saja dimana letak partikel gas sangat berjauhan. Ternyata keadaan ideal suatu gas tergantung pada factor suhu dan tekanan. Untuk memudahkan pemahaman terhadap karakteristik gas disusun beberapa konsep yaitu :
1.      Volume molekulnya sendiri diabaikan terhadap volume ruang yang ditempatinya.
2.      Gaya tarik antar molekul sangat kecil, sehingga dapat diabaikan.
3.      Tumbukan antar molekul atau partikel dan juga tumbukan partikel pada dinding tabung bersifat elastis sehingga setelah partikel bertumbukan sistem tidak mengalami perubahan energi.
4.      Tekanan disebabkan oleh tumbukan molekul atau partikel pada dinding tabung. Besar kecilnya tekanan gas disebabkan oleh jumlah tumbukan persatuan luas perdetik.

PENJELASAN PENYIMPANGAN-PERSAMAAN VAN DER WAALS
            Penyimpangan yang terjadi pada gas nyata, seperti terlihat pada gambar tadi disebabkan oleh adanya gaya tarik menarik antar molekul dan volume molekul-molekulnya tidak dapat diabaikan. Oleh karena itu volume dan tekanan gas dalam persamaan gas ideal perlu dikoreksi. Volume wadah, V, harus terdiri atas volume gas dan volume bebas untuk gerak molekul.
Volume Koreksi
Volume gas adalah ruang bebas dalam wadah di mana molekul bergerak. Volume V suatu gas ideal adalah sama dengan volume wadah. Molekul dot dari gas ideal memiliki volume nol dan seluruh ruang dalam wadah yang tersedia untuk gerakan mereka. Namun, van der Waals diasumsikan bahwa molekul gas nyata adalah partikel berbentuk bola yang kaku yang memiliki pasti volume.
           
           





Text Box: Gambar  1.10
Volume gas nyata
 


           Jika b adalah suatu tatapan koreksi terhadap volume, yang nilainya tergantung pada jenis zat maka volume gas ideal dapat dirumuskan sebagai
(V-b)
Sedangkan untuk n mol gas volume koreksinya dapat dihitung dengan persamaan
(V-nb)
           Dimana b disebut volume dikecualikan yang konstan dan karakteristik masing-masing gas.
                                                                                      
Text Box: Gambar  1.11
Volume Untuk sepasang molekul gas
 





Volume yang Dikecualikan adalah empat kali volume aktual molekul. Volume dikecualikan tidak sama dengan volume aktual dari molekul gas. Pada kenyataannya, itu adalah empat kali volume sebenarnya molekul dan dapat dihitung sebagai berikut. Mari kita mempertimbangkan dua molekul bertabrakan radius r satu sama lain (Gambar 10.26). Jelas, mereka tidak dapat mendekati satu sama lain lebih dekat dari jarak (2r) terpisah. Oleh karena itu, ruang lingkup ditunjukkan oleh titik-titik yang memiliki jari-jari (2r) tidak akan tersedia untuk semua molekul lain dari gas. Dengan kata lain ruang bola bertitik dikecualikan volume per sepasang molekul. Dengan demikian,
Volume yang dikecualikan untuk dua molekul

Volume yang dikecualikan per molekul

Dimana Vm adalah volume yang sebenarnya dari sebuah molekul tunggal. Oleh karena itu secara umum volume yang dikecualikan dari molekul gas empat kali dari volume yang sebenarnya.
           
Tekanan Koreksi
Sebuah molekul di bagian dalam gas tertarik oleh molekul lain di semua sisi. Kekuatan-kekuatan yang menarik saling meniadakan. Tapi molekul akan memukul dinding yang  tertarik oleh molekul pada satu sisi saja. Oleh karena itu molekul mengalami gaya tarik ke dalam (Gbr. 1.12). Oleh karena itu, menuju  dinding dengan kecepatan berkurang dan tekanan yang sebenarnya dari gas, P, akan kurang dari tekanan yang ideal. Jika tekanan P yang sebenarnya, kurang dari P ideal oleh p kuantitas, kita memiliki
P = Pideal – P
Pideal = P+P



Text Box: Gambar  1.12
a.	Sebuah molekul akan menyerang dinding memiliki tarik ke dalam jaring;
b.	Sebuah molekul di pedalaman gas memiliki daya tarik yang seimbang
 





P ditentukan oleh gaya tarik-menarik antar molekul (A) menyerang di dinding wadah, dan molekul (B) menarik mereka ke dalam. Kekuatan bersih tarik-menarik adalah, oleh karena itu, sebanding dengan konsentrasi (A) molekul jenis dan juga dari (B) jenis molekul. Yaitu;


atau



Text Box: Gambar 1.13
Molekul yang bertumbukan itu akan saling menekan dengan molekul lain dimana kecepatan dari A akan berkurang yang disebabkan karena tekanan yang dilakukan oleh B









Dimana n adalah jumlah total dari molekul gas pada volume V dan A adalah suatu tetapan yang nilainya tergantung pada jenis zat. Kemudian untuk tekanan P gas ideal dirumuskan sebagai
Untuk n mol gas
Di dalam merusmuskan gas ideal volume fisik maupun tarik menarik antara molekul gas diabaikan. Untuk gas nyata kedua pengabaian ini tidak dapat dilakukan karena mengakibatkan penyimpangan yang sangat berarti. Van der waals pada tahun 1873 membuat koreksi atas persamaan gas ideal.
PERSAMAAN VAN DER WAALS
1.      Tekanan Kohesi
Tekanan yang ditimbulkan oleh molekul gas pada dinding ruangan dimana ia barada disebut tekanan termal seharusnya ditambahkan gaya kohesi yaitu gaya yang menarik molekul-molekul yang sedang menumbuk dinding.

2.      Volume Fisik Molekul Gas
Jika volume setiap molekul kita sebut B maka untuk n molekul gas, volume fisik gas adalah nB. Persamaan gas ideal yang dihasilkan dari persamaan van der waals adalah

Untuk satu mol gas, persamaannya adalah
Penentuan a dan b
Dari persamaan
Nilai dari a adalah
Jika tekanan dinyatakan dalam atmosfer dan volume dalam liter

a dinyatakan dalam satuan atm liter2 mol-2
Karena nb adalah volume per mol gas, maka

Jika volume dinyatakan dalam liter, maka b dinyatakan dalam satuan liter mol-1
Satuan SI dari a dan b adalah

Nilai-nilai (a) dan (b) dapat ditentukan dengan mengetahui P, V dan T dari suatu sistem gas di bawah dua kondisi yang berbeda. Tabel 10.2 memberikan nilai dari b dan untuk beberapa gas yang umum.







KETERBATASAN PERSAMAAN VAN DER WAALS
Persamaan Van der waals menjelaskan tentang perilaku umum gas nyata. Hal ini berlaku pada berbagai tekanan dan suhu. Namun, gagal untuk memberikan data eksperimental yang tepat pada tekanan yang sangat tinggi dan suhu rendah. Dieterici (1899) lalu mengusulkan modifikasi persamaan van der Waals. Hal ini dikenal sebagai persamaan Dieterici. Untuk satu mol gas, dapat dinyatakan sebagai

Di sini istilah (a) dan (b) memiliki makna yang sama seperti dalam persamaan van der Waals.




INTERPRETASI PENYIMPANGAN DARI PERSAMAAN VAN DER WAALS
Untuk satu mol gas, persamaan van der Waals adalah
                       


Sekarang kita lanjutkan untuk menafsirkan penyimpangan gas nyata dari perilaku ideal.
(a) Pada tekanan rendah. Ketika P kecil, V akan menjadi besar. Dengan demikian kedua istilah Pb dan ab/V2 di
Persamaan (2) dapat diabaikan dibandingkan dengan / V. Mengabaikan,

atau

atau

ketika pada tekanan rendah factor kompresibilitas kurang dari satu. Ini menerangkan bagian awal dari hubungan Z/P kurva dari N2 dan CO2 yang terletak diantara kurva gas ideal. Ketika tekanan naik, volume akan turun dan nilai Z naik.
(b) Pada suhu tinggi. Ketika P besar, V akan kecil,, oleh karena itu, nilai a/V dan ab/V2  diabaikan apabila dibandingkan dengan Pb.
Oleh karena itu, persamaannya menjadi

atau
atau


Jadi pada tekanan tinggi, Z lebih besar dari 1 dan Z / P berada di atas kurva gas ideal. Dengan meningkatnya tekanan, nilai Z akan masih lebih tinggi. Perhitungan ini untuk meningkatnya bagian dari kurva pada Gambar. 1.9.
            (c) Pada tekanan yang sangat rendah. Pada tekanan yang sangat rendah, V menjadi sangat besar. Oleh karena itu semua istilah Pb, a / V dan ab/V2 dalam persamaan (2) yang diabaikan kecil. Ini bisa diabaikan dibandingkan dengan RT. Dengan demikian persamaan (2) mengurangi untuk......

Oleh karena itu, pada tekanan rendah gas riil berperilaku ideal
(d) Pada suhu tinggi. Pada suhu tinggi, volume akan menjadi besar (VαT). Maka P akan menjadi kecil. Kemudian dalam persamaan (2) RT istilah mendominasi istilah lain dan persamaan direduksi menjadi.

Dengan demikian pada temperatur yang sangat tinggi gas riil cenderung menunjukkan perilaku yang ideal. Namun, pada suhu rendah, baik P dan V akan menjadi kecil dan hasil bersih dari Pb, - a / V, dan ab/V2 akan cukup. Oleh karena itu penyimpangan akan cukup menonjol.
(e) Perilaku istimewa hidrogen. Karena massa molekul kecil H2, atraksi antara molekul diabaikan. Oleh karena itu 'a' istilah sangat kecil dan istilah a / V dan ab/V2 dalam persamaan (2) dapat diabaikan. Persamaan kini menjadi


atau

atau

Karena Z selalu lebih besar dari 1, kurva Z / P berada di atas kurva yang ideal.

KEADAAN KRITIS
Suatu gas dapat dicairkan dengan menurunkan suhu dan meningkatkan tekanan. Pada suhu rendah, molekul gas kehilangan energi kinetik. Molekul-molekul bergerak lambat kemudian menggabungkan atraksi antara mereka dan diubah menjadi cair. Efek yang sama diproduksi oleh kenaikan tekanan. Molekul-molekul gas mendekat dengan kompresi dan bergabung membentuk cairan.
Andres (1869) mempelajari P - kondisi T dari beberapa  pencairan gas. Dia menetapkan bahwa untuk setiap gas pada suhu pada table di bawah ini gas dapat diubah menjadi cair tetapi di atas itu gas tidak dapat dicairkan. Suhu ini disebut suhu kritis dari gas.
Suhu kritis, Tc, gas yang dapat didefinisikan sebagai suhu yang di atas tidak bisa dicairkan tidak bergantung seberapa besar tekanan yang diberikan.
Tekanan kritis, Pc, adalah tekanan minimum yang diperlukan untuk mencairkan gas pada suhu kritis.
Volume kritis, Vc, adalah volume yang ditempati oleh satu mol gas pada suhu kritis dan tekanan kritis. Tc, Pc dan Vc secara kolektif disebut konstanta kritis gas. Semua gas nyata memiliki konstanta kritis gas.




                       

Pada suhu kritis dan tekanan kritis, gas lebih identik dengan cairan dan dikatakan dalam keadaan kritis. Kelancaran penggabungan dari gas dengan cairan yang disebut sebagai keadaan  kritis. Andrews menunjukkan fenomena penting dalam gas dengan mengambil contoh karbondioksida.
ISOTERM KARBONDIOKSIDA ANDREWS
            Kurva P-V dari gas dengan temperature konstan dinamakan isotherm atau isothermal. Untuk gas ideal PV=nRT dan dengan hasil PV adalah konstan jika T ditentukan. Oleh karena itu kurva isotherm akan seperti seperempat parabola.
            Untuk gas  ideal PV=nRT dan dengan hasil PV konstan jika π ditentukan. Oleh karena itu kurva isotherm akan membentuk seperti seperempat parabola.








Text Box: Gambar  1.14
Isoterm gas ideal pada temperature T
 



Kurva Andrews menggambarkan kurva isotherm karbondioksida dengan berbagai temperature dan dari gambar 1.15 terlihat adanya tiga tipe isotherm yaitu pada saat di atas 31oC,dibawah 31oC dan tepat pada 31oC
A)    Kurva Isotherm di atas 31oC yaitu saat 25oC adalah seperempat hiperbola dan kurang lebih sepeerti kurva isotherm pada gas ideal
B)    Kurva Isotherm di bawah 31oC. contohnya kurva isotherm pada suhu 31oC dengan tiga bagian
Text Box: Gambar  1.15
Isoterm CO2 Andrews pada suhu yang berbeda







i)     Kurva AB. Adalah sebuah kurva PV untuk gas CO2. Di sepanjang AB, volume berkurang sedangkan tekanan naik. Pada B volume berkurang tiba-tiba berubah menjadi cair dengan kerapatan yang lebih tinggi
ii)      Garis horizontal BC. Di sepanjang garis BC pada isotherm, fase gas dan cair tetap berlangsung selama tekanannya tetap. Pada C semua gas berubah menjadi cair.
iii)    Kurva vertical CD, bagian isotherm ini ternyata kurva P-V karbondioksida cair. Gas tersebut akan tetap berada pada garis vertical
C)    Isoterm pada saat 31oC. suhu kritis gas karbondioksida terletak pada saat suhu 31oC. Titik EFG pada kurva isotherm dinamakan tekanan kritis. Titik EF pada kurva isotherm menggambarkan kurva P-V dari gas karbon dioksida. Pada titik F, terdapat titik kritis dan tekanan kritis.
PERSAMAAN VAN DER WAALS DAN KONSTANTA KRITIS
Thomson (1871) mempelajari tentang kurva isotherm dari karbon dioksida yang ditulis oleh Andrews. Dia menyarankan bahawa disana seharusnya tidak terdapat titik yang tajam pada kurva isotherm diatas pada temperature yang kritis. Kurva isotherm ini seharusnya benar-benar menunjukkan keadaan kontinuitas yang lengkapdari fase gas menjadi fase cair. Tipe kontinuitas keadaan ini telah diprediksi dengan adanya persamaan kubik van der waals. Berdasarkan pernyataan tersebut berapapun nilai dari P dan T disanan harus ada tiga nilai dari V. nilai ini diindikasikan oleh titik B, M dan C dari gelombang kurva. Tiga nilai dari V menjadi lebih dekat sebagai bagian dari horizontal kenaikan kurva isotherm. Pada titik kritis, nilai ini menjadi identic. Ini memungkinkan untuk menghitung nilai dari Tc, Pc dan Vcpada beberapa kostan. Persamaan Van der waals dapat dituliskan sebagai

dikalikan dengan V2
pada titik kritis maka :

Oleh karena itu, titik kritis persamaan van der waals akan menjadi :

Koefisien persamaan 1 dan 2

Dari persamaan 4 dan 5

Substitusikan persamaan 4
maka
Substitusikan nnilai dari Vc dan Pc pada persamaan 3

Untuk mengetahui nilai a dan b yang didapat dari persamaan gas ideal, konstanta kritis dapat mudah dihitung dengan mengkonversikan Pc dan Tc maka dapat ditentukan nilai dari konstanta a dan b.





Ini dinamakan titik kritis dan volumenya dinamakan volume kritis
Text Box: Gambar  1.16
Kurva Isoterm CO2 sesuai dengan persamaan Van Der Waals


















BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
§  Karakteristik umum gas diantaranya adalah :Ekspansibilitas, kompresibilitas, mudah berdifusi, tekanan, pengaruh suhu.
§  Suatu gas dikatakan ideal jika memenuhi kriteria sebagai berikut :Molekul-molekul gas tidak mempunyai  volum, tidak ada interaksi antara molekul molekulnya, baik tarik menarik maupun tolak menolak.
§ Pada kenyataannya, gas-gas yang memenuhi kriterian seperti itu sangat jarang ditemukan. Namun, gas nyata dapat mendekati sifat gas ideal pada tekanan yang rendah dan suhu yang relatif tinggi.















DAFTAR PUSTAKA
Bahl, Arun dkk. 1999. Essentials Of Physical Chemistry. Chandigarh : S.Chand
Sembiring, Argon. 2000. Kimia Fisika 1. Jakarta : Universitas Terbuka
Mulyani, Sri. 2004. Kimia Fisika 1. Jakarta : Universitas Pendidikan Indonesia




1 komentar:

  1. simpan dalam Pdf aja dek atau upload satu-satu gambarnya biar keluar... Ternyata km adek tingkatku ya salam kenal nice blog...

    BalasHapus