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 :
- FIKA ANDRIYAWATI (113234001) / KA’11
- LAILATUL KHASANAH (113234010) / KA’11
- 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
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
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)
manometer Merkuri. (Gambar 1.2)
Demikian pula,
tekanan atmosfer dapat ditentukan dengan barometer merkuri. (Gambar 1.3)
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
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
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.
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.
disebut efusi. Tingkat efusi gas juga tergantung pada massa molekul gas.
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).
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.
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.
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).
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.
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.
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
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
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.
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
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
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
simpan dalam Pdf aja dek atau upload satu-satu gambarnya biar keluar... Ternyata km adek tingkatku ya salam kenal nice blog...
BalasHapus