Sponsors Link

Persamaan Gas Ideal dan Contoh Soalnya

Sponsors Link

Partikel gas bergerak sangat bebas sehingga kesulitan untuk mempelajari sifat gas tersebut. Penyederhanaan permasalahan untuk mempelajari gas adalah dengan membuat batasan pengertian dan ruang lingkup tentang gas ideal tersebut. Gas ideal merupakan gas yang memiliki sifat-sifat khusus yang ideal. Diantaranya memiliki sifat tumbukan lenting sempurna, berlaku hukum gerak Newton, tidak ada gaya antar partikel, bergerak ke segala arah dan tersebar merata. Dalam kehidupan yang sebenarnya gas ideal tidak pernah ada.

ads

Sifat-sifat Gas Ideal

  • Terdiri dari molekul (partikel) dalam jumlah besar berupa atom atau kelompok atom
  • Partikel gas selalu bergerak secara acak dengan arah sembarang, namun semuamolekul tersebutbergerak ke segala arah dengan berbagai kelajuan.
  • Partikel gas dalam ruangan atau wadah terdistribusi merata kesegala penjuru ruangan atau wadahnya.
  • Partikel gas memenuhi Hukum Newton tentang Gerak (baca: Contoh hukum newton 3 dan penjelasannya )
  • Tumbukan antar molekul atau bilik yang terbentur dengan gas merupakan tumbukan lenting sempurna yang terjadi dalam waktu singkat.

 Persamaan Gas Ideal

Kompenen besaran yang terlibat dalam membentuk persamaan yang berkaitan dengan beberapa hukum tentang gas ideal oleh beberapa ilmuan:

  • Tekanan (P)
  • Volume (V)
  • Temperatur mutlak (T)

Ilmuan yang mempelajari mengenai gas ideal dan mengahsilkan beberap hukum dan persamaan yang menjadi dasar gas ideal yaitu yaitu Robert Boyle dengan Hukum Boyle, Jacques Chares dengan Hukum Charles, Joseph Gay Lussac dengan Hukum Gay Lussac. Dari ketiga ilmuan tersebut tercetus masing-masing hukum dan terlahir persamaan gabungan dari ketiganya yang dikenal dengan Hukum Boyle-Gay Lussac sehingga didapat persamaaan umum yang sering dipakai saat ini. Berikut penjelasan masing-masing hukum yang mereka pelajari mengenai gas ideal.

baca juga:

  1. Hukum Boyle

Hukum ditemukan oleh seorang ilmuan Robert Boyle (1627-1691) dikenal dengan Hukum Boyle. Hukum Boyle mengungkapkan bahwa:

“Hasil dari perkalian antara tekanan dan volume jika temperaturnya tetap adalah konstan.”

Hukum tersebut dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:

P V = konstan               atau         P1 V1 = P2 V2

Keterangan :

P1 = tekanan gas awal (N/m2)

V1 = volume gas awal (m3)

P2 = tekanan gas akhir (N/m2)

V2 = volume akhir (m3)

Hubungan tekanan dan volume pada  temperatur  tetap  pada hukum Boyle dapat  digambarkan  dalam  bentuk  grafik  berikut.

grafik Hk Boyle

Sponsors Link

Contoh Soal:

Suhu gas pada ruang tertutup pada adalah 27 oC memiliki tekanan sebesar 5  x 105  Pa. Volume mula mula adalah V yang kemudian ditekanan hingga volume menjadi ¼ V. Berapakan tekanan terakhir?

 Penyelesaian :

Diketahui :

T1 = (27 + 273) K = 300 K

V1 = V

V2= ¼ V

P1= 1,5  x 105 Pa

Ditanyakan: P2 ………….?

Jawab:

P1. V1 = P2 . V2

(1,5 x 105) . V = P2 . (¼ V )

P2= 5 x 105 Pa

Jadi tekanan terakhir adalah 5 x 105 Pa

ads
  1. Hukum Charles

Penyelidikan dilanjutkan oleh Jacques Charles (1747-1823). Dari hasil penyelidikannya itu kemudian dikenal Hukum Charles yang menyatakan bahwa :

“Jika tekanan gas pada ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan temperatur.

Bentuk pernyataan dari hukum charles tersebut dapat ditulis dengan persamaan:

V/T = Konstan                  atau                         V1/T1 = V2/T2

Keterangan:

V1 = volume gas awal (m3)

V2 = volume gas akhir (m3)

T1 = temperatur mutlak awal (K)

T2 = temperatur mutlak akhir (K)

Berdasarkan persamaan Hukum Charles tersebut hubungan temperatur dan volume dapat digambarkan dalam bentuk grafik berikut

grafik Hk charles
Grafik tersebut berlaku untuk semua jenis gas. Temperatur dinyatakan dalam Kelvin (K). Dasar untuk skala Kelvin ini adalah nol mutlak yaitu suhu terendah yang dicapai gas -273 °C atau 0 K. Sehingga semua jenis gas tidak dapat didinginkan lagi kurang dari nol mutlak.

baca juga:

  1. Hukum Gay Lussac

Satu lagi ilmuan yang berpengaruh terhadap persamaan gas ideal yang melakukan pengamatan tentang  hubungan tekanan dan temperatur gas pada volume tetap adalah Joseph Gay Lussac. Dan menghasilkan pernyataan atau hukum yang dikenal dengan Hukum Gay Lussac. Pernyataan yaitu sebagai berikut:

“tekanan gas berbanding lurus dengan temperatur gas jika volume pada ruang tertutup adalah tetap”.

Pernyataan tersebut dapat ditulis dengan persamaan berikut:

P/T = Konstan            atau              P1/T1 = P2/T2

Keterangan :

P1 = tekanan gas awal (N/m2)

P2 = tekanan gas akhir (N/m2)

T1 = temperatur mutlak awal (K)

T2 = temperatur mutlak akhir (K)

Persamaan hubungan antara tekanan dan temperatur pada Hukum Gay Lussac dapat dinyatakan dalam grafik sebagai berikut:

grafik HK gay lussac

  1. Hukum Boyle – Gay Lussac

Hasil dari penggabungan dari ketiga hukum dari ilmuan di atasmaka akan didapat datu persamaan yang kemudian dikenal dengan Hukum Boyle-Gay Lussac. Penggabungan hukum tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut:

P.V / T = konstan               Atau                 P1.V1/T1=P2.V2/T2

Keterangan :

P1 = tekanan gas awal (N/m2)

P2 = tekanan gas akhir (N/m2)

T1 = temperatur mutlak awal (K)

T2 = temperatur mutlak akhir (K)

V1 = volume gas awal (m3)

V2 = volume gas akhir (m3)

Contoh Soal:

Gas ideal bersuhu 47 oC sebanyak 4 liter memiliki tekanan 1 atmosfer. Berpakah tekanan gas ideal tersebut jika suhu nya dinaikan menjadi 57 oC  dan  volumenya 3,3 liter!

Penyelesaian:

Diketahui:

V1 = 4 liter

V2  = 3,3 liter

P1 = 1 atm

T1 = 47 oC = 47 + 273 = 320 K

T2 = 57 oC = 47 + 273 = 330 K

Ditanyakan : P2………….?

Jawab:

P1.V1/T1      =  P2.V2/T2

(1 x 4)/320 = P2 (3,3)/330

0,0125 = P2 (0,01)

P2 = 1,25 atm

Tekanan gas ideal terakhir adalah 1,25 atm

Sponsors Link

  1. Hukum Umum Gas Ideal

Setiap gas memiliki karakteristik yang berbeda-beda jika tekanan, volumedan temperatur pada gas yang berbeda walaupun jumlah molekulnya sama. Oleh karena itu diperlukan konstanta yang kemudian dinamai konstanta Boltzman (k).

Sehingga persamaan dapat dituiskan sebagai berikut:

PV = NkT           atau               PV = n NA k T

Keterangan:

N    = jumlah molekul gas

NA = bilangan Avogadro (6,02 x 1023 molekul/mol)

n     = jumlah mol gas

k     = konstanta Boltzman (1,38 x 1023J/K)

NA & k disebut dengan konstanta gas umum yang dilambangkan dengan R. Sehingga persamaan dapat dituliskan menjadi :

PV = nRT

Keterangan:

R = konstanta gas umum

= 8,314 J/mol K

= 0,082 L atm/mol K

Persamaan terakhir yang kemudian disebut Persamaan Gas Ideal.

Contoh Soal:

Volume oksigen (O2)  5 liter bertekanan 2  x  105Pa  memiliki  massa 16 gram. Jika R = 8,31 J/mol.K, berapakah suhu helium tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

m = 16 gram

Mr O2= Ar O x 2 = 32

P = 2  x  105Pa

R = 8,31 J/mol.K

V = 5 liter = 5 x 10-3 m3

Ditanya: T … ?

Jawab:

n = M/Mr = 16/32

sehingga

P . V = n . R . T

T = P.V/n.R

T = (2 x 105)(5x 10-3)/(0,5)(8,31)

T = 2,406 x 102K

Itulah penjelasan mengenai persamaan gas ideal berikut contohnya. Semoga dapat bermanfaat.

Sponsors Link
,
Oleh :
Kategori : Fisika