Introducing 

Prezi AI.

Your new presentation assistant.

Refine, enhance, and tailor your content, source relevant images, and edit visuals quicker than ever before.

Loading…
Transcript

TEKANAN & ENERGI KINETIK MENURUT TEORI KINETIK GAS

TEORI KINETIK GAS

PENEGERTIAN TEORI KINETIK GAS

TEORI KINETIK GAS menjelaskan mengenai sifat sifat gas ideal secara teoritis. Berdasarkan teori kinetik gas , gas terbentuk dari molekul-molekul gas yang bergerak secara acak dengan arah gerak konstan. teori kinetik gas merupakan teori pertama yang menjelaskan tekanan gas berdasarkan tubrukan molekul molekul, bukan berdasarkan gaya statik yang menyebabkan molekul menjauh satu sama lain.

1. Tekanan Gas

Pada pembahasan sifat-sifat gas ideal dinyatakan bahwa gas terdiri dari partikel-partike gas. Partikel-partikel gas senantiasa bergerak hingga menumbuk dinding tempat gas. Dan tumbukan partikel gas dengan dinding tempat gas akan menghasilkan tekanan.

P = Nmv2 / 3V

dengan :

P = tekanan gas (N/m2)

v = kecepatan partikel gas (m/s)

m = massa tiap partikel gas (kg)

N = jumlah partikel gas

V = volume gas (m3)

TEKANAN GAS

Kecepatan efektif gas

KECEPATAN EFEKTIF PARTIKEL GAS

RUMUS

Karena molekul-molekul gas tidak seluruhnya bergerak dalam kecepatan yang sama, maka Anda perlu mendefinisikan arti v^2.

kecepatan efektif gas. Misalnya, di dalam sebuah bejana tertutup terdapat N1 molekul yang bergerak dengan kecepatan v1, N2 molekul yang bergerak dengan kecepatan v2, dan seterusnya, maka rata-rata kuadrat kecepatan molekul gas (v2) dapat dinyatakan melalui persamaan berikut.

Kecepatan efektif gas ideal vrms (rms = root mean square) didefinisikan sebagai akar dari rata-rata kuadrat kecepatan (vrms = √v2 atau v2 = vrms2) .

Mengingat bahwa maka persamaan dapat ditulis menjadi:

atau 1

Karena k = dan m = maka persamaannya menjadi:

2

Mengingat bahwa massa jenis maka persamaan tekanan gas dan kecepatan efektifnya dapat ditulis menjadi:

3

ket:

N = jumlah partikel zat

Ek= energi kinetik J

m=massa partikel gas Kg

Mr= massa molekul relatif Kg/mol

p = massa jenis gas Kg/m^3

k= kontstanta boltzman (1,38 x 10^-23) J/K

R = konstanta gas umum (8,31) J/molK

T= suhu (kelvin)

CONTOH SOAL

Contoh soal 1 :

Tentukan v rms dari molekul Nitrogen (N2) dalam udara yang bersuhu 20 oC (massa molekul Nitrogen = 28 gram/mol = 28 kg/kmol)

Contoh soal 2 :

Tentukan v rms dari Helium (He) dalam udara yang bersuhu 20 oC…. (massa molekul Helium = 4 gram/mol = 4 kg/kmol)

Pembahasan contoh soal 1

k = 1,38 x 10‐23 J/K = 1,38 x 10‐23 (kg m2 /s2 )/K

T = 20 oC + 273 = 293 K

Massa molar atau massa molekul N2 (M) = 2 x 14 u = 2 x14 gram/mol = 28 gram/mol = 28 kg/kmol (massa atom N = 14 u. lihat tabel periodik unsur)

Jumlah molekul/mol = Bilangan Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol

Massa Nitrogen (m) = ? Laju rms Nitrogen (v rms) = ?

Pembahasan contoh soal 2

k = 1,38 x 10‐23 J/K

T = 20 oC + 273 = 293 K

Massa molar/Massa molekul He (M) = 4 u = 4 gram/mol = 4 kg/kmol (massa atom He = 4 u. lihat tabel periodik unsur)

Jumlah molekul/mol = Bilangan Avogadro (N A ) = 6,02 x 1023 /mol = 6,02 x 1026 /kmol

Massa He (m) = ? Laju rms He (v rms) = ?

ENERGI KINETIK

ENERGI KINETIK

Persamaan P = Nmv^2 / 3V dapat disubstitusi dengan persamaan energi kinetik, yaitu Ek = ½ mv^2 , sehingga terbentuk persamaan :

P = Nmv^2 / 3V sedangkan mv^2 = 2 Ek

P = N2Ek / 3V

p = 2NEk / V

dengan :

Ek = energi kinetik partikel gas (J)

akan diperoleh hubungan energi kinetik dengan suhu gas sebagai berikut.

PV = NkT

P = NkT / V = 2/3 . (N / V) Ek

Ek = 3/2 kT

dengan : T = suhu gas (K)

1.Tekanan gas dalam tabung tertutup menurun 64% dari semula. Jika kelajuan partikel semula adalah v, tentukan kelajuan partikel sekarang !

contoh soal 1

PEMBAHASAN

Diketahui :

P2 = 36% P1

V1 = v

Ditanyakan :

V2 = …. ?

Jawaban :

Kita mengetahui : P = Nmv2 / 3V

Berarti P = v2 atau akar P = v

v1 / v2 = akar P1 / P2 = akar 0,36 P1 / P1 = 0,6

v2 = 1/ 0,6 v1 = 10 / 6 v1 = 5/3 v1

2.Sejumlah gas berada dalam ruang tertutup bersuhu 327°C dan mempunyai energi kinetik Ek. Jika gas dipanaskan hingga suhunya naik menjadi 627°C. Tentukan energi kinetik gas pada suhu tersebut !

contoh soal 2

Diketahui :

T1 = (327+273) K = 600 K

Ek1 = Ek

T2 = (627+273) K = 900 K

Ditanyakan :

Ek2 = ….?

Jawaban :

Ek = 3/2 kT

Ek = T

Ek2 / Ek1 = T2 / T1

Ek1 / Ek2 = 900 / 600

Ek2 = 1,5 Ek1

Ek2 = 1,5 Ek

PEMBAHSAN

ENERGI DALAM GAS , Gas terdiri atas partikel-partikel gas, setiap partikel memiliki energi kinetik. Kumpulan dari energi kinetik dari partikel-partikel gas merupakan energi dalam gas. Besar energi dalam gas dirumuskan :

U = N Ek

dengan :

U = energy dalam gas (J)

N = jumlah partikel

ENERGI DALAM GAS

Energi kinetik yang dimiliki oleh partikel gas ada tiga bentuk, yaitu energi kinetik translasi, energi kinetik rotasi, dan energi kinetik vibrasi.

Untuk gas monoatomik (misalnya gas He, Ar, dan Ne), hanya memiliki energi kinetik translasi, yaitu pada arah sumbu X, Y, dan Z yang besarnya sama. Energi kinetik gas monoatomik memiliki 3 derajat kebebasan dan dirumuskan :

Ek = 3/2 kT

Dan untuk gas diatomik (missal O2, H2), selain bergerak translasi, juga bergerak rotasi dan vibrasi. Gerak translasi mempunyai 3 derajat kebebasan. Gerak rotasi mempunyai 2 derajat kebebasan. Gerak vibrasi mempunyai 2 derajat kebebasan. Jadi, untuk gas diatomik, energi kinetik tiap partikelnya berbeda-beda.

Untuk gas diatomik suhu rendah, memiliki gerak translasi. Energi kinetiknya adalah :

Ek = 3/2 kT

Untuk gas diatomik suhu sedang, memiliki gerak translasi dan rotasi. Energi kinetiknya adalah :

Ek = 5/2 kT

Sedangkan untuk gas diatomik suhu tinggi, memiliki gerak translasi, gerak rotasi, dan gerak vibrasi. Energi kinetiknya adalah :

Ek = 7/2 kT

Prinsip Ekuipartisi Energi

1.Satu mol gas ideal monoatomik bersuhu 527°C berada di dalam ruang tertutup. Tentukan energi dalam gas tersebut !

(k = 1,38 . 10-23 J/K)1

CONTOH SOAL 1

PEMBAHASAN

Diketahui :

n = 1 mol

T = (527+273) K = 800 K

Ditanyakan :

U = ….?

Jawaban :

U = N Ek

U = n NA 3/2 kT

= 1 . 6,02 . 1023 . 3/2 .1,38 . 10-23 . 800

= 1 . 104 joule

2.Dua mol gas ideal diatomik memiliki 5 derajat kebebasan bersuhu 800 K. Tentukan energi dalam gas tersebut !

(k = 1,38 . 10-23 J/K)

CONTOH SOAL 2

PEMBAHASAN

Diketahui :

n = 2 mol

T = 800 K

f = 5

Ditanyakan :

U = ….?

Jawaban :

U = f/2 N Ek

U = n NA f/2 kT

= 2 . 6,02 . 1023 . 5/2 . 1,38 . 10-23 . 800

= 3,32 . 104 joule

Learn more about creating dynamic, engaging presentations with Prezi