Teori Kinetik Gas - Pelajaran Fisika 11 - Quipper Blog (2023)

Pada artikel ini akan dibahas teori kinetik gas secara keseluruhan, mulai dari pengertian gas ideal, persamaan umum gas ideal, persamaan keadaan gas ideal, tekanan gas ideal, energi kinetik gas ideal, dan energi dalam gas ideal. Yuk, simak pembahasan lengkap tentang teori kinetik gas di bawah ini!

Halo Quipperian, apa kabar? Semoga selalu sehat selalu dan jaga saraf ya! Siapa di antara para Quipperian yang pernah mengalami ban kempes? Ban bisa kempes karena udara di dalamnya menyusut. Nah, penyusutan umumnya dipengaruhi oleh suhu. Saat suhu di dalam ban meningkat, tekanannya juga meningkat.

Tekanan yang meningkat mengurangi volume udara di dalam ban. Tidak heran jika ban akhirnya menyusut atau kempes. Untuk menghindari tusukan, Quipperian harus menjaga sepeda di tempat teduh dan tidak di bawah sinar matahari dalam waktu lama. Bagaimana suhu mempengaruhi tekanan dan volume? Ini adalah prinsip dasar gas ideal dalam teori kinetik gas. Ingin tahu lebih banyak tentang diskusi?Lihat itu!

Pengertian gas ideal

Gas ideal adalah kumpulan partikel gas yang tidak berinteraksi satu sama lain. Artinya, jarak antar partikel gas ideal berjauhan dan bergerak secara acak. Sifat-sifat gas ideal adalah sebagai berikut.

1. Partikelnya banyak.
2. Tidak ada interaksi antar partikel atau tidak ada daya tarik antar partikel.
3. Ukuran partikel gas ideal dapat diabaikan dibandingkan dengan ukuran ruang.
4. Tumbukan yang terjadi antara partikel gas dan dinding ruang adalah tumbukan lenting sempurna.
5. Partikel gas tersebar merata di dalam ruangan.
6. Partikel gas bergerak secara acak ke segala arah.
7. Hukum gerak Newton berlaku.
8. Energi kinetik rata-rata molekul gas ideal sebanding dengan suhu absolutnya.

Jadi apakah ada rumus matematika untuk gas ideal?

Persamaan umum gas ideal

Persamaan umum gas ideal adalah sebagai berikut.

Informasi:

PAG= tekanan gas (Pa);

Tuan= berat molekul (kg/mol);

ay= Volume gas (m³);

Na = Bilangan Avogadro = 6,02 × 10²³partikel/mol

Metro= massa 1 partikel gas (kg);

R= Gasfit ideal (8,314 × 10³J/kmol.K;

k= Konstanta Boltzman (1,38 × 10^-23J/K);

Norte= jumlah partikel gas;

Norte= jumlah mol (mol);

ρ = densitas gas (kg/m³); J

T= suhu gas (K).

Persamaan keadaan gas ideal

Di ruang tertutup, keadaan gas ideal dipengaruhi oleh tekanan, suhu, volume, dan jumlah molekul gas. Tampaknya ada beberapa hukum yang menjelaskan hubungan antara keempat besaran tersebut.

1. Ley de Boyle

Hukum Boyle dicetuskan oleh seorang ilmuwan dari Inggris, yaitu Robert Boyle. Hukum Boyle menyatakan: "Jika suhu suatu gas dijaga konstan, tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya". Istilah lain dapat dinyatakan sebagai hasil kali tekanan dan volume suatu gas pada suhu tertentu adalah konstan (isoterm). Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Informasi:

PAG₁= tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²);

ay₁= volume gas dalam keadaan 1 (m³);

PAG₂= tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²); J

ay₂= volume gas dalam keadaan 2 (m³).

Hukum ke-2 Charles

Sementara hukum Boyle berurusan dengan efek tekanan dan volume pada suhu konstan, hukum Charles tidak. Ditemukan oleh Jacques Charles, hukum tersebut menyatakan bahwa "jika tekanan suatu gas tetap konstan, volume gas sebanding dengan suhu absolutnya". Gagasan lain dari hukum Charles adalah bahwa pada tekanan konstan (isobar) rasio volume terhadap suhu akan memiliki nilai tetap. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Informasi:

T₁= suhu gas dalam keadaan 1 (K);

ay₁= volume gas dalam keadaan 1 (m³);

T₂= suhu gas dalam keadaan 2 (K); Dan

ay₂= volume gas dalam keadaan 2 (m³).

3. Ley de Gay-Lussac

Hukum Gay-Lussac ditemukan pada tahun 1802 oleh seorang ahli kimia dari Perancis, yaitu Joseph Louis Gay-Lussac. Pernyataan hukum Gay-Lussac adalah: "Jika volume suatu gas dijaga konstan, tekanan gas sebanding dengan nilai absolutnya. Temperatur". Artinya, proses berlangsung dalam keadaan isokorik (volume konstan). Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Informasi:

PAG₁= tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²);

T₁= suhu gas dalam keadaan 1 (K);

PAG₂= tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²); sebaik

T₂= suhu gas dalam keadaan 2 (K).

4. Hukum Boyle-Gay Lussac

Hukum Boyle-Gay-Lussac menyatakan: “Perkalian tekanan dan volume dibagi suhu untuk sejumlah mol partikel gas adalah konstan.” Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

Informasi:

PAG₁= tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²);

ay₁= volume gas dalam keadaan 1 (m³);

T₁= suhu gas dalam keadaan 1 (K);

PAG₂= tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²);

T₂= suhu gas dalam keadaan 2 (K); sebaik

ay₂= volume gas dalam keadaan 2 (m³).

Tekanan gas ideal

Adanya gas dalam ruang tertutup dapat menimbulkan tekanan. Tekanan diciptakan oleh tumbukan antara partikel gas dan dinding tempat gas berada. Tingkat tekanan gas dalam ruang tertutup dirumuskan sebagai berikut.

Informasi:

PAG= tekanan gas (N/m²);

ay= Volume gas (m³);

Metro= massa partikel gas (kg);

Norte= jumlah partikel gas;

Energi kinetik gas ideal

Energi kinetik gas ideal muncul dari pergerakan partikel gas di suatu ruang. Gas selalu bergerak dengan kecepatan tertentu. Kecepatan ini mempengaruhi energi kinetik gas. Secara matematis, energi kinetik gas ideal dirumuskan sebagai berikut.

Informasi:

k= Konstanta Boltzman (1,38 × 10^-23J/K);

T= suhu gas (K);

Norte= nomor partikel;

Norte= jumlah mol gas (mol); DAN

R= Gasfit ideal (8,314 J/mol.K).

Berdasarkan persamaan di atas, diperoleh persamaan kecepatan gas efektif dalam ruang tertutup. Persamaan kecepatan adalah sebagai berikut.

Informasi:

ay_{nilai efektif}= kecepatan efektif (m/s);

k= Konstanta Boltzman (1,38 × 10^-23J/K);

T= suhu gas (K);

Metro= Massa partikel (kg);

Tuan= berat molekul (kg/mol);

Norte= jumlah mol gas (mol);

R= Gasfit ideal (8,314 J/mol.K);

PAG= tekanan gas (Pa); DAN

R= densitas gas (kg/m³).

Energi dalam Cita-Cita Gasen

Pada pembahasan di atas, Quipperian belajar tentang energi kinetik gas bukan? Rumus energi kinetik juga berlaku untuk sebuah partikel.Nortepartikel. Jadi apa yang terjadi jika Anda menjumlahkan semua energi kinetik dari partikel-partikel ini? Ternyata ketika semua energi kinetik ditambahkan, kuantitas yang disebut energi dalam gas ideal muncul (Tu). Energi dalam gas ideal dipengaruhi oleh derajat kebebasannya. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

1. Energi dalam untuk gas monoatomik seperti He, Ne, Ar

2. Energi dalam untuk gas diatomik seperti O₂, kutu buku₂, H₂

A. Pada suhu rendah (±300K)

Pada suhu rendah, energi dalam gas ideal dirumuskan sebagai berikut.

B. Pada suhu sedang (±500 K)

Pada suhu sedang, energi dalam gas ideal didefinisikan sebagai berikut.

C. Pada suhu tinggi (±1.000 K)

Pada suhu tinggi, energi dalam gas ideal didefinisikan sebagai berikut.

Demikianlah pembahasan tentang teori kinetik gas. Quipperian dapat menggunakan persamaan dari pembahasan untuk menyelesaikan soal gas ideal. Mau tahu contoh soalnya?Lihat itu!

Contoh soal 1

Tentukan volume 5 mol gas pada suhu dan tekanan standar (0^HAIC y 1 atm)!

Yang diketahui:

T= 0 + 273 = 273K

Norte= 5 Mol

R= 8,314 J/mol.K

PAG= 1 atm = 1,01 × 10⁵Meksiko Baru²

Diminta:ay=…?

Diskusi:

Untuk mencari volume, gunakan persamaan umum gas ideal berikut.

Jadi volume 5 mol gas pada suhu dan tekanan standar adalah 0,112 m³.

Mudah, bukan? Lanjutkan ke contoh soal berikutnya!

Contoh tugas 2

Yang diketahui:

Diminta:ay₂=…?

Diskusi:

Untuk mencari volume akhir, gunakan persamaan hukum Boyle-Gay-Lussac.

Jadi volume akhir gas adalah dua kali volume awal.

Contoh tugas 3

Sebuah gas monoatomik memiliki energi dalam 6 kJ dan suhu 27^HAIC. Tentukan jumlah mol gas!

Yang diketahui:

Tu= 6 kJ = 6.000 J

R= 8,314 J/mol.K

T= 27 + 273 = 300.000

Diminta:Norte=…?

Diskusi:

Untuk menentukan jumlah mol gas monoatomik, gunakan persamaan energi internal gas ideal untuk gas monoatomik.

Oleh karena itu, jumlah mol gas adalah 1,6 mol.

Bagaimana dengan Quipperian, sekarang sudah paham kenapa ban yang sering ditaruh di tempat panas bisa lebih cepat kempes. Ternyata semua ini bisa dijelaskan dengan teori kinetik gas,Kamu tahu. Jika seorang Quipperian ingin meningkatkan pemahamannya dengan mempraktikkan pemecahan masalah, bergabunglah sekarangVideo-Quipper. Video Quipper membuat belajar menjadi lebih mudah dan menyenangkan. Roh!

• https://id.wikipedia.org/wiki/Joseph_Louis_Gay-Lussac
• https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Boyle

Pengarang: Eka Viandari