Rangkuman Gas Ideal

A. PENGERTIAN GAS IDEAL

   

     Gas ideal yaitu suatu gas hipotetis yang mengikuti semua hukum-hukum gas.  Gas ideal sebenarnya tidak ada, tetapi sifat-sifatnya bisa didekati oleh gas nyata monoatomik yang bersifat inert, seperti He, Ne, dan Ar, pada tekanan rendah dan suhu tinggi. Suatu gas dianggap ideal jika pada molekul-molekulnya tidak terjadi interaksi atau gaya tarik-menarik dan tidak memerlukan ruang.

Sifat- sifat gas ideal:

a. terdiri dari partikel-partikel yang tersebar merata dalam ruang hampa.

b. selalu bergerak ke segala arah dengan kecepatan yang sama(v_x = v_y = v_z).

c. memenuhi hukum newton tentang gerak.

d. tumbukan partikel-partikel gas dengan dinding bersifat lenting sempurna (e=1).

e. gaya tarik-menarik dan ukurannya diabaikan. 

B. PERSAMAAN GAS IDEAL 

1. HUKUM BOYLE

 

     

     Robert Boyle(1662), seorang ilmuwan dari inggris,mula-mula mempelajari pengaruh perubahan volume terhadap tekanan suatu gas pada suhu tetap. Ia mengamati gas cenderung kembali ke volume asalnya setelah dimampatkan atau dimuaikan. Hukum Boyle berbunyi :

     “Pada suhu tetap, volume dari sejumlah tertentu gas berbanding terbalik dengan tekanannya.”

Secara matematis dinyatakan:

  (pada suhu tetap)

atau

(k = konstan/tetapan)

atau 

PV = konstan

Dengan cara lain dapat dinyatakan :

P₁V₁ = P₂V₂ 

atau

     Suatu keadaan dimana suhu gas dibuat tetap dan volumenya diubah-ubah sehingga tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya disebut isotermik. 

2. HUKUM GAY-LUSSAC

 

     Jika suhu gas dinaikkan, maka gerak partikel-partikel gas akan semakin cepat sehingga volumenya bertambah. Apabila tekanan tidak terlalu tinggi dan dijaga konstan, volume gas akan bertambah terhadap kenaikan suhu.

Hubungan tersebut dikenal dengan Hukum Gay-Lussac yang dapat dinyatakan sebagai

    “Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”

    Suatu keadaan di mana tekanan gas dijaga tetap dan volumenya diubah-ubah sehingga volume gas sebanding dengan suhu mutlak disebut isobarik. 

 

3.HUKUM CHARLES 

     Charles mengamati hubungan antara tekanan(P) terhadap temperatur(T) suatu gas yang berada pada volume tetap(isokhorik). Hasil penelitiannya kemudian dikenal sebagai Hukum Charles yang menyatakan hasil tekanan(P) dengan temperatur(T) suatu gas pada volume tetap adalah konstan.

     Hubungan tersebut dikenal dengan Hukum Charles yang dapat dinyatakan sebagai:

 

     “Apabila volume gas yang be rada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”

      Suatu keadaan di mana volume gas dibuat tetap sehingga tekanan sebanding dengan suhu gas disebut isokorik. 

5.  HUKUM AVOGARDO

Amaedo Avogadro(1776-1856), dari italia, menemukan hubungan antara volume dan jumlah molekul gas, yang kemudian disebut sebagai Hukum Avogadro.

    “Pada suhu dan tekanan yang sama, semua gas yang volumenya sama mengandung junlah molekul yang sama pula.”

Pernyataan tersebut sesuai dengan:

     “Semua gas yang jumlah molekulnya sama akan mempunyai volume yang sama, asalkan diukur pada suhu dan tekanan yang sama.”

     Hukum Avogadro secara matematis ditulis:

 

 

atau

    (n=jumlah mol gas)

6. PERSAMAAN UMUM GAS IDEAL 
   

      Kombinasi dalam satu pernyataan hukum Boyle, Charles, Gay Lussac dan Avogadro diperoleh suatu persamaan baru, yaitu:

 

atau 

 

Secara umum ditulis sebagai:

P V = n R T

Di mana:

R = tetapan umum gas = 0,082 L atm/mol K = 8314 J/mol K

n = jumlah mol (mol)

 

Persamaan ini disebut juga Persamaan Gas Ideal. Untuk satu jenis gas pada dua keadaan yang dibandingkan(P, V dan T), maka n adalah tetap. 

 

 (suatu tetapan)

atau 

 

= Konstan 

atau

 

Keterangan :

P₁ = tekanan mutlak mula-mula dari gas dalam ruang (N/m² atau Pa)

P₂ = tekanan mutlak akhir dari gas dalam ruang (N/m² atau Pa)

V₁ = volume mula-mula dari gas dalam ruang (m³)

V₂ = volume akhir dari gas dalam ruang (m³)

T₁ = suhu mutlak mula-mula dari gas dalam ruang (K)

T₂ = suhu mutlak akhir dari gas dalam ruang (K)

a. Berat Molekul Gas Ideal

   Untuk n mol gas, berlaku:
 

Jika massa m gas diketahui, maka n = m/M. Berat molekul (M) gas dihitung dengan persamaan:

atau

b. Rapatan Gas

   Rapatan gas didefinisikan sebagai perbandingan massa gas terhadap volumenya pada suhu dan tekanan tertentu.

Secara matematis hubungan tersebut ditulis:

 

di mana:

  d = rapatan gas (g/L)

  m = massa gas (g)

  V = Volume gas (L) atau

   Rapatan gas juga dapat dihitung dari persamaan  gas ideal.

 PV = nRT

 

  atau

 

7. Hukum Dalton 

    Menurut hukum Dalton, tekanan total campuran gas sama dengan jumlah tekanan parsial masing-masing gas pembentuknya atau dapat ditulis sebagai berikut:

            P_total = P₁ + P₂ + P₃ ...    (V dan T tetap)

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

 

  
Sumber:
Soedjojo, P. 2000. Fisika Dasar. Yogyakarta: Penerbit Andi 
 
Yazid, Estien. 2005. Kimia Fisika Untuk Paramedis. Gresik: Penerbit Andi