TEORI KINETIK GAS IDEAL

Aninda Nurul LitaDini Puji Astuti

Naila Azzahra SuhardimanSalsa Syifa Nabila

Teori kinetik gas yaitu menjelaskan perilaku gas secara mikroskopis dengan menganggap gas terdiri atas partikel-partikel yang memiliki sifat sebagai berikut: Gas terdiri atas sejumlah besar molekul bertumbukan

elastik dengan satu sama lain dan dengan dinding-dinding wadah

Molekul-molekul terpisah secara rata-rata, oleh jarak yang besar dibandingkan dengan diameter masing-masing, dan tidak saling memberikan gaya kecuali bertumbukan

Tanpa adanya gaya eksternal (molekul-molekul bergerak cukup cepat sehingga kita dapat mengabaikan gravitasi), tidak ada posisi yang cenderung oleh molekul didalam wadah , dan tdak ada kecenderungan arah vektor kecepatan

Prinsip EkuipartisiPrinsip ini menyatakan bahwa untuk setiap gerakan, setiap molekul memiliki cara untuk menyimpan energinya.Peninjauan energi molekul seperti ini diperkenalkan oleh James Clerk Maxwell dan menamakan Prinsip Ekuipartisi Energi.Menurut prinsip ini “Setiap jenis molekul memiliki jumlah derajat kebebasan tertentu. Derajat kebebasan menyatakan molekul menyimpan energi, dan setiap satu derajat kebebasan berkaitan dengan energi kinetik rata-rata yang nilainya kT.

Pengaruh Kecepatan Terhadap Tekanan

Ketika terjadi tumbukan, partikel memberikan gaya pada dinding sebesar Fdan dinding memberikan gaya pada partikel yang besarnya sama, namun berlawanan arah. Sesuai Hk. II Newton, besar gaya tersebut sama dengan laju perubahan momentum.- F= maᵪ = m= = (1)Untuk selang satu sekon perubahan momentum yang terjadi sebesar = (perubahan momentum) x (jumlah tumbukan persekon) = (-2mvᵪ) () = - (2)

dari persamaan (1) dan (2) diperoleh bahwa gaya yang dialami partikel dari dinding adalah-F F (3)Jika diketahui luas setiap dinding kubus adalah A = ² dan banyaknya partikel di dalam kubus adalah N, tekanan p yang dialami oleh dinding kanan oleh N adalah Pᵪ = = Pᵪ = ( + + ….. )Pᵪ = ( + + ….. ) (4)Dengan ³ = volume kubus (V). Kecepatan kuadrat rata-rata partikel dalam arah x 𝓁(vᵪᵣ) dapat dituliskan sebagai v²ᵪᵣ = v²ᵪᵣ = v²ᵪ₁ + v²ᵪ + …. ₂ V²ᵪnDengan mensubstitusikan kecepatan rata-rata partikel, persamaan (4) dapat dituliskan menjadiPᵪ = (5)Karena partikel bergerak dalam sebuah ruang maka dapat diasumsikan bahwa Vᵪᵣ² = Vᵧᵣ² = Vzᵣ² sehingga kecepatan rata-ratanya akan menjadi Vᵣ² = Vᵪᵣ² + Vᵧᵣ² + Vzᵣ² Vᵣ² = 3 Vᵪᵣ² atau Vᵪᵣ² = Vᵣ² Sehingga persamaan (5) dapat dituliskan kembaliPᵪ = Sehingga Pᵪ = mv² () (6-10)

Pengaruh Energi Kinetik Partikel Terhadap Suhu

Ditinjau dari persamaan keadaan gas ideal, variabel keadaan, yaitu tekanan p, suhu T, dan volume V memiliki hubungan yang sangat erat.Substitusikan persamaan (6-9) dan (6-10) mv² () = kTKita telah mengetahui bahwa Ek = mv²Sehingga persamaan tersebut menjadiEk = kT (6-11)Ketika molekul diatomik melakukan gerak translasi dan rotasi maka energi kinetiknya menjadi Ek = kT+kT= (6-12)Energi kinetik pada suhu tinggi menjadiEk = kT+kT+kT= (6-13)Jadi, secara umum persamaan berikut dituliskan sebagaiEk = f (6-14)

Energi Dalam dan Kecepatan Partikel Gas

Energi dalam suatu gas didefinisikan sebagai jumlah energi kinetik seluruh molekul gas yang terdapat di dalam sebuah tabung terutup.Jika didalam seuha ruang tertutup terdapat N molekul gas, energi dalam gas mememnuhi persamaanU = NEk = Nf (6-15)Untuk gas monoatomik dengan derajat kebebasan 3 atau f=3 energi dalamnya yaituU = NkT (6-16)Untuk f = 5,U = NkT (6-17)Untuk f = 7U = NkT (6-18)Dari energi kinetik gas kita dapat menentukan energi dalam gas dan menentukan akar rat-rata kuadrat kelajuan (root mean square speed), . = (6-19) = (6-20)karena m = dan k = Maka persamaan (6-20) dapat ditulis lagi =

Akar rata-rata kuadrat kelajuan satu molekul gas dapat dituliskan menjadi = = = (6-22)