Ketika
air dididihkan di dalam teko, kenaikan suhu menghasilkan uap yang ber-hembus
dari celah atas pada tekanan yang tinggi. Uap air di udara dapatmengembun
menjadi butiran cairan di sisi gelas berisi air es, jika gelas barukeluar dari freezer,butiran
es akan terbentuk di sisinya ketika nap air berubahmenjadi padat.Semua contoh
di atas tersebut menunjukkan hubungan antara sifat skala besar atau makroskopik dari bahan seperti tekanan, volume, suhu, dan massa bahan.Tetapi kita
juga dapat mendeskripsikan suatu bahan menggunakan sudutpandang mikroskopik. Ini berarti menyelidiki kuantitas skala kecil sepertimassa, laju,
energy kinetik, dan momentum dari setiap molekul yang menyusunbenda.
(a) zat padat,
(b) zat cair, dan
(c) gas.
Deskripsi
makroskopik danmikroskopik saling berkaitan erat.Sebagai contoh, gaya
tumbukan(mikroskopik) yang terjadi ketikamolekul udara membenturpermukaan benda
tegar (seperti kulitkita) menyebabkan tekanan atmosfer(makroskopik). Tekanan
atmosferstandar adalah 1,01 x 105 Pa;
untuk menghasilkan tekanan ini, 1032 molekul membentur kulit Andasetiap hari dengan laju
rata-ratamelampaui 1700 km/jam Dalam pembahasan teori kinetik ini kita akan
menggunakan baik pendekatanmakroskopik maupun mikrokopik untuk memperoleh
pemahaman tentang sifatmateri terutamayang berkaitan dengan sifat
termalnya. Salah satu jenis materiyang paling sederhana untuk dipahami adalah gas ideal. Untuk gas sejenis itu,kita akan dapat menghubungkan tekanan, volume, suhu, dan jumlah bahan
satusama lain, juga dengan laju dan massa dari setiap molekul
Dalam bab ini kita akan mempelajari
sifat-sifat makroskopik dan mikroskopik gas.
·
Sifat
makroskopik gas adalah sifat yang dapat diukur, seperti
volum, tekanan, suhu dan massa.
·
Sifat
mikroskopik gas adalah sifat- sifat yang didasarkan pada
kelakuan molekul-molekul gas. Tentu saja
sifat-sifat makroskopik, misalnya tekanan, biasa dijelaskan dengan mengguanakan
sifat-sifat mikroskopik.
A.
PERSAMAAN KEADAN GAS IDEAL
" Jumlah partikel gas banyak sekali tetapi
tidak ada gaya tarik menarik (interaksi) antar partikel , Setiap partikel gas
selalu bergerak dengan arah sembarang atau bergerak secara acak "
Gambar 1.0 Suhu suatu gas monatomik ideal adalah
suatu ukuran yang berhubungan dengan rata-rata energi kinetik atom-atomnya
ketika mereka bergerak. Di dalam gambar ini, ukuranatom-atom helium relatif
terhadap jarak mereka ditunjukkan berdasarkan skala tekanan di bawah 1950 atmosfer.
Untuk menyederhanakan permasalahan teori
kinetik gas diambil pengertiantentang gas ideal :
1.Gas ideal terdiri atas
partikel-partikel (atom-atomataupun molekul-molekul) dalam jumlah yang
besarsekali.
2.Partikel-partikel tersebut
senantiasa bergerak dengan arah random/sebarang.
3.Partikel-partikel tersebut
merata dalam ruang yangkecil.
4.Jarak antara
partikel-partikel jauh lebih besar dariukuran partikel-partikel, sehingga
ukurtan partikeldapat diabaikan.
5.Tidak ada gaya antara
partikel yang satu dengan yang lain, kecuali bilabertumbukan.
6.Tumbukan antara partikel
ataupun antara partikel dengan dinding terjadisecara lenting sempurna,
partikel dianggap sebagai bola kecil yang keras,dinding dianggap
licin dan tegar.
7.Hukum-hukum Newton tentang
gerak berlaku
Kondisi – kondisi kehadiran suatu gas biasanya dirincikan
dengan besaran-besaran seperti tekanan, volum, suhu, dam massa zat. Sebagai
contoh tangki gas di dapur yang berisi gas dengan label yang menunjukkan
tekanan, volum, dan massa. Bebarapa variable ini merincikan keadaan gas dan
disebut sebagai variable keadaan (state
variable).
Misalkan kita memiliki sjumlah masssa gas
dalam tangki, maka massa ini biasanya massa ini berkaitan dengan volum V, tekanan p, dan suhu mutlah T. Salah
satu variable-variabel itu tidak dapat
diubah tanpa menyebabkan perubahan pada variable lain. Tangki gas biasanya
tidak boleh diletakkan di tempat yang langsung terkena sinar matahari. Bila
tangki lebih panas, suhu gas dalam tangki akan naik. Jika terlalu panas, tangki
dapat meledak. Peristiwa ini kadang terjadi pada ketel uap (di pabrik atau pembangkit
listrik) yang mengalami pemanasan berlebih.
Untuk gas ideal, hubungan antara p,V,T dan
m (atau jumlah mol n) cukup sederhana, sehingga kita dapat menyatakan sebagai
sebuah persamaan, yang dinamakan persamaaan
keadaan gas ideal. Persamaan ini hanya dipenuhi oleh gas ideal. Secara
nyata tidak ada gas yang tergolong ideal, tetapi gas-gas nyata pada tekanan
sangat rendah (lebih kecila dari 1 atm) dan suhunya tidak dekat dengan titik
cair gas, cukup akurat memanuhi persamaan keadaan gas ideal.
1.
Pengertian mol dan massa molekul
Banyak atom karbon
(partikel) dalam 12 g C-12 disebut bilangan
Avogadro,NA. Hasil
percobaan menunjukkan bilangan ini adalah 6,022 x 1023. Bilangan ini
digunakan untuk mendefinisikan satuan
ukuran banyak zat yang disebut mole (disingkat
mol).
“satu mol zat adalah banyaknya zat yang
mengandung NA molekul (partikel).”
sebagai contoh, satu mol
kelereng mengandung 6,022 x1023 buah kelereng. Secara analogi, satu
mol air mengandung NA
molekul air. Jadi, mol bukanlah massa,
tetpi ukuran banyaknya partikel. Dapat dinyatakan
“bilangan Avogadro = NA =
6,022 x1023 molekul setiap mol”
Karena kita sering
menggunakan satuan kilogram dalam perhitungan massa, maka kita biasanya
mengganti nilai NA ini
engan nilai ekivalennya
NA = 6,022
x1023 molekul/mol
= 6,022 x1023
x


= NA = 6,022 x1023
molekul/kmol
Selanjutnya,
dua istilah yang berhubungan yang harus kita kenal adalah massa atom dan massa molekul.
Keduanya diampilkan dengan lambang M.
Massa molekul (atau
massa atom), M, suatu zat adalah massa
dalam kilogram dari satu kilomol zat. Karena 12 kg C-12 didefinisikan
mengandung NA atom, maka 1
kmol C-12 memiliki massa atom M = 12 kg/kmol tepat. Contoh lain massa atom, M,
secara pendekatan adala atom hydrogen, M = 1 kg/kmol; gas oksigen (O2),
M = 32 kg/kmol; air (H2O), M =18 kg/kmol; gas nitrogen (N2), M
=28 kg/kmol
Membedakan
antara massa molekul, M, dalam satuan kg/kmol dan massa sebuah atom (atau molekul).mo, dalam satuan
kg/atom (atau kg/molekul)
Massa
molekul M = massa 1 kmol zat
= massa dari NA molekul
Massa
1 molekul =
x M

Jadi,
hubungan mo dan M adalah
Massa sbuah atom atau molekul m0 =
(8-1)

Hubungan antara massa total zat, m, dan besar mol,n. M
adalah massa (dalam kg) dari satu kilomol zat. Jika suatu zat bermassa m kg
memiliki n kmol, maka
m = massa n kmol
m = n x massa satu kilomol zat
Massa satu kilomol zat adalah M. Jadi,
Hubungan massa dan
mol m =
n x M atau n =
(8-2)

1.
Penurunan Persamaan Keadaan Gas Ideal
Volum gas ideal dapat
diubah dengan menggerakkan piston ke atas dan kebawah (gambar 1.1). anggap
bejana tidak bocor sehingga massa atau banayak mol gas itu tetap.
6,022 x1023 
x
Gambar 1.1
Sejenis
gas ideal dalam bejana silinder. Volum gas dapat diubah dengan menggerakkan
piston.
Persamaan
keadaan gas ideal dapat kita peroleh dengan dua cara berikut.
Cara
pertama,suhu
gas dijaga tetap dan volum diubah-ubah denggan menggerakkan
pisto. Misalnya, tekanan gas mula-mula p0 dan volum gas mula-mula V0
. Jika piston digerakka kebawah hingga hingga volum gas berkurang menjadi
V0 , ternyata
tekanan gas bertambah menjadi 2p0. Jika piston terus digerakkan
kebawah sehingga volum gas menjadi
V0,
ternyata tekanan gas bertambah menjadi 4p0. Hasil ini dapat
disimpulkan dengan pernyataan berikut.


“jika
suhu gas yang ada dalam bejana tertutup (tidak bocor) dijaga tetap, tekanan gas
berbanding terbalik dengan volumenya.”
Secara matematis, pernyataan
di atas dinyatakan sebagai


Hukum
Boyle Pv = konstan
p1V1
= p2V2 (8-3)
Persamaan (8-3) pertama kali
dinyatakan oleh Robert Boyle pada
tahun 1666, sehingga disebut Hukum
Boyle.
Cara
kedua,tekanan gas dijaga
tetap dan volum gas diubah-ubah dengan mengerakan piston.
Diasumsikan suhu mutlak gas mula-mula T0 dan volum gas mula-mula v0.
Bila piston dogerakkan keatas sehinga volum gas bertambah menjadi 2V0,
ternyata suhu mutlak gas bertambah menjadi 2T0. Bila piston terus
digerakkan ke atas sehinggga volum gas bertambah menjadi 4V0,
ternyata suhu mutlak gas bertambah menjadi 4T0. Hasil ini
disimpulkan denggan pernyataan sebagai berikut.
“ jika tekanan gas yang ada dalam
bejana tertutup (tidak bocor) dijaga tetap, volume gas sebading dengan suhu
mutlaknya”
Pernyataan diatas secara
matematis dinyatakan sebagai
V
T

Hukum
Charles- Gay Lussac



Persamaan
(8-4) dinyatakan pertama kali oleh Jacques
Charles (1747- 1823) dan Joseph Gay
Lussac ( 1778-1805), dan disebut Hukum
Charles- Gay Lussac.
Data
suhu gas lebih sring dinyatakn dalam t0C.
suhu mutlak gas T yang dinyatakan dalam satuan kelvi (K) dihitung dengan
persamaan
T = t +273 (8-5)
Sekarang
kita dapat menyatakan persamaan gas ideal yang memenuhi hukum Boyle dan
Charles-Gay Lussac engan menyatukan persamaan (8-3) dan (8-4)
Persamaan Boyle-Gay Lussac
= konstan



Persamaan
ini dapat digunakan untuk menyelesaikan soal-soal suatu gas yang jumlahnya tetap (massanya tetap) dan
mengalami dua keadaan (keadaan 1 dan keadaan 2). Massa suatu gas adalah tetap
jika diletakkn dalam suatu wadah yang tidak bocor.
Jika
suhu mutlak T tetap , dihasilkan pV = tetap; jika tekanan p tetap, dihasilkan
tetap. Persamaan (8-6) berlaku untuk percobaan
gas ideal dalam bejana tertutup (tidak
ada kebocoran) sehingga massa gas tetap selama percobaan. Jika massa atau
mol gas diubah, missal jika kita mengadakan mol gas , n, dengan mnjaga tekanan
dan suhu tetap, ternyata dihasilkan volume V yang ganda (lipat dua) juga.
Karena itu, kita boleh menulis bilangan tetap diruas kanan. Persamaan (8-6)
dengan nR, dengan R diperoleh dari percobaan dan kita peoleh persamaan umum
yang berlaku untuk gas ideal, yang disebut persamaan gas ideal.

Persamaan
keadaan gas ideal pV =nRT (8-7)
Persamaan
(8-7) juga dapat dinyatakan dalam besaran massa gas (satuan kg). caranya dengan
mensubstitusi n =
(lihat persamaan (8-2)) ke
dalam persamaan (8-7)

pV =nRT ⇔
pV =
RT (8-8)

Persamaan
umum gas ideal (persamaan (8-7)) juga
dapat dinyatakan dalam besaran massa
jenis gas, p (satuan kg m -3):
p =
=
(8-9)


Persamaan
umum gas ideal juga dapat dinyatakan dalam besaran banyaknya partikel gas, N.
banyak partikel, N, adalah hasil kali banyak mol gas, n, dengan bilangan
Avogadro, NA.
N = nNA atau n =
(8-10)

Jika
nilai n ini dimasukkan ke persamaan (8-7), diperoleh
pV =
RT

pV = N
T

Dengan
= k,maka

Persamaan keadaan gas ideal pV = NkT (8-11)
k disebut tetapan Boltzmann, yang bernilai
k =


A. TEKANAN dan Energi Kinetik Menurut Teori
Kinetik Gas
Dalam subbab ini kit dapatkan bahwa
tekanan dan suhu dapat dimengerti dengan meninjau gerak dari atom-atom (atau
moleku-molekul) dalam suatu wadah tertutup (sifat mikroskopik).
Teori kinetic gas didasarkan pada beberapa asumsi tentang gas ideal,yaitu
ebgai berikut :
1) Gas terdiri dari molekul-molekul yang
sangat banyak dan jarak pisah antar molekul jauh lebih besar daripada
ukurannya. Ini
berarti bahwa molekul-molekul menempati volum yang dapat di abaikan terhadap
wadahnya.
2) Moleku-molekul memenuhi hukun gerak
Newton, tetapi secara keseluruhan mereka bergerak lurus secara acak dengan
kecepata tetap. Erak secara acak maksudnya bahwa tiap molekul
dapat bergerak sama dalam setiap arah.
3) Molekul-molekul mengalami tumbukan
lenting sempurna satu sama lain dan dengan dinding wadahnya. Jadi
, dalam tumbukan, energy kinetik adalah konstan.
4)
Gaya-gaya
antar molekul dapat diabaikkan, kecuali selama satu tumbukan yang berlangsung
secara singkat.
5)
Gas
yang dipertimbangkan adalah suatu zat tunggal, sehingga semua molekul adalah
identik.
1.
Formulasi Tekanan Gas dalam Wadah Tertutup
Perhatikan suatu gas
ideal yang terkurung dalam sebuah ruang kubus dengan rusuk L. tinjaulah sebuah
molekul gas bermassa m0 yang sedang bergerak menuju dinding T, dan
misalkan komponen kecepatan terhadap sumbu X adalah v1x, Molekul ini
akan memiliki komponen momentum terhadap X sebesar m0v1 ke
arah dinding. Molekul ini menumbuk dinding karena tumbukan bersifat lenting
sempurna, maka setelah tumbukan kecepatan molekul menjadi –v1x dan
momentumnya –m0v1x,










Perubahan momentum ,olekul gas adalah
∆p = momentum akhir –
momentum awal
= (–m0v1x) – (m0v1x)
= -2 m0v1x
Molekul harus menempuh jarak
2L (dari dinding S ke T dan kembali lagi ke S) sebelum selanjutnya bertumbukan
dengan dinding S. selang waktu untuk perjalanan ini adalah
∆t =
= 


Laju perubahan momentum
molekul sehubungan dengan tumbukan dengan dinding S adalah



Dari bentuk umum hukum ke-2
Newton diketahui bahwa laju perubahan momentum tidaklain adalah gaya yang
dikerjakan molekul pada dinding sehingga
F =
= 


Karena luasdinding S adalah
L2, tekanan gas p adalah gaya per satuan luas, maka
p =
=
= 



jika ada sejumlah N molekul
gas dalam ruang tertutup dan kecepatan komponen X-nya adalah v1x,v2x,……..,vNx,
tekanan total gas pada dinding S diberikan oleh
p =
(v1x,2+ v2x2,+…….+.,vNx2)
atau p =
N
(8-13)



dengan
adalah rata-rata kuadrat kelajuan pada sumbu
X.

Dalam gas, molekul-molekul
bergerak ke segala arah dalam tiga dimensi. Sesuai dengan anggapan (2) bahwa
setiap molekul bergerak dengan kelajuan tetap, maka rata-rata kelajuan pada
arah X,Y dan Y adalah sama besar.



Dari resultan rata-rata
kuadrat kecepatan
diperoleh









jika nilai
ini kita masukan ke persamaan (8-13),
diperoleh

p =
N (
) atau p =
N
(8-15)





Besaran L3 tidak
lain adalah volume gas V, sehingga Persamaan (8-15) dapat ditulis
Tekanan
gas p =
(
) (8-16)



Dengan :
p = tekanan gas (Pa)
m0 = massa
sebuah molekul (kg)

N = banyak molekul (partikel)
V = volum gas (m3)
1.
Energy Kinetik Rata-rata Molekul Gas
Menurunkan hubungan
suhu mutlak T dan energy kinetik rata-rata partikel gas,
, dari dua persamaan :
persamaan (8-11) dan (8-16)

Persamaan (8-11) dapat dituliskan dalam bentuk
pV = NkT atau p =
kT (
8-17)

persamaan
(8-16) dapat kita tulis dalam bentuk
p =
x (
) 




atau
p =
, (
) (8-18)



ruas
kiri persamaan (8-17) sama dengan ruas
kiri persamaan (8-18), sehingga








Energy Kinetik Rata-rata
=
kT (8-19)


Dengan
k = 1,38 x 10-23 J K-1 disebut tetapan Boltzmann. Dapat kita nyatakan kesimpulan sebagai berikut.
(1) Suatu
gas pada persamaa (8-18a) tidak mengandung besaran
, ini berarti banyak molekul per satuan volum
tidak mempengaruhi
suhu gas.


(2) Persamaan
(8-19) menytakan bahwa suhu gas hanya berhubungan dengan gerak molekul (energy
kinetic atau kecepatan molekul ). Makin cepat gerak molekul gas, makin tinggi
suhu gas.
2. Kelajuan
Efektif Gas
Dari
persamaan (8-16) diperoleh bahwa tekanan
gas berhubungan dengan rata-rata dari kuadrat kelajuan
. Karena molekul-molekul gas
tidak seluruhnya bergerak dengan
kecepatan yang sama (gambar)., maka kita perlu mendefinisikan
. Misalkan di dalam suatu
wadah tertutup ada N1 molekul bergerak dengan kecepatan v1, N2
molekul bergerak dengan kecepatan v2 dan seterusnya, maka rata-rata
kuadrat kelajuan partikel gas
, dapat dinyatakan dengan persamaan berikut.





Dengan
N =
N1 + N2 + N3 +…………= ∑ Ni (8-21)
Kelajuan
efektif vRMS (RMS = root mean square) definisikan
sebagai akar dari rata-rata kuadrat kelajuan,
.

Definisi
vRMS vRMS =
(8-22)

a.
Hubungan
Kelajuan Efektif Gas dengan Suhu Mutlaknya.
Dengan
menggunakan kelajuan efektif, vRMS, energy kinetic rata-rata
partikel gas dapat kita nyatakan sebagai


Dengan menyamakan ruas kanan Persamaan (8-23) dan
(8-19) diperoleh





kelajuan
efektif
vRMS =
(8-24)


dengan
m0 adalah massa sebuah molekul gas.
b.
Perbandingan Kelajuan Efektif Berbagai
Gas
Agar
dapat melihat perbandingan kelajuan efektif berbagai gas, kita akan mengubah
bentuk Persamaan (8-24) sehingga dapat dinyatakan dalam massa molekul gas, M. dari
persamaan ( 8-1) : m0 = M/NA
dan persamaan (8-12): k= R/NA diperoleh
vRMS
=
= 


Kelajuan
efektif vRMS =
(8-25)

sebagai contoh, pada suhu 200C
(T = 293 K), kelajuan efektif gas nitrogen N2 (M = 28 kg/kmol)
adalah
vRMS =
= 511 K

c.
Menghitung Kelajuan Efektif dari Data
Tekanan
Perhatikan, massa total gas
m adalah hasil kali banyak molekul N dengan massa sebuah molekul m0, ditulis
m = Nm0 atau m0
=
(8-26)

pV = NkT
kT =
(8-27)

dengan
memasukkan nilai kT dari Persaman (8-27) dan m0 dari Persamaan (8-26) ke persamaan (8-24)
diperoleh
vRMS
=
= 


vRMS
=
=


Karena
m/V = p, maka
vRMS =
(8-28)

dengan
p adalah massa jenis gas.
Apakah
tekanan mempengaruhi kelajuan efektif suatu gas? Rumus dasar vRMS bukanlah
persamaan (8-28), tetapi persamaan (8-25), vRMS =
. pernyataan ini menyatakan bahwa vRMS
suatu gas hanya bergantung pada suhu
mutlak T. jadi, walaupun tekanan gas kita ubah dari p menjadi 2p atau 3p,
kelajuan efektif, vRMS tetaplah sama dengan vRMS semula.

3. Teorema
Ekipartisi Energi
Menurut
persamaan (8-19), energy kinetic rata-rata molekul suatu gas pada suhu mutlak T
dinyatakan oleh




Faktor
pengali 3 pertam kali muncul pada persamaan (8-14) ;
=
Ini muncul karena ekivalensi dari rata-rata
kuadrat komponen-komponen kecepatan.







Ekivalensi
ini menunjukkan fakta bahwa kelakuan gas tidak bergantung pada pemilihan
orientasi (arah) sistem koordinat XYZ, dan dapat kita tulis




Bahwa
angka 3 muncul karena gaerak tanslasi molekul gas monoatomik memiliki 3
koponen, yaitu X,Ydan Z. kita katakana gas ideal monodiatomik memiliki tiga
derajat kebebasan, sehingga energy kinetic rata-rata per molekulnya adalah
Energy Kinetik Monoatomik
=
= 3(
)



Pernyataan
umum dari hasil di atas dikenal sebagai teorema
ekipartisi energy yang berbunyi sebagai berikut.
Untuk suatu sistem molekul-molekul gas
pada suhu mutlak T dengan tiap molekul memiliki f derajat kebebasan, rata-rata
energy energy kinetic per moleku
adalah

Ekipartisi energy
=
= f (
(8-29)




berhubungan
dengan tiap derajat kebebasan. Sekali lagi, untuk gas ideal monoatomik, hanya ada tiga derajat
kebebasan translasi, f = 3, sehingga dihasilkan persamaan (8-19). Teorema
ekipartisi energy diusulkan pertama kali oleh Ludwing Boltzmann.
a. Derajat
Kebebasan Molekul Gas Diatomik
Perhatikan sebuah gas diatomic , yang bisa
divisualisaikan sebagai suatu molekul berbentuk batang pendek dengan pemberat
atom pada kedua ujungnya (seperti barbell pada angkat besi). Dalam model ini
pusat massa molekul dapat bergerak translasi dalam arah X,Y,dan Z.(gambar a)
Gambar (a) gambar
(b) gambar
(c)
Selain
gerak translasi, molekul diatomic juga dapat berotasi pada sumbu X,Y dan Z. (gambar
b). Perhatikan barbel ( molekul) terletak pada sumbu Y dan kedua atom dianggap
massa titik. Lengan torsi kedua atom terhadap sumbu Y sangat kecil sehingga
momen inersia terhadap sumbu Y sangat kecil . ingat IY = m1r12
+ m2r22. IY yang sangat kecil
menghasilkan energy kinetic kinetic rotasi terhadap sumbu Y juga sangat kecil.
(ingat EKy =
IY
2).
Karena energy kinetic rotasi terhadap sumbu Y dapat diabaikkan terhadap energy
kinetic rotasi sumbu X dan Z, maka kita dapat mengabaikkan rotasi terhadap
sumbu Y. Jadi , ada Lima derajat
kebebasan untuk gas diatomic, tiga berkaitan dengan gerak translasi dan dua
berkaitan dengan dengan gerak rotasi.


Bagaimana dengan derajat kebebasan gas
diatomic yang berkaitan dengan getaran? Dalam model vibrator
(pengetar), kedua atom dihubungkan oleh sebuah pegas khayal (gambar c). gerak
getaran menambah dua lagi derajat kebebasan, berkaitan dengan energy kinetic
dan potensial karena getaran sepanjang pegas khayal molekul. Dengan demikian,
sebuah molekul gas diatomic boleh memiliki sampai tujuh derajat kebebasan yang
member kontribusi terhadap energy mekaniknya
tiga translasi, dua rotasi dan dua vibrasi.
Pemeriksaan data percobaan menghsilakan
bahwa beberapa molekul gas diatomic seperti H2 dan N2
tidak bergetar pada suhu kamar. Jadi
, secara eksprerimental hanya diperoleh lima derajat kebebasan saja pada gas
diatomic bertemperatur kamar yang
memberi kontribusi pada energy mekanik atau energy kinetic tiap molekul : tiga
translasi dan dua rotasi. Karena gas diatomic memiliki lima drajat kebebasan (f
=5), maka energy mekanik rata-rata per molekul
atau energy kinetic rata-rata per molekul
adalah


Energi
kinetic gas diatomic
= 5 (
kT) (8-30)


b.
Energi
Dalam Gas
gas
ideal yang terkurung dalam sebuah wadah tertutup mengandung banyak sekali
molekul. Tiap molekul gas memiliki energy kinetic rata-rata
= f (
kT). Energy dalam suatu gas ideal didefinisikn sebagai jumlah energy kinetic
seluruh molekul gas yang terdapat di
dalam wadah tertutup. Jika ada sejumlah N molekul gas dalam wadah, energy
dalam gas U merupakan hasil kali N dengan energy tiap molekul,
.



U = N
= N f (
kT) = f
nRT (8-31)



Untuk
gas monoatomik (f = 3) ; U = 3N (
kT) =
nRT (8-32)


untuk
gas diatomic (f = 5) ; U = 5N (
kT) =
nRT (8-33)


dengan
n = besar mol gas.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar