Nama  : Olvi Wulan Nari

Nim     : ACC 115 008

GAS IDEAL

          Gas ideal merupakan kumpulan dari partikel –partikel suatu zat yang jaraknya cukup jauh dibandingkan dengan ukuran pertikelnya. Partikel-partikel itu selalu bergerak secara acak kesegala arah dan saling bertumbukkan antarpartikel atau dengan dinding akan terjadi tumbukan lenting sempurna sehingga tidak terjadi kehilangan energy. Hukum-hukum gas dari Boyle, Charles, dan Gay-Lussac dapat digabung menjadi satu hubungan yang lebih umum antartekanan, volume, dan temperature dari gas dengan jumlah tertentu.

PVT

          Pada temperature dan tekanan konstan, volume dari sebuah gas di tempat tertutup bertambah dengan perbandingan lurus dengan massa dari gas yang ada. Dengan demkian, kita tulis :

PV

          Persamaan ini dapat dibuat menjadi persamaan dengan memasukkan konstanta perbandingan. Penelitian menunjukkan bahwa konstanta ini memiliki nilai yang berbeda untuk gas yang berbeda. Bagaimanapun, konstanta persamaan tersebut sama jika kita tidak menggunakan massa, melainkan kita gunakan angka mol. Pada umumnya, jumlah mol, n, pada suatu sampel zat murni tertentu sama dengan massanya dengan gram dibagi dengan massa molekul yang dinyatakan sebagai berikut:

PV = nRT

Dimana: n =  jumlah mol

              R = konstanta perbandingan

              P =  tekanan

              V =  volume

              T =  temperature

HUKUM BOYLE MENGENAI GAS

          Eksperimen kuantitatif pada gas, pertama kali dilakukan oleh seorang saintis asal Irlandia yang bernama Robert Boyle.

          Dengan menggunakan tabung berbentuk J yang ditutupi pada bagian ujungnya, ia memasukkan raksa cair (Hg), kemudian diukur tekanan yang diterimagas didalam tabung dan volume dari gas. Kemudian tabung J ditambahkan lagi raksa cair(Hg), sehingga tekanan dalam gas dalam tabung meningkat dan volume gas dalam tabung semakin kecil.

          Dari eksperimen Boyle ini, diperoleh kesimpulan berupa adanya konstanta yang dinyatakan dalam persamaan matematis berikut:

PV = k

Dimana: k merupakan konstanta

          Penggunaan hukum Boyle paling penting untuk memprediksi volume suatu gas ketika tekanannya berubah atau sebaliknya.

HUKUM CHARLES MENGENAI GAS

          Charles adalah orang pertama yang mengisi balon udara dengan hydrogen dan yang pertama melakukan perjalanan dengan balon udara. Charles melakukan percobaan dengan mengamati perubahan volume terhadap temperature pada tekanan konstan. Ia menemukan bahwa pada tekanan konstan, volume gas meningkat.

          Yang menarik adalah fakta bahwa ketika volume gas mendekati nilai nol, temperature gas berada pada -273°C. Fakta ini memberikan satu pengukura standar untuk temperature yaitu Kelvin (K), yang mana K= -273°C sehingga:

K = -273°C

          Jadi, hukum Charles menyatakan bahwa volume gas berubah secara linear sesuai perubahan temperature. Dalam persamaan matematis dinyatakan:

V = bT

Dimana: b merupakan konstanta proposional gas

HUKUM AVOGADRO MENGENAI GAS

          Hukum Avogadro mengenai gas menyatakan bahwa pada temperature dan tekanan konstan, volume gas akan berbanding lurus secara proposional dengan jumlah mol dari gas tersebut.

Jika dinyatakan dalam persamaan matematis ialah:

V = an

Dimana: a = konstanta proposional gas

              N = jumlah partikel dalam gas

SYARAT-SYARAT GAS IDEAL

Gas ideal merupakan gas yang memenuhi asumsi berikut:

1. Suatu gas terdiri atas molekul-molekul yang disebut molekul yang disebut molekul.

2. Molekul-molekul gas ideal bergerak secara acak kesegala arah.

3. Molekul-molekul gas ideal tersebar merata di seluruh bagian.

4. Jarak antara molekul gas jauh lebih besar daripada ukuran molekulnya.

5. Tidak ada gaya interaksi antarmolekul kecuali jika molekul saling bertumbukan atau terjadi tumbukan antarmolekul dengan dinding.

6. Semua tumbukan yang terjadi baik antarmolekul maupun atarmolekul dengan dinding merupakan tumbukan lenting sempurna dan terjadi pada waktu yang sangat singkat (molekul dapat dipandang seperti bola keras yang kecil).

7. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku pada molekul gas ideal.

GAS IDEAL DALAM ILMU KIMIA

          Gas ideal seringkali dipelajari ketika mempelajari gas dalam pelajaran fisika maupun kimia. Temperatur gas ideal dihubungkan dengan energy kinetic translasi molekul-molekul gas k = 3/2 nRT. Jika energy translasi ini diambil sebagai energy total gas, maka U hanya tergantung pada temperature tidak ada volume atau tekanan U = 3/2 nRT. Jika ada energy lain maka persamaan U akan berharga lain di persamaan di atas. Misalnya ada gaya tarik menarik antar molekul.

          Dalam ilmu kimia, yang erat kaitannya dengan gas ideal adalah Hukum Termodinamika, Hukum Boyle, Hukum Charles/Hukum Gay Lussac, Hukum Dalton, serta Persamaan keadaan Van Der Waals.

FENOMENA TERKAIT GAS IDEAL

          Secara tanpa kita sadari beberapa fenomena gas ideal terjadi dalam kehidupan kita sehari-hari, seperti :

·    Ban motor menjadi kemps jika lama tidak digunakan

Ketika motor sering digunakan maka akan menjadi panas. Bukan hanya pada mesin, namun terjadi pada body dan ban. Pada saat ban panas suhu meningkat, otomatis tekanan juga meningkat. Sesuai dengan formula gas ideal.

Ketika motor lama tidak digunakan menyebabkan suhu pada motor menjadi dingin, begitu juga dengan ban. Ketika suhu ban motor turun maka tekanan di dalam ban berkurang. Hal ini menyebabkan ban motor kemps.

·    Botol menjadi kemps setelah dimasuki air panas

Pada saat memasukkan air panas ke dalam botol kemudian segera menutupnya. Setelah beberapa saat suhu pada air hangat sedikit demi sedikitakan turun menyesuaikan suhu lingkungan di sekitarnya. Turunnya suhu pada air hangat menyebabkan rumus gas ideal bekerja, yaitu ketika suhu turun menyebabkan botol air hangat menjadi kemps tersedot.

·    Konsep gerakan piston dalam mesin

Konsep pada mesin sebenarnya sederhana. Dengan menggunakan gas ideal, dimana bila volume diperkecil secara otomatis tekanan menjadi besar dan menyebabkan suhu menjadi naik. Ketika piston bergerak maju mundur melakukan suatu pekerjaan yang berfungsi untuk mengubah volume tabung/silinder piston agar mendapat suhu yang tinggi. Pada tekanan tinggi otomatis suhu akan naik. Sesuai dengan konsep rumus gas ideal bahwa ketika tekanan dinaikkan, maka suhu akan naik juga.

Hal ini menyebabkan mesin panas bukan hanya pada gerakkan yang terjadi, namun Kedka Klep bergerak secara cepat menyebabkan perubahan volume pada tabung klep.

CONTOH SOAL

1. Sebuah bejana oksigen (, massa molekul = 32,0 u) yang flesibel pada STP memiliki volume 10,0 . Berapa massa gas di dalamnya?

Penyelesaian :

Karena 1 mol mengisi volume 22,4 x , oksigen 10,0  sama dengan

n =  = 446 mol

Karena 1 mol mempunyai massa 0,0320 kg, massa oksigen adalah

m = (446 mol) x (0,0320 kg/mol) = 14,3 kg

2. Sebuah balon pesta helium yang dianggap berbentuk bolasempurna, mempunyai radius 18,0 cm. Pada temperature ruangan (20°C) tekanan dalamnya adalah 1,05 atm. Cari jumlah mol helium pada balon dan massa helium yang diperlukan untuk meniup balon sampai nilai ini!

Penyelesaian :

Kita gunakan hokum gas ideal untuk memenuhi n

Pertama kita temukan volume balon :

V =

Tekanan diketahui 1,05 atm = 1,064 x  N/. Temperatur harus selalu dinyatakan dalam Kelvin, sehingga kita rubah 20°C menjadi (20+273)K = 293 K. Akhirnya kita pilih nilai R = 8,315 J/(mol.K) karena kita menggunakan satuan SI berarti

n =

3. Gunakan bilangan Avogradro untuk menentkan massa atom hidrogen.

Penyelesaian:

Satu mol hidrogen (massa atom = 1,008 u) mempunyai massa

m =  = 1,67 x

Menurut sejarah, proses sebaliknya merupakan satu metode yang digunakan untuk mendapatkan  yaitu, dari massa hydrogen yang terukur.

4. Suatu sampel gas hidogen memiliki volume 8,56 L pada temperature 0°C dan tekanan 1,5 atm. Hitunglah mol  pada sampel itu!

Penyelesaian :

Diketahui :  V = 8,56 L

                   P = 1,5 atm

                   T = 0°C + 273 = 273 K

Ditanya :     n = ?

Jawab :

n =  0,57 mol

5. Suatu sampel ammonia dengan volume 7,0 mL pada tekanan 1,68 atm. Gas ini dikompres hingga mencapai volume 2,7 mL pada temperature konstan. Tentukan tekanan gas akhir!

Penyelesaian:

Diketahui:         = 1,68 atm

                 = 7,0 mL

                 = 2,7 mL

Ditanya :   = ?

Jawab :

Karena T konstan, maka persamaan gas ideal ini dapat kita ubah kebentuk lainnya

     =

     = 4,4 atm