Bila kita menekan gas sambil menjaga temperaturnya agar konstan, maka kita akan mendapatkan bahwa tekanan bertambah bila volume berkurang. Demikian pula, bila kita menyebabkan gas memuai pada temperatur konstan, tekanannya akan berkurang bila volumenya bertambah. Dengan pendekatan yang baik, tekanan gas berubah secara terbalik dengan volumenya. Ini berarti bahwa, pada temperatur konstan, hasil kali tekanan dan volume gas adalah konstan. Hasil ini ditemukan secara eksperimen oleh Robert Boyle (1627 -1691) dan dikenal sebagai hukum Boyle :
Untuk sebuah massa gas yang diberikan pada suatu tekanan konstan, maka volume adalah berbanding lurus dengan temperatur (hukum Charles dan Gay – Lussac ). Kita dapat mengikhtisarkan kedua hasil eksperimental ini dengan hubungan
(Tipler, 1998:572)
Satu mol sebuah zat adalah jumlah zat tersebut yang mengandung atom – atom atau molekul – molekul sejumlah bilangan Avogadro (Tipler, 1998: 573). Bilangan Avogadro, NA, merupakan jumlah molekul dalam satu mol. Nilai NA yang diterima adalah 6,02 x 1023 (Giancoli, 2001:466)
Pada umumnya, jumlah mol, n, pada satu sampel zat murni tertentu sama dengan massanya dalam gram dibagi dengan massa molekul yang dinyatakan sebagai gram per mol:
n (mol) = ………………(2.3)
(Giancoli, 2001:462)
Sekarang kita dapat menuliskan perbandingan yang dibahas di atas sebagai satu persamaan:
PV = nRT, ……………… (2.4)
di mana n menyatakan jumlah mol dan R adalah konstanta pembanding. R disebut konstanta gas universal karena nilainya secara eksperimen ternyata sama untuk semua gas. Nilai R, pada beberapa set satuan (hanya yang pertama yang merupakan satuan SI yang benar), adalah
R = 8,315 J/(mol.K)
= 0,0821 (L.atm)/(mol.K)
= 1,99 kalori/(mol.K)+
Persamaan (2.4) disebut hukum gas ideal, atau persamaan keadaan untuk gas ideal. Kita gunakan istilah “ideal” karena gas riil tidak mengikuti persamaan (2.4) dengan tepat, terutama pada tekanan (dan massa jenis) tinggi atau ketika gas dekat dengan titik cair (= titik didih). Bagaimanapun, pada tekanan yang lebih kecil dari sekitar satu atmosfir, dan ketika T tidak dekat dengan titik cair gas, persamaan (2.4) cukup akurat dan berguna untuk gas riil.
(Giancoli,2001: 463)
Karena jumlah total molekul N dalam gas sama dengan jumlah permol dikalikan jumlah mol (N = nNA), maka hukum gas ideal dapat dituliskan dalam jumlah molekul yang ada:
PV = nRT = RT atau PV = NkT ……………… (2.5)
Konstanta k, R/NA disebut konstanta Boltzmann dan mempunyai nilai:
k = = = 1,38 x 10-23 J/K
(Giancoli, 2001:466)
Perhatikan bahwa satuan tekanan dikalikan volume adalah sama dengan satuan kerja atau energi (sebagai contoh, N/m2); inilah sebabnya mengapa R memiliki satuan energi per mol per satuan suhu absolut. Dalam perhitungan kimia, volume seringkali dinyatakan dalam liter (L) dan tekanan dalam atmosfer (atm). Dalam sistem ini, hingga empat angka signifikan :
R = 0.08206
( Young dan Freedman,2001: 496)
Untuk massa yang konstan (atau jumlah mol yang konstan) dari suatu gas ideal, hasil kali nR adalah konstan, sehingga besarnya PV/T juga konstan. Jika notasi 1 dan 2 merujuk pada kedua keadaan sembarang dari massa yang sama dari gas, maka
(Young dan Freedman,2002: 496)
Konsep bahwa zat terdiri dari atom yang bergerak acak terus – menerus disebut teori kinetik. Kita membuat asumsi berikut ini mengenai molekul di dalam gas. Asumsi – asumsi ini menggambarkan pandangan yang sederhana mengenai gas. Dengan kondisi ini, sifat – sifat akan cukup sesuai dengan gas hukum gas ideal, dan memang gas seperti itu disebut sebagai gas ideal (Giancoli, 2001:467).
Asumsi – asumsi dasar teori kinetik, adalah:
1. Ada sejumlah besar molekul, N, masing – masing dengan massa m, yang bergerak dengan arah yang acak dengan berbagai laju. Asumsi ini sesuai dengan penelitian bahwa gas memenuhi tempatnya. Dalam kasus udara di bumi, dijaga untuk tidak keluar hanya oleh gaya gravitasi.
2. Rata – rata molekul – molekul berada jauh satu dari yang lainnya. Yaitu, jarak rata – rata mereka jauh lebih besar dari diameter setiap molekul.
3. Molekul – molekul dianggap mengikuti hukum mekanika klasik dan dianggap berinteraksi satu sama lain hanya ketika bertumbukan. Walaupun molekul – molekul saling memberikan gaya tarik yang lemah di antara tumbukan, energi potensial yang dihubungkan dengan gaya ini lebih kecil jika dibandingkan dengan energi kinetik dan diabaikan.
4. Tumbukan dengan molekul yang lain atau dinding bejana dianggap lenting sempurna, seperti tumbukan bola bilyar yang lenting sempurna.
(Giancoli, 2001:467)
Categories:
Fisika SMA
Makasih bgt bro info nya, sangat bermanfaat buat saya. hehe
Jangan Lupa mampir ke blog EXPO Lowongan Kerja Terbaru ane ya Lowongan Kerja BUMN PT Pegadaian (Persero)