Rangkuman gas ideal dan gas nyata

RANGKUMAN GAS IDEAL DAN GAS NYATA

Gas Ideal

Gas ideal adalah gas teoritis yang terdiri dari partikel-partikel titik yang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Konsep gas ideal sangat berguna karena memenuhi hukum gas ideal, sebuah persamaan keadaan yang disederhanakan, sehingga dapat dianalisis dengan mekanika statistika.

Gas ideal termodinamika klasik

Persamaan keadaan gas ideal adalah hukum gas ideal

PV = n R T

Dimana ;

P = tekanan (atm)

V= volume  (Liter)

n = jumlah substansi gas  (mol)

R = konstanta gas

T = temperatur  (Kelvin)

Dalam gas ideal terdapat berbagai hukum ;

1. Hukum Boyle                                                                                                                                         Hukum Boyle dikemukakan oleh fisikawan Inggris yang bernama Robert Boyle. Hasil  percobaan Boyle menyatakan bahwa apabila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup  dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya.

P1V1= P2V2

 Dengan ;

p₁ :tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²)
p₂ : tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²)
V₁ : volume gas pada keadaan 1 (m³)
V₂ : volume gas pada keadaan 2 (m³)

2. Hukum Charles                                                                                                                              Hukum Charles dikemukakan oleh fisikawan Prancis bernama Jacques Charles. Charles menyatakan bahwa jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlaknya.

Keterangan:

V₁ : volume gas pada keadaan 1 (m³)
V₂ : volume gas pada keadaan 2 (m³)
T₁ : suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)
T₂ : suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

3.HukumGayLussac                                                                                                                                    Hukum Gay Lussac dikemukakan oleh kimiawan Perancis bernama Joseph Gay Iussac. Gay Lussac menyatakan bahwa jika volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya.

Keterangan:

T₁ : suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)
T₂ : suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)
p₁ : tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²)
p₂ : tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²)

4. Hukum Avogadro

V1/V2 = n1/n2

Keterangan:

V₁ : volume gas pada keadaan 1 (m³)
V₂ : volume gas pada keadaan 2 (m³)
n₁ : jumlah substansi gas pada keadaan 1  (mol)
n₂ : jumlah substansi gas pada keadaan 2  (mol)

GAS NYATA

Gas nyata adalah gas yang tidak mematuhi persamaan dan hukum gas lainya di semua kondisi suhu dan tekanan.

Penyebab Penyimpangan

Van der Waal menunjukkan asumsi kesalahan yang dibuat dalam merumuskan model kinetik molekular gas.

Kekuatan tarik antara molekul gas dianggap diabaikan. Asumsi ini hanya berlaku pada tekanan rendah dan suhu tinggi karena dalam kondisi molekul berjauhan. Tetapi pada tekanan tinggi dan suhu rendah volume gas kecil dan sehingga kekuatan menarik meskipun sangat kecil.

persamaan Van Der Waals ;

P  = tekanan absolut gas (atm)

V  =volume spesifik gas (liter)

R  = konstanta gas (0,082 L.atm/mol atau 8,314J/Kmol)

T  =suhu /temperatur absolut gas (K)

n  =jumlah mol gas

a,b =konstanta Van der Waals

tabel beberapa nilai konstanta Van der Waals a dan b:

gas	a (atm dm6 mol-2)	b (atm dm6 mol-2)
He	0,0341	0,0237
Ne	0,2107	0,0171
H2	0,244	0,0266
NH3	4,17	0,0371
N2	1,39	0,0391
C2H	4,47	0,0571
CO2	3,59	0,0427
H2O	5,46	0,0305
CO	1,49	0,0399
Hg	8,09	0,0170
O2	1,36	0,0318

Bila dibandingkan dengan persamaan gas ideal, persamaan Van der Waals ini dapat digunakan pada gas nyata denga besaran suhu dan tekanan yang lebih besar. Disamping itu juga persamaan Van der Waals juga dapat menjelaskan penyimpangan gas nyata dari gas ideal. Namun walaupun demikian, persamaan Van der Waals ini belum dapat secara sempurna menggambarkan sifat0sifat gas sehingga digunakan persamaan lain yang dikenal persamaan Virial.

Batas-batas Hukum termodinamika II

ü  Menurut clausius

Sifatnya reversibel (bolak-balik) entropi di alam semesta tidak akan berkurang dan tidak bertambah.Kalor yang di lepaskan dari suhu rendah ke suhu tinggi akan membutuhkan usaha.

ü  Menurut Calvin Plank

Tidak semua kalor yang di serap dari lingkungan di ubah menjadi energi.

NB:      Proses dalam Termodinamika cenderung tidak teratur ukuran ketidakteraturannya disebut Entropi (S) di pengaruhi oleh kalor yang di  terima dan di keluarkan.

Hukum Gay lussac (Hukum perbandingan volume)

bunyi hukum tersebut adalah : "Bila di ukur pada suhu dan tekanan yang sama, volume gas gas yang bereaksi dan volume gas gas hasil reaksi berbanding sebagai bilangan bulat dan sederhana"
Hukum gay lussac di dasari oleh hasil penemuan ahli kimia inggris yang bernama Henry Cavendish (1731-1810)bahwa perbandingan volume gas hidrogen yang bereaksi dengan gas oksigen membentuk air adalah 2:1 dengan syarat harus di ukur pada suhu dan tekanan yang sama.pada tahun 1808, Joseph Louis Gay Lussac melakukan percobaan serupa dengan menggunakan berbagai macam gas. Ia menemukan bahwa perbandingan vo- lume gas-gas dalam reaksi selalu merupakan bilangan bulat sederhana.
2 volume gas hidrogen + 1 volume gas oksigen → 2 volume uap air
1 volume gas nitrogen + 3 volume gas hidrogen → 2 volume gas amonia
1 volume gas hidrogen + 1 volume gas klorin → 2 volume gas hidrogen klorida
dari hasil percobaan inilah gay lussac mengemukakan hukumnya.

Avogadro pada tahun 1811. Hipotesis Avogadro menyatakan bahwa dua sampel gas ideal dengan volume, suhu, dan tekanan yang sama, maka akan mengandung molekul yang jumlahnya sama. Contohnya adalah, ketika hidrogen dan nitrogen dengan volume yang sama mengandung jumlah molekul yang sama ketika mereka berada pada suhu dan tekanan yang sama. Avogadro menyebut partikel sebagai molekul.

Untuk suatu massa dari gas ideal, volume dan mol gas secara langsung akan proporsional jika suhu dan tekanannya konstan. Persamaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut:

atau 

Dimana:

V adalah volume gas

n adalah jumlah zat dari gas (dalam satuan mol)

k adalah konstanta yang sama dengan RT/P, di mana R adalah konstanta gas universal, T adalah suhu Kelvin, dan P adalah tekanan. Sebagai suhu dan tekanan yang konstan, RT/P juga konstan dan disebut sebagai k. Ini berasal dari hukum gas ideal.

Hukum ini menjelaskan bagaimana dalam kondisi suhu, tekanan, dan volume gas yang sama pasti mengandung jumlah molekul yang sama. Untuk membandingkan substansi yang sama di bawah dua set yang kondisinya berbeda, hukum ini dapat dinyatakan sebagai berikut:

Persamaan ini menunjukkan bahwa, jika jumlah mol gas meningkat, volume gas juga akan meningkat secara proporsional. Dan sebaliknya, jika jumlah mol gas berkurang, maka volume juga menurun.

Dalam kimia, hukum perbandingan tetap atau hukum Proust (diambil dari namakimiawan Perancis Joseph Proust) adalah hukum yang menyatakan bahwa suatusenyawa kimia terdiri dari unsur-unsur dengan perbandingan massa yang selalu tepat sama. Dengan kata lain, setiap sampel suatu senyawa memiliki komposisi unsur-unsur yang tetap. Misalnya, air terdiri dari ⁸/₉ massa oksigen dan ¹/₉ massahidrogen. Bersama dengan hukum perbandingan berganda (hukum Dalton), hukum perbandingan tetap adalah hukum dasar stoikiometri.

Dari hasil eksperimen yang dilakukan Joseph Louis Proust (1807) ditemukan fakta sebagai berikut:Perbandingan massa unsur-unsur dalam setiap senyawa adalah selalu tetap. Inilah yang menjadi salah satu hukum dassar kimia yang kemudian dikenal sebagai Hukum Perbandingan Tetap atau Hukum Proust. Perhatikan data reaksi hidrogen dan oksigen menghasilkan air berikut!.