Pendahuluan

Assalamu'alaikum Warrahmatullahi Wabarakatuh
Selamat pagi, siang, dan sore teman-teman semua....

Selamat datang di blog Fisika DJ
Masih pada semangat kan ???? Harus semangat dong
Di dalam blog ini saya akan membahas sedikit tentang materi yang mungkin tidak asing lagi bagi kalian yang sedang duduk di SMP maupun SMA yaa....
Waaahhhh..... apa itu ?

Kali ini akan membahas materi "Teori Kinetik Gas". Selamat membaca dan semoga kontent nya sesuai dengan apa yang teman-teman butuhkan serta dapat dipahami...

Yuk tunggu apa lagi ??
Eits.. sebelum belajar alangkah baiknya baca doa terlebih dahulu yahhh...

Saya harap semoga isi blog ini bermanfaat bagi yang membacanya.

"Berusahalah untuk tidak menjadi manusia yang berhasil tapi berusahalah menjadi manusia yang berguna" (Albert Einstein)

Read more »

Hukum Charles

Kita telah mengetahui selain ditentukan oleh tekanan, volume gas dalam ruang tertutup juga dipengaruhi oleh suhu. Jika suhu dinaikkan, maka gerak partikel-pertikel gas akan semakin cepat sehingga volumenya bertambah. Hal tersebut sesuai dengan hukum Charles yang berbunyi “ Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”. Secara matematis pernyataan tersbut dapat dituliskan sebagai berikut :

Dimana :

V₁ = volume gas pada keadaan 1 (m³)

T₁ = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)

V₂ = volume gas pada keadaan 2 (m³)

T₂ = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)
Grafik hubungan antara tekanan dan suhu adalah sebagai berikut :

Gambar 1 Hubungan antara V-T pada tekanan konstan

               Hubungan antara volume gas dan suhu pada tekanan konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti di atas. Dimana saat suhu meningkat maka gerak antar partikel didalam suatu ruang tertutup juga semakin cepat sehingga volumenya pun meningkat. Proses ini disebut dengan proses isobarik.

Gambar 2. Animasi Hubungan antara V-T pada tekanan konstan

Gambar 3. Animasi hukum Charles

Read more »

Posted in: Materi

Hukum Gay Lussac

              Kita mungkin pernah mencoba atau melihat bahwa apabila botol dalam keadaan tertutup kita masukkan ke api, maka botol tersebut akan meledak. Hal ini terjadi karena tekanan gas didalam botol naik akibat kenaikan suhu. Hal tersebut sesuai dengan hukum Gay Lussac yang berbunyi “Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”. Secara sistematis dapat dituiskan sebagai berikut :

Dimana :

P₁ = tekanan pada keadaan 1 (N/m²)

T₁ = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)

P₂ = tekanan pada keadaan 2 (N/m²)

T₂ = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

Berikut adalah grafik hubungan antara tekanan dan suhu 

Gambar 1. Grafik hubungan antara tekanan dan suhu

Hubungan antara tekanan dan suhu gas pada volume konstan dapat dilukiskan dengan grafik diatas. Dimana jika volume dalam ruang tertutup dijaga konstan maka semakin besar suhu maka semakin besar pula tekanannya begitu juga sebaliknya. Proses yang terjadi pada volume konstan disebut proses isokhorik.

Gambar 2. Animasi Hukum Gay Lussac

Hukum Boyle-Gay Lussac

         Hukum ini merupakan gabungan dari hukum Boyle dan hukum Gay Lussac. Hukum Boyle-Gay Lussac berbunyi “jika volume gas diperkecil, maka tekanan gas tersebut meningkat asalkan suhunya tetap atau jika volume gas diperbesar maka tekanan mengecil”. Persamaan ini berlaku untuk gas ideal dengan tekanan absolut (yaitu dalam atm) dan dinyatakan dalam suhu absolut (yaitu kelvin). Persamaan hukum Boyle-Gay Lussac dapat dinyatakan sebagai berikut :

Gambar 1. Animasi Hukum Boyle-Gay Lussac

Read more »

Posted in: Materi

Gas Ideal

Persamaan umum gas ideal

Gambar 1. Animasi gas ideal dalam suatu ruang

       Hukum-hukum tentang gas dari Boyle, Charles, dan Boyle-Gay Lussac diperoleh dengan menjaga satu atau lebih variabel dalam keadaan konstan untuk mengetahui akibat dari perubahan satu variabel. Berdasarkan Hukum Boyle-Gay Lussac diperoleh :

Atau

Hal ini berarti bahwa harga persamaan di atas adalah tetap dan bergantung pada banyaknya partikel (N) yang terkandung dalam gas. Jumlah molekul dalam satu mol dikenal sebagai bilangan Avogadro (N_A). Dengan metode yang telah dirancang untuk mengukur N_A dihasilkan nilai N_A = 6,02 X 10²³ karena jumlah total molekul N dalam gas sama dengan jumlah per mol dikalikan molekul. Maka persamaan hukum gas ideal dapat ditulis dengan jumlah molekul yang ada yaitu : 

Dimana k merupakan konstanta Boltzman dan mempunya nilai

N_Ak = R yang merupakan konstanta gas umum yang besarnya sama untuk semua gas, maka persamaan (ii) menjadi :

Dimana n menyatakan jumlah mol dan R adalah konstanta pembanding.

Energi Kinetik Gas Ideal 

       Energi kinetik gas ideal disebabkan oleh adanya gerakan partikel gas di dalam suatu ruangan. Gas selalu bergerak dengan kecepatan tertentu. Kecepatan inilah yang nantinya berpengaruh pada energi kinetik gas. Secara matematis, energi kinetik gas ideal dirumuskan sebagai berikut :

Berdasarkan persamaan di atas dapat diperoleh kecepatan efektif gas dalam ruang tertutup. Adapun persamaan kecepatan efektif adalah sebagai berikut :

Energi Dalam Gas Ideal

        Rumus energi kinetik yang di atas tersebut hanya berlaku untuk satu partikel maupun N partikel. Bagaimana jika kita ingin menjumlahkan seluruh energi kinetik partikel ? dapat diketahui bahwa ketika seluruh energi kinetik dijumlahkan muncullah besaran yang disebut dengan energi dalam gas ideal (U). Energi dalam gas ideal dipengaruhi derajat kebebasannya. Secara sistematis dirumuskan sebagai berikut :

Energi dalam untuk gas monoatomik seperti He, Ne, dan Ar

      Energi dalam untuk gas diatomik seperti O₂, N₂, dan H₂

          Pada suhu rendah (300 K)

                             

          Pada suhu sedang (500 K)

                                        

          Pada suhu tinggi (1000 K)

                                             

Read more »

Posted in: Materi

Contoh dan Latihan Soal

Contoh Soal dan Pembahasannya 

Suhu gas nitrogen saat kelajuan rms-nya (root mean square) sama dengan v₁ adalah 300 K. Jika kelajuan rms gas nitrogen diperbesar menjadi dua kalu dari v₁, suhu gas nitrogen tersebut berubah menjadi ....

a.      425 K

b.      600 K

c.      1146 K

d.     1200 K

e.      2292 K

Pembahasan

Persamaan kecepatan efektif molekul-molekul gas ideal (v_rms) :

Perbandingan kecepatan efektif dan suhu sesuai persamaan berikut.

Sebuah ban mobil diisi sampai tekanan ukur 200 kPa pada 10⁰C. Setelah berkendaraan 100 km, temperatur di dalam ban naik menjadi 40⁰C. Berapa tekanan di dalam ban sekarang ?

Penyelesaian :

Diketahui :      P₁ = 200 kPa + 101 kPa = 301 X 10³Pa

                        T₁ = 10⁰C = 273 + 10 = 283 K

                        T₂ = 40⁰C = 273 + 40 = 313 K

Ditanya :         P₂...?

Jawab :

Sebuah balon pesta helium yang dianggap berbentuk bola sempurna mempunyai radius 18 cm. Pada temperatur ruangan 20⁰C tekanan dalamnya adalah 1,05 atm. Cari jumlah mol helium pada balon !

      Diketahui :      r = 18 cm

                        T = 20 + 273 = 293 K

                        P = 1,05 atm = 1,064 X 10⁵ N/m²

                        R = 8,315 J/mol K

      Ditanya :         m ?

      Jawab :         

     

 

Satu mol hidrogen (massa atom = 1,008 u) mempunyai massa 1,008 x 10^-3 kg dan berisi 6,02 x 10²³ atom. Berapakah massa yang terkandung dalam 1 atom ?

      

      Penyelesaian :

      

Berapa laju rms molekul udara (O₂ dan N₂) pada temperatur kamar (20⁰C) ?

Penyelesaian :

Latihan Soal

1.      Apa yang kalian ketahui tentang teori kinetik gas ?

      2.      Sebutkan ilmuwan yang berperan dalam teori kinetik gas !

      3.      Apa yang dimaksud dengan gas ideal ?

      4.      Sebutkan dan jelaskan hukum-hukum yang mendasari teori kinetik gas !

      5.      Sebutkan penerapan teori kinetik gas dalam kehidupan sehari-hari !

     6.    Jika massa jenis gas nitrogen 1,25 kg/m³, hitunglah kecepatan efektif partikel gas tersebut pada suhu 227 ⁰C dan tekanan 1,5 x 10⁵ N/m²!

     7.    Dalam tabung yang tertutup, volumenya dapat berubah-ubah dengan tutup yang dapat bergerak mula-mula memiliki volume 1,2 liter. Pada saat itu tekanannya diukur 1 atm dan suhunya 27 ⁰C. Jika tutup tabung ditekan sehingga tekanan gas menjadi 1,2 atm ternyata volume gas menjadi 1,1 liter. Berapakah suhu gas tersebut?

     8.   Gas ideal di dalam ruang tertutup bersuhu T Kelvin mengalami penurunan suhu menjadi 1/3 T Kelvin. Hitunglah perbandingan energi kinetik partikel sebelum dan sesudah penurunan suhu !   

      9.     Energi kinetik rata-rata suatu molekul gas pada suhu 27⁰C adalah 2,26 x 10^-21J. Berapakah energi kinetik rata-rata molekul gas pada suhu 327⁰C ?

    10.  Sejumlah gas ideal berada dalam ruang tertutup bervolume 4 L dengan suhu 127⁰C. Jika gas dimampatkan sehingga volumenya menjadi 2 L dan tekanan gas tetap, berapakah perubahan suhu gas tersebut ?

SELAMAT MENGERJAKAN !!!

Read more »

Posted in: Contoh Soal dan Pembahasan

Hukum Boyle

          Hukum Boyle merupakan hukum yang menyatakan bahwa volume dalam ruang tertutup sangat bergantung pada tekanan dan suhunya. Apabila suhunya konstan maka tekanan yang diberikan akan memperkecil volume. Hal tersebut sesuai dengan bunyi hukum Boyle yaitu “Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”. Secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut :

Keterangan :

Keadaan tersebut bisa digambarkan oleh sebuah grafik berikut ini :

Gambar 1. Grafik hubungan antara P-V pada T konstan

Grafik diatas menyatakan bahwa saat suhu konstan, jika tekanan atau volume gas berubah maka variabel yang lain juga berubah. Hubungan antara tekanan dan volume gas pada suhu konstan dapat dilukiskan seperti grafik diatas. Dimana saat volume bertambah, tekanan gas akan berkurang dan begitu juga sebaliknya. Proses ini sering disebut dengan isotermis. 

Gambar 2. Animasi hukum Boyle

Read more »

Posted in: Materi

Pengertian Teori Kinetik Gas

Mungkin kita tidak asing lagi dengan kata-kata kinetik. Lalu apa sih yang dimaksud kinetik itu? Kinetik identik dengan gerak. Jadi sesuatu yang bergerak sudah pasti dia memiliki energi kinetik. Lalu apa pengertian dari teori kinetik gas itu?. Mari kita simak penjelasan berikut ini.

Teori kinetik gas merupakan penurunan dari hukum Boyle yang ditemukan oleh ilmuwan fisika yang bernama Daniel Bernoulli pada tahun 1783 dengan menerapkan hukum gerakan Newton pada molekul. 

Teori kinetik gas menjelaskan bahwa energi total gas berasal hanya dari sumbangan energi kinetik molekul-molekul penyusun gas tersebut. Ada tiga asumsi yang mendasari penjelasan ini yaitu

• Gas tersusun dari molekul-molekul bermassa m dan berdiameter d yang bergerak terus menerus dan bergerak secara acak
• Ukuran molekul gas dapat diabaikan karena diameternya yang sangat kecil jika dibandngkan dengan jarak rata-rata yang ditempuh saat tumbukan
• Molekul-moleku gas bertumbukan lenting sempurna dan tidak berinteraksi satu sama lain

Gambar 1. Partikel dalam ruang yang sedang bertumbukan

 Berdasarkan gambar di atas, kita asumsikan bahwa partikel-partikel dalam gas ideal selalu bergerak serta tiap-tiap partikel bergerak dengan arah sembarang sehingga terjadi tumbukan antar masing-masing partikel. Tumbukan yang terjadi beruoa tumbukan lenting sempurna. Kita bisa lihat gerak dari partikel dalam ruang tertutup seperti berikut ini :

Read more »

Posted in: Home