Gas Ideal ~ Fisika DJ

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