Fisika :Teori Kinetik Gas

TEORI KINETIK GAS

GAS IDEAL.

Untuk menyederhanakan permasalahan teori kinetik gas diambil pengertian tentang gas ideal :

1.      Gas ideal terdiri atas partikel-partikel (atom-atom ataupun molekul-molekul ) dalam jumlah yang besar sekali.

2.      Partikel-partikel tersebut senantiasa bergerak dengan arah random/sebarang.

3.      Partikel-partikel tersebut merata dalam ruang yang kecil.

4.      Jarak antara partikel-partikel jauh lebih besar dari ukuran partikel-partikel, sehingga ukurtan partikel dapat diabaikan.

5.      Tidak ada gaya antara partikel yang satu dengan yang lain, kecuali bila bertumbukan.

6.      Tumbukan antara partikel ataupun antara partikel dengan dinding terjadi secara lenting  sempurna, partikel dianggap sebagai bola kecil yang keras, dinding dianggap licin dan tegar.

7.      Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

Pada keadaan standart 1 mol gas menempati volume sebesar 22.400 cm³ sedangkan jumlah atom dalam 1 mol sama dengan : 6,02 x 10²³ yang disebut bilangan avogadro (N_o) Jadi pada keadaan standart jumlah atom dalam tiap-tiap cm³ adalah :

Banyaknya mol untuk suatu gas tertentu adalah : hasil bagi antara jumlah atom dalam gas itu dengan bilangan Avogadro.

n = jumlah mol gas

N = jumlah atom

No = bilangan avogadro         6,02 x 10²³.

 

HUBUNGAN TEKANAN DENGAN GERAK PARTIKEL.

Bayangkan gas ini dimasukkan ke dalam kubus yang panjang rusuknya L. Kubus ditempatkan sedemikian rupa sehingga rusuknya sejajar dengan sumbu-sumbu koordinat.

Andaikanlah jumlah atom dalam kubus banyaknya N. jadi atom sebanyak  bergerak hilir mudik sejajar sumbu x dengan kecepatan v_ras. Tiap kali tumbukan atom dengan permukaan ABCD kecepatan itu berubah dari + vras menjadi -vras. Jadi partikel mengalami perubahan momentum m (-vras)  - m(+vras) = - 2m vras

Sebaliknya partikel memberikan momentum sebesar +2m vras kepada dinding.

Selang waktu antara dua buah tumbukan berturut-turut antara atom dengan permukaan ABCD sama dengan waktu yang diperlukan oleh atom untuk bergerak ke dinding yang satu dan kembali, atau menempuh jarak 2 L.

 t = selang waktu antara dua tumbukan.

Karena impuls sama dengan perubahan momentum, maka dapat dinyatakan bahwa :

F . t = 2 m vras

F . = 2 m vras

Maka gaya rata-rata untuk satu atom dapat dinyatakan dengan persamaan :

Jadi untuk gaya rata-rata   atom dapat dinyatakan dengan persamaan :

Tekanan rata-rata  pada permukaan ialah hasil bagi antara gaya dengan luas bidang tekan. Jadi :

Karena L³ = Volume kubus (V)   Nm = massa gas dengan N atom. dan  sama dengan massa jenis gas, maka dapat dinyatakan :

   atau  

P = tekanan gas                       satuan : N/m²

m = massa atom                      satuan : kg

vras = kecepatan atom            satuan : m/det

V = volume gas                       satuan : m³

Persamaan tersebut dapat pula dinyatakan dalam bentuk :

Persamaan ini menunjukkan hubungan antara tekanan dengan energi kinetik atom atau partikel