1. Asumsi dasar dalam teori kinetik gas Sebelum mempelajari teori kinetik gas, terdapat beberapa asumsi dasar perlu dipahami terlebih dahulu. Adapun asumsi-asumsi dasar tersebut adalah sebagai berikut. a. Dalam satu satuan volume dan gas terdapat sejumlah molekul yang cukup banyak. Dasar dari pada asumsi ini adalah adanya penemuan bilangan Avogrado yang menunjukkan jumlah molekul dalam 1 kg-mol pada tekanan 76 cmHg dan temperature 0 0 C (dalam keadaan normal). Di mana 1 kg-mol = 22,4 m 3 , dan 1 kg-mol berisi 6,03 x 10 26 molekul. Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dihitung banyaknya molekul setiap 1 m 3 gas dalam kondisi normal atau standar adalah: = = 3 x 10 25 molekul Jumlah ini tergolong cukup banyak. b. Molekul terpisah pada jarak yang jauh lebih besar bila dibandingkan dengan ukuran molekul itu sendiri dan dalam keadaan terus bergerak. Dalam keadaan standar, besarnya jarak antar molekul adalah sebagai berikut. Dalam keadaan standar, diasumsikan besarnya diameter molekul adalah 3 × 10 -10 m, maka: Volume masing-masing molekul = 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1. Asumsi dasar dalam teori kinetik gas
Sebelum mempelajari teori kinetik gas, terdapat beberapa asumsi dasar perlu dipahami
terlebih dahulu. Adapun asumsi-asumsi dasar tersebut adalah sebagai berikut.
a. Dalam satu satuan volume dan gas terdapat sejumlah molekul yang cukup banyak. Dasar
dari pada asumsi ini adalah adanya penemuan bilangan Avogrado yang menunjukkan
jumlah molekul dalam 1 kg-mol pada tekanan 76 cmHg dan temperature 00C (dalam
keadaan normal). Di mana 1 kg-mol = 22,4 m3, dan 1 kg-mol berisi 6,03 x 1026 molekul.
Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dihitung banyaknya molekul setiap 1 m3 gas dalam
kondisi normal atau standar adalah:
= = 3 x 1025 molekul
Jumlah ini tergolong cukup banyak.
b. Molekul terpisah pada jarak yang jauh lebih besar bila dibandingkan dengan ukuran
molekul itu sendiri dan dalam keadaan terus bergerak.
Dalam keadaan standar, besarnya jarak antar molekul adalah sebagai berikut.
Dalam keadaan standar, diasumsikan besarnya diameter molekul adalah 3 × 10-10 m,
maka:
Volume masing-masing molekul =
Jadi, jarak antar molekul = = 10 kali diameter molekul
c. Molekul tidak melakukan gaya satu sama lain kecuali pada saat bertumbukan. Asumsi ini
berarti bahwa diantara dua tumbukan molekul bergerak lurus beraturan. Misalnya: seperti
pada gambar dibawah ini. Gerakan dari T1 ke T2 adalah lurus beraturan.
1
T1
T2
d. Tumbukan antara dua molekul adalah tumbukan lenting sempurna, di mana dinding
tempat tumbukan licin sempurna. Asumsi ini memberi petunjuk kecepatan searah dinding
tidak berubah besarnya.
e. Pada saat tidak ada gaya luar dari luar kedudukan molekul dalam satu volume tersebar
merata diseluruh ruangan. Bila diambil volume dV yang cukup kecil maka dalam volume
dV ini akan terdapat molekul sejumlah dN yang besarnya adalah . Persamaan
ini berlaku untuk dV yang masih bisa ditempati oleh jumlah molekul yang cukup besar.
Apabila dV kecil sekali hingga lebih kecil dari volume sebuah molekul sehingga dN
dalam dV adalah nol.
f. Semua arah dari kecepatan molekul mempunyai kemungkinan yang sama. Asumsi ini
memberi petunjuk bahwa arah kecepatan molekul pada suatu saat bisa dianggap kearah
mana saja. Untuk dapat menganalisa asumsi ini pada setiap molekul dipasangkan vektor
yang menyatakan arah dan besar kecepatan molekul. Dengan N molekul, maka titik
tembus kecepatan pada bidang bola adalah N buah. Hal ini berarti jumlah titik tembus per
satuan luas di seluruh bidang bola harus sama di semua titik bola. Jumlah rata-rata titik
per satuan luas = N/4πr2, dan titik dalam elemen luas dA adalah .
2. Penurunan persamaan
Jumlah titik tembus per satuan luas pada bidang bola dimana dalam bola terdapat N
molekul adalah , dimana 4 r2 = luas bola. Apabila dalam bidang bola diambil luas
sebesar dA, maka dN yaitu jumlah titik tembus dalam dA adalah:
Dalam hal ini luas dA harus lebih besar dari pada luas penampang molekul. Berdasarkan
koordinat bola besarnya dA dapat ditentukan dengan r, Φ, θ seperti pada gambar dibawah
ini.
2
Gambar 1. Koordinat bola
P
AP
BP
CP
DP
ZP
Y
X
Luas dA dinyatakan dengan AB x AD. Pada gambar , maka AB = PA =
dan AD = r dθ. Sehingga luas dA adalah
Dengan demikian, jumlah molekul yang kecepatannya menembus dA adalah dN di mana:
Bila jumlah molekul yang arah kecepatannya menembus dA dinyatakan dengan d2Nθ, maka:
3
Bila persamaan ini dibagi dengan volume V maka didapat,
Di mana d2nθ = jumlah molekul per satuan volume yang mempunyai titik tembus kecepatan
pada dA.
3. Tumbukan Dengan Dinding Diam
Pada zat cair apabila setimbang dengan uapnya akan berlaku jumlah zat cair yang keluar
bidang batas persatuan luas persatuan waktu yang sama dengan molekul uapnya yang masuk ke
dalam zat cair per satuan luas persatuan waktu. Seperti pada gambar 1 berikut.
Agar zat cair dapat menguap maka molekul uap yang berada diatas zat cair harus dihilangkan
yang berarti tidak akan ada molekul uap yang kembali kedalam zat cair. Jumlah molekul yang
keluar atau menguap bidang batas persatuan luas persatuan waktu identik dengan jumlah
molekul yang menumbuk bidang batas persatuan luas persatuan waktu.
Tumbukan θ persatuan luas persatuan waktu
Tumbukan θ merupakan tumbukan yang dilakukan oleh molekul dimana tumbukan ini
memiliki arah kecepatan yaitu θ dan θ + dθ dan dan besar kecepatan .
Dimana telah diketahui bahwa besar kecepatan dari θ dan θ + dθ dan adalah
dan jumlah molekul yang memiliki arah kecepatan dengan arah θ dan