HUKUM GAS IDEAL

Hukum Boyle

P1V1 = P2V2 = Konstan PV = tetap (pada n, T tetap) PV = nRT

Hukum Charles

VT

=Konstan

Hukum Gay Lussac

V 1

V 2

=T 1

T 2

( pada n ,P tetap ) P1

P2

=T 1

T 2

( padan .V tetap )

HUKUM GAS NYATA

Persamaan Van Der Waals

[ P + (n2a / V2) ] [V – nb ] = nRT

Persamaan Berthelot

P= RTV m [1+

9 P/PC

128T /TC (1− 6

(T /TC )2 )] Persamaan Dieterici

P= RT e−a /RT Vm

V m−b

Persamaan Virial

PV m=RT (1+B(T )V m

+C(T )

(V m )2 +D(T )

(V m )3+…)

Persamaan Beattie-Bridgeman

P=RT

v2 (1− C

vT 3 ) (v+B )− A

v2

HUKUM LARUTAN

Hukum Raoult

PA = XA PoA atau PB = XB Po

B

Hukum Henry

P = KH C

JAWABAN SOAL PEMICU KIMIA FISIKA

Pemicu 1 no.3

Berapakah Ketinggian daerah yang mempunyai komposisi udara yang berbeda dengan komposisi udara normal?

Jawab :

Altitude (ft) Altitude (m) OxygenPercent

Altitude Category Example

0 0 20.9 Low Boston, MA

1000 305 20.1 Low

2000 610 19.4 Low

3000 914 18.6 Medium

4000 1219 17.9 Medium

5000 1524 17.2 Medium Boulder, CO

6000 1829 16.6 Medium Mt. Washington, NH

7000 2134 16.0 Medium

8000 2438 15.4 High Aspen, CO

9000 2743 14.8 High

10000 3048 14.2 High

11000 3353 13.7 High

12000 3658 13.2 High

13000 3962 12.7 Very High

14000 4267 12.2 Very High Pikes Peak

15000 4572 11.7 Very High

16000 4877 11.3 Very High Montblanc

17000 5182 10.9 Very High

18000 5486 10.5 Extreme

19000 5791 10.1 Extreme Kilimanjaro

20000 6096 9.7 Extreme Denali (McKinley)

21000 6401 9.3 Extreme LIMIT OF THE MAG-10

22000 6706 9.0 Extreme

23000 7010 8.6 Extreme Aconcagua

24000 7315 8.3 Extreme

25000 7620 8.0 Extreme

26000 7925 7.7 Ultra

27000 8230 7.4 Ultra

28000 8534 7.1 Ultra K2

29000 8839 6.8 Ultra Everest

Berdasarkan data diatas, komposisi 10% massa oksigen mempunyai ketinggian 5791 m dan termasuk kategori ekstrim. Kemudian sebagai tambahan, semakin besar komposisi udara

(dalam hal ini oksigen dan nitrogen) dan tekanannya, maka ketinnggian daerahnya akan semakin menurun (berbanding terbalik).

Pemicu 3 no.1

Jika diasumsikan bahwa mobil tersebut adalah suatu molekul gas, jelaskan bagaimana cara menentukan kecepatan seperti yang dijelaskan oleh distribusi Maxwell

Jawab :

Fraksi molekul atau jumlah molekul gas yang mempunyai kecepatan v sampai v+dv ditulis sebagai f(v)dv. Perkalian fraksi molekul dengan kecepatan ditulis vf(v)dv. Menurut Maxwell Boltzmann molekul-molekul bergerak dengan komponen kecepatan vx, vy, dan vz akan sebanding dengan fungsi eksponensial energi kinetiknya, yaitu:

f ( v )=k e−E /kT

Dimana: k adalah suatu konstanta proporsionalitas pada suhu konstan, dan E adalah energi kinetik dengan persamaan:

E=12mvx

2+12mv y

2+ 12mvz

2

Dengan menggunakan hubungan ax+ y+z=ax ay az, maka persamaan dapat ditulis:

f ( v )=k e−E /kT=k . e−( 1

2m vx

2+12mv y

2+12mv z

2)/ kT

f ( v )=k . e−mv x

2

2kT e−mv y

2

2kT e−m v z

2

2kT

Karena f ( v )=F (v x2 , v y

2 vz2)=f (v x) . f (v y ) . f ( z ), maka kita ambil salah satu fungsi molekul-

molekul gas yang bergerak, maka:

f (v x)=k . e−mv x

2

2 kT

Untuk menentukan harga k harus dihitung probabilitas molekul yang bergerak dalam daerah -∞<Vx<∞ dan harganya harus sama dengan 1, artinya dalam daerah tersebut kemungkinan menemukan molekul yang bergerak dari kecepatan vx sampai dengan (vx+dvx) sama dengan 100%. Dengan demikian:

∫−∞

∞

f ¿¿

Dengan mensubtitusikan fungsi f(vx) dengan persamaan diatas, maka didapatkan:

k13 ∫−∞

∞

e−mvx

2

2kT dvx=1

k13 ( 2 πkT

m )12 =1

k=( m2πkT )

32

Jadi pada sumbu x didapatkan fraksi molekul-molekul yang bergerak dengan kecepatan vx

sampai (vx+dvx) adalah

f (v x)=( m2πkT )

12 e

−mvx2

2kT

Demikian pula untuk fungsi v pada sumbu y dan z. Maka dengan mensubstitusi ke persamaan

f ( v )=F (v x2 , v y

2 vz2)=f (v x) . f (v y ) . f ( z ), diperoleh

df ( v )=F (v x2 , v y

2 v z2 )=f (vx ) . f (v y ). f ( z ) dv

df ( v )=( m2πkT )

32 e

−m (v x2+v y

2+ v z2 )

2kT.dv

f ( v )=( m2 πkT )

32 e

−m v❑2

2kT

Dan, semua unsur-unsur merupakan perubahan volume bola dengan jari-jari v sampai (v+dv). Perubahan volume ini adalah 4πv2dv, maka:

f ( v )=4 π ( m2πkT )

32 v−2 e

−mv2

2kT

Persamaan untuk menentukan kecepatan menurut distribusi Maxwell adalah sebagai berikut:

f ( v )=4 π ( m2πkT )

32 v−2 e

−mv2

2kT

Persamaan lain yang dapat digunakan yaitu :

v=C1+C2+C3+…Cn

n1

Dimana C = kecepatan tiap-tiap molekul dan n1 = jumlah molekul

μ=√C12+C2

2+C32+…Cn

2

N

Dengan begitu, untuk menyelesaikan soal tersebut kita menggunakan cara :

Kecepatan mobil ke arah Jakarta :

v=80+85+90+95+1005

=4505

=90ms

μ (vrms )=√ 40. 802+62.852+53. 902+12.952+2.1002

169=√ 1.261 .550

169=86,4

ms

v cp = 0,816 x 86,4 = 70,5 m/s

Kecepatan mobil ke arah Bogor :

v=80+85+90+95+1005

=4505

=90ms

μ (vrms )=√ 38.802+59. 852+50.902+10. 952+2.1002

159=√ 1.184 .725

159=86,32

ms

v cp = 0,816 x 86,32 = 70,44 m/s

Pemicu 1 no.2

Jelaskan hukum apa saja yang menerangkan tentang gas ideal dan gas nyata

Jawab :

HUKUM GAS IDEAL

Hukum Boyle

P1V1 = P2V2 = Konstan PV = tetap (pada n, T tetap)

Syarat berlakunya Hukum Boyle adalah bila gas berada dalam keadaan ideal (gas sempurna), yaitu gas yang terdiri dari satu atau lebih atom-atom dan dianggap identik satu sama lain.

PV = nRT

Dimana konstanta gas R sama untuk setiap gas. Persamaan tersebut cukup dipenuhi oleh kebanyakan gas pada temperatur dan tekanan kamar (mendekati 25oC dan 1 atm).

Hukum Charles

VT

=Konstan

Hukum Gay Lussac

Penjelasan molekuler Gay Lussac terletak pada kenyataan bahwa menaikkan temperatur gas akan menaikkan kecepatan rata-rata molekulnya.

V 1

V 2

=T 1

T 2

( pada n ,P tetap ) V ∝T (pada n ,P tetap)

P1

P2

=T 1

T 2

( padan .V tetap ) P∝T ( padan ,V tetap )

HUKUM GAS NYATA

Persamaan Van Der Waals

Persamaan keadaan gas nyata, sering dinyatakan sebagai persamaan keadaan Van Der Waals. Van Der Waals memodifikasi persamaan gas ideal sehingga didapatkan :

[ P + (n2a / V2) ] [V – nb ] = nRT

a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas dan disebut dengan tetapan Van Der Waals. Semakin kecil nilai a dan b menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. Besarnya nilai tetapan ini juga berhubungan dengan kemudahan gas tersebut dicairkan.

Persamaan Berthelot

Persamaan ini lebuh akurat, tetapi jarang digunakan.

P= RTV m [1+

9 P/PC

128T /TC (1− 6

(T /TC )2 )] Persamaan Dieterici

P= RT e−a /RT Vm

V m−b

Persamaan Virial

PV m=RT (1+B(T )V m

+C(T )

(V m )2 +D(T )

(V m )3+…)

Dimana A, B, C adalah konstanta yang bergantung suhu.

Persamaan Beattie-Bridgeman

P=RT

v2 (1− C

vT 3 ) (v+B )− A

v2