Upload
dinakurniawati
View
268
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/25/2019 bhn ajar kf s1
1/26
Diktat Kimia Fisika
SIFAT-SIFAT GAS
Gas terdiri atas molekul-molekul yang bergerak menurut jalan-jalan yang lurus
ke segala arah, dengan kecepatan yang sangat tinggi. Molekul-molekul gas ini selalu
bertumbukan dengan molekul-molekul yang lain atau dengan dinding bejana.
Tumbukan terhadap dinding bejana ini yang menyebabkan adanya tekanan.
Volume dari molekul-molekul gas sangat kecil bila dibandingkan dengan volume
yang ditempati oleh gas tersebut, sehingga sebenarnya banyak ruang yang kosong
antara molekul-molekulnya. Hal ini yang menyebabkan gas mempunyai rapat yang
lebih kecil daripada cairan atau zat padat. Hal ini juga yang menyebabkan gas bersiat
kompresibel atau mudah ditekan.
!ebagian besar gas tidak ber"arna, kecuali gas luorin, klorin ber"arna hijau
kekuningan, bromine ber"arna merah coklat, iodine ber"arna violet, nitrogen
dioksida, nitrogen trioksida merah coklat. Gas dapat memberikan perla"anan
terhadap gaya kepadanya sehingga akan berdiusi cepat didalam ruangan dan dapat
mele"ati penghalang yang porous#berpori$. Gas dapat mengembang bila dipanaskan
dan menyusut bila pengurangan tekanan.
%esaran siat gas dan satuannya &
!iat gas yang dapat diukur adalah volume, suhu, tekanan dan massa. Volume
gas selalu sama dengan volume tempatnya berada, karena mobilitas gas yang sangat
tinggi. !atuan volume gas adalah liter, mililiter atau m'.
Tekanan
Gaya per satuan luas disebut tekanan. Gaya adalah segala sesuatu yang
menyebabkan benda berubah gerakannya atau arahnya. Gaya yang sangat penting
adalah gaya graitasi. Gaya graitasi yang menarik udara menciptakan pengaruh udara
yang menekan bumi dikenal dengan tekanan atmosir.
!atuan gaya dalam system cgs adalah dyne yang dideinisikan sebagai gaya yang
diperlukan oleh massa ( gram untuk memperoleh percepatan sebesar ( cm sekon-).
( dyne * ( gr cm s-).
+alam satuan ! satuan gaya adalah e"ton #$ yang dideinisikan sebagai gaya
yang diperlukan untuk memberikan massa ( kg percepatan sebesar ( m sekon-).
( ne"ton * ( kg m s-).
Prodi Teknik Kimia S1-Fakultas Teknik UNNES-----------------------
1
7/25/2019 bhn ajar kf s1
2/26
Diktat Kimia Fisika
* (/dyne
Maka satuan tekanan adalah dyne cm-)atau m-).
0lat untuk mengukur tekanan udara #tekanan atmosir$ adalah barometer
torricelli, sesuai penemunya 1venge Torricelli #(23-(245$. Tinggi kolom raksa
barometer tergantung pada lokasi barometer dan suhu. 6ada suhu biasa di permukaan
laut kolom raksa tingginya 52 mm. !atu mmHg adalah tekanan yang diberikan oleh
kolom raksa dengan ketinggian ( mm. 7leh karena tekanan udara tergantung pada
letak geograis dan suhu maka dinyatakan dengan konsep atmoser standar. !atu #($
atmoser standar adalah tekanan yang diakibatkan oleh kolom air raksa setinggi 52
mm pada suhu o8.
( atm * 52 mmHg #pada o8$
( torr * ( 9 52 atm
* ('','))4 m-).
( atm dengan sistem cgs &
( atm * (,(')/ (2 g cm-(s-).
* (,(')/ (2dyne cm-).
( atm dalam ! &
( atm * (,(')45: (/kg m-(s-).
* (,(')45: (/ m-).
( 6a * ( m-).
( bar * (2dyne cm-)* ,:35 atm
0lat untuk mengukur tekanan gas dalam system tertutup disebut manometer. 0da )
jenis yaitu manometer ujung terbuka dan manometer ujung tertutup.
6atm 6atm 6atm
Prodi Teknik Kimia S1-Fakultas Teknik UNNES-----------------------
2
7/25/2019 bhn ajar kf s1
3/26
Diktat Kimia Fisika
6ada manometer ujung terbuka, apabila tinggi air raksa pada kedua kolom sama
berarti 6gas* 6atm. 0pabila tinggi raksa pada kolom sebelah kanan lebih tinggi daripada
sebelah kiri, berarti 6gas; 6atmmaka &
6gas* 6atm< 6Hg.
6ada saat tinggi kolom raksa sebelah kiri lebih tinggi berarti 6gas= 6atmmaka &
6gas* 6atm- 6Hg.
Manometer ujung-tertutup, umumnya digunakan untuk mengukur tekanan gas yang
bertekanan rendah, lebih rendah daripada tekanan atmoser. 6ada saat tekanan gas
sama dengan tekanan atmoser, kolom raksa pada kolom sebelah kanan akan penuh.
0pabila tekanan gas di dalam sistem dikurangi, maka 6gas * 6Hg karena tekanan di
atas raksa pada kolom sebelah kanan adalah nol.
Latihan 1
%erapa tekanan pada sistem yang ditunjukkan oleh manometer tertutup dan
manometer terbuka. Hitunglah dalam satuan !. 8airan yang dipakai Hg >
Prodi Teknik Kimia S1-Fakultas Teknik UNNES-----------------------
3
7/25/2019 bhn ajar kf s1
4/26
Diktat Kimia Fisika
Temperatur
!kala temperatur yang umum digunakan adalah skala derajat celcius dan sakla
arenheit. !kala celcius didasarkan pada titik beku air, yaitu o8 dan titik didih air
(o8. Harga yang sama pada skala ?ahrenheit adalah ')o? dan )()o?. ol derajat pada
skala arenheit adalah titik beku larutan jenuh a8l dalam air. Hubungan antara kedua
skala tersebut adalah
9
32
5
=FC
#(./$
dimana 8 dan ? adalah temperatur pada kedua skala. !kala absolute temperatur atau
umumnya dikenal dengan skala @elvin #@$. Hubungan antara skala absolut dan skala
celcius dapat diperoleh &
T#@$ * T #o8$ < )5',(/ #(.2$
Latihan 2
Temperatur badan normal dari manusia sehat adalah :3,4 o?. %erapakah harga tersebut
dalam skala celcius A
Gas dibagi menjadi dua jenis &
a. Gas deal
Baitu gas yang mengikuti secara sempurna hukum-hukum gas #%oyle, Gay Cussac
dsb$
b. Gas on deal9 yata
Baitu gas yang hanya mengikuti hukum-hukum gas pada tekanan rendah.
Gas ideal sebenarnya tidak ada, jadi hanya merupakan gas hipotesis. !emua gas
sebenarnya tidak ideal. 6ada gas ideal, bah"a molekul-molekulnya tidak tarik menarik
dan volume molekulnya dapat diabaikan terhadap volume gas itu sendiri atau ruang
yang ditempati. !iat gas ideal ini hanya didekati oleh gas beratom pada tekanan
rendah dan pada temperatur yang tinggi.
Hukum-hukum Gas deal
(. Hukum %oyle
Tekanan berbanding terbalik dengan volume pada temperatur tetap dan untuk
sejumlah tertentu gas, yaitu &
Prodi Teknik Kimia S1-Fakultas Teknik UNNES-----------------------
4
7/25/2019 bhn ajar kf s1
5/26
Diktat Kimia Fisika
6(V(* 6)V) #(.5$
Latihan 3
Hitung tekanan yang diperlukan untuk menekan 4,)4 dm'gas pada 4() torr menjadi
(,/2 dm'pada keadaan isotermis. Dbahlah tekanan dalam satuan ! >
Latihan 4
!ejumlah tertentu gas diekspansi dari tekanan 52 torr menjadi )/ torr pada
temperatur tetap. %ila volume mula-mula adalah ( dm', Hitung volume akhir >
). Hukum 8harles atau Gay Cussac
!ejumlah tertentu gas pada tekanan tetap #dalam keadaan isobar$, volume #V$
berbanding lurus dengan temperature #T$. Hubungannya adalah
2
2
1
1
T
V
T
V = #(.3$
'. Hukum Gas ideal
Hukum %oyle dan hukum 8harles atau hukum Gay Cussac dapat digabungkan
bersama, yaitu untuk sejumlah massa tertentu dari gas,
tankonsT
PV= #(.:$
@ondisi sejumlah massa tertentu dapat dihilangkan dengan bantuan hipotesis0vogadro yang menyatakan bah"a pada kondisi temperatur dan tekanan yang sama,
gas-gas dengan volume sama akan mengandung jumlah molekul yang sama. Maka
persamaan menjadi &
RnT
PV= #(.($
dimana & n * banyaknya mol
E * konstanta gas
Dntuk ( mol gas, persamaan idealnya adalah &
6
V * E T #(.(($
dimana
V adalah volume ( mol gas.
Tabel Harga
Tipe satuan Harga Satuan
Prodi Teknik Kimia S1-Fakultas Teknik UNNES-----------------------
5
7/25/2019 bhn ajar kf s1
6/26
Diktat Kimia Fisika
Mekanik ,3)/4 dm'atm mol-(@-(
Mekanik 3),/4 ml atm mol-(@-(
8gs 3,'(44 erg mol-(@-(
Cistrik 3,'(44 Foule mol-(@-(
6anas (,:35) @al mol-(@-(
4. Hukum +alton tentang Tekanan 6arsial
Tekanan total dari sebuah campuran gas ideal adalah jumlah dari tekanan parsial
masing-masing gas, yaitu &
6 total * 6 gas( < 6 gas) < 6 gas' < .< 6i.
* Pi
#(.()$
dimana 6i adalah tekanan parsial dari gas dalam campuran. Tekanan parsial dari
semua komponen dalam suatu campuran gas ideal dapat dihubungkan dengantekanan totalnya dengan persamaan &
pi * i . 6 #(.('$
Ii * raksi mol dari gas ke i
*sistemmolseluruhjumlah
ikegasmoljumlah
#(.(4$
Latihan 5
!ebuah bejana mempunyai kapasitas 4 dm
'
. %ila 4 gr 7)dan ( gr )pada )5
o
8dimasukkan. Hitung &
a. ?raksi mol dari masing-masing gas
b. Tekanan parsial
c. Tekanan total
/. Teori 1usi Graham
Menurut teori eusi Graham, laju eusi #atau keluarnya gas melalui suatu lubang$
dari gas-gas pada tekanan dan temperatur yang sama berbanding terbalik denganakar kuadrat kerapatannya, yaitu bila V(dan V)adalah laju eusi dari kedua macam
gas, d(dan d)adalah kerapatan, maka
12
2
1 /ddV
V= #(.(/$
Prodi Teknik Kimia S1-Fakultas Teknik UNNES-----------------------
6
7/25/2019 bhn ajar kf s1
7/26
Diktat Kimia Fisika
1
2
1
2
M
M
d
d= #(.(2$
6ersamaan umum ini diturunkan dengan bantuan persamaan #(.(2$ yaitu pada
temperature dan tekanan yang sama, kerapatan masing-masing gas sebanding
dengan berat molekulnya. !ehingga &
12
2
1 /MMV
V= #(.(5$
6ersamaan umum untuk laju eusi bila kedua gas mempunyai tekanan yang
berlainan adalah
12
2
1
2
1 /MMp
p
V
V= #(.(3$
Latihan 6
Gas oksigen #( dm' pada ( atm$ membutuhkan "aktu ) menit untuk bereusi
melalui sebuah lubang. %erapa "aktu yang dibutuhkan gas He, ) dan uap !?2
untuk bereusi pada kondisi yang sama A
2. %erat molekul Gas deal
6ersamaan gas ideal untuk n mol gas adalah
6V * n ET
* RTM
W
M *P
RTd
PV
WRT= #(.(:$
+imana & M * berat molekul gas
d * density gas
J * berat gas
6ada tekanan dan temperatur tertentu, suatu gas dengan volume tertentu
ditimbang, beratnya * J. +engan menggunakan rumus gas ideal diatas %M gas
dapat dihitung.
Latihan 7
( dm'udara sample pada tekanan ( atm dan )5 o8 mempunyai berat ,() kg.
Hitung berat molekul eekti udara bila udara bersiat seperti gas ideal >
Prodi Teknik Kimia S1-Fakultas Teknik UNNES-----------------------
7
7/25/2019 bhn ajar kf s1
8/26
Diktat Kimia Fisika
5. Gas yata
!iat gas nyata dapat dinyatakan dengan berbagai macam persamaan keadaan yang
hanya berlaku pada keadaan temperatur dan tekanan tertentu. %eberapa
persamaan tersebut &
a. 6ersamaan Van der Jaals
#6