gokil

KECEPATAN EFEKTIF GAS IDEAL

Bayangkan suatu wadah tertutup dimana partikel-partikel gas bergerak secara acak dengan kecepatan yang tidak sama, misalnya:

n₁ partikel/ molekul bergerak dengan kecepatan v₁

n₂partikel / molekul bergerak dengan kecepatan v₂

maka =

Rata-rata kuardat kecepatan partikel gas V² dapat dinyatakan sebagai:

Kecepatan gas:

₌

sehingga untuk satu (butir) pertikel gas yang massanya m_o:

Dari,

maka,

Karena

Karena dalam bejana ada N (butir) partikel/ molekul gas maka:

Dari,

massa total

Dari persamaan gas ideal:

Tekanan gas dalam bejana;

dari,

maka :

Karena,

Maka :

Persamaan diatas menyatakan hubungan kecepatan efektif gas dengan tekananya. Akan tetapi harus diperhatikan bahwa untuk gas, perubahan tekanan p berkaitan dengan perubahan massa jenis karena massa jenis bergantung pada volume.

Sebagai akibat dari hukum Boyle, maka diperoleh bahwa p berbanding lurus dengan V. Dengan demikian, kecepatan efektif gas tidak tergantung pada tekanan atau volume gas.

Persamaan diatas menyatakan bahwa pada suhu tertentu, molekul-molekul gas yang lebih ringan secara rata-rata akan bergerak lebih cepat daripada molekul-molekul gas yang lebih berat. Atau pada suhu tertentu kecepatan efektif molekul gas berbanding terbalik dengan akar massa molekul relatifnya.

v Prinsip Ekipartisi Energi (Gas Ideal)

Telah diperoleh bahwa untuk gas monoatom (beratom tunggal seperti argon (Ar), Helium, Neon,

Energi dalam suatu gas ideal adalah jumlah energi kinetik translasi, rotasi dan vibrasi seluruh molekul gas yang terdapat di dalam suatu wadah tertentu. Maka,

, derajat kebebasan untuk gas monoatomik

berasal dari translasi

Translasi searah sumbu x = 1

searah sumbu y = 1 sehingga derajat kebebasan f = 3

searah sumbu z = 1

- Untuk gas diatomik

· Pada suhu tinggi ± 1000 K , f = 7

= 3 + 2 + 2

= 7

Derajat kebebasan, f = 7

· Pada suhu sedang ± 500 K , f = 5

= 3 + 2

= 5

Derajat kebebasan, f = 5

· Pada suhu rendah ± 250 K , f = 3

= 3

Derajat kebebasan, f = 3

- Untuk gas monoatomik, pada suhu rendah, sedang dan tinggi derajat kebebasan tetap 3 , f = 3

Untuk suatu sistem molekul-molekul gas pada suhu mutlak (T) dengan setiap molekul memiliki f derajat kebebasan maka energi mekanik rata-rata

atau

permolekul :

v Energi Dalam (U) Gas Ideal

Energi Dalam (U) suatu sistem adalah jumlah total energy yang terkandung dalam system. Energi dalam merupakan jumlah energi kinetik, energi potensial, energi kimiawi, energi listrik, dan segenap bentuk energi lain yang dimiliki atom dan molekul sistem. Khusus untuk gas ideal perlu diingat bahwa energi dalamnya hanyalah terdiri atas energi kinetik saja, dan hanya bergantung pada suhu saja.

Jadi,

(tidak terdapat

karena massa molekul sangat kecil) dengan demikian, jika dalam wadah ada N (butir) molekul maka energi dalamnya :

- Untuk gas monoatomik (pada suhu rendah, sedang, tinggi) :

- Untuk gas diatomik

Suhu rendah (± 250 K) ;

Suhu sedang (± 500 K) ;

Suhu tinggi (± 1000 K) ;

Jadi, Energi dalam (U) merupakan ukuran langsung dari suhu.

USAHA PADA GAS

v Usaha gas (sistem) pada lingkungan

Usaha dapat diperoleh dengan mengubah keadaan suatu gas. Sejumlah gas yang dipanaskan dalam silinder menekan piston yang bergerak bebas.

Usaha oleh gas pada lingkungan

P lingkungan d

sistem

Usaha yang dilakukan sistem bernilai positif jika sistem melepaskan energi pada lingkungannya. Apabila lingkungan mengadakan usaha pada sistem hingga sistem menerima sejumlah energi maka usaha yang dilakukan sistem adalah negatif.

Dalam termodinamika terjadi empat macam proses yang mempengaruhi sistem di dalamnya, yaitu :

a. Usaha gas untuk proses isotermal (T=konstan)