A. Sifat Gas Ideal dan Gas Nyata
Gas ideal adalah gas yang mempunyai sifat-sifat berikut:
a. Molekul-molekul gas merupakan materi bermassa yang dianggap tidak mempunyai
volum.
b. Gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antar molekul dianggap nol.
c. Tumbukan antar molekul dan antar molekul dengan dinding bejana adalah lenting
sempurna.
d. Memenuhi hukum gas PV = nRT
Sifat gas nyata:
a.volume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan
b.Terdapat gaya tarik menarik antara molekul-molekul gas terutama jika tekanan diperbesar atau volum diperkecil
c.Adanya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat, menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke dinding menjadi kecil, lebih kecil daripada gas ideal.
d.memenuhi persamaan
P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT
P = tekanan absolut gas (atm)
V =volume spesifik gas (liter)
R = konstanta gas (0,082 L.atm/mol atau 8,314J/Kmol)
T =suhu /temperatur absolut gas (K)
n =jumlah mol gas
a,b =konstanta Van der Waals
a. Molekul-molekul gas merupakan materi bermassa yang dianggap tidak mempunyai
volum.
b. Gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antar molekul dianggap nol.
c. Tumbukan antar molekul dan antar molekul dengan dinding bejana adalah lenting
sempurna.
d. Memenuhi hukum gas PV = nRT
Sifat gas nyata:
a.volume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan
b.Terdapat gaya tarik menarik antara molekul-molekul gas terutama jika tekanan diperbesar atau volum diperkecil
c.Adanya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat, menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke dinding menjadi kecil, lebih kecil daripada gas ideal.
d.memenuhi persamaan
P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT
P = tekanan absolut gas (atm)
V =volume spesifik gas (liter)
R = konstanta gas (0,082 L.atm/mol atau 8,314J/Kmol)
T =suhu /temperatur absolut gas (K)
n =jumlah mol gas
a,b =konstanta Van der Waals
B. Persamaan keadaan Van der Waals
Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum Charles, yakni hukum gas ideal (persamaan (6.5)), disebut gas ideal. Namun, didapatkan, bahwa gas yang kita jumpai, yakni gas nyata, tidak secara ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas pada temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. Semakin tinggi tekanan gas, atau dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya, semakin besar deviasinya.
Paling tidak ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. Peratama, definisi temperatur absolut didasarkan asumsi bahwa volume gas real sangat kecil sehingga bisa diabaikan. Molekul gas pasti memiliki volume nyata walaupun mungkin sangat kecil. Selain itu, ketika jarak antarmolekul semakin kecil, beberapa jenis interaksi antarmolekul akan muncul.
Fisikawan Belanda Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der Waals atau persamaan van der Waals. Ia memodifikasi persamaan gas ideal (persamaaan 6.5) dengan cara sebagai berikut: dengan menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi antarmolekul; mengurango dari suku V yang menjelaskan volume real molekul gas. Sehingga didapat:
[P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT (6.12)
Keterangan :
P = tekanan
V = volume
n = jumlah mol zat
Vm = V/n = volume molar, volume 1 mol gas atau cairan
T = temperatur (K)
R = tetapan gas ideal (8.314472 J/(mol·K))
[P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT (6.12)
a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas dan disebut dengantetapan van der Waals (Tabel 6.1). Semakin kecil nilai a dan b menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. Besarnya nilai tetapan ini juga berhbungan denagn kemudahan gas tersebut dicairkan.
Tabel 6.1 Nilai tetapan gas yang umum kita jumpai sehari-hari.
gas
|
a
(atm dm6 mol-2) |
b
(atm dm6 mol-2) |
He
|
0,0341
|
0,0237
|
Ne
|
0,2107
|
0,0171
|
H2
|
0,244
|
0,0266
|
NH3
|
4,17
|
0,0371
|
N2
|
1,39
|
0,0391
|
C2H
|
4,47
|
0,0571
|
CO2
|
3,59
|
0,0427
|
H2O
|
5,46
|
0,0305
|
CO
|
1,49
|
0,0399
|
Hg
|
8,09
|
0,0170
|
O2
|
1,36
|
0,0318
|
Contoh :
Suatu sampel 10,0 mol karbon dioksida dimasukkan dalam wadah 20 dm3 dan diuapkan pada temperatur 47 °C. Hitung tekanan karbon dioksida (a) sebagai gas ideal dan (b) sebagai gas nyata. Nilai hasil percobaan adalah 82 atm. Bandingkan dengan nilai yang Anda dapat.
Jawab: Tekanan menurut anggapan gas ideal dan gas nyata adalah sbb:
P = nRT/V = [10,0 (mol) 0,082(dm3 atm mol-1 K-1) 320(K)]/(2,0 dm3) = 131 atm
Nilai yang didapatkan dengan menggunakan persamaan 6.11 adalah 82 atm yang identik dengan hasil percobaan.
C. Temperatur dan tekanan kritis
Temperatur kritis adalah bila gas yang tidak dapat dicairkan berapa besar tekanan diberikan bila gas berada diatas temperatur tertentu. Dan tekanan kritis yaitu tekanan yang diperlukan untuk mencairkan gas pada temperatur kritis, sedangkan wujud meteri pada temperatur dan tekanan kritis disebut keadaan kritis.
Temperatur dan tekanan kritis beberapa gas yang sering kita jumpai.
Gas
|
Temperatur
kritis (K) |
Tekanan
kritis (K) |
Gas
|
Temperatur
kritis (K) |
Tekanan kritis (atm)
|
H2O
|
647,2
|
217,7
|
N2
|
126,1
|
33,5
|
HCl
|
224,4
|
81,6
|
NH3
|
405,6
|
111,5
|
O2
|
153,4
|
49,7
|
H2
|
33,3
|
12,8
|
Cl2
|
417
|
76,1
|
He
|
5,3
|
2,26
|
D. Pencairan gas
Diantara nilai-nilai koreksi tekanan dalam tetapan van der Waals oksigen, nitrogen dan gas lain memilki nilai pertengahan. Karena itu sebelum ditemukan tekanan dan temperatur kritis pencairan gas dianggap tidak bisa atau dianggap gas permanen. Dalam proses pencairan gas dalam skala industro, digunakan efek Joule-Thomson. Bila suatu gas dimasukkan dalam wadah yang terisolasi dengan cepat diberi tekan dengan menekan piston, energi kinetik piston yang bergerak akan meningkatkan energi kinetik molekul gas, menaikkan temperaturnya. Proses ini disebut dengan kompresi adiabatik. Kemudian yang disebut pengembangan adiabatik adalah bila gas kemudian dikembangkan dengan cepat melalui lubang kecil dan temperatur gas akan menurun.SIFAT
Tidak ada komentar:
Posting Komentar