KF 2 - Gas ideal dan nyata

KIMIA FISIKA:
GAS IDEAL & NYATA
Prof. Dr. Heru Setyawan
Jurusan Teknik Kimia FTI – ITS
Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111
E-mail: [email protected]
ISU YANG AKAN DIBAHAS . . .
Perilaku gas ideal
Berlakunya hukum gas ideal
Faktor kompresibilitas
Teori kinetika gas ideal
Prof. Dr. Heru Setyawan, Jurusan Teknik Kimia FTI – ITS
Hukum Boyle
L
atm
30
9
6
5
4
1
8
10
7
3
2
24,45
4,89
4,08
12,22
2,72
3,06
3,49
6,11
8,15
2,44
Volume (liter)
25
20
15
10
5
0
1
3
5
7
9
Tekanan (atm)
Robert Boyle (1662):
Volume suatu gas dengan jumlah tertentu, pada suhu konstan berbanding
terbalik dengan tekanan gas.
V=
K1
P
PV = K1
P1V1 = K1 = P2V2
P1 V2
=
P2 V1
35
70
30
60
25
50
20
40
V (L)
V (L)
Hukum Charles atau Gay-Lussac
15
20
5
10
0
100
200
300
400
500
V = K 2T
30
10
0
1 mol, 1 atm
2 mol, 1 atm
1 mol, 2 atm
0
0
100
1 mol butana pada 1 atm
200
300
400
500
T (K)
T (K)
Butana
Charles (1787):
Gas hidrogen, udara, karbon dioksida, dan oksigen mengembang dengan
jumlah yang sama ketika dipanaskan dari 0 sampai 80 °C.
Gay-Lussac (1802):
Untuk semua gas, pertambahan volume untuk kenaikan suhu setiap derajad
Celsius kira-kira sama dengan 1/273 dari volume gas pada 0 °C.
V = V0 +
t
t 

 273,15 + t 
V0 = V0 1 +
 = V0 

273,15
273
,
15
273
,
15




V T
=
V0 T0
V2 T2
=
V1 T1
Secara umum
Hukum Gas Gabungan
Gas
Tekanan P1
Suhu T1
Volume V1
Gas
Tekanan P2
Suhu T1
Volume Vx
Ditekan(atau
diekspansikan)
Vx =
V2 =
V2 =
P1V1T2
P2T1
P1V1 P2V2
=
= konstanta = K
T1
T2
PV = KT
(Hukum gas gabungan)
VxT2
T1
Dipanaskan
V1 P1
P2
Gas
Tekanan P2
Suhu T2
Volume V2
Konstanta Gas
PV = KT
K=?
K = nR
(n = jumlah mol gas yang menempati volume V pada P dan T.
PV = nRT
(Persamaan gas ideal)
R=?
R=
PV 1× 22,413
=
= 0,08205 liter ⋅ atm derajad-1mol-1
nT 1× 273,15
Nilai R dalam berbagai satuan
Tekanan
Volume
Suhu
n
Atmosfer
Liter
K
g-mol
0,08205 liter⋅atm/K⋅g-mol
Atmosfer
cm3
K
g-mol
82,05 cm3⋅atm/K⋅g-mol
Dyne/cm2
cm3
K
g-mol
8,314 × 107 erg/K⋅g-mol
Mm Hg
cm3
K
g-mol
62,360 cm3⋅mm Hg/K⋅g-mol
R dalam joule
K
g-mol
8,314 joule/K⋅g-mol
R dalam kalori
K
g-mol
1,987 kal/K⋅g-mol
R
Hukum Dalton tentang Tekanan Parsial
Pada suhu konstan, tekanan total yang diberikan oleh campuran gas dalam
volume tertentu sama dengan jumlah tekanan masing-masing gas yang akan
diberikan jika gas menempati volume total yang sama sendirian.
Ptotal = P1 + P2 + P3 + ...
P1, P2, P3, dst. = tekanan masing-masing gas
(tekanan parsial)
Tekanan total campuran gas sama dengan jumlah tekanan
parsial masing-masing komponen dari campuran.
Hukum Amagat tentang Volume Parsial
Pada sembarang campuran gas, volume total dapat dianggap merupakan
jumlah volume parsial masing-masing komponen dalam campuran.
V = V1 + V2 + V3 + ...
V1, V2, V3, dst. = volume parsial
Yang dimaksud volume parsial adalah volume dimana masing-masing gas
akan menempati jika ada sendirian pada suhu dan tekanan total yang
diberikan.
Jika hukum gas ideal dapat diberlakukan:
V1 = N1V , V2 = N 2V , dst.
Hukum Graham tentang Difusi (1829)
Pada suhu dan tekanan konstan, laju difusi berbagai macam gas berbanding
terbalik dengan akar kuadrat rapat jenisnya atau berat molekulnya.
u1
=
u2
u1
=
u2
•
•
•
•
ρ2
ρ1
ρ 2Vm
M2
=
ρ1Vm
M1
u1 dan u2 = laju difusi gas 1 dan gas 2
ρ1 dan ρ2 = rapat jenis gas 1 dan gas 2
M1 dan M2 = berat molekul gas 1 dan gas 2
Vm = volume molar
Dapat Berlakunya Hukum Gas Ideal
PV (liter atm/mol)
PV = nRT
22,4
PV
z=
nRT
(Compressibility factor)