Persamaan berlaku untuk gas

Pembagian jumlah pertemuan mk KIMIA FISIKA :
Dosen : Ir. Siti Tamaroh, MP
1.Penjelasan umum tentang kimia fisika, pengertian dan
ruang lingkup kimia fisika
2.Sifat fisik cairan dan larutan, keadaan gas, keadaan
padat, keadaan cair
3. Larutan elektrolit, larutan non elektrolit
4. Viskositas
5. Tegangan permukaan
6. Hukum Termodinamika
7. Makromolekul
 Jumlah pertemuan = 12 – 14 kali pertemuan
 Penilaian :
 kehadiran (10%)
 Tugas/makalah/presentasi /pretest (30%)
 Makalah dikumpul senin 18 juni 2013
 Presentasi 25 juni dan 2 juli 2013
undian dan tentukan topik tugas
 Ujian midterm – ujian akhir (60%)
 PUSTAKA :
 Kimia Fisika , Estein Yazid
 Kimia Fisika , Sukardjo
 E learning 1 : 18/23 april 2012
 E learning 2 : 11/18 juni 2012
 Ilmu Kimia Fisik adalah ilmu yang mempelajari
fenomena makroskopik, mikroskopik, atom, subatom dan partikel dalam sistem dan proses kimia
berdasarkan prinsip-prinsip dan konsep-konsep
fisika, dengan bidang khusus (a.l. termodinamika
kimia, kimia kuantum, dan kinetika).
 Bagian penting dari ilmu ini termasuk termodinamika
kimia, kinetika kimia, kimia kuantum, elektrokimia,
kimia permukaan dan kimia padatan, dan
spektroskopi.
 Sejarah
Istilah "kimia fisik" mungkin pertama kali digunakan oleh Mikhail
Lomonosov pada tahun 1752, ketika ia menyampaikan kuliah
berjudul "Pelajaran Kimia Fisika yang Benar" kepada mahasiswa
Universitas Petersburg.
Landasan Kimia Fisik modern diletakkan pertama kali pada tahun 1876
oleh Josiah Willard Gibbs dalam makalahnya, On the Equilibrium of
Heterogeneous Substances, yang memuat beberapa konsep dan
prinsip penting kimia fisik, seperti energi Gibbs, potensial kimia,
aturan fasa Gibbs.







Kimiawan fisika terkemuka
Svante Arrhenius
Peter Debye
J.H. van 't Hoff
Lars Onsager
Wilhelm Ostwald
Linus Pauling
 Gas adlah salah satu dari 3 keadaan materi
 Gas mempunyai sifat khusus yg tdk dimiliki oleh zat
cair, zat padat.
SIFat gas yg menarik : tdk tergantung dr komposisi
kimianya, semua gas memperlihatkan sifat yg hampir
sama .
Sifat gas dinyatakan dalam HUKUM2 Gas
Hukum2 ini berlaku utk gas ideal, utk gas nyata (non
ideal) , rumusannya agak menyimpang, namun dpt
didekati oleh gas nyata pada kondisi ttt.
 Gas td molekul2 yg jaraknya berjauhan shg gaya





tariknya lemah.
Gaya tarik yg lemah gas bergerak bebas
sgt
cepat ke sgl arah ,saling bertumbukan satu sama
lain, tmsk dg dinding wadahnya
TEKANAN
Molk gas cepat sekali berdifusi/bercampur satu dg
lainnya
cepat homogen.
Gas tdk mempunyai bentuk dan volume tertentu
Ukuran molk sgt kecil, jaraknya renggang
sensitif
perubh tekn dan suhu.
Gas mdh dimampatkan (compressed),
dikembangkan (expanded), dpt mengisi semua bag
ruang yg ditempatinya = vol gas adl vol wadahnya
 Banyaknya gas ditetapkan dg VOLUME nya, Krn Vol
berubah2 tgt tek dan suhu, kedua FAKTOR tsb hrs
diukur .
 1. TEKANAN
 = Gaya yg bekerja pd suatu bidang per satuan luas
 = gaya yg menekan
luas bidang tekan
P= F
A
1 Pa = 1 N
m2
Satuan SI gaya = Newton/N
Luas bidang = m2
Satuan Tek = N/m2=Nm-2
Satuan gaya dlm SI = Pascal (Pa)
1 Pa = gy sebsar 1 N yg bekerja pd
bdg seluas 1 m2
 Untuk membandingkan Volume gas, maka tekn dan suhu harus
diambil pd keadaan yg sama. Biasanya yg digunakan adl KEADAAN
STANDAR (STP = Standard Temperature and Pressure) yg
dinyatakan sbg keadaan pd suhu 0 oC dan Tekn 1 atm (760 mmHg)
 Berdasarkan SIFATnya GAS ada 2 :
 1. Gas IDEAL = yaitu gas hipotetis yg mengikuti semua hukum2 Gas
 2. Gas NYATA = yaitu gas yg ada dlm kehidupan sehari2 (N2,
CO2,O2 dll) yg mengikuti hukum gas pada tekanan rendah
Gas ideal sebenarnya tdk ada, ttp sft2nya bisa didekati oleh gas nyata
yg bersifat inert (mis : He, Ne, Ar) pd tekn rendah dan suhu tinggi.
Gas disebut IDEAL : jk pd molekul2nya tdk tjd interaksi/gy tarik
menarik dan tdk memerlukan ruang
 Teori ini mula2 diberikan oleh Bernoulli (1738),




disempurnakan oleh Clausius, Boltzmann, Van der Waals
dan Jeans
1. Gas td atas partikel2 yg kecil (dicrete) yg disebut
molekul, masa dan besarnya sama utk tiap2 jenis gas
2. Molk2 ini sll bergerak ke segala arah dan sll
bertumbukan dg molk2 lain serta dg dinding2 bejana
3. Tumbukan molk dg dinding bejana menyebabkan tekn
pd dinding, yaitu gaya/satuan luas
4. Krn tekn gas tdk tergtg waktu pd tekn dan suhu ttt,
mk pd tumbukan tdk ada tenaga yg hilang/tumbukan
bersft elastis sempurna
 5. Pd tekn yg relatif rendah, jarak antara molk2 jauh lbh
besar dp diameter molk2 sendiri, hingga gaya tarik
antara molk2 dapat diabaikan
 6. Krn molk2 sgt kecil dibanding dg jarak antara molk2,
mk volume molk2 dpt diabaikn dan molk2 dianggp sbg
TITIK-TITIK BERMASSA
 7. Temperatur absolut berbanding lurus dg tenaga kinetik
rata2 dr semua molk dlm sistem
 Pada suhu tetap, volume dr sejumlah tertentu gas
berbanding terbalik dg tekanannya
 V = 1/P
pd suhu tetap
 V = k/P
(k = konstanta = tetapan) atau
PV = konstan, dpt dinyatakan
P1V1 = P2V2 atau
V1 = P1
V2
P2
P1, V1 = tekn dan vol
awal
P2, V2 = tekn dan vol
akhir
 Contoh :
 Sejumlah tertentu gas diekspansikan dari tekanan
720 mmHg mjd 618 mmHg pada suhu tetap. Jk
volume mula-mula 3,73 L, hitung vol akhir gas :
 Jawab :
P1V1 = P2V2
V2 = P1V1 = (720)(3,73) = 4,3 L
P
618
 Pada tekanan tetap, volume suatu gas berbanding
lurus dg suhu mutlaknya
 V = T pd tekn tetap
 V = k (k konstant)
T
Hasil penemuan Charles ini kmd dijadikan dasar utk
mendefinisikan suatu skala suhu yg baru yg dikenal
sbg skala suhu nol absolut atau SKALA KELVIN
 Hubungan skala Celcius dg skala Kelvin dinyatakan sbg :
 K = oC + 273,15 = K = oC + 273
K = suhu absolut/kelvin
oC = suhu Celcius
Scr terpisah Gay Lussac (1802) :
Pada tekanan tetap, semua gas bila dipanaskan volumenya
maka akan bertambah 1/273,15 kali volumenya pd 0 oC
Pada tekanan konstan, volume
sejumlah tertentu gas sebanding
dengan suhu absolutnya. Hukum di
atas dapat dituliskan sebagai berikut:
 Hubungan yg ditemukan oleh Charles pada tahun
1787 dan dikenal sebagai Hukum Charles.
 Secara grafik, hukum Charles dapat dilihat pada
gambar.
 Hubungan antara Celcius dengan skala Kelvin
adalah:
 K = °C + 273,15
 K = suhu absolut
 °C = suhu dalam derajat Celcius
Sama hal-nya dengan
hukum Boyle, hukum
Charles juga berlaku
untuk gas ideal
Terlihat bahwa apabila garis-garis grafik diekstrapolasikan
hingga memotong sumbu X (suhu), maka garis-garis grafik
tersebut akan memotong di satu titik yang sama yaitu
– 273,15 °C.
Titik ini dikenal sebagai suhu nol absolute yang nantinya
dijadikan sebagai skala Kelvin.
 Contoh :
 Seorang ilmuan yang mempelajari sifat hidrogen pada
suhu rendah mengambil volume 2,50 liter hidrogen pada
tekanan atmosfer dan suhu 25 °C dan mendinginkan gas
itu pada tekanan tetap sampai – 200 °C. Perkirakan
besar volume hidrogen!
 Penyelesaian :
 Langkah pertama untuk mengkonversikan suhu ke Kelvin:
Jk V0 adl volume gas pada 0oC, dan V adl vol gas pd toC, maka akan
diperoleh hubungan :
t 

 273,15  t 
= Vo 1 
 = Vo 

 273,15 
 273,15 
 Bila T1 = (273,15 + t) dan T = (273,15+0),
masing2 suhu dalam derajat Kelvin (oK), maka :
 V1 = V T1 atau V1 = T1

T
V
T
Contoh :
Suatu gas neon dlm suatu wadah 200 ml pd 100 oC, jk
suhu diturunkan sp 0oC pd tekn tetap, hitung vol
akhir gas.
Jawab :
 V1 = V T1

T

= (200) (0+273)
= 146,4 mL

(100+273)
 Contoh 2 :
 Sebuah tanki baja berisi gas CO2 pd suhu 27 oC dan tekn
12,0 atm. Hitung tekn gas dlm tanki bila suhu dinaikkan
mjd 100 oC.
 Jawab :
 P1 = P T 1
T


= (12) (100 + 273) = 14,9 atm
(27+273)
Contoh Gambar partikel partikel gas
 Pada suhu dan tekanan sama, semua gas yg
volumenya sama mengandung jumlah molekul yg
sama
 Semua gas yg jumlah molekulnya sama akn
mempunyai vol yg sama, asal diukur pd suhu dan
tekn yg sama
V=n
atau
V = konstan
n
n = juml mol gas
Avogadro
 1 mol setiap gas memiliki jumlah molekul yg sama
(6,02X1023 molekul = bil. AVOGADRO, N)
 Jk diukur pd keadaan STP, 1 mol tiap gas memp vol yg
sama = 22,414 L = Vol. AVOGADRO = Vol. MOLAR
1 mol gas (STP) = 22,4 L
 Jk Vm adl Vol molar gas, mk vol n mol gas pd P dan T
yg sama adl :
V = n X Vm
 Contoh :
Pd suhu dan tekn ttt, 11 gr gas CO2 memiliki 2,5 L. Pd
suhu dan tekanan yg sama, tentukan :
a. vol. 1 mol CO2 (C = 12, O =16)
b. Vol. 1 mol N2
Jawab :
a.1 mol CO2 = 44 gr
11 gr CO2 = 11/44 = ¼ mol
¼ mol CO2 = 2,5 L
1 mol CO2 = 4 X 2,5 L = 10 L
b. Sesuai hk Avogadro, 1 mol setiap gas mempunyai vol yg
sama pd P dan T yg sama
1 mol CO2 = 10 L, maka 1 mol N2 = 10 L
 Kombinasi dlm satu pernyataan hk Boyle, Charles,
Gay Lussac dan Avogadro diperoleh persamaan baru
:
V = nT
P
 Atau
atau PV = R
nT
PV = n RT
 Disebut persamaan GAS IDEAL
Boyle
Robert Boyle pada tahun 1622 melakukan percobaan dengan menggunakan
udara.
Ia menyatakan bahwa volume sejumlah tertentu gas pada suhu yang konstan
berbanding terbalik dengan tekanan yang dialami gas tersebut.
Hubungan tersebut dikenal sebagai Hukum Boyle, secara matematis dapat
dinyatakan sebagai berikut :
Persamaan berlaku
untuk gas-gas yang
bersifat ideal.
 Contoh :
 Silinder panjang pada pompa sepeda mempunyai
volume 1131 cm3 dan diisi dengan udara pada
tekanan 1,02 atm. Katup keluar ditutup dan tangkai
pompa didorong sampai volume udara 517 cm3.
Hitunglah tekanan di dalam pompa.
Kurva hubungan antara P – V dan 1/P – V
 Penyelesaian :
 Perhatikan bahwa suhu dan jumlah gas tidak




dinyatakan pada soal ini, jadi nilainya 22,414 L atm
tidak dapat digunakan untuk tetapan C.
bagaimanapun, yang diperlukan adalah pengandaian
bahwa suhu tidak berubah sewaktu tangkai pompa
didorong. Jika P1 dan P2 merupakan tekanan awal dan
akhir, dan V1 mdan V2 adalah volume awal dan akhir,
maka:
P1.V1 = P2.V2
Sebab suhu dan jumlah udara dalam pompa tidak
berubah. Substitusi menghasilkan :
(1,02atm)(1131cm3)=P2(517cm3) Sehingga P2 dapat
diselesaikan:
P2 = 2,23 atm
 Utk satu jenis gas pd 2 keadaan yg dibandingkan
(P,V dan T), mk n adl tetap, persamaannya mjd :
PV = nR (suatu tetapan)
T
 Atau
PV = konstan
T
P1V1 = P2V2 (n = tetap)
T1
T2
 Atau
 T1 dan T2 adl suhu, dlm KELVIN
 P1 dan P2 , satuan tekanan
 V1 dan V2, satuan volume
 Berdsr persamaan gas ideal, R adl tetapan universal
bagi semua jenis gas yg besarnya dpt ditentukan. Dg
mengambil hipotesis Avogadro,bhw vol ttt gas pd suhu
dan tekn yg sama akn mengandung juml molk yg
sama, berarti utk V,P dan T yg tetap mk memiliki nilai
n yg tetap.
 Utuk memudhkn perhit, nilai numerik R dihitung utk 1
mol gas pd STP ( 0oC, 1 atm), vol = 22,414 L shg :
R = PV = (1 atm) (22,414L)
nT (1 mol) (273,15K)
= 0,08206 L atm mol-1 K-1
 Harga R dpt dinyatakan dg satuan lain
Tipe satuan
Harga R
Satuan
Mekanik
0,08206
L atm mol-1 K-1
SI
8,314
Joule mol-1 K-1
Cgs
8,314 X 107
Erg mol-1 K-1
Panas
1,987
Kal mol-1 K-1
 Pressure What is it?
Force per unit area F/A --> N/m2 --> Pascal (Pa)
1 atm = 760 mm Hg = 760 torr
1 atm = 101.325 KPa
1 atm = 14.7 psi.
 What is atmospheric pressure?