Dokumen tersebut membahas tentang wujud zat dan hukum-hukum gas ideal, termasuk pengertian wujud zat, peralihan wujud, diagram fasa, variabel gas, hukum Boyle, Charles, Gay-Lussac, dan hukum gabungan, serta teori kinetik gas ideal.
2. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Wujud zat ditentukan oleh jarak antara partikel zat.
• Jarak antar partikel ditentukan oleh gaya tarik antar partikel.
• Titik lebur, titik didih, atau titik sublim bergantung pada daya ikatan/
daya tarik antara partikelnya.
7.1 Pengertian wujud zat
2
9. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Contoh 7.2
Hitunglah energi yang diperlukan untuk mengubah 36 g air dari suhu 25oC
menjadi uap air bersuhu 100oC. (cp(H2O)=75,3 JK-1mol-1; H = 40,7 kJ mol-1
Jawab :
q = q1 + q2 = 11,205 kJ + 81,34 kJ
= 92,635 kJ
9
13. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Pada titik Tripel semua fasa berada dalam kesetimbangan. T
dan P tetap.
• Titik tripel untuk air (0,01 oC dan 4,58 mmHg).
Diagram fasa untuk air
13
14. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Derajat kebebasan: F = C – P + 2
C = jumlah minimum komponen yang menentukan sistem; P = jumlah fasa;
2 = variabel yang menentukan sistem; menyatakan seberapa banyak faktor yang
menyatakan suatu sistem.
Derajat kebebasan untuk air pada titik tripel adalah:
F = 1 – 3 + 2 = 0, karena C = 1 (yaitu air), P = 3 (yaitu es, air dan uap air).
14
16. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Diagram Fasa CO2
Temperatur
Tekanan
Fluida
Superkritis
Cair
Padat
Titik
Kritis
Pada P dan T diatas titik kritik,
terbentuk Fluida Superkritis dg sifat:
1. wujud gas
2. Densitas =
densitas zat
cair.
3. viskositas =
viskositas gas
Fluida superkritis biasa digunakan untuk menghilangkan kafein dari
kopi.
16
17. Jurusan Kimia
Chemistry Department
7.4 Variabel gas
• Mempunyai volume dan jumlah
partikel tertentu.
• Partikel bergerak bebas ke segala
arah, sehingga mempunyai energi
kinetik tekanan
Yang termasuk variabel gas : tekanan, volume, suhu, jumlah partikel.
17
20. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Tekanan Udara Terbuka
Tekanan udara terhadap permukaan raksa dalam bejana
Raksa tertahan di ketinggian tertentu
Umumnya di permukaan laut,
tinggi raksa = 760 mm (0,76 m), = 1 atm.
BAROMETER
20
25. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Suhu
• Partikel cairan mempunyai energi gerak (kinetik) yang dapat
diperbesar dengan memberi kalor.
• Ek lbh besar bersuhu lebih tinggi
• Suhu naik memuai
25
27. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Jumlah partikel
• Jumlah partikel gas tetap walau P, T dan V
diubah.
Contoh 7.5 : Dalam ruang 5 L terdapat 5 g H2 dan 20 g O2.
Hitunglah jumlah mol zat dalam ruang, setelah terjadi reaksi.
27
29. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Hukum Boyle
Percobaan Boyle, Tekanan gas yang terkurung sama dengan raksa
setinggi h. Menambah raksa mengurangi volume gas
29
31. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Suatu gas bervolume 100 L mempunyai tekanan 700 mmHg dan
dikompres menjadi 750 mmHg. Hitunglah volume akhir.
Contoh 7.6
31
32. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Soal : Volume sebuah tanki tertutup dengan bentuk tak tentu akan
ditentukan. Tanki pertama kali dikosongkan dan kemudian dihubungkan ke
sebuah silinder 50.0 L yang berisis gas Nitrogen bertekanan.
Tekanan gas di silinder, mula-mulai 21,5 atm, turun hingga 1,55 atm setelah
dihubungkan dengan tanki kosong tersebut. Berapa volume tanki itu ?
32
35. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Hukum Charles
gas dalam tabung didinginkan sampai
volume 60 ml dengan tekanan 1 atm
Tabung berisi 120 ml gas kering pada
suhu 54,6.C bertekanan 1 atm
Termometer gas:
35
36. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Kurva suhu-volume gas A dan gas B
Secara teoretis, volume gas akan nol bila suhu diturunkan sampai -273,15 oC.
Ini berarti suhu terendah yang dapat dicapai adalah -273,15 C, yang
disebut suhu nol mutlak (absolut).
Pada tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan suhu
mutlaknya.
36
38. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Gas properties depend on conditions.
• Define standard conditions of temperature and pressure (STP).
P = 1 atm = 760 mm Hg
T = 0°C = 273.15 K
Standard Temperature and Pressure
38
40. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Suatu gas menempati tuang 500 mL dengan suhu 27 C. Jika suhu
dinaikkan sampai 50 C pada tean tetap, maka hitunglah volume akhir gas
tersebut.
Contoh 7.7
40
41. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Hukum Gay-Lussac
Alat pengukur
tekanan gas
dalam berbagai
suhu dengan
memanaskan
tangki, dan
tekanan gas
dapat dilihat
pada skala
jarum.
• Volume gas tidak akan berubah dalam
ruang berdinding kuat dan kaku.
• Jika dipanaskan, tekanannya akan
meningkat, karena energi kinetik
partikelnya bertambah.
41 of 46
43. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Suatu gas menempati ruang berdinding kuat mempunyai tekanan 1 atm
da suhu 27 C. Hitunglah takanan gas itu buila suhu dinaikkan menjadi 50
C.
Contoh 7.8
43
45. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Suatu gas dengan volume 10 L tekanan 1,1 atm, dan suhu 30 C dibuah
menjadi 12 L dan tekanan 0,8 atm. Hitunglah suhu gas tersebut !
Contoh 7.9
45
46. Jurusan Kimia
Chemistry Department
mempelajari reaksi gas.
Hukum Avogadro
Pada suhu dan tekanan yang sama, gas-gas yang
volumenya sama mempunyai jumlah molekul yang sama
Jumlah molekul V
Karena perbandingan jumlah molekul gas sama dengan perbandingan
jumlah mol (n).
maka n V
k = volume molar (volume 1 mol gas
pada P dan T tertentu)
Pada STP ( 1atm, 0 oC) , 1 mol gas = 22.4 L.
46
48. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Pada suhu dan tekanan tertentu , 7 g N2 bervolume 8,5 L.
a. Tentukan volume 22 gCO2 pada suhu dan tekanan itu.
b. Tentukan volume gas N2 tersebut pada STP
Contoh 7.10
48
49. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Boyle’s law V 1/P
• Charles’s law V T
• Avogadro’s law V n
PV = nRT
V
nT
P
Persamaan gas ideal
P= tekanan (atm), V = volume (L), n = jumlah mol, T = suhu (K) , dan
R= konstanta gas ideal dengan nilai:
0.0820574587 L·atm·K−1·mol−1 = 8.314472(15) J · K-1 · mol-1
49
50. Jurusan Kimia
Chemistry Department
The Gas Constant
R =
PV
nT
= 0.082057 L atm mol-1 K-1
= 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1
PV = nRT
= 8.3145 J mol-1 K-1
= 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1
50
55. Jurusan Kimia
Chemistry Department
The total pressure of a mixture of gases is the sum of the partial
pressures of the components of the mixture.
Hukum tekanan parsial Dalton
55
56. Jurusan Kimia
Chemistry Department
Ptot = Pa + Pb +…
Va = naRT/Ptot and Vtot = Va + Vb+…
Va
Vtot
naRT/Ptot
ntotRT/Ptot
= =
na
ntot
Pa
Ptot
naRT/Vtot
ntotRT/Vtot
= =
na
ntot
na
ntot
= a
Recall
Tekanan Parsial
56
58. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Only for gases at low pressure (natural escape, not a jet).
• Tiny orifice (no collisions)
• Does not apply to diffusion.
A
B
A
B
rms
A
rms
M
M
3RT/MB
3RT/M
)
(u
)
(u
B
of
effusion
of
rate
A
of
effusion
of
rate
Ratio used can be:
Rate of effusion (as above)
Molecular speeds
Effusion times
Distances traveled by molecules
Amounts of gas effused.
Hukum efusi Graham
58
60. Jurusan Kimia
Chemistry Department
7.6 Teori kinetik gas ideal
• Particles are point masses in constant,
random, straight line motion.
• Particles are separated by great distances.
• Collisions are rapid and elastic.
• No force between particles.
• Total energy remains constant.
60
61. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Translational kinetic energy,
• Frequency of collisions,
• Impulse or momentum transfer,
• Pressure proportional to impulse times
frequency
2
k mu
2
1
e
V
N
u
v
mu
I
2
mu
V
N
P
Pressure – Assessing Collision Forces
61 of 46
62. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Three dimensional systems lead to:
2
u
m
V
N
3
1
P
2
u
um is the modal speed
uav is the simple average
urms
Pressure and Molecular Speed
62 of 46
67. Jurusan Kimia
Chemistry Department
• Diffusion
• Net rate is proportional to
molecular speed.
• Effusion
• A related phenomenon.
Gas Properties Relating to the Kinetic-Molecular Theory
67 of 46
68. Jurusan Kimia
Chemistry Department
7.7 Gas Nyata
• Compressibility factor PV/nRT = 1
• Deviations occur for real gases.
• PV/nRT > 1 - molecular volume is
significant.
• PV/nRT < 1 – intermolecular forces of
attraction.
68 of 46
Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat bergantung pada jumlah mol (n) dan kapasitas kalor (cp) zat tersebut serta perbedaan suhu (t).
Jumlah kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud zat bergantung pada jumlah mol (n), kalor penguapan (Hvap) atau kalor peleburan (Hfus) zat tersebut.
Titik tripel untuk air, 273,16 K, digunakan dalam penentuan temperatur skala Kelvin.
Titik tripel untuk air, 273,16 K, digunakan dalam penentuan temperatur skala Kelvin.
Karena partikel gasselalubergerak,makaterjaditabrakandengandindingbejana(atas,bawah,kiri,kanan,depan,belakang)dengankerapatanyangsama.Tabrakaitudirasakansebagaigayaterhadapdinding.Besarnyagayapersatuanluasdisebutekanan (pressure,P).
Pengaruh dapat dilihat dengan menggunakan deposit cairan cair, yang disebut
barometer. Semuanya tidak terlalu panjang untuk diisi dengan aliran besar
kepadatan, seperti gaya (densitas = 13,5951 kgdnr - ') disebut barometer
mercury.Diarabiltaburr sepanjang 100cm darah diekstrak dari dasar filler
mata dibalik dalam kegelapan bercabang (gbr. 7.14)
dalam fase rendah dari ketinggian tertinggi, ini dilakukan
berkali-kali. Ruang yang berkurang di ruang bakar akan berupa uap atau kontrol tekananKarena partikel gasselalubergerak,makaterjaditabrakandengandindingbejana(atas,bawah,kiri,kanan,depan,belakang)dengankerapatanyangsama.Tabrakaitudirasakansebagaigayaterhadapdinding.Besarnyagayapersatuanluasdisebutekanan (pressure,P).
21
Tekanan udara dapat diukur dengan tabung diisi cairan lain,tetapi akan dibutuhkan kaca yang cukup panjang. Panjang tabung itu dapat dicari secara perhitungan.
Karena partikel gasselalubergerak,makaterjaditabrakandengandindingbejana(atas,bawah,kiri,kanan,depan,belakang)dengankerapatanyangsama.Tabrakaitudirasakansebagaigayaterhadapdinding.Besarnyagayapersatuanluasdisebutekanan (pressure,P).
Karena partikel gasselalubergerak,makaterjaditabrakandengandindingbejana(atas,bawah,kiri,kanan,depan,belakang)dengankerapatanyangsama.Tabrakaitudirasakansebagaigayaterhadapdinding.Besarnyagayapersatuanluasdisebutekanan (pressure,P).
Karena partikel gasselalubergerak,makaterjaditabrakandengandindingbejana(atas,bawah,kiri,kanan,depan,belakang)dengankerapatanyangsama.Tabrakaitudirasakansebagaigayaterhadapdinding.Besarnyagayapersatuanluasdisebutekanan (pressure,P).
Karena partikel gasselalubergerak,makaterjaditabrakandengandindingbejana(atas,bawah,kiri,kanan,depan,belakang)dengankerapatanyangsama.Tabrakaitudirasakansebagaigayaterhadapdinding.Besarnyagayapersatuanluasdisebutekanan (pressure,P).
Karena partikel gasselalubergerak,makaterjaditabrakandengandindingbejana(atas,bawah,kiri,kanan,depan,belakang)dengankerapatanyangsama.Tabrakaitudirasakansebagaigayaterhadapdinding.Besarnyagayapersatuanluasdisebutekanan (pressure,P).
34
35
37
41
44
46
49
Partial pressure
Each component of a gas mixture exerts a pressure that it would exert if it were in the container alone.