Materi Fisika SMA – Rumus Teori Kinetik Gas

AhmadDahlan.Net – Berdasarkan wujudnya benda dikemlompokkan menjadi tiga, yaitu wujud padat, wujud cair, dan wujud gas. Pada artikel kali ini kita akan membahas mengenai gas. Lebih tepatnya mengenai Teori Kinetik Gas. Untuk memahami materi tersebut, perhatikan penjelasan berikut.

A. Pengertian Teori Kinetik Gas

Gas merupakan salah satu wujud benda yang memiliki bentuk dan volume yang berubah – ubah. Bentuk gas tidak dapat dilihat oleh mata, selain itu tidak dapat juga dipegang. Gas yang di bahas dalam teori kinetik gas adalah gas ideal. Gas ideal adalah sekumpulan gas yang tidak saling berinteraksi satu sama lain. Adapun sifat – sifat gas ideal adalah sebagai berikut :

1. Gas ideal terdiri atas partikel yang berjumlah banyak dan tersebar merata dalam suatu wadah atau ruang.
2. Tidak terdapat interaksi antar tiap – tiap partikel.
3. Tidak terdapat gaya tarik menarik antar pertikel.
4. Partikel memiliki kelajuan tetap dan bergerak acak ke segala arah.
5. Ukuran partikel diabaikan
6. Hukum Newton tentang gerak berlaku

B. Persamaan Teori Kinetik Gas

Terdapat beberapa hukum mengenai gas ideal, yaitu :

1. Hukum Boyle

Hukum Boyle menyatakan bahwa jika suhu suatu gas konstan, maka tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya. Secara matematis, hukum Boyle ditulis sebagai berikut :

PV=konstan

P_1V_1=P_2V_2

Keterangan,
P : tekanan gas (Pa)
V : volume gas (m³)

2. Hukum Charles

Hukum Charles menyatakan bahwa jika tekanan suatu gas tetap, maka volume gas akan sebanding atau berbanding lurus dengan temperatur mutlak gas. Secara matematis, hukum Charles dituliskan sebagai :

\frac{V}{T}=konstan

\frac{V_1}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}

Keterangan,
V : volume gas (m³)
T : suhu gas (K)

3. Hukum Gay – Lussac

Hukum Gay – Lussac menyatakan bahwa jika volume suatu gas konstan, maka tekanan pada gas akan sebanding atau berbanding lurus dengan temperatur mutlak gas. Secara matematis, hukum Gay – Lussac dituliskan sebagai :

\frac{P}{T}=konstan

\frac{P_1}{T_1}=\frac{P_2}{T_2}

Keterangan,
P : tekanan gas (Pa)
T : suhu gas (K)

Dari ketiga hukum diatas, dengan memperhatikan hubungan antara tekanan, volume, dan temperature, diperoleh :

\frac{PV}{T}= konstan

\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}

Dari persamaan diatas diperoleh persamaan umum untuk Teori Kinetik Gas yang dituliskan sebagai berikut :

PV=nRT

dimana,

n=\frac{m}{Mr}\ \ atau\ \ n=\frac{N}{N_a}

Keterangan,
P : tekanan gas (Pa)
V : volume gas (m³)
n : jumlah partikel dalam mol (mol)
R : ketetapan gas ideal (8,314 x 10³ J/molK)
T : suhu gas ideal (K)
m : massa total gas (kg)
Mr : massa molekul relatif (kg/mol)
N : banyakpartikel
N_a : bilangan Avogadro (6,02 x 10²³ partikel/mol)

C. Contoh Soal

Suatu gas ideal sebanyak 4 liter memiliki tekanan 1,5 atmosfer dan suhu 27 ^oC. Tentukan tekanan gas tersebut jika suhunya 47 ^oC. dan volumenya 3,2 liter!

Pembahasan

Dik :
V₁ = 4 liter
P₁ = 1,5 atm
T₁ = 27 ^oC = 300 K
V₂ = 3,2 liter
T₂ = 47 ^oC = 320 K

Dit :
P₂ = ?

Pembahasan :

\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2}

P_2=\frac{P_1V_1T_2}{T_1V_2}

P_2=\frac{(1,5\ atm)(4\ liter)(320\ K)}{(300\ K)(3,2\ liter)}

P_2=2 \ atm