Teori Kinetik Gas Dan Termodinamika – Pada pembahasan kali ini kami sampaikan materi tentang teori kinetik dan termodinamika. Kedua materi ini merupakan materi mata pelajaran fisika yang diajarkan di kelas XI.
Kita awali dari teori kinetik gas terlebih dahulu. Pada materi ini ada istilah gas ideal. Apa itu gas ideal?
Pengertian Gas Ideal
Gas ideal adalah sekumpulan partikel gas yang tidak saling berinteraksi satu sama lain. Dengan kata lain jarak antar partikel gas ideal sangat berjauhan dan bergerak secara acak. Gas ideal ini mempunyai beberapa sifat, antara lain:
- Partikelnya berjumlah banyak.
- Tidak ada interaksi antarpartikel atau tidak ada gaya tarik menarik antarpartikelnya.
- Jika dibandingkan ukuran ruangan, ukuran partikel gas ideal bisa diabaikan.
- Tumbukan yang terjadi antara partikel gas dan dinding ruangan merupakan tumbukan lenting sempurna.
- Partikel gas tersebar secara merata di dalam ruangan.
- Partikel gas bergerak secara acak ke segala arah.
- Berlaku Hukum Newton tentang gerak.
- Energi kinetik rata-rata molekul gas ideal sebanding dengan suhu mutlaknya.
Baca juga: Teori Mekanika Kuantum
Persamaan Umum Gas Ideal
Ada persamaan umum untuk gas ideal. Berikut persamaan umum yang bisa Anda lihat:
Persamaan Keadaan Gas Ideal
Pada ruang tertutup keadaan suatu gas ideal dipengaruhi oleh beberapa faktor. Seperti tekanan, suhu, volume dan jumlah molekul gas. Ada beberapa hukum yang menjelaskan keterkaitan keempat besaran tersebut. Antara lain Hukum Boyle, Hukum Charles, Hukum Gay-Lussac dan Hukum Boyle-Gay Lussac. Berikut akan dijelaskan singkat keempat hukum tersebut.
Hukum Boyle
Hukum Boyle ini dikemukakan oleh Robert Boyle, seorang ilmuwan asal Inggris. Hukum Boyle menyatakan jika suhu suatu gas dijaga konstan, maka tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya. Atau istilah lainnya dapat dinyatakan sebagai hasil kali antara tekanan dan volume suatu gas pada suhu tertentu adalah tetap atau isotermal. Rumus dari Hukum Boyle ini adalah sebagai berikut:
Hukum Charles
Apabila Hukum Boyle membahas mengenai pengaruh tekanan dan volume pada suhu tetap, lain halnya dengan hukum ini. Hukum Charles disampaikan oleh Jacques Charles. Disebutkan bahwa jika tekanan suatu gas dijaga konstan, maka volume gas akan sebanding suhu mutlaknya.
Hukum Charles juga bisa disebut sebagai hasil bagi antara volume dan suhu pada tekanan tetap atau isobar akan bernilai tetap. Berikut adalah rumus dari hukum Charles.
Hukum Gay-Lussac
Di tahun 1802 Joseph Louis Gay-Lussac, seorang ilmuwan Kimia asal Prancis mengemukakan Hukum Gay-Lussac. Hukum Gay-Lussac memuat pernyataan jika volume suatu gas dijaga konstan, tekanan gas akan sebanding dengan suhu mutlaknya. Artinya proses yang berlangsung dalam keadaan isokhorik atau volume tetap. Berikut adalah rumus matematis Hukum Gay-Lussac.
Hukum Boyle-Gay Lussac
Hukum ini merupakan hasil kali antara tekanan dan volume dibagi suhu pada sejumlah partikel mol gas adalah tetap.Berikut adalah rumus dari hukum Boyle-Gay Lussac.
Tekanan Gas Ideal
Perlu diketahui, keberadaan gas di ruang tertutup bisa mengakibatkan adanya tekanan. Tekanan itu disebabkan adanya tumbukan antara partikel gas dan dinding tempat gas berada. Untuk mengetahui besarnya tekanan gas di ruang tertutup dapat dihitung dengan rumus di bawah ini:
Energi Kinetik Gas Ideal
Energi kinetik gas ideal disebabkan oleh adanya gerakan partikel gas di dalam sebuah ruangan. Untuk diketahui, gas selalu bergerak dengan kecepatan tertentu. Kecepatan itulah yang nantinya berpengaruh terhadap energi kinetik gas. Rumus energi kinetik gas ideal bisa dilihat di bawah ini.
Berdasarkan persamaan di atas, didapat persamaan untuk kecepatan efektif gas pada ruang tertutup. Sedangkan persamaan kecepatannya adalah:
Termodinamika
Setelah membahas tentang teori kinetik gas, kini kita bahas tentang termodinamika. Ilmu termodinamika adalah gambaran usaha untuk mengubah kalor menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya. Seperti yang diketahui kalor merupakan perpindahan energi yang disebabkan oleh perbedaan suhu. Termodinamika berhubungan dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.
Tidak hanya itu, termodinamika juga berkaitan dengan mekanika statik. Termodinamika mempelajari suatu pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas maupun lingkungan.
Baca juga: Teori Asam Bawa Lewis
Penerapan termodinamika bisa dilihat dalam banyak hal. Salah satunya adalah pada tubuh manusia, kegiatan meniup kopi panas, perkakas elektronik, Refrigerator, mobil, pembangkit listrik maupun industri. Itu semua merupakan beberapa peristiwa termodinamika yang familiar dengan kita.
Prinsip-Prinsip Termodinamika
