Teori Kinetik Zat

Teori Kinetik Gas

Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum. Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat tersebut.

SIFAT GAS UMUM

Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.

Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih kecil.

SIFAT GAS IDEAL

Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.

Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.

Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.

Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

PERSAMAAN GAS IDEAL DAN TEKANAN (P) GAS IDEAL

P V = n R T     -> P V = N K T

n = N/No

T = suhu (ºK)

R = K . No = 8,31 J/mol. ºK

N = jumlah pertikel

P = tekanan (atm)

V = volume (m³)

 n = jumlah molekul gas

 K = konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/ºK

 No = bilangan Avogadro = 6,023 x 1023/mol

ENERGI TOTAL (U) DAN KECEPATAN (v) GAS IDEAL

 Ek = 3KT/2

U = N Ek = 3NKT/2

v = √3 K T/m = √(3ρ/r)

dengan:

Ek = energi kinetik rata-rata tiap partikel gas ideal

 U = energi dalam gas ideal = energi total gas ideal

 v = kecepatan rata-rata partikel gas ideal

 m = massa satu mol gas

 ρ = massa jenis gas ideal

Jadi dari persamaan gas ideal dapat diambil kesimpulan:

1.    1. Makin tinggi temperatur gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya.

2.       2. Tekanan merupakan ukuran energi kinetik persatuan volume yang dimiliki gas.

3.       3. Temperatur merupakan ukuran rata-rata dari energi kinetik tiap partikel gas.

4.       4. Persamaan gas ideal (P V = nRT) berdimensi energi/usaha .

5.       5. Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energi kinetik seluruh partikelnya.

Hukum I Termodinamika

Hukum ini diterapkan pada gas, khususnya gas ideal

PV = n R T

P . DV + -V . DP = n R DT

 Energi adalah kekal, jika diperhitungkan semua bentuk energi yang timbul.

Usaha tidak diperoleh jika tidak diberi energi dari luar.

Dalam suatu sistem berlaku persamaan termodinamika I:

ΔQ = ΔU+ ΔW

ΔQ = kalor yang diserap

ΔU = perubanan energi dalam

ΔW = usaha (kerja) luar yang dilakukan

DARI PERSAMAAN TERMODINAMIKA I DAPAT DIJABARKAN:

Pada proses isobarik (tekanan tetap)  ΔP = 0; sehingga,

 ΔW = P . ΔV     ->     ΔW = P (V2 - V1)      ->  P. ΔV = n .R ΔT

ΔQ = n . Cp . ΔT  maka Cp = 5/2 R (kalor jenis pada tekanan tetap)

ΔU-= 3/2 n . R . ΔT

Pada proses isokhorik (Volume tetap)  ΔV =O; sehingga,

ΔW = 0      ->      ΔQ = ΔU

ΔQ = n . Cv . ΔT       maka Cv = 3/2 R (kalor jenis pada volume tetap)

AU = 3/2 n . R . ΔT

Pada proses isotermik (temperatur tetap):  ΔT = 0 ;sehingga,

ΔU = 0    maka  ΔQ = ΔW = nRT ln (V₂/V₁)

 Pada proses adiabatik (tidak ada pertukaran kalor antara sistem dengan sekelilingnya)  ΔQ = 0 Berlaku hubungan::

 PVϒ = konstan          ϒ = Cp/Cv ,disebut konstanta Laplace

Hukum II Termodinamika

Tidak mungkin membuat suatu mesin yang bekerja secara terus-menerus serta rnengubah semua kalor yang diserap menjadi usaha mekanis.              

T1 > T2, maka usaha mekanis:

W = Q₁ - Q₂

ȵ = W/Q₁ = 1 - Q₂/Q₁ = 1 - T₂/T₁

T₁ = reservoir suhu tinggi

T₂ = reservoir suhu rendah

Q₁ = kalor yang masuk

Q₂ =kalor yang dilepas

W = usaha yang dilakukan

ȵ = efesiensi mesin

Untuk mesin pendingin:

ȵ = W/Q₂ = Q₁/Q₂ -1 = T₁/T₂ - 1