Dalam hal kinetika gas, tentunya Anda sudah tidak asing lagi dengan gas ideal. Sebenarnya, apa itu gas ideal? Apa bedanya dengan gas sejati? Artikel ini akan berbagi penjelasan tentang material gas ideal untuk memperdalam material gas kinetik. Yuk, tonton sampai selesai!
Pengertian gas ideal
Gas ideal adalah kumpulan partikel dalam suatu zat yang jaraknya cukup jauh dari ukuran partikelnya. Partikel pada gas yang selalu bergerak secara acak ke segala arah dapat saling bertumbukan, namun pada gas ideal tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna atau tumbukan yang tidak menyebabkan partikel kehilangan energi.
Sebenarnya dalam kehidupan kita sehari-hari tidak ada yang namanya gas ideal. Gas kehidupan nyata berada pada tekanan rendah dan suhunya tidak mendekati titik leleh gas. Namun, karena gas berada pada tekanan rendah dan suhunya tidak mendekati titik leleh gas, mendekati sifat gas ideal, maka gas tersebut dianggap gas ideal dalam kehidupan nyata.
Ciri-ciri gas ideal
Ciri-ciri gas ideal sangat unik dibandingkan dengan gas lainnya, yaitu:
- Gas ideal terdiri dari sejumlah besar molekul dengan jarak antar molekul jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran molekul. Hal ini membuat gaya tarik molekul sangat kecil sehingga diabaikan.
- Molekul gas bergerak secara acak dengan kecepatan konstan dan mematuhi hukum gerak Newton.
- Molekul gas ideal mengalami tumbukan elastis sempurna satu sama lain atau dengan dinding wadah. Dinding wadah gas ideal sangat kaku dan tidak akan bergerak.
- Energi kinetik rata-rata molekul gas ideal sebanding dengan suhu absolutnya.
Gas ideal
Seperti disebutkan sebelumnya, gas ideal sebenarnya tidak ada. Namun, beberapa gas pada suhu tinggi dan tekanan rendah berperilaku seperti gas ideal, yaitu ketahanan terhadap gaya antarmolekul menjadi jauh lebih kecil daripada energi kinetik partikel. Sedangkan ukuran molekul jauh lebih kecil dibandingkan dengan ruang kosong antar molekul.
Dari penjelasan tersebut, ada beberapa jenis gas di dunia yang masih bisa disebut gas ideal, seperti nitrogen, oksigen, hidrogen, gas mulia, dan karbon dioksida.
Sifat-sifat gas ideal
Untuk membedakan gas ideal dengan gas lainnya, perlu dipahami sifat-sifat gas ideal dan kemudian gas dengan sifat-sifat tersebut akan disebut sebagai gas ideal. Berikut ini adalah sifat-sifat gas ideal:
- Volume molekul dapat diabaikan dalam kaitannya dengan volume ruang yang ditempatinya.
- Gaya tarik-menarik antar molekul sangat kecil sehingga dapat diabaikan.
- Tumbukan antara molekul atau partikel dengan partikel atau molekul tumbuhan terhadap dinding bersifat elastis, artinya tidak akan mengalami perubahan energi yang dapat disebut elastis sempurna.
- Tekanan disebabkan oleh tumbukan pada dinding tabung, sedangkan besarnya tekanan pada gas disebabkan banyaknya tumbukan per satuan luas per detik.
Kondisi gas ideal
Suatu gas dikatakan ideal jika memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
- Suatu gas yang terdiri dari molekul-molekul yang identik sehingga molekul-molekulnya tidak dapat dibedakan.
- Molekul dalam gas bergerak secara acak ke segala arah.
- Molekul gas ideal didistribusikan secara merata.
- Jarak antar molekul lebih besar dari ukuran molekul.
- Tidak ada gaya interaksi antarmolekul, kecuali tumbukan antar molekul atau dengan dinding.
- Semua tumbuhan dari molekul ke molekul atau molekul ke dinding bersifat elastis sempurna.
- Tabrakan molekul-molekul ini terjadi dalam waktu yang sangat singkat.
- Hukum gerak Newton berlaku untuk gas ideal.
Hukum gas ideal
Persamaan gas ideal didasarkan pada Hukum Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay-Lussac. Jadi, Anda harus memahami tiga hukum gas yang akan dijelaskan di bawah ini:
hukum Boyle
Hukum Boyle menyatakan bahwa untuk sejumlah tertentu gas ideal pada suhu yang sama, tekanan (P) dan volume (V) berbanding terbalik, yang satu menggandakan separuh lainnya.
PV = Konstan atau P1 V1 = P2 V2
Di mana,
- P = tekanan gas pada temperatur konstan (Pa)
- V = volume gas pada suhu konstan (m3)
- P1 = tekanan gas dalam keadaan I (Pa)
- P2 = tekanan gas dalam keadaan II (Pa)
- V1 = volume gas dalam keadaan I (m3)
- V2 = volume gas dalam keadaan II (m3)
Hukum Charles
Hukum Charles menyatakan bahwa jika suatu gas berada dalam ruang tertutup dengan tekanan konstan, volume gas dalam jumlah tertentu akan berbanding lurus dengan suhu absolutnya.
Dari pernyataan Hukum Charles, berikut adalah persamaannya:
V/T = Konstan atau V1/T1 = V2/T2
Di mana,
- V = volume gas pada tekanan konstan (m3)
- T = suhu gas pada tekanan konstan (K)
- V1 = volume gas dalam keadaan I (m3)
- V2 = volume gas dalam keadaan II (m3)
- T1 = suhu gas dalam keadaan I (K)
- T2 = suhu gas dalam keadaan II (K)
Hukum Gay Lussac
Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa tekanan suatu massa gas berbanding lurus dengan suhu mutlak gas tersebut, bila volumenya dijaga konstan.
P/T = konstanta atau P1/T1 = P2/T2
- P = tekanan gas pada volume konstan (Pa)
- T = suhu gas pada volume konstan (K)
- P1 = tekanan gas dalam keadaan I (Pa)
- P2 = tekanan gas dalam keadaan II (Pa)
- T1 = suhu gas dalam keadaan I (K)
- T2 = suhu gas dalam keadaan II (K)
rumus gas ideal
Persamaan gas ideal adalah persamaan yang menjelaskan hubungan antara tekanan dan volume pada suatu gas dengan suhu dan jumlah mol gas. Rumus gas ideal ini didasarkan pada tiga hukum yang dibahas di atas. Berikut persamaan umum gas ideal
PV = nRT
PV = (m/M)RT
PM = RT
PV = (N/TA) RT
PV = NKT
Di mana,
- P = tekanan (Pa)
- V = volume (m3)
- n = jumlah mol (mol)
- T = suhu gas (K)
- R = konstanta gas umum (8,314 J/mol K)
- m = massa gas (kg)
- M = massa relatif gas (kg/mol)
- ρ = densitas (kg/m3)
- N = jumlah partikel
- NA = Bilangan Avogadro (6,02 x 1026 partikel/kmol)
- k = Konstanta Boltzman (1,38 x 10-23 J/K)
Perbedaan antara gas ideal dan gas sejati
Berikut ini adalah perbedaan antara gas ideal dan gas sejati atau nyata:
- Gas ideal tidak memiliki gaya antarmolekul dan molekul gasnya dianggap sebagai partikel titik. Sementara gas nyata memiliki ukuran dan volume, mereka kemudian memiliki gaya antarmolekul.
- Sebenarnya, gas ideal tidak ada dalam kehidupan nyata. Namun, gas nyata bisa.
- Gas kehidupan nyata yang mendekati gas ideal ada pada tekanan rendah dan suhu tinggi. Sementara itu, gas nyata berada pada tekanan tinggi dan suhu rendah,
- Suatu gas ideal dapat menggunakan persamaan PV = nRT = nKT. Gas nyata tidak bisa dan persamaannya lebih rumit.
Demikian penjelasan tentang gas ideal dalam teori kinetik gas. Kalau butuh penjelasan lebih lengkap terkait materi ini atau materi pelajaran lainnya, bisa gabung Bimbel Online Quipper Video ya!
