MAKALAH TERMODINAMIKA TENTANG GAS IDEAL DAN GAS NYATA PDF

Preview

Summary

MAKALAH TERMODINAMIKA GAS IDEAL DAN GAS NYATA Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Termodinamika DISUSUN OLEH : KELOMPOK 3 Muhammad Fikri Abdillah (1502619004) Yermia Bima Garendi (1502619019) Dimas Hadi Prahasto (1502619059) Abu Yahya Amirudin (1502619084) PROGRAM STUDI PENDIDIKAN VOKASIONAL TE...

Description

Accelerat ing t he world's research.

MAKALAH TERMODINAMIKA TENTANG GAS IDEAL DAN GAS NYATA Dimas Hadi Prahasto Dimas Hadi Prahasto

Cite this paper

Downloaded from Academia.edu 

Get the citation in MLA, APA, or Chicago styles

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

MODUL FISIKA AWAN (KELAS MET EOROLOGI 4B) Ambinari Rachmi Put ri

KIMIA FISIKA II UNIVERSITAS JAMBI WINDI PUJIWAT I Program St udi Kimia Fakult as MIPA Universit as Negeri Semarang 2017 Hanif Mahfud

MAKALAH TERMODINAMIKA GAS IDEAL DAN GAS NYATA Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Termodinamika

DISUSUN OLEH : KELOMPOK 3 Muhammad Fikri Abdillah (1502619004) Yermia Bima Garendi

(1502619019)

Dimas Hadi Prahasto

(1502619059)

Abu Yahya Amirudin

(1502619084)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN VOKASIONAL TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA 2020

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami,sehingga kami dapat menyelesaikan makalah mata kuliah Termodinamika tentang Gas Ideal dan Gas Nyata. Makalah ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini. Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya.Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini. Akhir kata kami berharap semoga makalah tentang Gas Ideal dan Gas Nyata ini dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.

Jakarta, 5 Mei 2020

Penyusun

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i KATA PENGANTAR .................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... v BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1 1.3 Perumusan Masalah..................................................................... 2 1.4 Tujuan Penulisan ......................................................................... 3 1.5 Manfaat Penulisan ....................................................................... 3 BAB II PEMBAHASAN ................................................................................ 5 2.1 Pengertian Gas Ideal Dan Gas Nyata ......................................... 5 2.2 Perbedaan Gas Ideal Dan Gas Nyata ......................................... 5 2.3 Sifat Gas ........................................................................................ 5 2.3.1 Sifat Gas Ideal ............................................................... 6 2.3.2 Sifat Gas Nyata .............................................................. 7 2.4 Hukum – Hukum Gas .................................................................. 7 2.4.1 Hukum Boyle ................................................................. 8 2.4.2 Hukum Charles ............................................................. 9 2.4.3 Hukum Gay Lussac ....................................................... 12 2.4.4 Hukum Dalton ............................................................... 13 2.4.5 Hukum Avogadro .......................................................... 14 2.5 Persamaan Keadaan Gas Ideal ................................................... 14 2.6 Persamaan Keadaan Gas Nyata ................................................. 17 2.6.1 Persamaan Keadaan Lain Pada Gas Nyata ................ 19 2.7 Faktor Kompresibilitas ................................................................ 25

iii

2.8 Permukaan P-V-T ........................................................................ 27 BAB III PENUTUP ........................................................................................ 33 3.1 Kesimpulan ................................................................................... 33 3.2 Penutup ......................................................................................... 33 DAFTAR PUSAKA ........................................................................................ 35

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 ................................................................................................... 9 Gambar 2.2 ................................................................................................. 10 Gambar 2.3 ................................................................................................. 13 Gambar 2.4 ................................................................................................. 16 Gambar 2.5 ................................................................................................. 19 Gambar 2.6 ................................................................................................. 20 Gambar 2.7 ................................................................................................. 25 Gambar 2.8 ................................................................................................. 27 Gambar 2.9 ................................................................................................. 28 Gambar 2.10 ............................................................................................... 29 Gambar 2.11 ............................................................................................... 30 Gambar 2.12 ............................................................................................... 31 Gambar 2.13 ............................................................................................... 32 Gambar 2.14 ............................................................................................... 32

v

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Gas adalah salah satu dari tiga keadaan materi. Gas mempunyai sifat khusus yang tidak dimiliki oleh zat cair maupun zat padat. Salah satu yang menarik dari gas adalah sifat-sifatnya yang tidak tergantung dari kompisisi kimianya. Semua gas memperlihatkan sifat-sifat yang hampir sama, bila variabel seperti tekanan dan suhunya diubah. Sifat-sifat fisik gas secara umum dapat dinyatakan dalam hukum-hukum gas. Hukum-hukum ini berlaku untuk gas ideal, sedangkan untuk gas nyata seperti yang banyak kita jumpai dalam kehidupan sehari – hari, rumusannya agak menyimpang. Meski demikian, sifat-sifat ideal suatu gas bisa didekati oleh gas nyata pada kondisi tertentu. Di dalam fisika dan termodinamika, persamaan keadaan adalah persamaan termodinamika yang menggambarkan keadaan materi di bawah seperangkat kondisi fisika. Persamaan keadaan adalah sebuah persamaan konstitutif yang menyediakan hubungan matematik antara dua atau lebih fungsi keadaan yang berhubungan dengan materi, seperti temperatur, tekanan, volume dan energi dalam. Persamaan keadaan berguna dalam menggambarkan sifat-sifat fluida, campuran fluida, padatan, dan bahkan bagian dalam bintang. Keadaan seimbang mekanis merupakan sistem yang berada dalam keadaan seimbang mekanis, apabila resultan semua gaya (luar maupun dalam) adalah nol. Keadaan seimbang kimiawi merupakan sistem yang berada dalam keadaan seimbang kimiawi, apabila didalamnya tidak terjadi perpindahan zat dari bagian yang satu ke bagian yang lain (difusi) dan tidak terjadi reaksi-reaksi kimiawi yang dapat mengubah jumlah partikel semulanya dan tidak terjadi pelarutan atau kondensasi atau tetap komposisi maupun konsentrasnya. Keadaan seimbang termal merupakan sistem yang berada dalam keadaan seimbang termal dengan lingkungannya, apabila koordinat-koordinatnya tidak berubah, meskipun sistem

1

berkontak dengan lingkungannnya melalui dinding diatermik. Besar atau nilai koordinat sistem tidak berubah dengan perubahan waktu. Keadaan keseimbangan termodinamika merupakan sistem yang berada dalam keadaan seimbang termodinamika, apabila ketiga syarat keseimbangan diatas terpenuhi. Dalam keadan mekanis, kimiawi dan termal maka keadaan koordinat sistem maupun lingkungan cenderung tidak berubah sepanjang masa. Termodinamika hanya mempelajari sistem-sistem dalam keadaan demikian. Dalam keadaan seimbang termodinamika setiap sistem tertutup (yang mempunyai massa atau jumlah partikel tetap misalkan N mole atau m kg) ternyata dapat digambarkan oleh tiga koordinat dan semua eksperimen menunjukkan bahwa dalam keadaan seimbang termodinamika, antara ketiga koordinat itu terdapat hubungan tertentu yaitu ; f(x,y,z) = 0 dengan kata lain dalam keadaan seimbang termodinamis, hanya dua diantara ketiga koordinat sistem merupakan variabel bebas. Suatu gas disebut gas ideal bila memenuhi hukum gas ideal, yaitu hukum Boyle, Gay Lussac, dan Charles dengan persamaan P.V = n.R.T. Akan tetapi, pada kenyataannya gas yang tidak dapat benar-benar mengikuti hukum gas ideal tersebut. Hal ini dikarenakan gas tersebut memiliki deviasi (penyimpangan) yang berbeda dengan gas ideal. Semakin rendah tekanan gas pada temperatur tetap, nilai deviasinya akan semakin kecil dari hasil yang didapat dari eksperimen dan hasilnya akan mendekati kondisi gas ideal. Namun bila tekanan gas tesebut semakin bertambah dalam temperatur tetap, maka nilai deviasi semakin besar sehingga hal ini menandakan bahwa hukum gas ideal kurang sesuai untuk diaplikasikan pada gas secara umum yaitu pada gas nyata atau gas real.

1.2 Perumusan Masalah Dalam makalah ini, kami batasi melalui perumusan masalah sebagai berikut : 1. Apa yang dimaksud dengan gas ideal dan gas nyata? 2. Apa perbedaan dari gas ideal dan gas nyata ?

2

3. Apa saja sifat - sifat gas ideal dan gas nyata ? 4. Apa saja hukum – hukum yang digunakan pada gas ideal dan gas nyata ? 5. Bagaimana persamaan keadaan gas ideal dan gas nyata ? 6. Apa faktor yang membedakan gas ideal dengan gas nyata ? 7. Bagaimana permukaan P-V-T terhadap gas ideal dan gas nyata ?

1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan dalam pembuatan makalah ini adalah untuk : 1. Mengetahui pengertian dari gas ideal dan gas nyata. 2. Mengetahui perbedaan antara gas ideal dan gas nyata. 3. Mengetahui sifat - sifat dari gas ideal dan gas nyata. 4. Mengetahui hukum – hukum pada gas ideal dan gas nyata. 5. Mengetahui persamaan keadaan gas ideal dan gas nyata. 6. Mengetahui faktor kompresibilitas yang dapat membedakan gas – gas tersebut. 7. Mengetahui permukaan P-V-T pada gas ideal dan gas nyata.

1.4 Manfaat Penulisan Adapun manfaat dalam pembuatan makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk memberikan informasi tentang macam – macam gas. 2. Untuk mengetahui informasi tentang perbedaan pada gas ideal dan gas nyata. 3. Untuk memberikan informasi tentang sifat –sifat gas ideal dan gas nyata.

3

4. Untuk memberikan informasi tentang hukum – hukum pada gas ideal dan gas nyata. 5. Untuk meberikan informasi tentang persamaan keadaan gas ideal dan gas nyata. 6. Untuk memeberikan informasi tentang faktor yang membedakan antara gas ideal dan gas nyata. 7. Untuk memberikan informasi tentang permukaan P-V-T pada gas ideal dan gas nyata.

4

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Gas Ideal Dan Gas Nyata Gas Ideal merupakan sebuah gas yang terdiri dari partikel-partikel titik yang bergerak secara acak dan masing-masing partikel tidak melakukan interaksi. Sedangkan gas Nyata merupakan sebuah gas yang memilki sifat yang menyimpang dari gas ideal bisa kita bilang gas nyata ini adalah keblaikan dari gas ideal.

2.2 Perbedaan Gas Ideal Dan Gas Nyata 1. Gas ideal tidak mempunyai gaya antarmolekul dan molekul gas dianggap partikel titik. Sebaliknya molekul gas nyata mempunyai ukuran dan volume. Selanjutnya mereka mempunyai gaya antarmolekul. 2. Gas ideal tidak bisa ditemukan di kenyataan. Namun gas berperilaku dengan cara ini di suhu dan tekanan tertentu. 3. Gas cenderung berperilaku sebagai gas nyata di tekanan tinggi dan suhu rendah. Gas nyata berperilaku sebagai ideal di tekanan rendah dan juga suhu tinggi. 4. Gas ideal bisa berkaitan dengan persamaan PV = nRT = NKT, sedangkan gas nyata tak bisa. Untuk menentukan gas nyata, ada persamaan yang jauh lebih rumit.

2.3 Sifat Gas Gas dapat dinyatakan dalam beberapa cara. Gas mengembang mengisi dan mengikuti bentuk tempatnya. Gas saling menyebar dan berdifusi satu sama lain serta bercampur semuanya, jadi campuran gas adalah larutan homogen. Meskipun

5

partikel masing-masing gas tidak tampak, akan tetapi beberapa gas berwarna, seperti klorin (kuning hijau), brom (merah coklat), dan yod (ungu). Beberapa gas mudah terbakar, seperti hidrogen dan metana, dan beberapa gas inert secara kimia, seperti helium dan neon. Ada empat sifat dasar yang menentukan perilaku gas secara fisik, yaitu jumlah gas, volume gas, temperatur gas, dan tekanan gas. Apabila diketahui tiga dari sifat ini, biasanya dapat dihitung harga dari sifat keempat, dengan menggunakan persamaan matematik yang disebut persamaan keadaan.

2.3.1 Sifat Gas Ideal Gas dianggap terdiri atas molekul-molekul gas yang disebut partikel. Teori ini tidak mengutamakan kelakuan sebuah partikel tetapi meninjau sifat zat secara keseluruhan

sebagai

hasil

rata-rata

kelakuan

partikel

tersebut.

Untuk

menyederhanakan permasalahan teori kinetik gas diambil pengertian tentang gas ideal, dalam hal ini gas dianggap sebagai gas ideal. Sifat-sifat gas ideal adalah sebagai berikut. 1. Terdiri atas partikel yang banyak sekali dan bergerak sembarang. 2. Setiap partikel mempunyai masa yang sama. 3. Tidak ada gaya tarik menarik antara partikel satu dengan partikel lain. 4. Jarak antara partikel jauh lebih besar disbanding ukuran sebuah partikel. 5. Jika partikel menumbuk dinding atau partikel lain, tumbukan dianggap lenting sempurna. 6. Hukum Newton tentang gerak berlaku. 7. Gas selalu memenuhi hukum Boyle-Gay Lussac. Dari berbagai sifat di atas, yang paling penting adalah tekanan gas. Misalkan suatu cairan memenuhi wadah. Bila cairan didinginkan dan volumenya berkurang, cairan itu tidak akan memenuhi wadah lagi. Namun, gas selalu akan memenuhi ruang tidak peduli berapapun suhunya. Yang akan berubah adalah tekanannya.

6

Alat yang digunakan untuk mengukur tekanan gas adalah manometer. Prototipe alat pengukur tekanan atmosfer, barometer, diciptakan oleh Torricelli. Tekanan didefinisikan gaya per satuan luas, jadi tekanan sama dengan gaya dibagi luas. Dalam SI (satuan internasional), satuan gaya adalah Newton (N), satuan luas m2, dan satuan tekanan adalah Pascal (Pa). 1 atm kira-kira sama dengan tekanan 1013 hPa. 1 atm = 1,01325 x 105 Pa = 1013,25 hPa Namun, dalam satuan non-SI (satuan internasional) unit, Torr, kira-kira 1/760 dari 1 atm, sering digunakan untuk mengukur perubahan tekanan dalam reaksi kimia.

2.3.2 Sifat Gas Nyata a. Volume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan. b. Terdapat gaya tarik menarik antara molekul-molekul gas terutama jika tekanan diperbesar atau volum diperkecil. c. Adanya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat, menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke dinding menjadi kecil, lebih kecil daripada gas ideal.

2.4 Hukum – Hukum Gas Hubungan antara tekanan, temperatur dan volume pada gas telah dibuktikan sedemikian rupa dalam beberapa hukum gas . Hukum – hukum gas ini memungkinkan kita untuk menentukan bagaimana pe ngaruh yang disebabkan oleh perubahan salah satu faktor terhadap faktor lainnya. Gas yang betul – betul memenuhi hukum – hukum gas sempurna

(perfect gas). Namun tidak satu

gaspun yang benar-benar sempurna, tetapi dari hasil – hasil penelitian ada beberapa gas yang mendekati kondisi gas sempurna tersebut. Seperti halnya refrigerant yang digunakan sebagai bahan pendingin dalam teknik pendingin,

7

walaupun dipanasi sampai di atas titik didihnya, tetap tidak akan menjadi gas sempurna, karenanya tidak akan mengikuti hukum-hukum tersebut secara tepat. Namun walaupun demikian secara pendekatan hukum – hukum gas tersebut tetap bisa digunakan untuk

menentukan pengaruh daripada perubahan tekanan

temperatur dan volume.

2.4.1 Hukum Boyle Robert Boyle (1627‐1691) melakukan eksperimen untuk menyelidiki hubungan kuantitatif antara tekanan dan volume gas. Percobaan ini dilakukan dengan memasukkan sejumlah gas tertentu ke dalam sebuah wadah tertutup. Sampai pendekatan yang cukup baik, Ia menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, volume gas berkurang. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas bertambah. Tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Boyle. Secara matematis : Volume ∞

 Suhu Konstan

V ∞  T Konstan

Hukum Boyle juga bisa ditulis : PV = konstan → persamaan 1 P1 V1 = P2 V2 → persamaan 2

8

Gambar 2.1

Arti dari persamaan 1 adalah pada suhu (T) konstan, apabila tekanan (P) gas berubah maka volume (V) gas juga berubah sehingga hasil kali antara tekanan dan volume selalu konstan. Apabila tekanan gas bertambah, volume gas berkurang atau sebaliknya jika tekanan gas berkurang maka volume gas bertambah, sehingga hasil kali antara tekanan dan volume selalu konstan.

Grafik yang menyatakan hubungan antara volume dan tekanan tampak seperti pada gambar di bawah. Berdasarkan hasil percobaannya, Robert Boyle menemukan bahwa volume gas mengalami perubahan secara tidak teratur sehingga garis pada grafik kelihatan melengkung. Tekanan yang diganbarkan pada grafik merupakan adalah tekanan absolut, bukan tekanan ukur.

2.4.2 Hukum Charles Seratus tahun setelah Robert Boyle menemukan hubungan antara volume dan tekanan, ilmuwan berkebangsaan Perancis yang bernama Jacques Charles (1746‐1823) menyelidiki hubungan antara suhu dan volume gas. Berdasarkan hasil percobaannya, Ia menemukan apabila tekanan gas selalu konstan, maka ketika suhu gas bertambah, volume gas juga bertambah. Sebaliknya ketika suhu gas berkurang, volume gas juga berkurang. Perubahan volume gas akibat adanya perubahan suhu, terjadi secara teratur sehingga garis pada grafik ini tampak lurus.

9

Apabila garis pada grafik digambarkan sampai suhu yang lebih rendah maka garis akan memotong sumbu di sekitar ‐273 °C. Berdasarkan banyak percobaan yang pernah dilakukan, ditemukan bahwa walaupun besarnya perubahan volume setiap gas berbeda‐beda, tetapi ketika garis pada grafik V‐T digambarkan sampai suhu yang lebih rendah maka garis selalu memotong sumbu di sekitar -273 °C. Kita bisa mengatakan bahwa seandainya gas didinginkan sampai ‐273 °C maka volume gas = 0. Apabila gas didinginkan lagi hingga suhunya berada di bawah ‐273 °C maka volume gas akan bernilai negatif, sesuatu yang tidak mungkin. Jadi ‐273 °C merupakan suhu terendah yang bisa dicapai. Karena garis memotong sumbu di sekitar ‐273 °C maka sesuai dengan kesepakatan bersama, di tetapkan bahwa suhu terendah yang bisa dicapai adalah ‐273,15 °C. ‐273,15 °C disebut suhu nol mutlak dan dijadikan acuan skala mutlak alias skala Kelvin. Kelvin adalah nama Lord Kelvin (1824‐1907), fisikawan Inggris. Pada skala ini, suhu dinyatakan dalam Kelvin (K), bukan derajat Kelvin (°K). Jarak antara derajat sama seperti pada skala celcius. 0 K = ‐273,15 °C dan 273,15...