Persamaan Gas Ideal: Sebuah Kajian Praktis

Pada bagian ini kita akan mengkaji mengenai bagian konsep termodinamika yaitu persamaan gas ideal.  Konsep persmaan gas ideal akan sangat berhubungan nantinya dengan konsep teori kinetik gas. Dalam persamaan gas ideal, kita melihat besaran makro dari gas yangbisa diukur seperti tekanan, volume, dan temperature atau suhu. berbeda dengan teori kinetik, perilaku mikroskop molekul gas diamati seperti tekanan, energi kinetik, laju efektif molekul gas.

Kembali pada konsep gas ideal, konsep gas ideal diawali oleh beberapa eksperimen seperti hukum Boyle yang menyatakan perkalian tekanan dengan volume selalu menghasilkan bilangan tetap (PV~konstan) dan keadaan suhu tetap. Selanjutnya hukum Charles dan hukum Gay-Lussac menunjukkan bahwa volume sebanding dengan temperature (V~T) ketika tekanan dibuat tetap. Dan hasil temukaan Gay-Lussac menyatakan bahwa tekanan sebanding dengan suhu dalam keadaan volume tetap (P~T). Penggabungan seluruh keadaan tersebut memunculkan suatu persamaan gas ideal sebagai berikut.

Keterangan rumusan di atas adalah P menunjukkan tekanan (Pa), V menunjukkan volume (m.m.m), T menunjukkan tempeature atau suhu (K = C+273), N merupakan jumlah molekul, dan k merupakan konstanta Boltzman (1.23 x 10 pangkat -23). Jika dinyatakan dalam mol (n) dan konstanta umum gas universal, persamaan di atas dapat berubah menjadi persamaan berikut.

Untuk memahami sedikit permsalahan yang berkaitan dengan dua rumusan di atas. Marilah kita simak beberapa contoh soal dan pembahasan gas ideal.

Kaji-1: Selama melakukan percobaan dilaboratorium Kimia, seorang siswa menampung contoh gas hidrogen hasil reaksi Kimia kedalam 0.7L tabung yang bersuhu raung 27 derajat Celcius dan tekanan 1 atm. Kemudian gas tersebut didinginkan hingga suhu 7 derajat Celcius disimpan dalam kontainer kecil 0.3L. Tentukan tekanan gas dalam kontainer tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Tekanan pada kondisi dua dapat dihitung dengan metode perbandingan menggunakan persamaan gas ideal.




Latih-1: Selama melakukan percobaan dilaboratorium Kimia, seorang siswa menampung contoh gas hidrogen hasil reaksi Kimia kedalam 1.0 L tabung yang bersuhu raung 27 derajat Celcius dan tekanan 1 atm. Kemudian gas tersebut dipanaskan hingga suhu 127 derajat Celcius disimpan dalam kontainer berukuran 0.5L. Tentukan tekanan gas dalam kontainer tersebut!

Kaji-2: Udara dalam sebuah ban mobil pada pagi yang bersuhu 17 derajat Celcius memiliki tekanan 295 kPa. Setelah digunakan sepanjang hari pada jalan beraspal yang panas suhu ban menjadi 67 derajat Celcius.Tentukan tekanan udara dalam ban sekarang!

Jawab:

Besaran yang diketahui.

Karena volume gas dalam ban tetap disebabkan ban tidak mengalami kebocoran. Ini menunjukkan volume konstan.

Latih-2: Udara dalam sebuah ban mobil pada pagi yang bersuhu 22 derajat Celcius memiliki tekanan 280 kPa. Setelah digunakan sepanjang hari pada jalan beraspal yang panas suhu ban menjadi 60 derajat Celcius.Tentukan tekanan udara dalam ban sekarang!

Kaji-3: Pada suhu 27 derajat celcius dan tekanan 1 atm (10 pangkat 5 Pa), sejumlah gas ideal massanya 2 gram menempati tabung dengan volume 1 Liter. Jika tetapan umum gas R = 8.31 Jmol/K, tentukanlah massa relatif gas tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Massa relatif gas dapat dihitung dengan persamaan gas ideal, (m =massa dan Mr = massa relaitf).




Latih-3: Pada suhu 57 derajat celcius dan tekanan 2 atm (10 pangkat 5 Pa), sejumlah gas ideal massanya 4 gram menempati tabung dengan volume 2 Liter. Jika tetapan umum gas R = 8.31 Jmol/K, tentukanlah massa relatif gas tersebut!

Kaji-4: Suatu gas methana ( Mr = 16 gram/mol) berada pada suatu ruang yang bertemperature 17 derajat Celcius. Pada saat yang sama gas memiliki tekanan 5 atm, tentukanlah massa jenis dari gas tersebut!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Massa jenis dari gas tersebut adalah




Latih-4: Suatu gas karbondioksida ( Mr = 44 gram/mol) berada pada suatu ruang yang bertemperature 27 derajat Celcius. Pada saat yang sama gas memiliki tekanan 4 atm, tentukanlah massa jenis dari gas tersebut!

Kaji-5: Seekor ikan mengeluarkan gelombung yang memiliki volume 2 mm kubik pada kedalaman 15 m didalam danau. Jika tekanan udara dipermukaan danau 1 atm dan massa jenis air adalah 1000 kg/m/m/m, tentukanlah volume gelembung ketika sampai dipermukaan danau!

Jawab:
Besaran yang diketahui.


Sebelum menghitung volume dipermukaan, hitung terlebih dahulu tekanan akibat air pada kedalaman 15 m (gunakan tekanan hidrostatis).


Dengan menganggap suhu air konstan, maka volume gelombung dipermukaan adalah


Latih-5: Seekor ikan mengeluarkan gelombung yang memiliki volume 2 mm kubik pada kedalaman 15 m didalam danau. Jika tekanan udara dipermukaan danau 1 atm dan massa jenis air adalah 1000 kg/m/m/m, tentukanlah volume gelembung ketika sampai dipermukaan danau!