Mengenal Gas Ideal dan Sifat-sifatnya
Menyajikan beragam informasi terbaru, terkini dan mengedukasi.
·waktu baca 7 menit
Tulisan dari Kabar Harian tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarDaftar isi
Daftar isi
Daftar isi
Gas yang kita saksikan keluar dari kendaraan motor, gas yang kita hirup, semua itu adalah gas sejati atau gas nyata. Lantas, yang dimaksud dengan gas ideal apa?
Gas ideal adalah gas teoretik yang digunakan untuk mempelajari perilaku gas. Hal ini karena gas sejati bersifat sangat kompleks, sehingga sulit untuk mempelajari perilakunya secara teoretik.
Oleh karena itu, gas ideal hadir sebagai bentuk sederhana dari gas sejati. Simak penjelasan selengkapnya mengenai gas ideal di bawah ini.
Pengertian Gas Ideal
Gas ideal adalah sekumpulan partikel gas yang tidak saling berinteraksi satu sama lain. Artinya, jarak antar partikel gas ideal sangat berjauhan.
Selain berjauhan, partikel dalam gas ideal juga selalu bergerak secara acak ke segala arah, dan bisa bertumbukan satu sama lain. Meski begitu, tumbukan yang terjadi adalah tumbukan lenting sempurna atau tumbukan yang tidak membuat partikel kehilangan energi.
Perlu dipahami bahwa sebenarnya, dalam kehidupan sehari-hari, tidak ada yang namanya gas ideal. Yang nyata hanyalah gas sejati.
Gas-gas di kehidupan nyata berada pada tekanan rendah dan suhunya tidak mendekati titik cair gas. Namun, karena gas yang berada di tekanan rendah dan suhunya tidak dekat dengan titik cair gas mendekati dengan karakter gas ideal, maka gas tersebut diasumsikan sebagai gas ideal di kehidupan nyata.
Baca Juga: Hukum-hukum tentang Gas dalam Fisika
Sifat-sifat Gas Ideal
Dikutip dari situs academia.edu, sifat-sifat gas ideal adalah sebagai berikut
Gas ideal terdiri dari partikel-partikel yang disebut molekul-molekul dalam jumlah besar. Molekul ini dapat berupa atom maupun kelompok atom.
Ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadah.
Setiap partikel gas selalu bergerak dengan arah sembarang (acak) dengan berbagai kelajuan.
Partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruangan dalam wadah.
Gerakan partikel gas memenuhi Hukum Newton tentang gerak.
Setiap tumbukan yang terjadi (baik tumbukan antar molekul maupun tumbukan molekul dengan dinding) dianggap tumbukan lenting sempurna dan terjadi pada waktu yang sangat singkat.
Persamaan Umum Gas Ideal
Tekanan, volume, dan temperatur pada gas yang berbeda mempunyai karakteristik yang berbeda, walaupun jumlah molekulnya sama. Persamaan gas ideal dinyatakan sebagai berikut:
PV = NkT atau PV = nNA kT
Keterangan:
N = jumlah molekul gas
NA = bilangan Avogadro (6,02 x 10*23 molekul/mol)
n = jumlah mol gas
k = konstanta Boltzman (1,38 x 10*-23 J/K)
Catatan: *23 adalah pangkat 23, begitupun dengan *-23 adalah pangkat -23.
Jumlah mol gas (n) merupakan perbandingan massa gas dan massa molar gas yang dinyatakan:
n = M/Mr
Keterangan:
M = massa gas (g)
Mr = massa molar gas (g/mol)
Pada persamaan gas ideal, nilai NA k merupakan gabungan konstanta disebut dengan konstanta gas umum (R). Jadi, persamaan gas tersebut dapat diubah menjadi :
PV = nRT
Keterangan:
R = konstanta gas umum
= 8,314 J/mol K
= 0,082 L atm/mol K
Baca Juga: Limas Segi Empat: Pengertian, Ciri-ciri, dan Rumusnya
Hukum-hukum tentang Gas Ideal
Berikut penjelasan mengenai empat hukum gas ideal.
1. Hukum Boyle
Seorang ilmuwan yang bernama Robert Boyle (1627 - 1691) telah menyelidiki hubungan tekanan dan volume gas dalam wadah tertutup pada temperatur tetap yang kemudian dikenal sebagai Hukum Boyle.
Hukum Boyle menyatakan bahwa "Hasil kali tekanan dan volume gas dalam wadah tertutup pada temperatur tetap adalah konstan".
Secara matematis, Hukum Boyle dituliskan:
P V = konstan atau P1 V1 = P2 V2
Keterangan:
P1 = tekanan gas awal (N/m² atau Pa)
V1 = volume gas awal (m³)
P2 = tekanan gas akhir (N/m² atau Pa)
V2 = volume akhir (m³)
2. Hukum Charles
Seorang ilmuwan bernama Jacques Charles (1747-1823), telah menyelidiki hubungan volume dan temperatur gas pada tekanan tetap yang kemudian dikenal sebagai Hukum Charles.
Hukum Charles menyatakan "Volume gas berbanding lurus dengan temperatur mutlaknya, jika tekanan gas di dalam ruang tertutup dijaga konstan".
Pernyataan Charles ini dikenal sebagai Hukum Charles dan dituliskan dalam bentuk persamaan:
V/T = konstan atau V1/T1 = V2/T2
Keterangan:
V1 = volume gas awal (m³)
V2 = volume gas akhir (m³)
T1 = temperatur mutlak awal (K)
T2 = temperatur mutlak akhir (K)
3. Hukum Gay Lussac
Seorang ilmuwan bernama Joseph Gay Lussac, telah menyelidiki hubungan tekanan dan temperatur gas pada volume tetap yang kemudian dikenal sebagai Hukum Gay-Lussac.
Hukum Gay-Lussac menyatakan "Jika volume gas pada ruang tertutup dibuat tetap, maka tekanan gas berbanding lurus dengan temperatur gas".
Pernyataan tersebut disebut Hukum Gay Lussac yang dituliskan dalam bentuk persamaan berikut :
P/T = konstan atau P1/T1 = P2/T2
Keterangan:
P1 = tekanan gas awal (N/m² atau Pa)
P2 = tekanan gas akhir (N/m² atau Pa)
T1 = temperatur mutlak awal (K)
T2 = temperatur mutlak akhir (K)
4. Hukum Boyle - Gay Lussac
Hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay Lussac dapat digabungkan menjadi satu persamaan yang disebut Hukum Boyle - Gay Lussac.
Hukum Boyle - Gay Lussac dinyatakan dalam bentuk persamaan:
PV/T = konstan atau P1V1/T1 = P2V2/T2
Keterangan:
P1 = tekanan gas awal (N/m² atau Pa)
P2 = tekanan gas akhir (N/m² atau Pa)
V1 = volume gas awal (m³)
V2 = volume gas akhir (m³)
T1 = temperatur mutlak awal (K)
T2 = temperatur mutlak akhir (K)
Perbedaan Gas Ideal dengan Gas Sejati
Dari penjelasan panjang di atas, kamu mungkin sudah makin memahami tentang gas ideal. Agar makin paham, simak penjelasan berikut ini mengenai perbedaan gas ideal dan gas sejati (nyata).
Gas ideal tidak memiliki gaya antarmolekul dan molekul gasnya dianggap partikel titik. Adapun gas nyata memiliki ukuran dan volume yang memiliki gaya antarmolekul.
Gas ideal sebenarnya tidak ada di kehidupan nyata. Namun, gas sejati bersifat nyata dan bisa ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.
Gas di kehidupan nyata yang mendekati dengan gas ideal berada di tekanan rendah dan suhu tinggi. Sementara, gas sejati berada di tekanan tinggi dan suhu rendah.
Gas ideal bisa menggunakan persamaan PV = nRT = nKT. Gas sejati tidak bisa dan persamaannya lebih rumit.
Contoh Soal
Berikut beberapa contoh soal yang bisa membantumu makin paham mengenai gas ideal.
Contoh 1.
Suatu gas dalam ruang tertutup dengan volum V dan suhu 27oC mempunyai tekanan 1,5 x 10*5 Pa (*5: pangkat 5). Jika kemudian gas ditekan perlahan-lahan hingga volumnya menjadi ¼ V, berapakah tekanan gas sekarang?
Penyelesaian:
Diketahui:
T1 = (27 + 273) K = 300 K
V1 = V
V2 = ¼ V
P1 = 1,5 x 10*5 Pa (proses isotermik ditekan perlahan-lahan)
Ditanya: P2 = ...?
Jawab:
Karena terjadi proses isotermik, maka digunakan persamaan Hukum Boyle.
P1 . V1 = P2 . V2
(1,5 . 10*5) . V = P2 . (¼ V)
P2 = 5 . 10*5 Pa
Jadi, tekanan gas sekarang menjadi 5 . 10*5 Pa
Contoh 2.
Suatu gas ideal sebanyak 4 liter memiliki tekanan 1,5 atmosfer dan suhu 27 °C. Tentukan tekanan gas tersebut jika pada suhu 47 °C dan volume 3,2 liter!
Penyelesaian:
Diketahui:
V1 = 4 liter
V2 = 3,2 liter
P1 = 1,5 atm
T1 = 27 °C = 27 + 273 = 300 K
T2 = 47 °C = 47 + 273 = 320 K
Ditanya: P2 = ... ?
Jawab:
P1V1/T1 = P2V2/T2
1,5 x 4/300 = P2 x 3,2/320
P2 = 1,5 x 4 x 320/300 x 3,2
P2 = 2 atm
Jadi, tekanan gas pada suhu 47 °C dan volume 3,2 liter adalah 2 atm.
Contoh 3.
Satu mol gas menempati volume 1 m³ dan suhu gas pada saat tersebut adalah 127°C. Tentukanlah tekanan gas tersebut.
Penyelesaian:
Diketahui:
n = 1 mol
R = 8,314 J/mol K
V = 1 m³
T= 127°C = (127 + 273) = 400 K
Jawab:
Dengan menggunakan persamaan gas ideal, diperoleh:
pV = nRT
p (1 m³) = (1 mol) (8,314 J/kmol K) (400 K)
p = 3,326 x 10³ N/m2
Jadi, tekanan gas tersebut adalah p = 3,324 x 102 N/m2.
(DEL)