Teori Kinetik Gas dan Hukumnya

KOMPAS.com - Teori kinetik pada gas berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau volume.

Penjelasan tersebut dengan memperhatikan komposisi molekuler mereka dan gerakannya.

Dalam buku Kinetic Theory of Gases (2013) karya Walter Kauzman, teori kinetik gas mengatakan bahwa tekanan tidak disebabkan oleh denyut statis di antara molekul.

Tekanan tersebut disebabkan oleh tumbukan antarmolekul yang bergerak pada kecepatan yang berbeda.

Teori kinetik gas memberikan jembatan antara tinjuan gas secara miskroskopik dan makroskopik.

Kata kinetik berasal dari anggapan bahwa molekul gas selalu bergerak. Tiap partikel bergerak bebas dan terjadi tumbukan.

Tumbukan tersebut berupa tumbukan lenting sempurna. Dengan sifat tumbukan, maka tidak ada proses kehilangan energi yang dimiliki partikel gas.

Diperlukan obyek gas yang sesuai untuk menyusun partikel gas. Obyek gas tersebut disebut gas ideal.

Terdapat beberapa sifat gas ideal, yaitu:

Hukum-hukum tentang gas

Gas memiliki beberapa hukum, di antaranya sebagai berikut:

Hukum Boyle

Volume gas dalam suatu ruang tertutup sangat bergantung pada tekanan dan suhunya.

Bila suhu dijaga konstan, maka tekanan yang diberikan akan memperkecil volume.

Bunyi hukum Boyle sebagai berikut:

"Apabila suhu gas yang ada di dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya".

Dapat ditulis dengan rumus:

P1V1 = P2V2

Keterangan

P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (n/m kuadrat)
V1 = volume gas pada keadaan 1 (m kubik)
P2 = tekanan gas pada keadaan 2 (n/m kuadrat)
V2 = volume gas pada keadaan 2 (m kubik)

Pada suhu konstan, jika tekanan atau volume gas berubah, maka variabel yang lain juga berubah.

Proses isometis adalah pada saat volume bertambah, maka tekanan gas akan berkurang.

Hukum Charles

Selain ditentukan oleh tekanan, volume gas dalam ruang tertutup juga dipengaruhi oleh suhu.

Jika suhu gas dinaikkan, maka gerak partikel gas akan semakin cepat sehingga volumenya bertambah.

Bila tekanan tidak terlalu tinggi dan dijaga konstan, volume gas akan bertambah terhadap kenaikan suhu.

Hukum Charles berbunyi demikian:

"Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya".

Dapat dirumuskan sebagai berikut:

V/T = Konstan atau V1/T1 = V2/T2

Keterangan:

V1 = volume gas pada keadaan 1 (meter kubik)
T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)
V2 = volume gas pada keadaan 2 (meter kubik)
T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

Hukum Gay Lussac

Apabila botol dalam keadaan tertutup dimasukkan ke api, maka botol tersebut akan meledak.

Hal ini terjadi karena naiknya tekanan gas di dalam botol akibat kenaikan suhu.

Berikut bunyi hukum Gay Lussac:

"Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga kosntan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya".

Secara sistematis dapat ditulis sebagai berikut:

P/T = Konstan atau P1/T1 = P2/T2

Keterangan:

P1 = tekanan gas pada keadaan 1 (N/meter kuadrat)
T1 = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)
P2 = tekanan gas pada keadaan 2 (N/meter kuadrat)
T2 = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)

Hukum Boyle-Gay Lussac

Hukum Boyle-Gay Lussac merupakan gabungan yang berbunyi:

"Jika volume gas diperkecil, maka tekanan gas tersebut membesar asalkan suhunya tetap. Atau jika volume gas diperbesar maka tekanan mengecil".

Persamaan gas ini berlaku untuk gas ideal dengan tekanan absolut dan dinyatakan dalam suhu absolut, yaitu:

P1V1/T1 = P2V2/T2

Persamaan umum gas ideal

Hukum-hukum gas yang ada diperoleh dengan menjaga satu atau lebih variabel dalam keadaan konstan untuk mengetahui akibat dari perubahan satu variabel.

Diperoleh rumus:

PV/T =Konstan atau PV/T = K

Hal ini berarti bahwa harga PV/T adalah tetap, bergantung pada banyaknya partikel (n) yang terkandung dalam gas.

Jumlah molekul dalam satu mol dikenal sebagai bilangan Avogadro (NA).