TEORI KINETIKA GAS (Kimia Fisika II)

Pengamatan perilaku gas pada berbagai kondisi oleh Boyle, Gay Lussac dan Avogadro menghasilkan data yang dapat dirumuskan menjadi Hukum. Hukum-hukum ini tidak bergantung pada setiap teori tentang hakikat gas.

Untuk dapat menerangkan perilaku gas telah dikemukakan suatu teori yang dikenal sebagai "Teori Kinetika Gas". Teori ini untuk pertama kalinya dikemukakan oleh Bernaulli (1738), yang mempostulatkan dimana gas diandaikan bahwa molekul-molekul gas selalu bergerak dengan cepat ke segala arah dan bahwa tumbukannya dengan dinding mudah menimbulkan tekanan gas.

1. Model Gas Ideal

Model ini didasarkan atas beberapa postulat sebagai berikut:

1. Gas terdiri dari sejumlah partikel-partikel kecil atau molekul yang bergerak cepat ke segala arah dan saling bertumbukan dan bertumbukan dengan dinding wadah.
2. Tumbukan antara molekul bersifat kenyal atau elastis sempurna, artinya walaupun pada tumbukan itu terjadi perpindahan energi tetapi energi kinetik total molekul tidak berubah (tetap).
3. Tidak ada gaya tarik menarik antara molekul-molekul dan antara molekul dengan dinding wadah.
4. Volume total molekul cukup kecil dibanding terhadap volume wadah kubus, sehingga dapat diabaikan.
5. Energi kinetik rata-rata molekul berbanding dengan suhu mutlak. 

Berdasarkan postulat ini, dapat diturunkan suatu persamaan yang memungkinkan perhitungan tekanan gas dari sifat-sifat dasar molekul.

Perhatikan sebuah wadah berbentuk kubus dengan panjang rusuk l dan mengandung N molekul gas. Sebuah molekul dengan massa (m) yang bergerak dengan kecepatan (v) dapat diuraikan kecepatan dengan Vx, Vy, dan Vz. Molekul yang bergerak dengan arah sumbu x kecepatan Vx bertumbukan dengan yz dengan momentum mVx. Setelah bertumbukan, molekul bergerak kearah yang berlawanan dengan kecepatan -Vx dan momentum -mVx. Perubahan momentum yang terjadi pada 1 kali tumbukan adalah 2mVx.

Jumlah tumbukan sama dengan kecepatan per detik : Vx/2l

Perubahan momentum per detik per molekul adalah momentum kali jumlah tumbukan :

Perubahan momentum = 2mVx . Vx/2l -----------------> l adalah jarak (L)

                                   = mVx / l

Karena ada 2 dinding yz, maka perubahan momentum per molekul per detik adalah :

2mVx(kuadrat) / l    ---------------------> jika 1 susmbu yaitu sumbu x

jika gas ke seluruh arah maka perubahan momentum per molekul per detik :

2mVx(kuadrat) / l + 2mVy(kuadrat) / l + 2mVz(kuadrat) / l = 2mVN(kuadrat) / l

jika kadar adalah N molekul

= 2mV1(kuadrat) / l + 2mV2(kuadrat) / l + 2mV3(kuadrat) / l + .......2mVN(kuadrat) / l

= 2mN / l . (V1(kuadrat)+V2(kuadrat)+V3(kuadrat)+......+VN(kuadrat) )

= 2mNVrata-rata (kuadrat) / l

To be continued......