Senin, 16 Maret 2015
Diposting oleh
Fitria Adi Mustika
di
02.06
Sejarah Persamaan Keadaan
Hukum Boyle
(1662)
Hukum
Boyle mungkin adalah pernyataan paling awal dari persamaan keadaan. Pada 1662,
fisikawan dan kimiawan ternama Irlandia,
Robert Boyle, melakukan serangkaian
percobaan menggunakan tabung gelas bentuk-J yang ujung bagian pendeknya
tertutup. Air raksa
ditambahkan ke dalam tabung, memerangkap sejumlah tetap gas di ujung tabung
yang pendek dan tertutup. Kemudian
perubahan volume gas diukur dengan teliti seiring ditambahkannya air raksa
sedikit demi sedikit ke dalam tabung. Tekanan gas kemudian dapat ditentukan
dengan menghitung perbedaan ketinggian air raksa di bagian pendek tabung yang
tertutup dan bagian panjang tabung yang terbuka. Melalui percobaan ini, Boyle
mencatat bahwa perubahan volume gas berbanding terbalik dengan tekanan. Bentuk
matematikanya dapat dituliskan sebagai berikut:
pV=
konstan
Persamaan di atas juga dapat dihubungkan
dengan Edme
Mariotte dan kadang disebut sebagai Hukum Mariotte. Namun pekerjaan Mariotte tidak dipublikasikan
hingga tahun 1676
Hukum
Charles atau Hukum Charles dan Gay-Lussac (1787)
Pada
1787, fisikawan Perancis, Jacques
Charles menemukan bahwa oksigen, nitrogen, hidrogen, karbon
dioksida, dan udara memuai ke tingkat yang sama pada interval temperatur yang
sama, pada lebih dari 80 kelvin. Kemudian, pada 1802, Joseph
Louis Gay-Lussac mempublikasikan hasil percobaan yang sama,
mengindikasikan adanya hubungan linear antara volume dan temperature :
Hukum tekanan parsial Dalton (1801)
Hukum Tekanan Parsial Dalton:
Tekanan sebuah campuran gas adalah sama dengan jumlah tekanan masing-masing gas
penyusunnya.
Secara
matematik, hal ini dapat direpresentasikan untuk n jenis gas, berlaku :
P
total = P1+P2+P3+….+Pn
Atau
ptotal = ƩnI – 1 Pi
Hukum
gas ideal (1834)
Pada
1834 Émile
Clapeyron menggabungkan Hukum Boyle dan Hukum Charles
ke dalam pernyataan pertama hukum gas ideal.
Awalnya hukum tersebut dirumuskan sebagai pVm=R(TC+267)
(dengan temperatur dinyatakan dalam derajat Celsius).
Namun, pekerjaan lanjutan mengungkapkan bahwa angka tersebut sebenarnya
mendekati 273,2, dan skala Celsius didefinisikan dengan 0 °C = 273,15 K,
memberikan : pVm = R (TC + 273,15)
Persamaan
keadaan Van der Waals
Pada 1873, J. D. van der Waals
memperkenalkan persamaan keadaan
pertama yang diturunkan dengan asumsi sebuah volume terbatas yang ditempati
oleh molekul gas penyusun. Persamaan baru tersebut merevolusi studi
mengenai persamaan keadaan, dan makin dikenalkan melalui persamaan keadaan
Redlich-Kwong dan modifikasi Soave pada Redlich-Kwong.Contoh-contoh persamaan keadaan :
Pada
persamaan-persamaan di bawah ini, variabel-variabel didefinisikan sebagai
berikut:
P = tekanan
V = volume
T = temperatur (K)
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 ada 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 riil.
Gas ideal memiliki deviasi (penyimpangan) yang lebih
besar terhadap hasil eksperimen dibanding gas nyata dkarenakan beberapa
perbedaan pada persamaan yang digunakan sebagai berikut:
·
Jenis gas
·
Tekanan gas.
Ketika jarak antar molekul menjadi semakin kecil, terjadi interaksi antar
molekul dimana tekanan gas ideal lebih besar dibanding tekanan gas nyata (Pnyata
< Pideal)
·
Volume gas.
Dalam gas ideal, volume gas diasumsikan sama dengan volume wadah karena gas
selalu menempati ruang. Namun dalam perhitungan gas nyata, volume molekul gas
tersebut juga turut diperhitungkan, yaitu: Vriil = Vwadah –
Vmolekul
Hukum
gas ideal klasik dapat dituliskan sebagai berikut :
PV =
nRT
Hukum gas ideal dapat juga diekspresikan
sebagai berikut :
P = ρ (ɤ-1) e
Dimana
ρ adalah kerapatan, ɤ indeks adiabatik, dan e energi
dalam. Bentuk terakhir adalah murni dalam suku-suku kuantitas intensif dan
berguna ketika mensimulasikan persamaan
Euler karena mengekspresikan hubungan antara energi dalam dan
bentuk-bentuk energi lain (seperti energi kinetik), sehingga memperkenankan
simulasi untuk mematuhi Hukum Pertama.Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum
Charles, yakni hukum gas ideal (persamaan (, disebut gas ideal. Namun, didapatkan, bahwa gas yang kita
jumpai, yakni gas nyata, tidak secara
ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas pada
temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. Semakin tinggi
tekanan gas, atau dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya,
semakin besar deviasinya. Paling tidak
ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. Peratama, definisi temperatur absolut
didasarkan asumsi bahwa volume gas real sangat kecil sehingga bisa diabaikan. Molekul gas pasti memiliki volume nyata
walaupun mungkin sangat kecil. Selain itu, ketika jarak antarmolekul semakin
kecil, beberapa jenis interaksi antarmolekul akan muncul.
Fisikawan Belanda Johannes Diderik van der Waals
(1837-1923) mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai
persamaan keadaan van der Waals atau persamaan van der Waals. Ia memodifikasi
persamaan gas ideal dengan cara sebagai berikut: dengan menambahkan koreksi
pada P untuk mengkompensasi interaksi antarmolekul, mengurangi dari suku V yang
menjelaskan volume real molekul gas. Sehingga didapat :
[P+(n2a/v2)] (v-nb) = nRT
a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen
untuk setiap gas dan disebut dengan tetapan van der Waals Semakin kecil nilai a
dan b menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal.
Besarnya nilai tetapan ini juga berhubungan dengan kemudahan gas tersebut
dicairkan.
0 Comments:
Subscribe to:
Posting Komentar (Atom)
Daftar Blog Saya
Total Tayangan Halaman
Diberdayakan oleh Blogger.
