Percobaan 6 Gasideal [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN



1.1



Tujuan Pecobaan Tujuan dari percobaan ini adalah : 1.



Mengetahui sistem kerja gas ideal yang terjadi di alam terbuka yang dilakukan pada skala laboratorium.



2. 1.2



Menghitung konstanta Laplace dari hasil percobaan.



Latar Belakang Partikel gas selalu bergerak kesegala arah akibatnya gas akan mengisi ruangan yang dapat dimasukinya. Karena itu menyimpan gas harus dalam bejana (ruang tertutup rapat) suatu system gas akan mempunyai volume dan jumlah partikel tertentu, partikel itu mempunyai suhu tertentu gerakan itu menimbulkan tekanan terhadap dinding bejana. Secara nyata, tidak ada gas yang benar-benar ideal, karena kebanyakan gas menunjukkan penyimpangan-penyimpangan terhadap sifatsifat gas ideal. Dari uraian ini dapat disimpulkan bahwa gas ideal ini merupakan gas yang sederhana dibawah kondisi yang sama. Dalam industri kimia pengukuran yang berhubungan dengan tekanan pada gas atau udara sangat penting khususnya industri kimia yang banyak menggunakan prinsipprinsip termodinamika dalam alat-alat yang digunakan. Gas adalah fluida yang dapat diperas , karena itu dapat dipahami kalau volumenya akan dapat diperbesar atau diperkecil dan tentunya tekanan mengalami perubahan. Salah satu dalam masalah memahami sifat gas ialah bagaimana mengukurnya. Semua pengukuran gas berdasarkan hukum hidrostatika.



BAB II DASAR TEORI



Gas ideal sebenarnya tidak ada jadi hanya merupakan gas hipotesis dan semua gas sebenarnya tidak nyata. Pada gas ideal dianggap bahwa molekulmolekul tidak tarik menarik dan volume molekulnya diabaikan terhadap volume gas itu sendiri atau ruang yang ditempatiny. Sifat ideal ini hanya didekati oleh gas beratom satu pada tekanan rendah dan pada temperature relative tinggi (P.W Atkins). Untuk massa yang konstan (atau jumlah mol yang konstan) dari suatu gas ideal, hasil kali nR adalah konstan sehingga besarnya PV/T juga konstan. Jika notasi 1 dan 2 menunjuk kepada kedua keadaan seimbang dan massa yang sama dari gas maka: P1V1 P2V2 = = konstan………………..(1) T1 T2 Perhatikan bahwa tidak diperlukan nilai K untuk memakai persamaan ini (Zemansky, 1983). Gas ideal yakni gas yang akan mempunyai sifat sederhana yang sama di bawah kondisi yang sama. Proses adiabatik adalah proses perubahan keadaan sistem tanpa adanya kalor yang masuk atau keluar dari sistem. Gasi ideal dapat didefinisikan secara makroskopik atau definisi termodinamika dan secara mikroskopik dari sudut pandang teori kinetik. Kita dapat melihat apa yang kita pelajari dengan membandingkan kedua pendekatan ini. Definisi gas ideal secara mikroskopik yaitu: 1. Suatu gas terdiri dari partikel-partikel yang dinamakan molekul-molekul. Jika gas tersebut suatu persenyawaan dan berada dalam keadaan stabil. Molekulnya dianggap sebagai molekul identik. 2. Molekul-molekul bergerak secara serampangan dan menuruti gerak pada hukum Newton. Dalam menghitung sifat-sifat gerakan maka kita menganggap bahwa mekanika Newton dapat dipakai pada tingkat mikroskopik.



3. Jumlah seluruh molekul adalah besar. Arah dan laju gerakan dari setiap molekul dapat berubah secara tiba-tiba karena tumbukan dengan dinding atau molekul lain. 4. Volume molekul-molekul adalah pecahan kecil yang dapat berubah atau diabaikan dari volume yang ditempati oleh gas tersebut. 5. Tidak ada gaya-gaya yang cukup besar yang bereaksi pada molekul-molekul kecuali selama tumbukan. 6. Tumbukan-tumbukan adalah elastik dan tumbukan-tumbukan terjadi dalam waktu yang singkat (Halliday, 1995). Hukum-hukum gas dari Boyle, Charles dan Gay Lussac didapat dengan bantuan teknik yang sangat berguna di sains, yaitu menjaga satu atau lebih variabel tetap konstan untuk melihat perubahan satu variabel saja. Hukum-hukum ini sekarang dapat digabungkan menjadi satu hubungan yang lebih umum antara tekanan, volume dan temperatur dari gas dengan jumlah tertentu. PV ≈ T……………………(2) Hubungan ini menunjukkan bagaimana besar P, V, dan T akan berubah. Hubungan ini mengecil menjadi hukum Boyle-Charles atau Gay-Lussac ketika temperatur, tekanan atau volume berturut-turut tetap dijaga konstan (Giancoli, 2001). 1. Hukum Boyle Tekanan (P) berbanding terbalik dengan volume pada (V) temperatur tetap dan untuk sejumlah tertentu gas, yaitu:: P≈



1 ………………………..(3) V



Atau PV = konstan 2. Hukum Charles atau Hukum Gay Lussac Sejumlah tertentu gas pada tekanan tetap (dalam keadaan isobar), volume (V) berbanding lurus dengan temperatur (T). Hubungannya adalah V≈T Atau



V = kons tan ........................(4) T



Dimana T adalah temperatur pada skala absolut atau V1 V2 = T1 T2 3. Hukum Gas Ideal Hukum Boyle dan Charles atau Hukum Gay Lussac dapat digabungkan bersama yaitu untuk sejumlah massa tertentu dari gas. PV = konstan. Kondisi sejumlah massa tertentu dapat dihilangkan dengan bantuan hipotesis Avogadro yang menyatakan bahwa pada kondisi temperatur dan tekanan yang sama, gas-gas dengan volume yang akan menjadi jumlah molekul yang sama maka: PV = R …………………(5) nT Dimana n adalah menyatakan banyaknya mol dan R adalah konstanta gas. Banyaknya mol didefinisikan sebagai perbandingan massa dengan berat molekulnya. Untuk 1 mol gas, persamaan gas ideal adalah: PV = RT Dimana V adalah volume 1 mol gas (Dogra, 1990). Dari Boyle adalah telah diselidiki hubungan antara volume dengan tekanan gas. Ternyata perkalian antara tekanan gas dengan volumenya untuk suatu suhu tertentu akan senantiasa tetap dan dapat dirumuskan sebagai berikut: PV = C (T) Untuk suhu tertentu, C (T) tetap sehingga untuk seimbang pasangan tekanan dapat ditulis: P1V1 = P2V2 Dari Gay-Lussac telah diselidiki proses pengembangan gas terhadap perubahan suhu pada tekanan tetap dan menemukan bahwa koefisien muai volume untuk berbagai macam gas tidak tergantung pada jenis melainkan sama untuk semua macam gas. Hasil penyelidikannya dapat dirumuskan sebagai berikut:



 ∆T  V = V0 1 +  273  V0 merupakan volume gas pada suhu T0 = 273 K, maka ∆T = T – T0 Sehingga dapat juga ditulis: T  T V = V0  0



  



(Halliday, 1995). Pada gas ideal terdapat beberapa macam perubahan keadaan istimewa yaitu: 1. Perubahan keadaan dengan proses temperatur konstan (isotermal, isotermis). 2. Perubahan keadaan dengan proses-proses volume konstan (isometrik atau isokhoris). 3. Perubahan keadaan dengan proses-proses tekanan konstan (isobarik). 4. Perubahan keadaan dengan proses adiabatis. Diambil contoh silinder borax. Pada proses adiabatis, gas dalam silinder tadi tidak menerima dan tidak mengeluarkan panas. Dalam hal ini silinder diisolasi. Kerja yang dilakukan gas adalah silinder hanya sebagai hasil perubahan energi sendiri hukum Termodinamika I. dQ = dU + dy…………………(6) Proses adiabatik dQ = 0 (Zemansky, 1983). Jika dapat mengisi tabung sebuah manometer gas bervolume konstan yang ideal dalam suatu gas ideal, maka dilihat dari persamaan tadi maka dapat didefinisikan temperatur dengan menyatakannya didalam pembacaan tekanan. Dalam gas ideal juga terkenal hukum Dalton dimana tekanan parsial suatu komponen campuran gas adalah tekanan dari komponen itu seandainya sendirian mengisi volume gas yang tersedia (Bueche, 2002).



BAB III METODOLOGI PERCOBAAN



3.1



Alat Alat – alat yang dipergunakan dalam percobaan ini adalah:



1.



Pompa udara



2.



Manometer dan Vessel. 3.2



Bahan dan Fungsi Bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah udara dan zat cair



3.3



Prosedur Kerja 1. Mengisi manometer dengan zat cair. 2. Menjepit manometer di sisi vessel (tabung tekanan) dan dihubungkan salah satu lengan manometer ke saluran keluaran pada katup tekanan. 3. Menutup katup pembuka udara. 4. Memompa udara ke dalam vessel hingga selisih zat cair pada kedua lengan manometer kurang lebih 17 – 20 cm lalu menghentikan pompa. 5. Menunggu beberapa saat hingga tercapai tekanan mantap kemudian baca perbedaan tinggi h pada kedua manometer. 6. Mengulangi percobaan pada langkah 4, 5 dan 6 sampai delapan kali.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



4.1



Tabel Hasil Pengamatan Tabel 6.1. Data Hasil Pengamatan No h1 ( cm ) 1. 10 2. 9,6 3. 9,5 4. 9,4 5. 9,1 6. 9 7. 8,9 8. 8,5



4.2



h2 ( cm ) 1 0,6 0,8 0,9 0,4 0,9 1 0,7



Pembahasan Dalam percobaan ini keadaan setimbang terjadi jika tekanan, volune, serta temperaturnya mempunyai harga tertentu. Apabila harga atau nilai volume dan temperature telah ditentukan maka harga tekanan setimbang dapat



dip[eroleh secara alami, bila ditentukan sembarang maka harga



volume pada kesetimbangan sudah tertentu tidak tepat. Percobaan ini dilakukan dengan mengukur ketinggian air awal (h1) dan ketinggian air akhir (h2). Dengan memompa udara/memasukkan gas serta mengeluarkan gas ke dan dari dalam sistem diperoleh nilai h1 dan h2 Gaya yang didapat dari sistem, ada yang berasal dari lingkungan ataupun dari interaksi sistem dengan suatu benda pada kondisi dan suhu tertentu. Keadaan yang setimbang akan diperoleh ketika suhu, tekanan dan volume mempunyai harga tertentu dan masing-masingnya bersama-sama membentuk keadaan sistem yang setimbang. Jika volume dan temperatur ada nilainya atau diketahui maka tekanan kesetimbangan dapat dicari. Dengan begitu diantara P,V, dan T hanya terdapat dua buah peubah bebas sedangkan yang lainnya terikat pada suatu kondisi tertentu. Dengan alasan itulah, yang memungkinkan terjadinya atau penyebab kurang mantapnya



tekanan udara di dalam vessel ketika pemompaan dihentikan. Oleh karena itu diperlukan selang waktu beberapa menit untuk menunggu terjadinya tekanan mantap di dalam vessel. Kesetimbangan mantap diperoleh serta dipengaruhi oleh beberapa hal yakni, pertama, cara menekan katup gas, bila katup lebih cepat ditekan maka tekanan mantap akan lebih mudah tercapai, namun pada saat praktikum, kurang memperhatikan hal tersebut sehingga tekanan mantap gasnya sulit ditentukan. Kedua, selang waktu untuk mencapai tekanan mantap, jika terlalu lama maka udara dalam vessel akan terpengaruh dari lingkungan yang



menyebabkan



perubahan



dan



penambahan



gaya



sehingga



mempengaruhi tekanan mantap. Dari hasil percobaan diperoleh nilai h1 dan h2 dengan pengulangan percobaan sebanyak 8 kali. Dari hasil perhitungan diperoleh konstanta Laplace rata – rata dari 8 kali percobaan tersebut sebesar 1,226. Berdasarkan literatur konstanta Laplace untuk gas diatomik sebesar 1,40. Perbedaan ini disebabkan beberapa kondisi yang mempengaruhi tabung gas (vessel). Kondisi-kondisi tersebut diantaranya adalah: 1. Keadaan suhu yang kurang standar dan relatif berubah – ubah, padahal untuk mendapatkan gas ideal, kondisi suhu harus seideal mungkin. 2. Gangguan berupagetaran pada tabung gas, hal ini tentunya akan berpengaruh pada tekanan yang didapatkan. Selain itu disebabkan kekurang telitian praktikan dalam melakukan percobaan seperti: 1. Tidak tepat dalam menentukan tekanan awal h1 dan tekanan akhir h2. 2. Terdapat kesalahan dalam pembacaan skala karena sudut pandang pengamat berada di atas atau di bawah skala yang dilihat. Seharusnya tegak lurus dengan skala yang dibaca.



BAB V PENUTUP



5.1



Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan : 1. Faktor – faktor yang mempengaruhi hasil percobaan adalah ketelitian dalam membaca skala, menjalankan praktikum dan prosedur, serta gangguan-gangguan dari luar berupa getaran dan perubahan suhu. 2. Konstanta Laplace dipengaruhi oleh temperatur, volume dan tekanan. 3. Konstanta Laplace pada percobaan ini adalah 1,11



5.2



Saran 1.Sebaiknya lebih teliti dalam menjalankan prosedur. 2.Sebaiknya mempertimbangkan faktor-faktor yang mempengaruhi hasil yang diperoleh seperti saat membaca skala, meminimalisasi gangguan getaran dari luar.



DAFTAR PUSTAKA



Bueche, FJ. 1999. Fisika ( Seri Buku Scaum ) Edisi Kedelapa. Erlangga. Jakarta. Dogra, S dan Dogra SK. 1990. Kimia Fisika dan Soal – Soal. Erlangga. Jakarta. Giancoli, D.C. 2001. Fisika Jilid 1 Edisi 5. Erlangga. Jakarta. Halliday, Resnick. 1995. Fisika Jilid 1. Erlangga. Jakarta. Zemansky, Sears. 1983. Fisika Untuk Universitas. Erlangga. Jakarta.