Upload
angelia-mr-karundeng
View
58
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Reference : Alberty, R. Daniel, F. 1980. Physical Chemistry 5th Editon, SI Version. John Wiley & Sons, Inc : Massachusetts
Citation preview
DINAMIKA KIMIA : TEORI KINETIKA GAS
Kelompok 7 :Angelia KarundengBridgitha KiroyanAditya Langitan
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
1. MODEL SUATU GAS SEMPURNA
Teori kinetika gas elementer didasarkan pada sejumlah anggapan tentang molekul gas
Molekul-molekul ini bergerak melalui lintasan-lintasan lurus di antara tumbukan-tumbukan.
Tumbukan-tumbukan tersebut dianggap elastik sempurna Tumbukan elastik : dimana selama tumbukan , energi
kinetik total tidak berubah Menurut teori kinetika, tekanan yang dilakukan oleh gas
terhadap dinding-dinding wadah gas itu adalah sama dengan gaya rata-rata per satuan luas yang diakibatkan oleh tumbukan-tumbukan banyak molekul di dalam suatu periode waktu
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Skala v disebut laju molekul
v2 = vx2 + vy
2 + vz2
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Komponen kecepatan dlm arah x
dimana vx2 : kecepatan rata-rata
kuadrat dlm arah x
Δt =
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Tekanan total : jumlah tekanan-tekanan yang dilakukan oleh N molekul
Tekanan total dapat ditulis dalam suku rata-rata kuadrat
diterapkan pada satu mol molekul, PV = RT
atau, bagi molekul tunggal,
Jadi, energi kinetik suatu gas sempurna berbanding lurus dengan suhu termodinamikaApril 24th 2014 Universitas Negeri Manado
CONTOH SOAL 1
Berapa kecepatan rata-rata kuadrat dan kecepatan akar rata-rata kuadrat molekul hidrogen pada 0º C ?
Bila ditinjau satu mol hidrogen, maka :
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
2. DISTRIBUSI KECEPATAN MOLEKUL
Distribusi komponen kecepatan dalam arah x, vx , pada setiap saat dapat dinyatakan dengan membagi rentang kecepatan menjadi selang-selang Δvx dan menentukan jumlah molekul yang mempunyai harga vx diantara batas-batas selang itu
Yang dialurkan sebagai ordinat bukan fraksi molekul-molekul dalam selang kecepatan tertentu, tapi fraksi dibagi dengan lebar selang
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Fraksi molekul-molekul vx di dalam selang kecepatan tertentu dibagi dengan lebar selang kecepatan dialurkan terhadap rata-rata kecepatan
Alur distribusi sinambung bagi kecepatan dalam arah x
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
• Rapat kebolehjadian F(vx, vy, vz) secara sederhana adalah perkalian rapat kebolehjadian dalam tiga arah
F(vx, vy, vz) = f(vx) f(vy) f(vz)
• Kemudian, karena distribusi kecepatan tak bergantung pada pengarahan sumbu x, y, dan z di ruang, rapat kebolehjadian F(vx, vy, vz) hanya bergantung kepada besarnya vektor kecepatan v . Jadi F(vx, vy, vz) = g(v)
g(v) = f(vx) f(vy) f(vz)
• Tetapan λ adalah positif, sebab bila tidak F(vx) akan bertambah besar tanpa batas
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Tetapan A dapat ditentukan dari fakta bahwa kebolehjadian vx diantara - ∞ dan + ∞ adalah satu
Karena energi kinetik translasi itu untuk gerakan berdimensi tiga, maka energi kinetik translasi tiap molekul dalam arah x adalah
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
3. KEBOLEHJADIAN LAJU MOLEKUL
• Fraksi molekul-molekul yang mempunyai laju v di antara v dan v + dv adalah
• Kebolehjadian suatu molekul memiliki kecepatan di antara dua harga tertentu diberikan oleh luas di bawah lengkungan di antara kedua harga tesebut
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Rapat kebolehjadian bagi oksigen pada 100, 300, 500 dan 1000 K, dihitung dgn persamaan sebelumnyaApril 24th 2014 Universitas Negeri Manado
4. MACAM-MACAM RATA-RATA LAJU MOLEKUL
• Laju molekul yang paling mungkin, vp, diperoleh dengan membuat df(v)/dv sama dengan nol
• Turunan diatas akan menjadi nol bila v = vp, dengan
• Kecepatan rata-rata kuadrat :
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
CONTOH SOAL 2
Hitunglah kecepatan yang paling boleh jadi vp dan kecepatan rata-rata <v> bagi molekul hidrogen pada 0ºC
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Sumber Efusi
Celah Pengumpul
Pemilih kecepatan macam piringan bercelah
Kamar penghamburan
Detektor
ALAT BERKAS MOLEKUL
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
5. TUMBUKAN DENGAN SUATU DINDING ATAU SUATU BUKAAN
• Jumlah tumbukan per satuan waktu per satuan luas dinding, z, adalah
Tabung bergenjang yang memuat semua molekul dengan komponen vx ,vy, dan vz tertentu yang akan melanggar luas bidang A dalam waktu δ t
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
6. DIAMETER TUMBUKAN DAN JALAN RATA-RATA
• Besaran πσ² disebut penampang tumbukan untuk molekul sferik yang kaku, karena itu merupakan luas penampang suatu bola sekeliling molekul ke dalam mana pusat molekul lain tak dapat menembus
• Jalan bebas rata-rata : jarak rata-rata yang ditempuh oleh molekul antara tumbukan.
*Suatu molekul sferik kaku yang bertumbukan dengan molekul sejenis mengenai luas πσ² tegak lurus pada jalan molekul yang mendekatApril 24th 2014 Universitas Negeri Manado
CONTOH SOAL 3
Untuk oksigen pada 25º C diameter tumbukan adalah 0,361 nm. Berapa jalan bebas rata-rata pada (a) kanan 1 atm, dan (b) 0,1 Pa
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
7. TUMBUKAN MOLEKULAR DALAM GAS
Dalam penurunan ungkapan untuk jumlah tumbukan antara dua jenis molekul gas, maka perlu digunakan kecepatan rata-rata relatif <vr> :
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
8. INTERAKSI MOLEKULAR
• Gaya F, yang dikeluarkan oleh satu molekul terhadap yang lain, adalah turunan negatif dari energi potensial
• Bentuk fungsional yang sering digunakan untuk menyatakan energi potensial antar molekul mula-mula dikemukakan oleh Leunard-Jones
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Energi potensial dinyatakan sebagai V/R untuk antaraksi antara dua molekul
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
• untuk molekul, berlawanan dgn atom, gaya antar molekul bergantung pd orientasi relatif dari molekul, selain jarak antar-molekul
Pengaruh gaya tarik dan tolak antar-molekul pada tumbukan molekular yg kenyal
• lintasan ini utk tumbukan berkecepatan rendah
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
9. GEJALA PERPINDAHAN DALAM GAS
• Bila gas tak seragam mengenai komposisi, suhu, dan kecepatan, maka akan terjadi proses perpindahan sampai gas menjadi seragam.
• Perpindahan materi tanpa adanya aliran arah disebut difusi
• Fluks komponen I dalam arah r akibat difusi sebanding dengan gradien konsentrasi dci/ dr.
• Perpindahan kalor adalah akibat gradien suhu. Jadi fluks energi qz dlm arah z akibat gradien suhu menurut arah dinyatakan :
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
Koefisien difusi D
Koefisien hantaran termal λ
Koefisien viskositas gas ηApril 24th 2014 Universitas Negeri Manado
10. KOEFISIEN VISKOSITAS
• Viskositas : ukuran tahanan yang diberikan oleh suatu fluida terhadap gaya geser terapan
• Koefisien viskositas :
• Koefisien viskositas dpt ditentukan dgn penentuan laju aliran lewat pipa, forsi piringan yang berputar dalam fluida
Gradien kecepatan untuk fluida akibat aksi
geserApril 24th 2014 Universitas Negeri Manado
11. KOEFISIEN VISKOSITAS GAS SEMPURNA DARI BOLA KAKU
• Perpindahan momentum dapat dihitung untuk gas sempurna yang terdiri dari bola kaku
• Teori untuk molekul sferik yang kaku mencakup :
• Diameter molekular dari bola kaku
*Dihitung dari viskositas Gas pd Oº C dan 1 atm
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado
TERIMA KASIH
April 24th 2014 Universitas Negeri Manado