HUKUM GAS UMUM: RUMUS, APLIKASI DAN LATIHAN - KIMIA - 2024

The hukum gas umum adalah hasil dari menggabungkan hukum Boyle-Mariotte, hukum Charles, dan hukum Gay-Lussac; sebenarnya, ketiga undang-undang ini dapat dianggap sebagai kasus-kasus khusus dari undang-undang gas umum. Selanjutnya, hukum gas umum dapat dianggap sebagai partikularisasi hukum gas ideal.

Hukum gas umum menetapkan hubungan antara volume, tekanan, dan suhu gas. Dengan cara ini ia menegaskan bahwa, dengan adanya gas, produk dari tekanannya dengan volume yang ditempati dibagi dengan suhu di mana ia ditemukan selalu tetap konstan.

Gas hadir dalam berbagai proses di alam dan dalam banyak sekali aplikasi, baik dalam industri maupun dalam kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa hukum gas umum memiliki penerapan yang berlipat ganda dan beragam.

Misalnya, undang-undang ini memungkinkan untuk menjelaskan pengoperasian berbagai perangkat mekanis seperti AC dan lemari es, pengoperasian balon udara, dan bahkan dapat digunakan untuk menjelaskan proses pembentukan awan.

Rumus

Rumusan matematis hukum tersebut adalah sebagai berikut:

P ∙ V / T = K

Dalam ungkapan ini P adalah tekanan, T melambangkan suhu (dalam derajat Kelvin), V adalah volume gas, dan K melambangkan nilai konstan.

Ekspresi sebelumnya dapat diganti dengan yang berikut:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Persamaan terakhir ini cukup berguna untuk mempelajari perubahan yang dialami gas ketika satu atau dua variabel termodinamika (tekanan, suhu dan volume) dimodifikasi.

Hukum Boyle-Mariotte, Hukum Charles, dan Hukum Gay-Lussac

Masing-masing hukum tersebut mengaitkan dua variabel termodinamika, dalam hal variabel ketiga tetap.

Hukum Charles menyatakan bahwa volume dan suhu berbanding lurus selama tekanan tetap tidak berubah. Ekspresi matematis dari hukum ini adalah sebagai berikut:

V = K ₂ ∙ T

Pada bagiannya, hukum Boyle menetapkan bahwa tekanan dan volume memiliki hubungan terbalik satu sama lain jika suhu tetap konstan. Hukum Boyle secara matematis diringkas sebagai berikut:

P ∙ V = K ₁

Terakhir, hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa suhu dan tekanan berbanding lurus untuk kasus di mana volume gas tidak berubah. Secara matematis hukum tersebut dinyatakan sebagai berikut:

P = K ₃ ∙ T

Dalam ekspresi ini K ₁ , K ₂ dan K ₃ mewakili konstanta yang berbeda.

Hukum gas ideal

Hukum gas umum dapat diperoleh dari hukum gas ideal. Hukum gas ideal adalah persamaan keadaan gas ideal.

Gas ideal adalah gas hipotetis yang tersusun dari partikel-partikel dengan karakter titik. Molekul-molekul gas-gas ini tidak menggunakan gaya gravitasi satu sama lain dan tumbukannya ditandai dengan sifat elastis total. Dengan cara ini, nilai energi kinetiknya berbanding lurus dengan suhunya.

Gas nyata yang perilakunya paling mirip dengan gas ideal adalah gas monatomik pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

Ekspresi matematika dari hukum gas ideal adalah sebagai berikut:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Persamaan n ini adalah jumlah mol dan R adalah konstanta universal gas ideal yang nilainya 0,082 atm ∙ L / (mol ∙ K).

Aplikasi

Baik hukum gas umum maupun hukum Boyle-Mariotte, Charles, dan Gay-Lussac dapat ditemukan dalam banyak fenomena fisik. Dengan cara yang sama, mereka berfungsi untuk menjelaskan pengoperasian banyak dan beragam perangkat mekanis dalam kehidupan sehari-hari.

Misalnya, di dalam panci presto Anda bisa mengamati Hukum Gay Lussac. Di dalam pot volumenya tetap konstan, sehingga jika suhu gas yang menumpuk di dalamnya meningkat maka tekanan internal pot juga meningkat.

Contoh menarik lainnya adalah balon udara. Pengoperasiannya didasarkan pada Hukum Charles. Karena tekanan atmosfir dapat dianggap konstan, apa yang terjadi bila gas yang mengisi balon dipanaskan adalah volume yang ditempatinya meningkat; dengan demikian kepadatannya berkurang dan balon bisa naik.

Latihan terselesaikan

Latihan pertama

Menentukan suhu akhir gas yang tekanan awalnya 3 atmosfer berlipat ganda hingga mencapai tekanan 6 atmosfer, sekaligus mengurangi volumenya dari volume 2 liter menjadi 1 liter, diketahui suhu awal gas adalah 208, 25 ºK.

Larutan

Mengganti ekspresi berikut:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

kamu harus:

Pemecahannya, kita dapatkan bahwa T ₂ = 208,25 ºK

Latihan kedua

Diketahui gas yang dikenai tekanan 600 mm Hg, menempati volume 670 ml dan pada suhu 100 ºC, tentukan berapa tekanannya pada 473ºK jika pada suhu tersebut volumenya 1500 ml.

Larutan

Pertama-tama, disarankan (dan secara umum, perlu) untuk mengubah semua data menjadi unit-unit sistem internasional. Jadi, Anda harus:

P ₁ = 600/760 = 0,789473684 atm kira-kira 0,79 atm

V ₁ = 0,67 liter

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 liter

T ₂ = 473 ºK

Mengganti ekspresi berikut:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

kamu harus:

0,79 ∙ 0,67 / 373 = P ₂ ∙ 1,5 / 473

Memecahkan P ₂ kita dapatkan:

P ₂ = 0,484210526 sekitar 0,48 atm

Referensi

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Dasar-dasar Kimia. Barcelona: Editorial Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Dunia Kimia Fisik.
3. Hukum gas umum. (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 8 Mei 2018, dari es.wikipedia.org.
4. Hukum gas. (nd). Di Wikipedia. Diperoleh pada 8 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
5. Zumdahl, Steven S (1998). Prinsip Kimia. Perusahaan Houghton Mifflin.