dinamika kimia - teori kinetika gas

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


Skala v disebut laju molekul

v2 = vx2 + vy

2 + vz2


Komponen kecepatan dlm arah x

dimana vx2 : kecepatan rata-rata

kuadrat dlm arah x

Δt =


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 :


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


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


• 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


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


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


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 :


CONTOH SOAL 2

Hitunglah kecepatan yang paling boleh jadi vp dan kecepatan rata-rata <v> bagi molekul hidrogen pada 0ºC


Sumber Efusi

Celah Pengumpul

Pemilih kecepatan macam piringan bercelah

Kamar penghamburan

Detektor

ALAT BERKAS MOLEKUL


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


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


7. TUMBUKAN MOLEKULAR DALAM GAS

Dalam penurunan ungkapan untuk jumlah tumbukan antara dua jenis molekul gas, maka perlu digunakan kecepatan rata-rata relatif <vr> :


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


Energi potensial dinyatakan sebagai V/R untuk antaraksi antara dua molekul


• 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


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 :


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


TERIMA KASIH


dinamika kimia - teori kinetika gas

Documents