8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
1/25
GAS NON IDEAL/ GAS NYATA
Gas terdiri atas molekul-molekul yang bergerak menurut jalan-jalan yang lurus ke
segala arah, dengan kecepatan yang sangat tinggi. Molekul-molekul gas ini selalu
bertumbukan dengan molekul-molekul yang lain, atau juga dengan dinding bejana.
Tumbukan terhadap dinding bejana ini yang menyebabkan adanya tekanan.
Volume dari molekul-molekul gas sangat kecil bila dibandingkan dengan volume
yang ditempati oleh gas tersebut, sehingga sebenarnya banyak ruang yang kosong antara
molekul-molekulnya. Hal ini yang menyebabkan gas mempunyai rapat yang lebih kecil
daripada cairan atau zat padat. Hal ini juga yang menyebabkan gas bersiat kompressibel, atau
mudah ditekan.Maka dari itu semua jenis gas terbagi menjadi dua tipe, yaitu ! gas ideal dan gas nyata.
Gas ideal merupakan sebuah gas yang mematuhi persamaan gas umum dari "V # n$T yang
disampaikan secara singkat, sedangkan gas nyata adalah gas yang tidak mematuhi persamaan
gas umum dan menggunakan hukum-hukum gas hanya pada saat tekanan rendah. %Maron,
&amuel Herbert ! '(.
Gas nyata %real gas( bersiat menyimpang dari gas ideal, terutama pada tekanan tinggi
dan suhu rendah. "ada tekanan tinggi, atau jika jumlah molekul banyak, volume gas harus
diperhitungkan. Gas nyata hanya mengikuti persamaan gas ideal hanya pada suhu dan
tekanan standar, sedangkan pada keadaan suhu dan tekanan tinggi, gas nyata tidak mengikuti
persamaan gas ideal.
Pengertian Gas Nyata
Gas merupakan suatu keadaan atau suatu bahan yang dapat dimanaatkan serta
mampu mengembang tanpa batas dan bebas bergerak sekehendaknya. )leh karena itu tak
berbentuk dan tak bervolume. &angat bergantumg pada bentuk *adah yang ditempatinya.
Gaya tarik menarik antara partikel-partikelnya kecil. Tumbukan dan hentakannya lemah.
+tom-atom dan molekul-molekulnya senantiasa berseli*eran dan berbenturan satu sama lain
dengan dinding *adah yang didiaminya.
Gas yang mengikuti hukum oyle dan hukum harles, yakni hukum gas ideal,
disebut gas ideal. amun, didapatkan, bah*a gas yang kita jumpai, yakni gas nyata, tidak
secara ketat mengikuti hukum gas ideal. &emakin rendah tekanan gas pada temperatur tetap,
/
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
2/25
semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. &emakin tinggi tekanan gas, atau dengan dengan
kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya, semakin besar deviasinya.
"aling tidak ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. "eratama, deinisi temperatur
absolut didasarkan asumsi bah*a volume gas real sangat kecil sehingga bisa diabaikan.
Molekul gas pasti memiliki volume nyata *alaupun mungkin sangat kecil. &elain itu, ketika
jarak antarmolekul semakin kecil, beberapa jenis interaksi antarmolekul akan muncul.
0isika*an elanda 1ohannes 2iderik van der 3aals %/456-/785( mengusulkan
persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der
3aals ataupersamaan van der 3aals. 9a memodiikasi persamaan gas ideal %persamaaan :.'(
dengan cara sebagai berikut! dengan menambahkan koreksi pada " untuk mengkompensasi
interaksi antarmolekul; mengurango dari suku V yang menjelaskan volume real molekul
gas. &ehingga didapat!
%" < a ( %V = b ( # $ T %a.> a(
V8
+tau
" # $ T a %a.> b(%V = b( V8
a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas dan
disebut dengan tetapan van der 3aals %Tabel :./(. &emakin kecil nilai a dan b
menunjukkan bah*a perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. esarnya nilai
tetapan ini juga berhbungan denagn kemudahan gas tersebut dicairkan.
Tabel :./g ilai tetapan gas yang umum kita jumpai sehari-hari.
gas
a
%atm dm: mol-8(
b
%atm dm: mol-8(
He ?,?5>/ ?,?856
e ?,8/?6 ?,?/6/
H8 ?,8>> ?,?8::
H5 >,/6 ?,?56/
8 /,57 ?,?57/
8H >,>6 ?,?'6/
)8 5,'7 ?,?>86
H8) ',>: ?,?5?'
8
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
3/25
) /,>7 ?,?577
Hg 4,?7 ?,?/6?
)8 /,5: ?,?5/4
Gas nyata bersiat tidak sempurna, yaitu gas yang tidak mematuhi dengan tepat
hukum gas sempurnaa. "enyimpangan hukum terutama lebih terlihatpada tekanan tinggi
dan temperatur rendah, khususnya pada saat gas akan mengembun menjadi cair.
@enyataan menunjukkan bah*a hukum gas ideal tidak dapat mendiskripsi siat =
siat gas real secara tepat. &ebagai contoh adalah sebagai berikut !
1ika kita mempunyai satu mol gas, berada pada ruang bertekanan / atm dan ?o ,
menurut persamaan gas ideal, gas tersebut bervolume 88,> liter. Tetapi kenyataan
menunjukkan bah*a pada pengukuran sesungguhnya ternyata volume / mol gas pada /
atm dan ?o selalu lebih dari 88,> liter. 2i lain pihak, jika kita menpunyai / mol gas
dari ?o yang ditempatkan pada bejana bervolume 88,> liter, ternyata tekanannya
kurang dari / atm.
2ari kenyataan ini, maka tampak bah*a pada pengukuran gas sesungguhnya
%real(, diperoleh hasil pengukuran yang menyimpang ormulasi persamaan keadaan yanglebih realistik dan menyelidiki implikasi persamaan keadaan tersebut.
Gas Nyata
• Gas nyata berbeda dari gas ideal karena terdapat interaksi di antara molekul-
molekulnya.
• Gaya tolakan cukup berpengaruh saat molekul-molekul akan saling bertumbuk
khususnya pada tekanan sangat tinggi.
• Gas pada tekanan tinggi, gas yang kurang dapat terkompresi
• Gaya tarik yang akan bekerja saat jarak antar
Interaksi Molekul
Gas nyata memperlihatkan penyimpangan dari hukum gas sempurna karena
molekul-molekulnya berinteraksi satu sama lain ! gaya tolak antar molekul membantu
pemuaian dan gaya tarik membantu penempatan.
5
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
4/25
Gaya tolak antar molekul netral hanya bearti jika moleku-molekul tersebut
hampir bersentuhan ! gaya ini adalah interaksi jarak pendek, sekalipun dengan skala yang
diukur dalam garis tengah %diameter( molekuler. @arena gaya itu adalah interaksi jarak
pendek, tolak-menolak tidak boleh diabaikan hanya jika molekul-molekul tersebut secara
rata-rata berdekatanaa. 9ni adalah kasus pada tekanan tinggi, jika sejumlah besar molekul
menempati volum yang kecil. &ebaliknya, gaya terik antar molekul mempunyai jereak
relati jauh dan gaya tarik itupun eekti diatas beberapa diameter molekuler. Gaya ini
penting jika molekul-molekul cukup berdekatan tetapi tidak perlu bersentuhan. Gaya
tarik menjadi tidak eekti jika molekul-molekul terpisah jauh.
2engan demikian, pada tekanan rendah, jika molekul-molekul menempati volume
yang besar, pada sebagian besar *aktu, molekul-molekul begitu jauh terpisah sehingga
gaya antar molekul tidak mempunyai peranan bearti, dan gas berperilaku sempurna. "ada
tekanan sedang, ketika molekul-molekul secara rata-rata hanya terpisah sejauh beberapa
diameter molekuler, gaya tarik menang terhadap gaya tolak. 2alam hal ini, gas dapat
diharapkan lebih mudah dimamaatkan ketimbang gas sempurna.
Temperatur dan tekanan kritis
@arena uap air mudah mengembun menjadi air, telah lama diharapkan bah*a
semua gas dapat dicairkan bila didinginkan dan tekanan diberikan. amun, ternyata
bah*a ada gas yang tidak dapat dicairkan berapa besar tekanan diberikan bila gas berada
di atas temperatur tertentu yang disebut temperatur kritis. Tekanan yang diperlukan
untuk mencairkan gas pada temperatur kritis disebut dengan tekanan kritis, dan *ujud
materi pada temperatur dan tekanan kritis disebut dengan keadaan kritis.
Temperatur kritis ditentukan oleh atraksi intermolekul antar molekul-molekul gas.
+kibatnya temperatur kritis gas nonpolar biasanya rendah. 2i atas nilai temperatur kritis,
energi kinetik molekul gas jauh lebih besar dari atraksi intermolekular dan dengan
demikian pencairan dapat terjadi.
Tabel :.8 Temperatur dan tekanan kritis beberapa gas yang umum dijumpai.
Gas Temperatur
kritis %@(
Tekanan
kritis %@(
Gas Temperatur
kritis %@(
Tekanan kritis %atm(
H8) :>6,8 8/6,6 8 /8:,/ 55,'
Hl 88>,> 4/,: H5 >?',: ///,'
>
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
5/25
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
6/25
#$# Si!at%si!at Gas Nyata
&iat gas nyata!
Volume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan
Terdapat gaya tarik menarik antara molekul-molekul gas terutama jika tekanan
diperbesar atau volum diperkecil
+danya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat,
menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke dinding menjadi
kecil, lebih kecil daripada gas ideal.
Memenuhi persamaan
%" < a ( %V = b ( # $ T %a.> a(
V8
+tau
" # $ T a %a.> b(%V = b( V8
2imana !
" # Tekanan absolut gas %atm(
V # Volume spesiik gas %liter(
$ # @onstanta gas %?,?48 F.atmAmol atau 4,5/>1A@mol(
T # &uhu Atemperatur absolut gas %@(
n # 1umlah mol gas
a,b # @onstanta Van der 3aals
#$& Persamaan "an Der 'alls
"ersamaan Van der 3alls, merupakan salah satu bentuk persamaan yang lebih
mendekati realitas. Meskipun demikian, persamaan inipun belum sepenuhnya benar.
Dntuk mendapatkan persamaan ini, kita berangkat dari persamaan serta siat gas ideal.
Masalah yang akan dibahas, berangkat dari akta, bah*a pengukuran terhadap gas real,
menyimpang dari keidealan. 2iduga, bah*a penyimpangan gas real terhadap keidealan
disebabkan karena terdapat dua syarat keidealan yang tidak pernah dapat dipenuhi oleh
gas real, yaitu !
/. Molekul = molekul gas ideal dipandang sebagai titik massa yang tak bervolume atautidak memakan tempat. 2engan demikian jika ke dalam ruangan dimasukkan gas,
:
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
7/25
maka seolah- olah partikel gas tidak membutuhkan tempat. "adahal sebenarnya, tidak
ada materi yang tidak makan tempat. 9tulah sebabnya maka volume gas real lebih
besar dari pada gas ideal. 1ika penyimpangan volume ini disebut b, maka hubungan
antara V gas real dan V gas ideal adalah !
V # Vid < b %a./(
+tau
Vid # V = b
dengan V adalah volume molar gas real sedangkan Vid adalah volume molar gas ideal.
2. Pada gas ideal diasumsikan bahwa setiap partikal molekul bekerja gaya atraksi
sedemikian rupa sehingga resultantenya = 0, atau dengan perkataan lain, pada
molekul gas ideal tidak terdapat gaya atraksi sama sekali. Padahal kenyataannya,
untuk molekul – molekul yang berada didekat dinding, masih bekerja gaya straksi.
Pengabaian gaya atraksi yang besarnya berbanding terbalik kuadrat volume atau a/V2
inilah yang mengakibatkan pengeilan tekanan gas real dibandingkan gas ideal dalam
relasi !
"id # p a(
V8
+tau
" # $ T a %a.> b(
%V = b( V8
6
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
8/25
Persamaan ' a( atau ' b( itulah yang disebut persamaan Van der #alls.
Tabel /./ @oeisien van der *alls pada temperatur 874 @.
a A
%atm F8 mol-8(
b A
%/?-8 F mol-8(
+r /,58' 5,88
)8 5,'78 >,8:6
He ?,?5> 8,56
8 /,57? 5,7/5
Penyusunan persamaan
9nteraksi tolak-menolak antara molekul =molekul diperhitungkan dengan asumsi
bah*a interaksi itu menyebabkan molekul-molekul beroerilaku seperti bola kecil tetapi
tidak dapat ditembus. Volume bukan nol molekul menyiratkan bah*a partikel itu tidak
bergerak didalam volume V, melainkan terkekeng didalam volume yang lebih kecil V =
nb, dengan menyatakan perkiraan volume total yang ditempati molekul-molekul sendiri.
2engan alasan ini kita terdorong untuk mengubah hukum gas sempurna p=nRT/V
menjadi !
p # n$T
V = nb
Tekanan bergantung baik pada rekuensi tabrakan dengan dinding maupun dengan
gaya setiap tabrakan. aik rekuensi maupun gaya tabrakan berkurang akibat gaya tarik.
ang terjadi akibat kekuatan yang secara kasar sabanding dengan konsentrasi molar nAV
molekul-molekul di dalam sampel. )leh karena itu, tekanan berkurang sebanding dengankuadrat konsentrasi ini. 1ika pengurangan tekanan ditulis sebagai –a(n/V)2, dengan a
menyatakan konstanta yang khas untuk setiap gas, maka eek gabungan dari gaya tolak
dan gaya tarik adalah persamaan "an Der 'alls (
p # n$T a n 8 %/ a(
V = nb V
"ersamaan ini sering ditulis dalam istilah volume molar V m 2 = V/m sebagai !
p # n$T a %/ b( Vm = nb Vm8
4
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
9/25
9stilah a/V m disebut tekanan internal gas. Terkadang lebih baik untuk menata ulang
persamaan tersebut menjadi bentuk yang menyerupai pV # n$T !
p < an8 %V = nb( # n$T %/ c(
V8
)P$'$ATINS ( *++, ( *+-
.iri%iri utama persamaan "an Der 'alls (
a) Isoterm gas sempurna diperoleh pada temperatur tinggi dan volume molar besar.
1ika temperatur tinggi, $T dapat menjadi begtu besar sehingga suku pertama dan
dalam persamaan /b jauh lebih melebihi suku keduanya. Fagi pula, jika volume
molar besar %dalam arti Vm b(, kita dapat menggantikan penyebutnya Vm =
dengan Vm. 2engan demikian, persamaan menjadi lebih sederhana p=RT/V m ,
persamaan gas sempurna.
b) airan dan gas berada bersama!sama "ika e#ek kohesi dan dispersiberada
dalamkeseimbangan. Fengkungan can der *alls terjadi jika kedua suku dalam
persamaan /b sama besar. &uku pertama berasal dari energi kinetik molekul dan
interaksi tolak menolaknya; suku kedua menggambarkan eek interaksi tarik
menarik.
c) $onstanta kritis berhubungan dengan koe#isien!koe#isien van der %alls. Dntuk T
Tc isoterm hasil hitungan berosilasi dan masing-masing mencapai nilai
minimum, kemudian diikuti dengan nilai maksimu. ilai=nilai ekstrem ini saling
mendekat se*aktu T Tc dan akan sama nilainya pada T # T c, dan pada titik
kritis, kurva mempunyai perubahan datar. 2ari siat-siat kurva, kita tahu bah*a
perubahan semacam ini terjadi jika baik turunan pertama maupun kedua bernilai
nol. 2engan demikian, kita dapat menemukan konstanta kritis dengan
menghitung turunan-turunan tersebut dan membuatnya sama dengan nol.
#$0 1aktor ompresi2ilitas )3- Gas "an Der 'alls
&elah diuraikan bahwa pengukuran terhadap tekanan, volume molar serta temperatur
suatu gas tidak memenuhi persaman p V = )&, dan itu terjadi pada sembarang gas.
$arena menyimpang dari si%at keidealan maka gas real juga disebut gas non ideal.
Pernyataan kuantitati% atas besarnya penyimpangan terhadap keidealan, disebut %aktor
kompresibilitas - 'berbeda dengan koe%isien kompresibilitas $( dengan - adalah resiko
antar volume molar suatu gas yang diamati atau gas real 'V(, dengan volume molar gas
ideal 'V id(. adi !
7
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
10/25
C # V %b./(
Vid
@arena Vid # $TAp maka !
C # p V atau C # p V %b.8(
$ T $ T
Dntuk gas ideal, harga C # /, dan tidak bergantung pada temperatur dan tekanan,
sedangkan untuk gas real C merupakan ungsi temperatur dan tekanan atau ditulis C # #
%T.p(. Dntuk mendapatkan harga C dan hubungannya dengan T dan p, kita ikuti langkah =
langkah berikut !
1ika harga p pada persamaan %a.> b( dimasukka ke dalam persamaan %b.8(, akandiperoleh !
C # $ T a V
%V = b( V8 $T
+tau %b.5(
C # V a
% V = b( V $ T
&uku pertama ruas kanan persamaan %b.5( di atas dibagi dengan V baik pembilangmaupun penyebutannya, sehingga persamaan %b.5( menjadi !
C # / a %b.>(
b V $ TV
/ - V
&ujuan mengubah suku pertama menjadi berbentuk / , karena dalam matematika,
b
/ - V
mengenai deret terdapat hubungan bahwa !
/ # / < I < I8 < I5 < I> ................... %b.'(
/ = I
+sal I mendekati nol. "adahal bAV jelas mendekati nol, sehingga dengan
menggunakan siat persamaan %b.> ( dapat ditulis !
/ # / < bAV < %bAV(8 < %bAV(5........... %b.:(
b
/ - V
/?
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
11/25
1ika persamaan %b.:( dimasukkan ke dalam persamaan %b.>(, dihasilkan !
C # / < bAV < %bAV(8 < %bAV(5.......... a
V $ T
+tau
C # / < bAV a < %bAV(8 < %bAV(5........
V $ T
+tau
C # / % b = a ( A V< %bAV(8 < %bAV(5............. %b.6(
$ T
"ersamaan %b.6( adalah C sebagai ungsi volume, sedang lazimnya C dinyatakan
sebagai ungsi volume. Dntuk itu V harus dinyatakan dalam p. &udah barang tentu,
seharusnya relasi yang digunakan harus relasi Van der 3alls, tetapi mencari harga V
dalam p untuk relasi Van der 3alls, tentu tidak sederhana, karena persamaan Van der
3alls merupakan persamaan order 5 dalam V. oleh karena itu kita menggunakan relasi
gas ideal untuk mengubah V dalam p, yaitu !
V # p A $ T
&ehingga persamaan %b.6( menjadi !
C # / < / % b - a ( p < % b (8 "8 < % b (5 "5 < ........%b.4(
$ T $ T $ T $ T
"ersamaan %b.4( itulah C sebagai ungsi T dan p yang dicari.
#$4 oe!isien "irial
//
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
12/25
5ntuk gas kar2ondioksida
o "ada temperatur tinggi %'?J( dan volume molar tinggi %Vm ?.5 FAmol(, garis
isotherm terlihat mendekati gas ideal
o @ammerlingh-)nnes %/7//( telah mengkaji pola gas nyata dengan pendekatan
menggunakan ekspansi virial %persamaan deret( )8
pVm # $T %/ < ’ p < ’ p . . .(
Febih umum dengan berbasis nAV %/AVm( yang lebih
pVm # $T / < < < . . .
Vm Vm
o , K tergantung pada temperatur
o , K disebut koeisien virial kedua, ketigaK.
Persamaan "irial
pVm # $T %/ < ’ p < ’ p . . .(
o @oeisien harus ditentukan berdasarkan eksperimen
/8
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
13/25
o ilai koeisien ketiga dan seterusnya sangat kecil dibandingkan koeisien kedua !
AVm AVm8
o Gambaran koeisien virial kedua untuk berbagai gas pada variasi temperatur
Persamaan "irial
pVm # $T %/ < ’ p < ’ p . . .(
Dntuk campuran, koeisien tergantung pada raksi mol
# I/8// < 8 I/ I8 /8 < I8
888
I/I8 /8 menunjukan interaksi diantara kedua gas
/5
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
14/25
pVm # $T %/ < 6 p < 6 p . . .(
0aktor kompresi, C, adalah ungsi dari p dan T
Dntuk gas ideal dCAdp %slope graik( # ?
Dntuk gas nyata, dCAdp dapat ditentukan dengan persamaan virial !
&ubstitusikan Vm %V # C V J(; dan V J#$TAp
&lope # dCAd" # E < 8pE< K.
"ada saat p L ?, dCAd" L E,
amun demikian nilai E sendiri tidak perlu ?. karena itu meskipun gas nyata C L /
ketika p ?, maka kemiringan kurva C terhadap p tidak mendekati nol %nilai gas
sempurna(
Persamaan oe!isien "irial
"ada volume besar dan temperatur tinggi, isoterm gas nyata dan isoterm gas
sempurna tidak jauh berbeda. "erbedaan kecil ini menunjukkan bah*a hukum gas
sempurna berlaku pada tekanan rendah dan pada kenyataannya merupakan suku pertama
dalam pernyataan yang berbentuk.
pVm # $T %/ < ’ p < ’ p . . .(
2alam banyak penerapan, deret yang lebih cocok adalah
pVm # $T / < < < . . .
Vm Vm
"ernyataan tersebut adalah dua versi dari persamaan keadaan virial %nama ini berasal dari kata latin untuk gaya(. , , . . . , yang bergantung pada temperatur, adalah
/>
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
15/25
koeisien virial yng kedua, ketiga, . . . , koeisien virial yng ketiga biasanya kurang
penting ketimbang yang kedua dalam arti bah*a volume molar khas AVm8 BB AVm.
"ersamaan virial adalah contoh pertama dri prosedur umum dalam kimia isika, dimana
satu hukum sederhana %dalam hal ini pV = nRT ( dianggap sebagai suku pertama deret
pangkat satu variabel %dalam hal ini p atau V m (.
"ersamaan virial dapat digunakan untuk memeragakan suatu hal penting yaitu
*alaupun persamaan keadaan gas nyata dapat sama dengan gas sempurna se*aktu p ?,
semua siat-siatnya tidak perlu sama dengan siat-siat gas sempurna. "erhatikanlah
misalnya, nilai dCAdp, kemiringan graik aktor penempatan terhadap tekanan. Dntuk gas
sempurna berlaku dCAdp # ?, tetapi untuk gas nyata berlaku
dC # E < 8"cE < . . . E ketika p ?
dp
amun demikian, E tidak perlu nol. )leh karena itu, *alaupun untuk gas nyata
C / ketika p ? %dan lebih umum, persamaan keadaan gas nyata sama dengan hukum
gas sempurna ketika p ?(, kemiringan kurva C terhadap p tidak mendekati nol %nilai
gas sempurna. @arena siat-siat lain yang akan %yang akan kita lihat nanti( juga
begantung pada turunan-turunan, siat-siat gas nyata tidak selalu sama dengan nilai-nilai
gas sempurna pada tekanan rendah.
#$, Pengem2unan
/'
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
16/25
&ekarang, bayangkanlah apa yang terjadi jika volume suatu sampel gas yang
mula-mula berada pada keadaan tertanda + dalam gambar diatas dikurangi pada
temperatur tetap %dengan cara memanpatkannya di dalam sebuah piston(. 2idekat +,
tekanan gas naik kurang lebih sesuai dengan hukum oyle. "enyimpangan serius dari
hukum itu mulai tampak ketika volume sudah berkurang sampai .
"ada %yang sama dengan kira-kira :? atm dalam hal karbondioksida(, semua
kemiringan dengan perilaku sempurna hilang, karena mendadak piston bergerser masuk
tanpa ada kenaikan tekanan ! ditandai dengan garis mendatar 2. "emeriksaan isi
silinder memperlihatkan bah*a tepat disebelah kiri muncul cairan, dan terdapat dua
ase yang dipisahkanoleh permukaan yang jelas. &e*aktu volume terus dikecilkan dari
melalui 2 ke , jumlah cairan bertambah. "ada tahap ini tidak ada tambahan tahanan
pada piston karena gas dapat menggapinya dengan mengembun. Tekanan yang
berpadanan dengan garis 2, pada saat baik cairan maupun uap ada dalam
kesetimbangan, disebut tekanan uap cairan ini pada temperatur eksperimen.
"ada , semua sampel ber*ujud cairan dan piston berhenti pada permukaan
cairan. "engurangan volume lebih jauh memerlukan pengerahan tekanan yang besae. Hal
itu diperlihatkan dengan garis yang menanjak tajam disebelah kiri . ahkan sedikit
pengurangan volume dari ke 0 memerlukan penambahan tekanan yang besar.
Pengem2unan
"ada suatu temperatur T konstan, jika suatu gas nyataditekan dengan mengikuti isoterm
bera*al dari +, terlihat !
o 2i dekat +, p meningkat mengikuti hukum oyle%kelakuan sebagai gas nyata(
o Mulai dari sampai ke mulai terjadi penyimpangan hukum oyle, tetapi p
tetap
o bertambah
o "ada titik , p berhenti tidak bertambah %untuk )8,N :? atm(
o &iat gas ideal hilang
o airan mulai muncul dan terdapat dua asa sepanjang garis
o Gas tetap ada pada setiap titik karena kompresi diimbangi dengan pengembunan.
Tekanan pada kondisi garis 2 ini yakni saat cairan dan uap berada pada
/:
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
17/25
keadaankesetimbangan disebut tekanan uap dari cairanpada temperatur
eksperimen.
o "ada titik , seluruh gas mengembun menjadi cairan
o "engurangan volume lebih jauh akan memerlukan pengerahan tekanan yang
sangat besar.
#$7 onstanta ritis
@onstanta @ritis
Dntuk kasus )8 pada isoterm T >?>,/7@ atau 5/,?> o, terdapat keadaan
istime*a pada teori keadaan materi, yang disebut temperatur kritis %Tc(.
"ada kondisi ini dua asa cair dan gas tidak berlangsung dan berimpit pada satu
titik tunggal, tanda O di kurva, yang disebut sebagai titik kritis.
@ondisi pada titik kritis ini dinamakan konstanta kritis meliputi !
a( Temperatur kritis %Tc(
b( Tekanan kritis %"c(
Volume molar kritis %Vc(
2i atas Tc hanya ada ase gas, jadi asecairan suatu zat tidak mungkin terbentuk.
onstanta ritis 5ntuk "ariasi Gas
/6
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
18/25
#$8 Asas eadaan Yang 9ersesuaian
&ebagai skala relati untuk membandingkan siat beberapa obyek
Menggunakan konstanta kritis sebagai siat isik suatu gas maka akan diperoleh skala
baru.
a( Tekanan Tereduksi ! pr # p
pc
b( Volume Tereduksi ! Vr # Vm
Vc
c( Temperatur Tereduksi ! Tr # T
Tc
"engamatan yang me*ujudkan gas nyata pada volume dan temperatur yang sama
melakukan tekanan tereduksi yang sama disebut asas keadaan yang bersesuaian.
Persamaan keadaan lain
/4
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
19/25
o "ersamaan virial adalah bersiat enomenologikal dimana konstantanya tertentu
untuk suatu gas dan harus ditentukan secara eksperimen.
o eberapa persamaan keadaan untuk gas nyata antara lain adalah!
a( erthelot %/474(Febih baik dari pada persamaan Van 2er 3alls pada tekanan yang tidak lebih dari
/ atm
" < n8a %V = n( # n$T
TV8
+, merupakan suatu konstanta
b( 2ieterichi %/477(
p # $te =aA$TVm
Vm
c( eattie-ridgeman
p # %/ - γ ) $T %Vm < β) − α
Vm8
α = a? / < a
Vm
β = b? / < b
Vm
γ = ?
VmT5
d( Virial %@ammrlingh )nnes(
pVm # $T / < < < . . .
Vm Vm
/7
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
20/25
#$+ 1ugasitas Gas Nyata
1ugasitas
"otensial kimia gas ideal adalah ungsi dari tekanan gas, sedangkan untuk gas n&ata,
diberikan dengan hubungan !
µ = µ0 + $ T ln # %c./(
Fim # / %c.8(
p ? p
yaitu apabila tekanan mendekati nol, ugasitas mendekati tekanan. 2engan kata lain
untuk gas ideal, tekanan dan ugasitas adalah sama, dan secara isika ugasitas adalah ukuran
dari tekanan gas nyata.
µ0 adalah potensial kimia standar, yaitu potensial kimia bila ugasitas adalah satu.
etergantungan 1ugasitas pada Tekanan
"erubahan ugasitas dengan berubahnya tekanan diberikan oleh !
Fn # 2 = # ' # p8 V d p %c.5(
p/
2engan mengetahui harga ugasitas pada satu tekanan, harga pada tekanan lain dapat
diperoleh baik dengan mengevaluasi integral secara graik atau secara analitis.
etergantungan 1ugasitas pada Temperatur
"erubahan ugasitas dengan berubahnya temperatur diberikan oleh !
∂ ln # # HO - H
∂T 8 $ T8
2imana HO adalah entalpi molar parsial dari zat dalam keadaan +O yaitu pada
tekanan nol. Maka perbedaan %HO - H( adalah perubahan entalpi molar bila zat diba*a
dari keadaan + menuju keadaan dengan tekanan nol. @adang-kadang disebut juga Ppanas
8?
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
21/25
penguapan molar ideaQ untuk keadaan yang diketahui. 1ika keadaan yang diketahui
adalah gasa juga, maka disebut "anas 1oule Thompson.
Per:itungan 1ugasitas dari Gas Nyata
0ugasitas gas nyata dapat dievaluasi baik secara graik maupun secara analitis !
/. 2engan Metode Graik
i. Menggunakan ungsi α ! 0ugasitsa setiap gas nyata pada tekanan p diberikan
sebagai !
Fn # ln p < / " αdp %c.> a(
$ T ?
2imana α # % - $ T < V (, p adalah tekanan gas nyata, V adalah volume / mol gas
"
gas nyata dan α adalah perbedaan volume molar gas ideal dan gas nyata.
9ntegral dapat dievaluasi secara graik, yaitu daerah diba*ah kurva yang
merupakan plot α terhadap p.
ii. erdasarkan 0aktor @ompresibilitas ! persamaan %c.>( dapat ditulis sebagai !
Fn # ln p - p / = C dp %c.> b(
? p
9ntegral dapat dievaluasi secara graik dengan memplot %/ = C( A p terhadap p dan
dengan mengukur daerah ba*ah kurva. Dntuk gas-gas di ba*ah temperatur, %/ = C(
adalah positi pada temperatur sedang, sehingga ugasitas akan lebih kecil dari
tekanan. Dntuk gas-gas diatas temperatu, ugasitas akanlebih besar dari tekanan.
8. Metode +nalitis
"erilaku gas nyata dapat dinyatakan oleh persamaan keadaan yang berbeda.
2engan menggunakan persamaan keadaan utama, integral diatas dapat dievaluasi,
sehingga ugasitas dapat dihitung.
8/
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
22/25
9A9 III
PEN5T5P
&$* esimpulan
Gas yang mengikuti hukum oyle dan hukum harles, yakni hukum gas ideal,
disebut gas ideal. amun, didapatkan, bah*a gas yang kita jumpai, yakni gas nyata,
tidak secara ketat mengikuti hukum gas ideal. &emakin rendah tekanan gas pada
temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. &emakin tinggi tekanan
gas, atau dengan dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya, semakin besar
deviasinya.
Gas nyata memiliki siat !
Volume molekul gas nyata tidak dapat diabaikan
Terdapat gaya tarik menarik antara molekul-molekul gas terutama jika tekanan
diperbesar atau volum diperkecil
+danya interaksi atau gaya tarik menarik antar molekul gas nyata yang sangat kuat,
menyebabkan gerakan molekulnya tidak lurus, dan tekanan ke dinding menjadi
kecil, lebih kecil daripada gas ideal.
Memenuhi persamaan
%" < a ( %V = b ( # $ T %a.> a(
88
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
23/25
V8
+tau
" # $ T a %a.> b(%V = b( V8
2imana !
" # Tekanan absolut gas %atm(
V # Volume spesiik gas %liter(
$ # @onstanta gas %?,?48 F.atmAmol atau 4,5/>1A@mol(
T # &uhu Atemperatur absolut gas %@(
n # 1umlah mol gas
a,b # @onstanta Van der 3aals
0isika*an elanda 1ohannes 2iderik van der 3aals %/456-/785( mengusulkan
persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der
3aals ataupersamaan van der 3aals. 9a memodiikasi persamaan gas ideal %persamaaan
:.'( dengan cara sebagai berikut! dengan menambahkan koreksi pada " untuk
mengkompensasi interaksi antarmolekul; mengurangi dari suku V yang menjelaskan
volume real molekul gas. &ehingga didapat!
%" < a ( %V = b ( # $ T %a.> a(
V8
+tau
" # $ T a %a.> b(%V = b( V8
Pernyataan kuantitati% atas besarnya penyimpangan terhadap keidealan, disebut
%aktor kompresibilitas - 'berbeda dengan koe%isien kompresibilitas $( dengan - adalahresiko antar volume molar suatu gas yang diamati atau gas real 'V(, dengan volume
molar gas ideal 'V id(. adi !
C # V %b./(
Vid
@arena Vid # $TAp maka !
C # p V atau C # p V %b.8(
$ T $ T
85
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
24/25
"ersamaan virial adalah bersiat enomenologikal dimana konstantanya tertentu
untuk suatu gas dan harus ditentukan secara eksperimen. "ada volume besar dan
temperatur tinggi, isoterm gas nyata dan isoterm gas sempurna tidak jauh berbeda.
"erbedaan kecil ini menunjukkan bah*a hukum gas sempurna berlaku pada tekanan
rendah dan pada kenyataannya merupakan suku pertama dalam pernyataan yang
berbentuk.
pVm # $T %/ < ’ p < ’ p . . .(
2alam banyak penerapan, deret yang lebih cocok adalah
pVm # $T / < < < . . .
Vm Vm
+sas @eadaan yang bersesuaian merupakan &ebagai skala relati untuk
membandingkan siat beberapa obyek
Tekanan Tereduksi ! pr # p
pc
Volume Tereduksi ! Vr # Vm
Vc
Temperatur Tereduksi ! Tr # T
Tc
0ugasitas gas nyata dapat dievaluasi baik secara graik maupun secara analitis!
2engan Metode Graik
iii. Menggunakan ungsi α ! 0ugasitsa setiap gas nyata pada tekanan p diberikan
sebagai !
Fn # ln p < / " αdp %c.> a(
$ T ?
2imana α # % - $ T < V (, p adalah tekanan gas nyata, V adalah volume / mol gas
"
gas nyata dan α adalah perbedaan volume molar gas ideal dan gas nyata.
8>
8/16/2019 Termo_Gas Nyata 2
25/25
9ntegral dapat dievaluasi secara graik, yaitu daerah diba*ah kurva yang
merupakan plot α terhadap p.
iv. erdasarkan 0aktor @ompresibilitas ! persamaan %c.>( dapat ditulis sebagai !
Fn # ln p - p
/ = C dp %c.> b( ? p