Fakta dan Teori Keadaan Gas

.

Persamaan awal mengenai perilaku gas tidaklah mudah diterangkan seperti yang kita harapkan bila diingat bahwa Torricelli dan Boyle bekerja dalam abad 17, sedangkan teori atom mengenai atom baru dikemukakan pada awal abad 18. Terdapat saran yang fantastis seperti keterangan menenai kerja barometer yang didasarkan pada kekuatan yang terbatas dari funiculus (Latin: tali kecil) yang tidak tampak, yang melekatkan diri antara puncak barometer dan permukaan merkurium.

Boyle sendiri bekerja tekun dengan dugaan menarik bahwa, partikel-partikel gas mungkin mirip tepi wool domba yang lenting dan kusut. Sifat gas yang membangkitkan rasa ingin tahu yakni memuai mengisi secara seragam semua ruangan yang tersedia, merangsang argumen yang menghidupkan kembali dilema Yunani kuno. Adakah materi bersifat sinambung atau kah berpartikel-partikel, artinya apakah terus-menerus dapat dibelah ataukah terdiri dari atom-atom dan kehampaan?

Dari berbagai ciri-ciri gas, para ilmuwan kuno membangun suatu gambaran teoritis yang masuk akal mengenai bangun dasar dari suatu gas.

Berikut beberapa pengamatan eksperimen yang dibuat seabad yang lalu, disandingkan dengan gagasan yang didukung oleh masing-masing teori.

FAKTA	TEORI
Contoh gas dengan massa berapa saja akan mengisi wadah yang tertutup. Jika wadah tersebut berpori, gas akan bocor keluar lewat lubang yang tak terlihat dengan mikroskop.	Gas terbuat dari partikel-partikel subpartikel, yang disebut molekul, yang selalu bergerak dengan cepat dan acak. Sebuah molekul bergerak lurus sampai bertabrakn dengan molekul lain atau dinding wadah. Karena kecil, molekul dapat bergerak melewati pori-pori halus dan meninggalkan wadah.
Zat dengan massa tertentu, dalam bentuk gas akan bervolume jauh lebih besar daripada dalam keadaan cair.	Pada tekanan dan temperatur yang biasa, molekul-molekul gas berjarak jauh satu sama lain.
Dalam suatu wadah tertutup suatu gas melakukan tekanan (gaya persatuan luas) yang seragam pada tiap bagian dinding wadah	Tekanan gas adalah jumlah gaya-gaya pada dinding akibat tabrakan acak oleh bermilyar-liyar molekul yang terus bergerak secara acak.
Bila tekanan pada suatu gas ditidakan gas tersbut akan memuai.	Molekul-molekul bergerak dengan arah yang acak dan tarik menarik antar sesamanya kecil. Jika lebih banyak ruang yang tersedia maka molekul-molekul ini akan berjarak lebih besar satu dengan yang lain.
Volume kuantitas gas tertentu dapat dikurangi dengan memampatkannya.	Molekul-molekul gas dapat dipaksa berdekatan satu dengan yang lain dengan manmbah tekanan.
Dalam suatu wadah tetrtutup gas melalkukan gaya tertentu. Selam volume tetap sama dan tidak ada kalor yang dilepaskan atau diterima, tekanan akan tetap sampai kapanpun.	Tabrakan antar molekul bersifat elastis (lenting sempurna) artinya tidak terjadi perubahan netto energi kinetik. Jika energi kinetik terbuang, temperatur dan tekanan akan berkurang.
Dalam suatu wadah tertutup dengan volume tertentu suatu gas melalukan tekanan tertentu selama temperatur tidak berubah. Jika gas itu dipanasi, tekanan akan meningkat. Jika gas di dinginkan tekanan akan berkurang.	Jika temperatur bertambah, molekul bergerak lebih cepat dan menabrak dinding lebih kuat dan lebih sering. Energi kinetik molekul-molekul berbanding lurus dengan temperatur mutlak.
Jika gas cukup dimampatkan dan barangkali didinginkan pada waktu bersamaan, maka gas tersebut akan mencair.	Molekul-molekul gas, sebanarnya tarik menarik satu dengan yang lai, cukup untuk mengikat satu dengan yang lain sebagai suatu cairan pada kondisi yang sesuai.
Suatu benda yang bergerak misolnya bola golf atau palu, mempunyai sejumlah energi kinetik tertentu, yang bergantung pada : massa dan kecepatan benda itu. Dalam persamaan E.K = ½ mv2	Fakta bahwa E.K = ½ mv2 Berlaku untuk semua benda bergerak, merupakan alasan kuat untuk yakin bahwa rumus tersebut berlaku untuk molekul-molekul gas yang terus bergerak.
Eksperimen menunjukan bahwa gas yang lebih rapat berdifusi lebih lambat daripada gas yang kurang rapat pada temperatur yang sama.	Pada temperatur yang sama. Molekul-molekul yang berat bergerak lebih lambat daripada molekul-molekul ringan, energi kinetik rata-rata mereka sama.

 

Butir-butir teoritis yang dijelaskan di atas menyusun teori partikel dari gas-gas atau teori kinetik molekul gas. Teori ini dapat diringkas sebagai berikut.

1. Gas terdiri dari molekul yang berjarak jauh satu dengan yang lain dalam ruangan yang tanpa molekul-molekul ini akan hampa.

2. Molekul bergerak kian kemari dengan kecepatan tinggi, dengan lintasan lurus tetapi arahnya acak.

3. Molekul-molekul saling bertabrakan, tetapi tabrakan ini bersifat lenting sempurna sehinga tidak kilangan energi kinetik.

4. Kecepatan rata-rata molekul bertambah jika temperatur naik dan berkurang jika temperatur turun. Dalam contoh suatu gas murni, molekul-molekul bergerak tidak dengan kecepatan yang sama, tetapi untuk suatu gas pada temperatur tertentu, kecepatan rata-rata dalam semua contoh akan sama, tak bergantung pada tekanan.

5. Pada temperatur tertentu, molekul gas A dan B mempunyai energi kinetik rata-rata yang sama. Membesarnya massa m, ditambah dengan menurunnya kecepatan rata-rata, v. Artinya suatu temperatur tertentu K.E = ½ m_A.v_A² = ½ m_B v_B². Jika m_A lebih besar daripada m_B, maka v_A harus lebih kecil daripada v_B.