Asumsi:
- Ukuran partikel gas sangat kecil
- jarak rata-rata antar partikel lebih besar daripada ukuran partikelnya
- gerak partikel gas memenuhi hukum Newton, tetapi semuanya bergerak secara acak ke segala arah dalam lintasan lurus dan kecepatan tetap
- partikel gas identik
- tidak ada gaya tarik-menarik maupun tolak-menolak
- tumbukan antar partikel gas maupun gas dengan dinding bersifat lenting sempurna
Rumus Hukum Boyle-Gay Lussac
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\dfrac{P_1 \cdot V_1}{T_1} = \dfrac{P_2 \cdot V_2}{T_2}}$$
Keterangan:
P = tekanan
V = volume ruang
T = suhu (dalam satuan Kelvin)
Persamaan Gas Ideal
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {P \cdot V = n \cdot R \cdot T}$$
Keterangan:
R = 0,082 L atm/mol K berlaku untuk satuan tekanan atm, volume dalam liter, jumlah zat dalam mol, dan suhu dalam Kelvin
R = 8314 J/kmol K berlaku untuk satuan tekanan Pa atau N/m², volume dalam m³, jumlah zat dalam kmol, dan suhu dalam Kelvin
R = 8,314 J/mol K berlaku untuk satuan tekanan Pa atau N/m², volume dalam m³, jumlah zat dalam mol, dan suhu dalam Kelvin
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {P \cdot V = N \cdot K \cdot T}$$
Keterangan:
K = tetapan Boltzmann yang nilainya \(1,38 \times 10^{-23} \text{ J/K}\)
N = jumlah partikel
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{N} = n \cdot 6,02 \times 10^{23}}$$
P = tekanan (Pa atau N/m²)
V = volume ruang (m³)
T = suhu (K)
Energi kinetik rata-rata gas ideal
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{Ek} = \dfrac{f}{2} K T}$$
$$f = \text{ derajat kebebasan}$$
A. Gas Monoatomik
Gas monoatomik molekulnya hanya melakukan gerak translasi ke sumbu-x, sumbu-y, dan sumbu-z, sehingga derajat kebebasannya sama dengan 3.
Contoh gas monoatomik: helium (He), neon (Ne), argon (Ar)
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{Ek} = \dfrac{3}{2} K T}$$
B. Gas Diatomik
Gas diatomik molekulnya melakukan gerak translasi dan gerak rotasi.
Contoh gas diatomik: hidrogen \(\ce{H2}\), oksigen \(\ce{O2}\), klorin \(\ce{Cl2}\)
Energi kinetik rata-rata gas diatomik pada suhu sedang (± 500 K) adalah:
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{Ek} = \dfrac{5}{2} K T}$$
Energi Dalam
Energi dalam gas ideal (U) merupakan jumlah energi kinetik total dari seluruh molekul gas dalam suatu ruangan.
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {\text{U} = \dfrac{f}{2} N K T}$$
dengan \(f = \text{ derajat kebebasan}\)
Kecepatan Efektif Gas
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {v_{\text{rms}} = \sqrt{\dfrac{3 K T}{m}}}$$
Keterangan:
\(v_{\text{rms}} = v_{\text{ root mean square}} \text{ = kelajuan efektif (m/s)}\)
\(K = \text{ konstanta Boltzman } 1,38 \times 10^{-23} \text{ J/K}\)
\(T = \text{ suhu (K)}\)
\(m = \text{ massa (kg)}\)
$$\bbox[yellow, 5px, border: 2px solid red] {v_{\text{rms}} = \sqrt{\dfrac{3 R T}{M}}}$$
Keterangan:
\(v_{\text{rms}} = v_{\text{ root mean square}} \text{ = kelajuan efektif (m/s)}\)
\(R = \text{ tetapan gas ideal 8,314 J/mol K}\)
\(T = \text{ suhu (K)}\)
\(M = \text{ massa molekul (Mr)}\)