Persamaan keadaan: Perbedaan antara revisi

Konten dihapus Konten ditambahkan
k Bot: Perubahan kosmetika
Konten salah atau sulit dipahami, dan banyak kesalahan penulisan yg menyebabkan multitafsir. Sebaiknya dihapus.
Tag: menghilangkan bagian [ * ] Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler
 
(2 revisi perantara oleh 2 pengguna tidak ditampilkan)
Baris 1:
{{Termodinamika}}
Di<ref>{{Cite web}}</ref> dalam [[fisika]] dan [[termodinamika]], '''persamaan keadaan''' adalah persamaan termodinamika yang menggambarkan keadaan materi di bawah seperangkat kondisi fisika. Persamaan keadaan adalah sebuah [[persamaan konstitutif]] yang menyediakan hubungan matematik antara dua atau lebih [[fungsi keadaan]] yang berhubungan dengan materi, seperti [[temperatur]], [[tekanan]], [[volume]] dan [[energi dalam]]. Persamaan keadaan berguna dalam menggambarkan sifat-sifat [[fluida]], campuran fluida, [[padat]]an, dan bahkan bagian dalam [[bintang]].
 
Penggunaan paling umum dari sebuah persamaan keadaan adalah dalam memprediksi keadaan gas dan cairan. Salah satu persamaan keadaan paling sederhana dalam penggunaan ini adalah [[hukum gas ideal]], yang cukup akurat dalam memprediksi keadaan gas pada tekanan rendah dan temperatur tinggi. Tetapi persamaan ini menjadi semakin tidak akurat pada tekanan yang makin tinggi dan temperatur yang makin rendah, dan gagal dalam memprediksi kondensasi dari gas menjadi cairan. Namun, sejumlah persamaan keadaan yang lebih akurat telah dikembangkan untuk berbagai macam gas dan cairan. Saat ini, tidak ada persamaan keadaan tunggal yang dapat dengan akurat memperkirakan sifat-sifat semua zat pada semua kondisi.
Baris 18:
=== Hukum Charles atau Hukum Charles dan Gay-Lussac (1787) ===
 
Pada 1787, fisikawan PerancisPrancis, [[Jacques Charles]] menemukan bahwa oksigen, nitrogen, hidrogen, karbon dioksida, dan udara memuai ke tingkat yang sama pada interval temperatur yang sama, pada lebih dari 80 kelvin. Kemudian, pada [[1802]], [[Joseph Louis Gay-Lussac]] mempublikasikan hasil percobaan yang sama, mengindikasikan adanya hubungan linear antara volume dan temperatur:
 
:<math>\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}</math>
Baris 62:
 
dimana <math>\rho</math> adalah kerapatan, <math>\gamma</math> indeks adiabatik, dan ''e'' energi dalam. Bentuk terakhir adalah murni dalam suku-suku kuantitas intensif dan berguna ketika mensimulasikan [[persamaan Euler]] karena mengekspresikan hubungan antara energi dalam dan bentuk-bentuk energi lain (seperti energi kinetik), sehingga memperkenankan simulasi untuk mematuhi Hukum Pertama.
 
=== Persamaan keadaan Van der Waals ===
. Persamaan keadaan van der Waals
 
Gas yang mengikuti hukum Boyle dan hukum Charles, yakni hukum gas ideal (persamaan (6.5)), disebut gas ideal. Namun, didapatkan, bahwa gas yang kita jumpai, yakni gas nyata, tidak secara ketat mengikuti hukum gas ideal. Semakin rendah tekanan gas pada temperatur tetap, semakin kecil deviasinya dari perilaku ideal. Semakin tinggi tekanan gas, atau dengan kata lain, semakin kecil jarak intermolekulnya, semakin besar deviasinya.
 
Paling tidak ada dua alasan yang menjelaskan hal ini. Peratama, definisi temperatur absolut didasarkan asumsi bahwa volume gas real sangat kecil sehingga bisa diabaikan. Molekul gas pasti memiliki volume nyata walaupun mungkin sangat kecil. Selain itu, ketika jarak antarmolekul semakin kecil, beberapa jenis interaksi antarmolekul akan muncul.
 
Fisikawan Belanda Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) mengusulkan persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der Waals atau persamaan van der Waals. Ia memodifikasi persamaan gas ideal (persamaaan 6.5) dengan cara sebagai berikut: dengan menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi antarmolekul; mengurango dari suku V yang menjelaskan volume real molekul gas. Sehingga didapat:
 
[P + (n2a/V2)] (V – nb) = nRT (6.12)
 
a dan b adalah nilai yang ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas dan disebut dengan tetapan van der Waals (Tabel 6.1). Semakin kecil nilai a dan b menunjukkan bahwa perilaku gas semakin mendekati perilaku gas ideal. Besarnya nilai tetapan ini juga berhbungan denagn kemudahan gas tersebut dicairkan.
 
Suatu sampel 10,0 mol karbon dioksida dimasukkan dalam wadah 20 dm3 dan diuapkan pada temperatur 47&nbsp;°C. Hitung tekanan karbon dioksida (a) sebagai gas ideal dan (b) sebagai gas nyata. Nilai hasil percobaan adalah 82 atm. Bandingkan dengan nilai yang Anda dapat.
 
Jawab: Tekanan menurut anggapan gas ideal dan gas nyata adalah sbb:
 
P = nRT/V = [10,0 (mol) 0,082(dm3 atm mol-1 K-1) 320(K)]/(2,0 dm3) = 131 atm
 
Nilai yang didapatkan dengan menggunakan persamaan 6.11 adalah 82 atm yang identik dengan hasil percobaan.
 
Hasil ini tampaknya menunjukkan bahwa gas polar semacam karbon dioksida tidak akan berperilaku ideal pada tekanan tinggi.
 
== Catatan kaki ==