Di
pertengahan abad ke-19, ilmuwan mengembangkan suatu teori baru untuk
menggantikan teori kalorik. Teori ini berdasarkan pada anggapan bahwa zat
disusun oleh partikel-partikel sangat kecil yang selalu bergerak.
Bunyi teori kinetik adalah sebagai berikut:
Bunyi teori kinetik adalah sebagai berikut:
Dalam benda yang panas,
partikel-partikel bergerak lebih cepat dan karena itu memiliki energi yang
lebih besar daripada partikel-partikel dalam benda yang lebih dingin.
Teori
Kinetik berupaya menjelaskan sifat-sifat makroskopik gas, seperti tekanan,
suhu, atau volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan
gerakannya. Intinya, teori ini menyatakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan
oleh denyut-denyut statis di antara moleku-molekul, seperti yang diduga Issac
Newton, melainkan disebabkan oleh tumbukan antarmolekul yang bergerak pada
kecepatan yang berbeda-beda. Teori kinetik dikenal pula sebagai Teori
Kinetik-Molekular atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas. Gas yang
ditinjau dalam bab ini adalah gas ideal. Gas ideal adalah gas yang memenuhi
asumsi-asumsi sebagai berikut :
1. Jumlah
partikel gas banyak sekali tetapi tidak ada gaya tarik-menarik (interaksi)
antar partikel.
2. Setiap
partikel gas selalu bergerak dengan arah sembarang (acak)
3. Ukuran
partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadah
4. Setiap
tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna
5. Partikel
gas terdisdribusi merata pada seluruh ruangan dalam wadah
6. Partikel
gas memenuhi hukum Newton tentang gerak
Keadaan yang timbul saat gas
mengalami perubahaan dari keadaan awal dan akhir, asumsi yang mendasari teori
kinetik gas yaitu:
1. Gas
murni terdiri dari sejumlah besar molekul yang sama yang letaknya sangat
berlawanan dibandingkan dengan ukurannya.
2. Molekul
gas terus-menerus bergerak dalam arah acak dengan kelajuan yang berbeda
3. Molekul-molekul
tidak menimbulkan gaya yang tidak berbenturan dan geraknya lurus dengan
kecepatan tetap
4. Tumbukan
molekul dengan dinding wadah bersifat elastis, tidak ada energi yang hilang
selama tumbukan.
A.
Tekanan Gas
Tekanan dijelaskan
oleh teori kinetik sebagai kemunculan dari gaya yang dihasilkan oleh
molekul-molekul gas yang menabrak dinding wadah. Andaikan satu molekul gas yang
bermassa m, bergerak dalam sebuah kubus dengan laju vx yang searah dengan sumbu
x. Molekul ini akan menumbuk dinding
sebelah kanan dan memantul balik denagn laju –vx. Besarnya perubahan momentum
pada dinding kanan untuk satu tumbukan = mv x – (– mvx) = 2 mvx.
Misalkan ukuran kubus itu dengan luas A. Bagi
setiap tumbukan, molekul akan bergerak sejauh vx.∆t dalam selang waktu ∆t.
Tekanan pada gas, berbeda untuk ruangan terbuka dan ruangan
tertutup. Untuk lebih jelasnya, pelajari uraian berikut ini.
1. Tekanan
pada Gas dalam Ruang Terbuka
Tekanan pada gas dalam ruang terbuka
lebih akrab disebut dengan tekanan udara yang didefinisikan sebagai gaya per
satuan luas yang bekerja pada suatu bidang oleh gaya berat kolom udara yang
berada di atasnya. Tekanan udara diukur menggunakan alat yang disebut
barometer. Alat ini pertama kali dibuat secara sederhana oleh Evangista
Torricelli (1608-1647). Saat ini, terdapat 4 macam barometer, yaitu barometer
raksa sederhana (sesuai yang dibuat oleh Torricelli), barometer Foertin
(barometer raksa yang dapat mengukur tekanan udara sampai dengan ketelitian
0,01 cmHg), barometer aneroid (barometer kering tanpa zat cair), dan barometer
air (barometer yang menggunakan air sebagai pengganti raksa). Adanya perbedaan
tekanan udara di suatu tempat dapat menimbulkan angin. Angin bertiup dari
daerah yang tekanan udaranya tinggi ke daerah yang tekanannya lebih rendah.
Pengaruh tekanan udara dapat dirasakan pada beberapa peristiwa, di antaranya:
Ketika memasak air, di pegunungan
akan lebih cepat mendidih dibandingkan memasak air di pantai. Hal ini
disebabkan tekanan udara di pegunungan lebih rendah daripada di pantai sehingga
gas oksigennya pun lebih rendah.
Ketika kita pergi ke daerah yang
lebih tinggi (misalnya dari pantai ke pegunungan), pada ketinggian tertentu
kita akan merasakan dengungan di telinga kita. Hal ini disebabkan oleh selaput gendang telinga yang lebih menekuk
keluar pada tekanan udara yang lebih rendah.
Pada tekanan udara tinggi, suhu
terasa dingin, tetapi langit cerah. Sebaliknya, saat tekanan udara rendah,
dapat dimungkinkan terjadinya hujan, bahkan badai.
Ketiga
peristiwa di atas memberikan gambaran bahwa tekanan udara memiliki hubungan
yang cukup erat dengan ketinggian suatu tempat. Hal ini ternyata telah
dibenarkan melalui suatu penelitian yang dilakukan para ahli. Hasil penelitian
tersebut menunjukkan bahwa setiap kenaikkan 10 m, tekanan udara berkurang 1mmHg
sehingga makin tinggi suatu tempat dari permukaan air, makin rendah tekanan
udaranya. Pernyataan ini dapat digunakan untuk memperkirakan ketinggian suatu
tempat di atas permukaan laut, asalkan tekanan udara di sekitarnya diketahui.
2. Tekanan
pada Gas dalam Ruang Tertutup
Ilustrasi yang akan mudah membantumu
memahami materi ini adalah tekanan pada balon gas yang telah diisi udara,
kemudian perlahan-lahan kamu buat beberapa lubang pada balon tersebut. Setelah
itu, kamu tekan balon dan rasakan tekanan gas yang keluar dari masing-masing
lubang.
Jika dalam tekanan udara digunakan
barometer untuk mengukurnya, maka tekanan pada gas dalam ruang tertutup dapat
diukur menggunakan manometer. Ada tiga macam manometer, yaitu manometer
terbuka, manometer tertutup, dan manometer bourdon.
Facebook
