Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Interpretasi Suhu Molekul

Interpretasi Suhu Molekul

Mari kita mempertimbangkan variabel makroskopik lain, T temperatur gas. Kita bisa mendapatkan beberapa wawasan tentang makna suhu dengan tulisan pertama Persamaan 21.2 berupa:
INTERPRETASI SUHU MOLEKUL: RUMUS GAS IDEAL
Mari kita sekarang membandingkan ungkapan ini dengan persamaan keadaan untuk gas ideal (Persamaan 19,10):
PV = NkBT
Ingat bahwa persamaan keadaan didasarkan pada fakta-fakta eksperimental tentang perilaku makroskopik gas. Menyamakan sisi kanan ungkapan ini memberikan:
INTERPRETASI SUHU MOLEKUL: RUMUS SUHU GAS IDEAL          (21,3)
Hasil ini memberitahu kita bahwa temperatur adalah ukuran langsung dari rata-rata energi kinetik molekul. Dengan menata ulang Persamaan 21.3, kita bisa menghubungkan energi kinetik translasi molekul dengan suhu:
INTERPRETASI SUHU MOLEKUL: RUMUS GAS IDEAL                 (21,4)
Artinya, rata-rata energi kinetik translasi per molekul adalah 3/2 kBT. Karena  = 1/3  , berikut bahwa:
INTERPRETASI SUHU MOLEKUL: RUMUS GAS IDEAL             (21.5)
Dengan cara yang sama, untuk arah y dan z:
INTERPRETASI SUHU MOLEKUL: RUMUS GAS IDEAL
Oleh karena itu, setiap derajat kebebasan dari translasi menyumbang jumlah energi yang sama, ½ kBT, ke gas. (Secara umum, "derajat kebebasan" mengacu sarana yang independen dimana molekul dapat memiliki energi.) Sebuah generalisasi dari hasil ini, dikenal sebagai teorema ekuipartisi energi, adalah sebagai berikut:

Setiap derajat kebebasan memberikan kontribusi ½ kBT dengan energi dari sebuah sistem, di mana mungkin derajat kebebasan yang berhubungan dengan translasi, rotasi, dan getaran molekul.

Total energi kinetik translasi N molekul gas hanya N kali energi rata-rata per molekul, yang diberikan oleh Persamaan 21.4:
INTERPRETASI SUHU MOLEKUL: RUMUS ENERGI KINETIK GAS IDEAL          (21,6)
di mana kita telah menggunakan kB = R/ NA untuk konstanta Boltzmann dan n = N/NA untuk jumlah mol gas. Jika molekul gas hanya memiliki energi kinetik translasi, Persamaan 21.6 merupakan energi internal gas. Hasil ini menunjukkan bahwa energi internal gas ideal hanya bergantung pada suhu. Kita akan menindaklanjuti hal ini dalam Bagian 21.2.
Akar kuadrat dari  disebut akar kuadrat rata-rata (rms) kecepatan molekul. Dari Persamaan 21.4, kita menemukan bahwa kecepatan rms adalah:
INTERPRETASI SUHU MOLEKUL: RUMUS KELAJUAN RMS GAS IDEAL                    (21,7)
di mana M adalah massa molar dalam kilogram per mol dan sama dengan m0NA. Ungkapan ini menunjukkan bahwa, pada suhu tertentu, molekul ringan bergerak lebih cepat, rata-rata, daripada molekul yang lebih berat. Sebagai contoh, pada suhu tertentu, molekul hidrogen, yang massa molarnya 2.02 X 10-3 kg/mol, memiliki kecepatan rata-rata sekitar empat kali dari molekul oksigen, yang massa molarnya adalah 32,0 X 10-3 kg/mol. Tabel 21.1 daftar kecepatan rms untuk berbagai molekul pada 200C (Serway, 2010: 602-603).

INTERPRETASI SUHU MOLEKUL: NILAI RMS BEBERAPA GAS





//Anda baru saja membaca artikel tentang Interpretasi Suhu Molekul, jika ada yang keliru, kurang jelas, kritik dan saran mohon isi dikomentar.//

Post a comment for "Interpretasi Suhu Molekul"

Berlangganan via Email