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:
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:
Ingat bahwa persamaan keadaan didasarkan pada fakta-fakta eksperimental tentang perilaku makroskopik gas. Menyamakan sisi kanan ungkapan ini memberikan:
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:
Artinya, rata-rata energi kinetik translasi per molekul
adalah 3/2 kBT. Karena
= 1/3
, berikut bahwa:
Dengan cara yang sama, untuk arah y dan z:
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:
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:
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).
Baca Juga Tentang: Proses Adiabatik Untuk Gas Ideal
//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"