2.  Zat murni adalah zat yang mempunyai komposisi
kimia yang tetap pada semua bagiannya.
 Contoh zat murni misalnya, air, nitrogen, helium,
CO2, dan udara.
 Zat murni dapat berupa campuran zat asalkan
campurannya homogen
 Fasa zat murni dapat berwujud padat, cair, atau
fasa gas.
 Fasa gas : gaya ikat antar molekul paling kecil,
molekul molekul bergerak bebas tidak beraturan
dan saling bertabrakan satu sama lainnya.
Yelmida A. 2

3. Yelmida A. 3

4.  Molekul-molekul gas didalam suatu ruangan yang
dibatasi dinding, bergerak kesegala arah dengan
tidak beraturan (chaotic motion ).
 Karena gerakan molekul akan terjadi tumbukan
antar molekul secara terus menerus dan
menabrak dinding.
 Semakin tinggi temperatur gas, maka semakin
besar kecepatan geraknya
 Akibatnya tekanan yang terjadi didalam ruangan
akan semakin besar pula.
Yelmida A. 4

5.  Diperlukan suatu persamaan matematik
hubungan antar variabel property gas
didalam ruangan, terutama tekanan (P),
temperatur (T), dan volume ruangan (V).
 Diasumsikan adanya suatu jenis gas yang
mempunyai sifat ideal
 Sifat-sifat gas ideal yang diinginkan adalah:
1. Gaya tarik-menarik antar molekul gas
diabaikan.
2. Total volume molekul gas diabaikan terhadap
volume ruangan
 Dari kedua asumsi tersebut, dapat
diturunkan persamaan hubungan antar
variabel p, V, dan T gas ideal.
Yelmida A. 5

6.  Tiga macam “ Hukum Gas “ menghubungkan
antara dua physical (state) properties dari gas
dengan dua properties constant lainnya.
 Hubungan ketiga hukum dasar gas ini dapat
dinyatakan dalam suatu pers.umum untuk gas :
 Jika constanta proportional disebut "R",maka :
atau
Yelmida A. 6

7.  If the quantity of gas and the temperature
are held constant then:
pV = nRT
V = nRT / p
V= (nRT) * (1/p)
V= constant * (1/p)
(Boyle's law)
Yelmida A. 7

8.  If the quantity of gas and the pressure are
held constant then:
pV = nRT
V = (nR/p) * T
V = constant * T
(Charles's law)
Yelmida A. 8

9.  If the temperature and pressure are held
constant then:
pV = nRT
V = n * (RT/p)
V = constant * n
(Avogadro's law)
Yelmida A. 9

10. Yelmida A. 10

11. Yelmida A. 11

12.  Dalam TD, gas yang digunakan sebagai benda
kerja umumnya semua dianggap bersifat sebagai
gas ideal
 GAS IDEAL (gas sempurna) : gas dimana energi
ikatan antar molekulnya dapat diabaikan
atau :
 Tidak ada antaraksi gaya antara molekul-molekul
gas tersebut
 Persamaan umum gas ideal :
 Harga R bervariasi , tergantung pada unit yang
digunakan untuk tekanan dan temperatur
Yelmida A. 12

13. Units for the Gas Constant, R
Units Numerical Value
L . atm / mol . K 0.08206
cal / mol . K 1.987
J / mol . K 8.314
m3 . Pa / mol . K 8.314
L . torr / mol . K 62.36
Yelmida A. 13

14.  Numerical example:
1.00 mol of gas at 1.00 atm of pressure at
0.00°C (273.15 K) occupies what Volume?
 pV = nRT
V = nRT/p
V = (1.00 mol)(0.0821 L atm/mol K)(273.15 K) /
(1.00 atm)
Therefore: V = 22.4 L
 0 °C (273.15K) and 1 atm pressure are referred
to as conditions of:
Standard Temperature and Pressure (STP)
 The MOLAR VOLUME of any ideal gas is 22.4
liters at STP
Yelmida A. 14

15. 1. Sulfur hexafluoride (SF6 ) is a colorless, odorless,
very unreactive gas. Calculate the pressure (in
atm) exerted by 1.82 moles of the gas in a steel
vessel of volume 5.43 L at 69.58C.
 Solution.
 Because no changes in gas properties occur, we
can use the ideal gas equation to calculate the
pressure.
Yelmida A. 15

16. 2. Calculate the volume (in liters) occupied by 7.40
g of NH3 at STP.
 Solution
 Recognizing that 1 mole of an ideal gas occupies 22.41 L
at STP and using the molar mass of NH3 (17.03 g), we
write the sequence of conversions as :
grams of NH3→moles of NH3→liters of NH3 at STP
 so the volume of NH 3 is given by :
Yelmida A. 16

17. Pers.umum Gas ideal dalam bentuk lain :
p V
2 2
p V
1 1
Perubahan keadaan dari gas ideal dapat
berlangsung secara :
 Isometric (Diagram p-T dan V-T)
 Isobarik
 Isotermik
 Adiabatik
2 2
1 1
n T
n T

Yelmida A. 17

18. 3. Argon is an inert gas used in lightbulbs to retard
the vaporization of the tungsten fi lament. A
certain lightbulb containing argon at 1.20 atm and
188o C is heated to 858oC at constant volume.
Calculate its final pressure (in atm).
 Solution
 Because n1 = n2 and V1 = V2 , so :
 The final pressure is given by
Yelmida A. 18

19.  Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan
suhu sejumlah massa zat sebesar 1 o
 Umumnya jumlah massa adalah 1 mol
 Hubungan panas yang ditransfer ke material
dengan T adalah :
dQ =n C dT atau dQ = m C dT
 dimana n = jumlah mol
m = massa zat
C = kapasitas panas
 Kapasitas panas biasanya digunakan untuk
proses isometrik ( Cv) dan isobarik ( Cp)
Yelmida A. 19

20. a) Untuk Proses Isometrik (volume konstan,
dV=0)
dQ= Cv dT
 Jika Cv suatu konstanta, hasil integrasinya :
Q = Cv ΔT
 Untuk proses isometrik, dV = 0 maka W=0,
akibatnya untuk hukum I TD, ΔU = Q atau dU=dQ
sehingga :
dU = dQ = Cv dT integrasinya :
ΔU = Q = Cv ΔT
“Perubahan energi dalam (ΔU) sama dengan
panas yang ditambahkan “
Yelmida A. 20

21. b) Untuk Proses Isobarik (tekanan konstan, dp=0)
 Sistem yang awalnya setimbang, dipanaskan
pelan-pelan sehingga gas diekspansi secara
reversible
dQ =Cp dT
 Jika Cp suatu konstanta, hasil integrasinya :
Q = Cp ΔT
 Untuk proses reversible dW = pdV , dan dari
hukum I TD : ΔU = Q – w, maka :
dU = Cp dT – pdV atau
dU + pdV = Cp dT = dQ , integrasikan :
ΔH = Cp ΔT = Q
“ Perubahan entalphi sama dengan panas yang
ditambahkan “.
Yelmida A. 21

22. Persamaan gas ideal:
PV = RT
 Definisi dari kapasitas panas pada V konstan:
dU




C 
  V V
dT
U
T
V




 Entalpy untuk gas ideal:
C T
H  U + PV = U(T) + RT = H(T)
 Definisi kapasitas panas pada P konstan untuk
gas ideal:
C T
dH


C P
P   
dT
H
T
P




Yelmida A. 22

23. Hubungan antara CV dan CP:
 
R
dU
CP  
dT
d U RT
dT
dH
dT

  CP = CV + R
Untuk perubahan yang dialami oleh gas ideal:
dU = CV dT
dH = CP dT
U  C dT V
H  C dT P
Yelmida A. 23

24. Untuk gas ideal dalam sistem tertutup yang
mengalami proses reversibel:
dU = Q + W = CV dT
Kerja untuk sistem tertutup yang mengalami
proses reversibel:
W =  P dV
Sehingga: Q = CV dT + P dV
Yelmida A. 24

25. PROSES ISOTERMAL (dT = 0)
U = 0 dan H = 0
Dari pers. Gas ideal atau hukum I TD :
P
2
1
V
ln 2 ln
Q  RT  
1
P
RT
V
atau
P
2
1
V
2 ln ln
W   RT 
1
P
RT
V
Yelmida A. 25

26. PROSES ISOBARIK (dP = 0)
Dari pers. Umum gas ideal atau hukum I TD
dan
U  C dT V
atau: Q  C dT P
U  C dT V
H  C dT P
W =  R (T2  T1)
PROSES ISOKORIS (dV = 0)
dan
Untuk proses dv= 0 maka
Q  C dT V
H  C dT P
W = 0
Yelmida A. 26

27. PROSES ADIABATIS (dQ = 0)
Proses yang di dalamnya tidak ada transfer
panas antara sistem dengan lingkungannya.
Q = 0
dV
Sehingga :    0
V
dQ C dT RT V
dV
R
dT
     
V
R
C
dT
T
V
2
1
2
1
V
V V
T
dV
T T
C
V
V
2
1
R
T
ln 2 ln
1
V
C
T
V
 
R CV
V
1
V
T
2
T







2
1
R CV
V
2
V
T
2
T








1
1
konstan 1 1 2 2 R CV  R CV  T V T V
Yelmida A. 27

28. Dengan cara yang sama, bisa diperoleh persamaan :
CP CV
P
2
V

1
V


2
P
2
P







2
1
R CP
P
T
T




1
1
konstan 1 1 2 2   R CP R CP T P T P
konstan 1 1 2 2 CP CV  CP CV  P V P V
Dengan definisi:
P
C
V
C
 
C 
C
R
Maka :  P V
 P
1  
1
V
V C
V
C
C
C



 

  



 



   






  
C 
C
R
  
1 1 1
V
1 1
P
P V
C
P P
C
C
C
Yelmida A. 28

29. Sehingga, untuk proses yang berlangsung
secara adiabatik :
 1  konstan TV
  konstan 1    T P
 konstan  PV
Yelmida A. 29

30.  Proses yang sesungguhnya dijumpai dalam praktek
adalah proses politropik.
 Proses-proses yang dibicarakan sebelumnya
(isobarik, adiabatik dll) adalah bentuk-bentuk
istimewa dari proses politropik
 Hukum I TD dan gas ideal tetap berlaku, panas
jenis juga merupakan besaran konstan
dU = dQ-dW sementara dW = p dV
dU = Cv dT dan dH = Cp dT
 Untuk kalor/panas, juga ditentukan dari hukum I
dQ = Cv dT + p dV
Q = ∫Cv dT + ∫p dV
Yelmida A. 30

31. Analog dengan proses adiabatis, proses politropis
didefinisikan sebagai proses yang memenuhi pers :
PV = konstan
Untuk gas ideal, persamaan yang analog dengan
pers. Untuk proses adiabatis , juga berlaku pada
proses politropis:
 1  konstan TV
  konstan 1    T P
Yelmida A. 31

32. Diagram P-V pada berbagai proses untuk gas ideal
Proses isobaris :
Proses isotermal :
Proses adiabatis :
Proses isokoris :
P
V
Yelmida A. 32

33. Dua problem dari teory Kinetic Molecular
Gas "Ideal“ :
 Gas particles are much smaller than the
distance between particles, therefore the
volume of a gas is mostly empty space and the
volume of the gas molecules themselves is
negligible.
 There is no force of attraction between gas
particles or between the particles and the walls
of the container
Yelmida A. 33

34. a: Constant to correct for intermolecular attractive
forces
b: Constant to correct for volume of individual gas
molecules
P: Pressure - Atmospheres (atm), torr, mmHg
V: Volume - Liters (L)
n: Amount of gas - moles (mol)
T: Temperature - Kelvin (K)
R: Ideal gas constant = 0.0820057 L-atm/mol-K =
62.3243 L-torr/mol-K = 62.3243 L-mmHg/mol-K
Yelmida A. 34

35.  Deviasi akan semakin besar jika :
 Intermolecular attractive forces (IMF) dari
molekul gas sangat besar.
 Massa (dan volume) dari molekul gas sangat
besar.
Conditions are "Ideal"
at:
- High Temperature
- Low Pressure
Conditions are "Real"
at:
- Low Temperature
- High Pressure
Yelmida A. 35

36.  WHY?
 At High T, the gas molecules have a higher average
kinetic energy (KEavg) which overcomes the IMF.
 At Low P, the gas molecules are spread further apart and
can therefore avoid IMF.
 P of a real gas < P of an ideal gas because the actual
paths of gas molecules are curved (not straight) due to
the IMF.
 V real gas > V ideal gas because V of gas molecules is
significant when P is high. Ideal Gas Equation assumes
that the individual gas molecules have no volume.
Yelmida A. 36

37.  Plot of PV =RT versus P of 1 mole of a gas at 0°C.
 For 1 mole of an ideal gas, PV=RT is equal to 1, no matter
what the pressure of the gas is. For real gases, we
observe various deviations from ideality at high
pressures. At very low pressures, all gases exhibit ideal
behavior; that is, their PV=RT values all converge to 1 as
P approaches zero.
Yelmida A. 37

38. 1. Gas ideal dalam suatu sistem tertutup
mengalami proses reversibel melalui
serangkaian proses:
a) Gas ditekan secara adiabatis dari keadaan awal
70C dan 1 bar sampai 150C.
b) Kemudian gas didinginkan pada tekanan konstan
sampai 70C.
c) Akhirnya gas diekspansikan secara isotermal
sampai dicapai kondisi awalnya
 HitungW, Q, U, dan H untuk tiap langkah
proses dan juga untuk keseluruhan proses. Data
yang diketahui adalah:
CV = (3/2) R
CP = (5/2) R
Yelmida A. 38

39. PENYELESAIAN
P
V
1
3 2
a
b
c
70C
70C
150C
CV = (3/2) R
= (3/2) (8,314)
= 12,471 J mol-1 K-1
CP = (5/2) R
= (5/2) (8,314)
= 20,785 J mol-1 K-1
1 bar
Yelmida A. 39

40. (a) Proses adiabatis
Q = 0
U = W = CV T = (12,471) (150 – 70) = 998 J
H = CP T = (20,785) (150 – 70) = 1.663 J
Tekanan P2 dapat dihitung:
 
1 2,5
150 273,15



  bar
T
2


P P 1,689
2 1  
T
70 273,15
1
1




 




  
(b) Proses isobaris
Q = H = CP T = (20,785) (70 – 150) = – 1.663 J
U = CV T = (12,471) (70 – 150) = – 998 J
W = U – Q = – 998 – (– 1.689) = 665 J
Yelmida A. 40

41. (c) Proses isotermal
H = U = 0
V
ln 2 ln
Q  RT  
  
1,689
1
P
P
   3  2

P
2
ln ln 8,314 343,15 ln
1
1
P
RT
P
Q W RT
= 1.495 J
Untuk keseluruhan proses:
W  RT 
Q = 0 – 1.663 + 1.495 = – 168 J
W = 998 + 665 – 1.495 = 168 J
U = 998 – 998 + 0 = 0
H = 1.663 – 1.663 + 0 = 0
1
1
P
RT
V
P
2
1
V
ln 2 ln
1
P
RT
V
Yelmida A. 41

42. 1. Suatu tangki berisi 80 ft3 udara dengan tekanan
350 lbf/inc2. Bila udara didinginkan sampai
tekanan dan temperatur jadi 200 lbf/inc2 dan
70 oF. Hitunglah perubahan energi dalam. Udara
dianggap sbagai gas ideal. R udara = 53,35
ft.lbf/ lbm.oR . Cv udara = 0,171 BTU/ lbm oR
2. Hitung kerja ekspansi (erg) bila 1mol gas ideal
pada 25 oC dirobah secara adiabatik reversible
dari 1 atm jadi 5 atm. Cv= 5kal/oK mol
Yelmida A. 42