Teori Kinetik Suhu dan Tekanan
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| kinetic theory/kɪˈnetɪk ˈθɪəri/ | teori kinetik |
| kelvin/ˈkelvɪn/ | kelvin |
Panaskan gas — dan partikelnya hanya terbang lebih cepat
- Hangatkan sebuah gas dan tidak ada yang terlihat berubah, namun partikel-partikel mikroskopisnya mulai berlarian lebih cepat.
- Suhu pada dasarnya adalah ukuran seberapa cepat partikel bergetar dan terbang.
- Gas juga mendorong dinding wadahnya — tekanan — karena partikel terus menghantam dinding.
- Teori kinetik menjelaskan keduanya dari satu gambaran: tak terhingga banyak partikel dalam gerakan konstan.
Gas sebagian besar adalah ruang hampa
- Gas adalah kawanan partikel kecil, berjauhan, dalam gerakan acak yang konstan.
- Mereka terbang lurus hingga bertabrakan dengan partikel lain atau dinding.
- Antara tabrakan, mereka hampir tidak merasakan gaya apa pun — ruang tersebut sebagian besar kosong.
- Model sederhana ini memprediksi perilaku gas nyata dengan sangat baik.
Lebih cepat pada suhu lebih tinggi
Naikkan suhu dan lihat distribusi kecepatan partikel bergeser ke kecepatan yang lebih tinggi.
Gas yang lebih panas memiliki partikel yang bergerak ____ secara rata-rata.
Suhu lebih tinggi berarti energi kinetik rata-rata lebih banyak, sehingga partikel lebih cepat.
Suhu adalah rata-rata energi kinetik
- Suhu sebanding dengan rata-rata energi kinetik partikel.
- Gas lebih panas ⇒ partikel lebih cepat ⇒ lebih banyak energi kinetik per partikel.
- Pada skala kelvin, menggandakan suhu menggandakan rata-rata energi kinetik.
- Pada nol mutlak ($0\ \text{K}$), gerakan partikel berada pada minimum absolut.
Dalam teori kinetik, suhu gas adalah ukuran dari:
Suhu berbanding lurus dengan energi kinetik rata-rata partikel.
Menggandakan suhu kelvin suatu gas menggandakan energi kinetik rata-rata partikelnya.
Pada skala kelvin, energi kinetik rata-rata berbanding lurus dengan suhu.
Tekanan berasal dari tabrakan
- Setiap partikel yang memantul dari dinding memberikan dorongan kecil.
- Tekanan adalah total gaya dari semua tabrakan tersebut, tersebar di area dinding.
- Lebih banyak partikel, partikel yang lebih cepat, atau kotak yang lebih kecil semuanya berarti lebih banyak tabrakan dan tekanan yang lebih tinggi.
- Jadi suhu dan tekanan sama-sama bersumber dari gerakan partikel.
Apa yang menyebabkan tekanan yang diberikan gas pada wadahnya?
Setiap tumbukan dengan dinding memberikan dorongan kecil; bersama-sama mereka membentuk tekanan.
Pilih semua cara untuk meningkatkan tekanan gas dalam wadah tetap.
Partikel lebih banyak atau lebih cepat, atau ruang yang lebih sedikit, semuanya berarti tumbukan lebih sering dan keras. Pendinginan menurunkan tekanan.
Suhu harus diukur dalam kelvin untuk hubungan teori kinetik. "Menggandakan suhu menggandakan rata-rata energi kinetik" hanya benar pada skala kelvin — tidak pernah dalam $^\circ\text{C}$. Konversikan ke kelvin terlebih dahulu: $T_K = T_C + 273$.
Konversi $27\ ^\circ\text{C}$ ke kelvin (gunakan $T_K = T_C + 273$).
$T_K = 27 + 273 = 300\ \text{K}$.
Kotak gas kaku yang tertutup dipanaskan sehingga suhu kelvin-nya menjadi dua kali lipat.
- Rata-rata energi kinetik partikel juga berlipat ganda.
- Particles menghantam dinding lebih keras dan lebih sering, sehingga tekanannya kira-kira juga berlipat ganda.
Teori kinetik memodelkan gas sebagai banyak partikel kecil yang bergerak secara acak dan konstan. Suhu (dalam kelvin) berbanding lurus dengan energi kinetik rata-rata mereka, dan tekanan berasal dari benturan mereka dengan dinding. Suhu lebih tinggi dan kepadatan lebih besar keduanya menghasilkan tekanan yang lebih tinggi.