Pengertian dan Contoh Hukum Gas Ideal Gabungan

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Hukum gas ideal gabungan adalah persamaan matematika yang menghubungkan tekanan, suhu, volume, dan jumlah mol gas ideal ketika mengalami perubahan keadaan . Alasan disebut hukum “gabungan” adalah karena hubungan ini berasal dari gabungan semua hukum gas lainnya, termasuk Hukum Boyle, Hukum Charles, Hukum Gay-Lussac, dan Hukum Avogadro . .

Rumus hukum gas gabungan adalah:

gabungan hukum gas ideal

Di mana P, V, n dan T masing-masing mewakili tekanan, volume, jumlah mol dan suhu absolut, dan subskrip i dan f merujuk pada keadaan awal dan akhir. Dengan kata lain:

Pi _ = tekanan awal hal _ = tekanan akhir
saya melihat = volume awal V f = volume akhir
tidak saya = Jumlah tahi lalat awal dan f = jumlah tahi lalat akhir
kamu _ = Suhu absolut awal T f = suhu absolut akhir

Hukum ini menetapkan bahwa, ketika gas mengalami perubahan keadaan, apa pun itu, rasio antara hasil tekanan dan volume serta hasil kali suhu dan jumlah mol tetap konstan.

Apakah hukum gas gabungan termasuk hukum Avogadro atau tidak?

Dari satu sudut pandang, hukum gas gabungan ternyata merupakan hukum gas ideal yang sama, tetapi ditulis dengan cara yang sedikit berbeda. Untuk alasan ini, dan untuk membuat perbedaan antara keduanya, beberapa orang menganggap hukum gabungan sebagai hukum yang hanya menggabungkan hukum Boyle , Charles, dan Gay-Lussac, tidak termasuk hukum Avogadro. Dalam hal ini, perlu untuk membatasi undang-undang pada kasus-kasus di mana jumlah mol tetap konstan , karena ini adalah kondisi yang umum untuk ketiga undang-undang tersebut. Versi hukum gabungan ini tetap:

gabungan hukum gas tanpa hukum Boyle

Dimana variabelnya sama dengan yang sudah disebutkan di atas.

Memperoleh Hukum Gas Ideal Gabungan

Apapun masalahnya, cara hukum gabungan itu diperoleh pada dasarnya sama. Jadilah bagian dari hukum individu yang:

Hukum Boyle

Ini menyatakan bahwa, jika suhu dan jumlah mol tetap konstan, volume berbanding terbalik dengan tekanan. Ini dinyatakan secara matematis sebagai:

hukum Boyle

Hukum Charles dan Gay-Lussac

Hukum ini menyatakan bahwa jika tekanan dan jumlah mol dijaga tetap, maka volume akan berbanding lurus dengan suhu. Dengan kata lain:

Hukum Charles dan Gay-Lussac

Hukum Avogadro

Terakhir, hukum Avogadro menetapkan hubungan antara volume gas dan jumlah mol jika tekanan dan suhu konstan dipertahankan. Dalam kondisi ini, volume berbanding lurus dengan jumlah mol:

Hukum Avogadro

Hukum Gas Gabungan

Menggabungkan ketiga hukum proporsionalitas ini dapat dilihat dengan jelas bahwa volume berbanding lurus dengan suhu, dengan jumlah mol dan berbanding terbalik dengan tekanan, jadi:

Hukum proporsionalitas gabungan untuk gas ideal

Menambahkan konstanta proporsionalitas, ini menjadi:

hukum gas ideal

Akhirnya, mengatur ulang:

Mengatur ulang hukum gas ideal

Jika pecahan di sisi kiri persamaan adalah konstan dalam kondisi apa pun, maka akan sama pada awal dan akhir perubahan keadaan, jadi:

hukum gas gabungan

Yang merupakan persamaan yang kami sajikan di awal.

Contoh penerapan hukum gas gabungan

Hukum gas gabungan sangat berguna karena dapat menggantikan semua hukum gas lainnya. Ini berarti bahwa ini digunakan untuk memecahkan masalah perubahan keadaan di mana setiap pasangan variabel tetap konstan (ny V; ​​​​ny T; ny P, dll.), dan bahkan pasangan variabel yang tidak ada satupun yang tetap konstan.

Contoh 1

Tentukan volume gelembung udara di permukaan laut yang awalnya sedalam 100 m dengan suhu 5,00 ºC dan tekanan 12,0 atmosfer, diketahui bahwa volume awalnya hanya 3 .00mm3 ._ Asumsikan jumlah udara tidak berubah saat gelembung naik, udara berperilaku seperti gas ideal, dan suhu di permukaan adalah 25,00°C.

Solusi: ini adalah masalah di mana ada keadaan akhir dan keadaan awal, dan di mana satu-satunya variabel yang tetap konstan adalah jumlah udara, jadi yang terbaik adalah menggunakan hukum gabungan untuk menyelesaikannya. Pertama, sebaiknya ekstrak semua data secara teratur dan lakukan konversi apa pun untuk mempermudah penyelesaian masalah. Karena gelembung berakhir di permukaan laut, tekanan akhir adalah 1,00 atm:

Keadaan awal     Keadaan akhir    
Pi _ = 12.0 atm hal _ = 1.00 atm
saya melihat = 3,00 cm3 V f = ?
tidak saya = n f = ? dan f = n saya = ?
kamu _ = 5,00ºC = 278,15K T f = 25,00ºC = 298,15K

Sekarang, terapkan hukum gas gabungan, dan perhatikan bahwa mol awal dan akhir dihapuskan karena sama (tetap konstan) maka:

hukum gas gabungan yang digunakan

hukum gas gabungan

Dari persamaan sebelumnya, satu-satunya hal yang tidak diketahui adalah volume akhir, jadi kita selesaikan persamaan untuk variabel tersebut, substitusi dan hanya itu:

Hukum Gas Gabungan Diselesaikan untuk Volume Akhir

menggabungkan hukum gas dengan nilai yang diganti

contoh hasil hukum gas gabungan

Jadi volume akhir gelembung adalah 38,6 cm 3 .

Contoh 2

Dalam proporsi berapa tekanan di dalam reaktor berubah jika tiga kali jumlah awal gas diinjeksikan secara bersamaan, volumenya dikurangi menjadi seperempat dan dipanaskan dari 27 ºC menjadi 327 ºC?

Solusi: Salah satu cara untuk memecahkan masalah ini adalah dengan menggunakan hukum gas gabungan. Pertama, mari kita tuliskan hubungan antara variabel kondisi awal dan akhir seperti yang disajikan dalam pernyataan:

  • Jika ni adalah jumlah gas awal, maka yang diinjeksikan adalah 3n i . Oleh karena itu, pada akhirnya, jumlah gas yang akan ada adalah n f = n i +3n i = 4n i .
  • Jika volumenya dikurangi menjadi seperempat, itu berarti bahwa Vf = ¼Vi
  • Akhirnya, suhu awal dan akhir masing-masing adalah 300 K dan 600 K. Dari sini dapat disimpulkan bahwa T f = 2T i .

Sekarang, untuk mendapatkan persentasenya, cukup mencari hubungan antara tekanan akhir dan awal, yang dengan mudah diperoleh dari hukum gabungan:

gabungan hukum gas ideal

contoh hasil hukum gas gabungan

Penyederhanaan Persamaan Hukum Gas Gabungan

contoh hasil hukum gas gabungan

Oleh karena itu, tekanan akan meningkat hingga 32 kali lipat dari nilai aslinya.

-Iklan-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Tes warna api

Definisi suspensi

Contoh sifat kimia