Makalah Sifat gas dan Cairan
-
Upload
aditha-oktariany -
Category
Documents
-
view
162 -
download
56
description
Transcript of Makalah Sifat gas dan Cairan
1
MAKALAH PBL 1
MATA KULIAH KIMIA FISIKA
GAS DAN CAIRAN
Senin, 21 September 2015
Disusun oleh :
KELOMPOK 1
Juli Ayu Ningtyas (1406531864)
Manggala Pasca (1306409375)
Melody Gita (1406531593)
Muhammad Jamaludin (1406531776)
Mutiara Primaster (1306405723)
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2
DAFTAR ISI
Daftar Isi ________________________________________________________ 2
Daftar Gambar dan Tabel ___________________________________________ 2
Peta Konsep ______________________________________________________ 3
BAB I Dasar Teori
PART A _______________________________________________________ 4
PART B _______________________________________________________ 4
PART C _______________________________________________________ 5
BAB II Jawaban Pertanyaan
PART A _______________________________________________________ 6
PART B _______________________________________________________ 10
PART C _______________________________________________________ 11
BAB III Kesimpulan _______________________________________________ 14
Daftar Pustaka ___________________________________________________ 14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 ___________________________________________________________ 6
Gambar 2 __________________________________________________________ 13
DAFTAR TABEL
Tabel 1 ______________________________________________________________ 7
3
PETA KONSEP
4
BAB I
DASAR TEORI
PART A
GAS IDEAL
Gas ideal adalah konsep teoritis, yang kita gunakan untuk tujuan penelitian.
Untuk gas menjadi ideal, mereka harus memiliki karakteristik sebagai berikut. Jika salah
satu dari ini hilang, maka gas tersebut tidak dianggap sebagai gas ideal. Gaya molekul
Inter antara molekul gas dapat diabaikan. Molekul-molekul gas dianggap sebagai partikel
titik. Oleh karena itu, dibandingkan dengan ruang di mana molekul gas menempati,
volume molekul „tidak signifikan.
Biasanya molekul gas mengisi setiap ruang yang diberikan. Karena itu, ketika
ruang besar ditempati oleh udara, molekul gas itu sendiri sangat kecil dibandingkan
dengan ruang. Oleh karena itu, dengan asumsi molekul gas sebagai partikel titik sejati
sampai batas tertentu. Namun, ada beberapa molekul gas dengan volume yang cukup
besar. Mengabaikan volume memberikan kesalahan dalam hal ini. Menurut asumsi
pertama, kita harus mempertimbangkan bahwa tidak ada interaksi antar molekul antara
molekul gas. Namun, dalam kenyataannya, ada interaksi setidaknya lemah antara mereka.
Tapi, molekul gas bergerak cepat dan secara acak. Oleh karena itu, mereka tidak memiliki
cukup waktu untuk membuat interaksi antar molekul dengan molekul lain. Karena itu,
ketika melihat di sudut ini, agak berlaku untuk menerima asumsi pertama juga. Meskipun
kita mengatakan gas yang ideal adalah teoritis, kita tidak dapat mengatakan itu adalah
100% benar. Ada beberapa kesempatan di mana gas bertindak sebagai gas ideal. Gas
ideal ditandai oleh tiga variabel, tekanan, volume dan suhu. Persamaan berikut
mendefinisikan gas ideal.
PV = nRT = NKT
GAS NYATA
Ketika salah satu dari dua atau kedua asumsi yang diberikan di atas tidak valid,
bahwa gas yang dikenal sebagai gas nyata. Kita benar-benar menemukan gas nyata dalam
lingkungan alam. Sebuah gas nyata bervariasi dari kondisi ideal pada tekanan yang sangat
tinggi. Hal ini karena, ketika tekanan yang sangat tinggi diterapkan, volume di mana gas
diisi menjadi sangat kecil. Kemudian dibandingkan dengan ruang kita tidak mengabaikan
ukuran molekul. Selain itu, gas ideal berada dalam keadaan sesungguhnya pada suhu
yang sangat rendah. Pada suhu rendah, energi kinetik molekul gas sangat rendah. Oleh
karena itu, mereka bergerak perlahan-lahan. Karena itu, interaksi antar molekul antara
molekul gas, yang kita tidak abaikan. Untuk gas nyata, kita tidak menggunakan
persamaan gas ideal di atas karena mereka berperilaku berbeda. Ada persamaan yang
lebih rumit untuk perhitungan gas nyata. Salah satu persamaannya dikenal dengan
sebutan persamaan Van der Waals.
PART B
TEORI KINETIKA GAS
Terdapat beberapa hal yang dapat diterangkan dengan teori kinetika gas, antara lain:
1. Hukum Boyle: Pada Hukum Boyle, tenaga kinetis berbanding lurus dengan
temperatur absolut.
PV = 2/3 K1 T (Pada T tetap, PV nya adalah tetap)
2. Hukum Charles: PV = 2/3 K1T
(Pada P tetap, V = K2T)
5
3. Hukum Avogadro
Pada temperatur dan tekanan sama, gas-gas yang volumenya sama memiliki
jumlah molekul yang sama pula.
4. Hukum Graham
µ1 / µ2 = (d2/d1)1/2
5. Distribusi Kecepatan Molekuler
Untuk suatu gas pada temperatur tetap, semua molekul gas bergerak dengan kecepatan
sama, yaitu µ. Molekul-molekul gas dengan kecepatan kecil dan besar sangat sedikit.
Sebagian besar gas mempunyai kecepatan α, yaitu kecepatan yang paling mungkin.
6. Tenaga Kinetik Translasi
Ek = 3/2 n R T (Tenaga kinetik hanya bergantung pada temperatur absolut gas.)
7. Frekuensi Tumbukan dan Jalan Bebas Rata-rata
Dalam gas dengan n molekul gas per volume, jumlah molekul yang ditumbuk
oleh sebuah molekul per detik adalah z = (2)1/2
π Ϭ2 n
Jalan bebas rata-rata adalah jarak yang ditempuh oleh molekul sebelum
tertumbuk dengan molekul lain.
8. Viskositas gas
Fluida (gas dan cairan) memiliki sifat yang disebut viskositas, yaitu gaya tahan
suatu lapisan fluida terhadap gerakan lapisan lain fluida tersebut.
PART C
TITIK KRITIS
Fluida superkritis adalah fluida dengan tekanan dan suhu diatas kritisnya, yaitu
suatu keadaan dimana fluida berada dalam keadaan seimbang antara fasa gas dan fasa
cairnya.titik kritis terletak pada akhir kurva penguapan, dimana fase cair dan gas
bergabung unutk membentukk fase fluida homogen tunggal. Daereah superkritis terletak
pada bagian luar titik ini. Kondisi fluida superkritis memiliki daya melarutkan yang lebih
tinggi dan lebih selektif dari pada bentuk cari atau bentuk gas. Fluida superkritis
mempunyai sifat yang unik, yaitu pada sifat-sifat yang menyerupai gas dan juga sifat sifat
yang menyerupai cairan. Densitas dan kemampuan melarutkan dari fluida superkritis
menyerupai cairan. Sifat transpor dari fluida superkritis menyerupai gas, yaitu
difusivitas yang tinggi dan viskositas yang rendah ditambah lagi dengan tegangan
permukaan yang bernilai nol pada fluida superkritis akan memperlancar penetrasi fluida
superkritis ke materi mikoporous. Sifat yang tidak biasa ini, menjadikan fluida
superkritis sebagai pelarut yang ideal dan potensial. Kelarutan komponen dalam fluida
superkrkisi tergantung pada densitas dari pelarut, juga afinitas fisik kimia dari zat terlarut
terhadap pelarut.
TITIK DIDIH
Tekanan uap cairan meningkat dengan kenaikan suhu dan gelembung akan
terbentuk dalam cairannya. Kondisi ini dapat disebut dengan “mendidih”, dan suhu saat
mendidih disebut dengan titik didih. Titik didih pada tekanan 1 atm disebut titik didih
6
normal. Perubahan titik didih terjadi bila tekanan lebih tinggi dari 1 atm, titik didih akan
lebih tinggi dari titik didih normal dan sebaliknya. Energi yang diperlukan untuk
mengubah cairan menjadi gas pada STP 12 (0oC, 1 atm) disebut dengan kalor penguapan.
Titik didih ditentukan oleh massa molekul dan kepolaran molekul. Jika jenis fungsional
polar yang sama, semakin besar massa molekulnya, semakin tinggi titik didihnya.
Disamping itu, untuk massa molekul rendah dan molekul dengan kepolaran besar akan
mengalami gaya intermolekul yang kuat yang mengakibatkan titik didihnya lebih tinggi.
TITK BEKU
Titik beku adalah suhu saat bahan berubah dari keadaan padat ke keadaan cair.
Bila temperatur cairan diturunkan, energi kinetik molekul juga akan menurun, dan
tekanan uapnya pun juga akan menurun. Hal tersebut mengakibatkan gaya
antarmolekulnya menjadi dominan, sehingga gaya translasi randomnya akan menjadi
lebih perlahan sehingga viskositas cairan semakin bertambah besar.
TEKANAN UAP
Berdasarkan sifatnya, cairan memiliki energi kinetik yang tidak seragam
melainkan bervariasi. Beberapa molekul yang nergy kinetiknya lebih besar dari
nergy nergy rata-rata dapat lepas dari gaya tarik antarmolekul dan menguap.
Kondisi ini dapat dilihat pada cairan dalam wadah terbuka, dimana cairan perlahan
menguap sehingga akhirnya habis dan cairan dalam wadah tertutup, molekul cairan
kehilangan energinya dengan tumbukan dan nergy nergy molekul menjadi rendah
sehingga molekul tertarik dengan gaya antarmolekul pada permukaan cairan dan kembali
masuk ke cairan. Akhirnya, jumlah molekul yang menguap dari permukaan cairan dan
jumlah molekul uap yang kembali ke cairan menjadi sama, mencapai kestimbangan
dinamik. Keadaan ini disebut kesetimbangan uap-cair.
PRINSIP KONTINUITAS KEADAAN
Persamaan Van der Waals (untuk Isotermal CO2)
(
) ( )
Bila n=1 (
) ( )
Menurut prinsip kontinuitas keadaan, persamaan terssebut dikenakan pada
temperatur diatas, pada, dan dibawah tempeeratur kritis.
TEGANGAN PERMUKAAN
Adanya gaya-gaya ke arah dalam yang menyebabkan adanya
kecenderungan untuk mengerut, juga menyebabkan permukaan cairan seakan-
akan berada dalam keadaan tegang. Tegangan ini disebut Tegangan Muka, yang
didefinisikan sebagai gaya dalam dyne yang bekerja sepanjang 1 cm pada
permukaan zat cair. Satuan tegangan muka = dyne/cm, jadi sama dengan Tenaga
Permukaan.
2
BAB II
JAWABAN
PART A
1. Perbedaan sifat wujud materi:
Gas terdiri atas partikel yang bergerak dengan cepat melewati satu partikel ke partikel
yang lain. Oleh karena itu, volume dari gas bergantung pada bentuk dan volume dari
kontainernya. Selain itu, gas juga dikatakan kompresibel dikarenakan terdapat banyak
ruang kosong diantara partikel-partikelnya. Beda halnya dengan gas, cairan tidak mudah
dikompres/ditekan, dikarenakan ruang kosong yang berada pada cairan tidak sebanyak
ruang kosong pada gas. Meskipun demikian, partikel pada cairan juga dapat bergerak
melewati satu sama lain. Oleh karena itu, tidak jauh beda dengan gas, bentuk dan volume
cairan mengikuti bentuk dari ruang yang ditempatinya. Padatan memiliki sifat yang
berbeda dengan gas dan cairan. Partikel pada zat padat tidak dapat bergerak melewati satu
sama lain, melainkan hanya dapat bergetar pada posisi masing-masing. Oleh karena itu
volume gas padat bersifat tetap. Selain itu, dikarenakan tidak adanya ruang kosong antara
partikel, zat padat tidak dapat dikompres/ditekan.
2. Perbedaan Gas Nyata dan Gas Ideal a. Gas Ideal tidak memiliki gaya antarmolekul dan molekul gas dianggap sebagai
partikel titik. Sebaliknya molekul gas nyata memiliki ukuran dan volume.
Selanjutnya mereka memiliki gaya antarmolekul.
b. Gas Ideal tidak dapat ditemukan dalam kenyataan. Tapi gas berperilaku dengan
cara ini pada suhu dan tekanan tertentu.
c. Gas cenderung berperilaku sebagai gas nyata dalam tekanan tinggi dan suhu
rendah. Gas nyata berperilaku gas sebagai ideal pada tekanan rendah dan suhu
tinggi.
d. Gas Ideal dapat berhubungan dengan persamaan PV = nRT = NKT, sedangkan
gas nyata tidak ner. Untuk menentukan gas nyata, ada persamaan jauh lebih
rumit.
Faktor Kompresibilitas
Kompresi atau pengembangan gas sejati memerlukan atau menimbulkan kerja dan tenaga.
Hal ini temyata juga dari pengertian molekul gas sejati dengan gaya atau potensial
antarmolekul. Tetapi seperti diketahui pula gaya antar molekul tidaklah konstan sehingga
dengan sendirinya kerja atau tenaga pada gas ini bergantung kepada jarak antar-molekul.
Tekanan dan volume menentukan jarak antar-molekul dan pelaksanaan perubahan
tekanan atau volume dipengaruhi juga oleh temperatur gas, sehingga oleh karenanya kerja
atau tenaga gas bergantung kepada parameter gas.
Gambar 1. Hubungan antara kerja PV dengan tekanan
Kita melihat pada gambar 1, hubungan antara kerja pV dengan tekanan bagi bermacam-
macam temperatur dari karbon dioksida C02‟ Kerja ini pada temperatur tertentu berubah
menurut tekanan. Dan hal ini tidak terjadi pada gas sempuma. Pada temperature 1ebih
rendah temyata untuk daerah tekanan yang lebih kecil terdapat kerja atau tenaga
minimum yang lebih kecil daripada untuk gas sempuma. Untuk temperatur tinggi, kerja
3
atau tenaga minimum ini tidak ada. Jadi dari temperatur rendah ke temperatur tinggi,
kerja atau tenaga kompresi isotermis berlangsung dari keadaan mempunyai harga
minimum ke keadaan tidak mempunyai harga minimum dan di antara kedua keadaan ini
terdapat suatu temperatur yang mengandung peralihan, yakni kompresi isotermis pada
suatu daerah tekanan yang agak luas, mempunyai kerja atau tenaga yang konstan. Karena
kompresi isotermis gas sempuma menurut nerg Boyle mempunyai kerja atau tenaga
yang konstan, sehingga bagi temperatur tersebut di atas gas sejati untuk kompresi
isotermis berlangsung sebagai gas sempuma. Oleh sebab itu, temperatur ini disebut juga
sebagai titik Boyle atau temperatur Boyle. Jadi titik Boyle terdapat pada kompresi
isotermis.
3. Jika gas tersebut ideal, maka:
Hukum Boyle
Jika gas tersebut nyata, maka:
Persamaan Van der Waals
( ) ( )
( ) ( )
(
) ( ) (
) ( )
( )( ) ( )( ) ( )
Hukum Gas Ideal
a. Hukum Boyle
b. Hukum Charles/Gay-Lussac
c. Hukum Boyle-Gay Lussac (The Combined Gas Law)
d. Avogadro’s Principle
e. Gas Campuran (Hukum Dalton)
Hukum Gas Nyata
Pada gas nyata, digunakan berbagai macam persamaan, seperti:
a. Persamaan Van der Waals
(
)( )
b. Persamaan Kammerlingh Onnes
c. Persamaan Beattle Bridgeman
4
4. Cara mendapatkan persamaan Van der Waals dan cara menentukan 2 nilai
konstanta (a dan b):
Fisikawan Belanda Johannes Diderik van der Waals (1837-1923) mengusulkan
persamaan keadaan gas nyata, yang dinyatakan sebagai persamaan keadaan van der
Waals atau persamaan van der Waals. Ia memodifikasi persamaan gas ideal dengan cara
sebagai berikut: dengan menambahkan koreksi pada P untuk mengkompensasi interaksi
antarmolekul; mengurangi dari suku V yang menjelaskan volume real molekul gas.
Sehingga didapat:
(
)( )
Konstanta a didapatkan dari gaya tarik menarik antar molekul yang akan mengurangi
gaya tumbukan pada dinding wadah. Hal tersebut sebanding dengan konsentrasi molar
molekul gas (n/V). Karena p bergantung pada frekuensi tumbukan, maka tekanan gas rill
berkurang sebanding dengan (n/V)2. Sehingga persamaan pV = nRT menjadi:
(
)
Konstanta b didapatkan karena adanya gaya tolak menolak antar molekul yang
menyebabkan volume molekul gas walaupun kecil tidak dapat diabaikan. Molekul gas
tidak lagi bergerak bebas dalam wadah dengan volume V, melainkan dalam ruangan
yang lebih kecil, yaitu V-nb). Sehingga persamaan pV=nRT menjadi:
( )
5. Campuran gas terdiri atas 30% vol N2, 50% vol CO, 15% vol H2, 5% vol O2.
a. Fraksi berat:
Berat total = 90
MW N2 = 0.31
MW CO= 0.31
MW H2= 0.02
MWO2= 0.36
b. Fraksi mol: Mol total = 10.53 mol
xN2 = 0,1
xCo = 0,17
xH2 = 0,71
XO2 = 0,015
c. Berat Molekul Rata-rata:
90/100 = 0.9
d. Tekanan parsial:
Asumsi tekanan total = 2 atm
P N2 = 0,6 atm
P CO = 1 atm
PH2 = 0,3 atm
PO2 = 0,1 atm
e. Densitas campuran:
= 1 g/cm
3
6. Pencairan Gas:
Pencairan gas alam terdiri dari berbagai macam proses, mulai dari
pemurnian/pembersihan hingga proses pencairan Proses dasar pencairan gas alam
menjadi LNG adalah sebagai berikut:
1. Proses Treating (pembersihan) Proses ini bertujuan untuk menghilangkan fraksi berat serta impuritis lainnya, seperti
O2 dan gas-gas berat (mercury dan sulfur) serta metal-metal berbahaya seperti air raksa
dengan memakai solvent sebagai pelarut atau penyerap.
2. Dehydration (Penghilangan Air)
3
Proses ini sering juga disebut sebagai pengeringan, yaitu proses penghilangan uap air
dengan menggunakan molecular sieve adsorbtion.
Proses treating dan dehidrasi perlu dilakukan sebelum gas
alam tersebut
memasuki proses pencairan supaya zat-zat yang tidak diinginkan tidak ikut
terbawa ke dalam proses pencairan, karena apabila zat tersebut terikut
maka dapat mengganggu proses pencairan gas alam
3. Fraksinasi Selanjutnya gas akan dipisahkan sesuai dengan komponen penyusunnya pada proses
fraksinasi.
4.Proses Pencairan Pada tahap ini gas akan didinginkan hingga mencapai suhu dimana gas tersebut akan
mengalami pengembunan serta menaikkan tekanan gas untuk mempermudah proses
pengembunannya/pencairan.
7. Proses pembuatan, penyimpanan, dan pemanfaatan O2, H2, N2
Pembuatan gas N2 dan O2
Tahap pertama yaitu Filtrasi. Udara bebas yang menjadi bahan baku pembuatan gas
nitrogen disaring terlebih dahulu menggunakan filter dengan kerapatan (mesh) tertentu
sesuai dengan spesifikasi tekanan dan flow compressor. Kemudian Kompresi, udara
yang telah di filter, diumpankan ke inlet kompresor untuk dinaikkan tekanannya.Cooling,
outlet kompresor akan sangat panas, ini akan mengurangi efisiensi pada proses
selanjutnya,maka dibutuhkan pendinginan sampai pada energi yang diinginkan.
Purification(penjernihan), sebagai perangkap untuk unsur pengotor udara (H2O, CO2,
dan hidrokarbon). Titik beku H2O dan CO2 lebih tinggi dari N2 sehingga H2O dan CO2
akan membeku terlebih dahulu sehingga berpotensi menyumbat di bagian tertentu proses.
Sedangkan hidrokarbon yang terakumulasi akan berpotensi menyebabkan ledakan. Udara
yang telah bebas pengotor memasuki Heat Exchanger yang akan membawa udara pada
temperatur kriogenik ( -185 C). Kemudian tahap Distilasi, pemisahan gas-gas yang
terkandung pada udara bebas berdasarkan perbedaan titik didih.Oksigen lebih cenderung
untuk berubah menjadi cairan (titik didih O2 = -183 C) dan menuju bawah kolom.
Sedangkan Nitrogen cenderung bertahan pada bentuk gas (titik didih N2 = -195,8 C) dan
menuju bagian atas kolom. Cairan yang kaya akan oksigen selanjutnya dilewatkan pada
heat exchanger dengan umpan langsung udara, sehingga dihasilkan produk gas oksigen.
Pembuatan gas H2
1. Steam Reforming: Dalam proses ini, gas alam seperti metana atau etana
direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi (700~1000oC) dengan
bantuan katalis.
CH4+H2OCO+3H2
CO+H2OCO2+H2
2. Gasifikasi Biomasa
3. Gasifikasi Batu Bara 4. Elektrolisa Air (H2O): Elektrolisa air memanfaatkan arus listrik untuk
menguraikan air menjadi unsur-unsur pembentuknya, yaitu H2 dan O2. Gas
hidrogen akan muncul di katoda.
Pemanfaatan gas N2, O2, dan H2
No NITROGEN OKSIGEN HIDROGEN
4
1 Pembuatan Amoniak Diperlukan dalam nergy
pernapasan Pembuatan Xylitol
2 Sebagai gas inert
dalam pabrik
Membantu nergy
peredaran darah Mendeteksi kebocoran gas
3
Dalam bentuk cair
dapat membakar kutil
dan tumor jinak
menular
Bersama Gas Asetilen
digunakan dalam proses
pengelasan
Digunakan dalam proses
penghilangan sulfur pada bahan
bakar fosil
4
Melindungi bahan
makanan dari
gangguan bakteri dan
jamur
Digunakan dalam campuran
zat anestesi
Meningkatkan tingkat kejenuhan
minyak
5
Nitrogen cair banyak
digunakan sebagai
refrigerant (pendingin)
Mengubah zat makanan
menjadi nergy hidup
Digunakan dalam produksi
methanol
6 Daur Ulang Material
Komposit
Bahan pembuatan peledak
oxyliquit Gas pengisi balon
Tabel 1. Pemanfaatan Gas N2, O2, dan H2
Penyimpanan O2, N2, dan H2
Oksigen
Oksigen pada umumnya disimpan dalam tabung oksigen. Tabung oksigen adalah kapal
tekanan yang digunakan untuk menyimpan gas oksigen pada tekanan atmosfer di dalam
tabung dengan tekanan tinggi atau juga sering disebut “botol oksigen”
Nitrogen
1. Pada bentuk gas disimpan dan ditransport dalam wadah kontainer bejana yang
terbuat dari bahan baja atau dari bahan aluminium yang pada umumnya disebut
tabung baja (high pressure cylinders) dengan berbagai ukuran volume.
2. Nitrogen (N2 pada bentuk cair atau kadang disingkat LIN disimpan dan
ditransport dalam wadah kontainer bejana antara lain:
- Tabung Dewar: dipergunakan untuk menyimpan Nitrogen cair kapasitas
dibawah 50 L.
- Tabung Vessel Gas Liquid (VGL) atau Portable Gas Supply (PGS):
dipergunakan untuk menyimpan Nitrogen cair kapasitas 150 L keatas.
- Tanki/Cryogenic Tank atau Bulk atau Isotank: dipergunakan untuk
menyimpan Nitrogen cair kapasitas 1000 L.
Hidrogen
Tangki bertekanan Tinggi: Merupakan teknologi yang paling umum dan simpel
walaupun secara volumetrik dan grafimetrik tidak efisien.Semakin tinggi tekanan,
semakin besar energi per unit volume. Hidrogen tidak terkompresi mempunyai densitas
energi 10,7 KJ/L, pada saat dikompresi pada tekanan 750 bar, densitas energinya
meningkat menjadi 4,7 MJ/L. Namun masih jauh lebih kecil daripada gasoline yaitu
34,656 MJ/L. Tangki Hidrogen Cair (Cryogenic): Pada teknologi ini, gas hidrogen
idcairkan pada suhu yang sangat rendah. Pada tekanan 1 atm, dibutuhkan temperatur
hingga 22 K. Energi yang dibutuhkan untuk mendinginkan hidrogen cukup besar hingga
mencapai 1/3 energi yang disimpan. Densitas Energi hingga mencapai 8,4 MJ/L.
Walaupun sangat berat, namun volumenya lebih kecil daripada tangki tekanan tinggi
sehingga cocok untuk aplikasi statis. Logam dan alloy: Logam atau paduan logam
5
(alloy) menyerupai sponge yang dapat menyerap hidrogen. Hidrogen akan terabsorpsi
pada ruang interstitial pada kisi kristal logam sehingga hidrogen tidak mudah terbakar
dan lebih aman.Contohnya TiFe (1,5 wt%) dan Mg2NiH4 (3,3 wt%) Kimiawi: Pada
metode ini, hidrogen disimpan dalam bentuk senyawa kimia lain yang lebih aman. Pada
saat akan digunakan, baru senyawa ini diubah menjadi hidrogen melalui reaksi
kimia.Fisisorpsi: Pada metode ini, hidrogen diadsorpsi pada permukaan bahan berpori
seperti nanofiber grafit, nanotube karbon, zeolit dan Metal Organic Framework (MOF).
PART B
1. Terdapat beberapa postulat yang mendasari teori kinetika gas, yaitu Hukum
Boyle, Hukum Charles, Hukum Avogadro, dan Hukum Graham. Hukum Boyle
menerangkan bahwa tenaga kinetik berbanding lurus dengan tekanan absolut,
sehingga pada T tetap, PV juga tetap. Hukum Charles menerangkan bahwa pada
P tetap, K2T tetap. Hukum Avogadro menerangkan bahwa pada temperature dan
tekanan sama, gas-gas yang volumenya sama mempunyai jumlah molekul yang
sama pula.
Menurut penjelasan distribusi kecepatan molekul, semakin kecil massa suatu
molekul, maka kecepatan molekul tersebut akan semakin besar. Jika kita
mengasumsikan kendaraan-kendaraan pada problem ini sebagai molekul-molekul
gas dengan nilai yang sama, maka hubungan tersebut benar dan masuk akal.
2. Pada soal ini, yang diinginkan adalah nilai frekuensi tumbukan, jalan bebas rata-
rata, dan viskositas gas bila diasumsikan nilai diameter mobil/molekul adalah s.
Untuk mencari frekuensi tumbukan, dapat digunakan persamaan ini :
√
dimana,
f = frekuensi
= kecepatan molekul rata-rata (km/jam)
= diameter molekul (s)
= jumlah molekul
sehingga,
√
√
untuk arah kendaraan ke Jakarta.
Sedangkan, untuk jalan bebas rata-rata, kita menggunakan persamaan :
√
√
untuk kendaraan arah Jakarta.
Terakhir untuk mengetahui nilai viskositas gas, dapat digunakan persamaan
6
PART C
1. Kurva P-V-T
Kurva P-V-T menjelaskan bagaimana keadaan fase suatu zat dengan hubungan suhu,
tekanan, dan volume. Apabil suatu cairan dipanaskan maka akan terbentuk uap, akan
tetapi batas antara fase cair dengan fase gas tidak dapat berlanjut melainkan akan berhenti
di suatu titik dimana fase gas atau pun fase cairan tidak dapat dibedakan lagi. Titik
tersebut dinamakan titik kritis sedangkan titik superkritis adalah titik diatas titik kritis.
Cairan superkritis memiliki beberapa manfaat antara lain:
Kromatografi, pemisahan didasarkan pada program dengan cairan superkritis
sebagai fase umum. Kelebihan dalam kromatografi gas adalah ektrasinya lebih
cepat dari yang biasa.
Digunakan teknik pengolahan lingkungan dengan remediasi tanah dan karbon
aktif untuk zat berbahaya seperti heksana
CO2 digunakan dalam industry makanan minuman
Gambar 2. Kuva P-V-T
2. Pemanfaatan CO2 superkritis
Superkritis CO2 memiliki karakteristik yang sangat unik yaitu memiliki kerapatan
seperti cairan lalu memiliki sifat difusi seperti gas, dan juga memiliki nilai tegangan
muka nol. Dengan sifat yang unik inilah CO2 digunakan sebagai altenatif “green
solvent” untuk mengektrak atau mengambil senyawa senyawa yang dibutuhkan.
Kemampuan difusi seperti gas, membuat CO2dapat diuapkan dari material tanpa
meninggalkan residu.
Pada industry makanan CO2 superkritis dapat digunakan untuk memisahkan zat
yang tidak diperlukan manusia. Superkritis CO2 dapat digunakan untuk memisahkan
cafein dan kopi. Pada bidang medis proses proses pembuatan, modifikassi dari
polymer polymer sudah penggunaan bergeser dari penggunaan pelarut organik ke
penggunaan CO2 superkritis. Dalam biomedis, diperlukan material berpori yang dapat
menjadi media tumbuh dari sel dalam tubuh manusia. Dengan sifat gas CO2 maka gas
tersebut akan meninggalkan material biomedis tanpa meninggalkan residu. sehingga
produk – produk biomedis tidak mengandung sisa pelarut seperti yang seringkali
terjadi pada penggunaan pelarut organik.
7
Pada bidang biopolymer, dikembangkan penelitian proses-proses pembuatan atau
modifikasi menggunakan superkritis karbon dioksida. Perkembangan terkini,
Biomaterial Research Center Korea Institute of Science and technology telah
mengoptimalisasi pemanfaatan superkritis CO2 dipadu dengan sedikit pelarut organik
untuk proses modifikasi biopolimer polilaktida. Sistem yang dikembangkan dikenal
sebagai superkritis CO2-pelarut (Supercritical CO2-solvent system). Produk
modifikasi biopolimer tersebut dikenal sebagai stereokomplek polilaktida yang
memiliki titik leleh lebih tinggi 50oC dibanding polilaktida biasa. Stereokomplek
polilaktida terbentuk karena adanya interaksi antara poli D-laktida dengan poli L-
laktida.
BAB III
KESIMPULAN
PART A:
Pada soal perhitungan tekanan yang dimiliki oleh gas ideal dan gas nyata,
hasilnya tidak jauh berbeda, yaitu sebesar 1,67 atm dan 1,71 atm.
PART B:
Gas terdiri dari partikel-partikel yang sangat kecil disebut molekul.
Molekul-molekul ini selalu bergerak ke segala arah dan selalu bertumbukan
dengan molekul-molekul yang lain.
Tumbukan molekul terhadap dinding menyebabkan terjadinya tekanan pada
dinding.
Pada tumbukan tidak ada tenaga yang hilang (elastis sempurna).
Pada tekanan relative rendah, jarak antara molekul terlalu besar dibandingkan
dengan jarak antar molekul sehingga gaya tarik antar molekul dapat diabaikan
Karena molekul-molekul sangat kecil dibandingkan dengan jar kantar molekul,
maka volume molekul dapat diabaikan dan molekul dianggap sebagai titik-titik
massa
Temperatur absolut berbanding lurus dengan tenaga kinetic rata-rata dari semua
molekul dalam sistem.
PART C:
Sifat cairan superkritis memiliki manfaat yang banyak yang dapat diaplikasikan
dalam kehidupan sehari-hari, contohnya karbon dioksida cair.
BAB IV
DAFTAR PUSTAKA
https://www.chem.purdue.edu/gchelp/liquids/character.html (diakses 19 September 2015)
www.einow.org/liquified_natural_gases (diakses 20 September 2015)
Atkins, P.W. 1986. Physical Chemistry Third Edition. Oxford: Oxford University
Press.
Bird, Tony. 1987. Kimia Fisika untuk Universitas. Jakarta: Gramedia.