A. THERMODINAMIKA
Apakah
yang dimaksud dengan Termodinamika ?
Termodinamika adalah cabang fisika yang
mempelajari tentang kalor dan usaha mekanik pada suatu system (contoh : gas)
Salah satu penerapan konsep termodinamika
dalam teknologi
Kesetimbangan kalor terjadi jika tidak ada
pertukaran kalor antara kedua benda tersebut saat bersentuhan. Kondisi ini
hanya dapat dicapai jika suhu kedua benda tersebut sama.
Usaha (W)
Menentukan Usaha (W) dapat dilakukan dengan
rumus atau dengan Grafik P-V
1. Dengan rumus
W = p∆V= p(V2 – V1) Keterangan :
W = Usaha (J)
P = Tekanan
(N/m²/Pa)
∆V = perubahan
V, (V2 – V1)
2. Dengan Grafik P-V
W = luas daerah arsir
Gas memuai → W (+)
W
= luas daerah arsir
Gas
menyusut → W (-)
W = LUAS ABCD = ∆P . ∆V
Gas mengalami
siklus
Hukum ke-0 Termodinamika
Jika benda A berada dalam kesetimbangan
kalor dengan benda B dan benda B berada dalam kesetimbangan kalor dengan benda
C, maka benda A berada dalam kesetimbangan kalor dengan benda C.
Hukum ke-1 Termodinamika
Hukum pertama termodinamika beranggapan
bahwa energy bersifat kekal
Artinya :
Kalor yang diterima digunakan untuk membuat
perubahan energy dalam /∆U, dimana ∆U = Ek =
3/2 kT dan untuk melakukan usaha W
Hukum ke-2 Termodinamika
Hukum kedua termodinamika berisi pernyataan
tentang proses yang dapat / tidak dapat terjadi di alam dan tentang aliran
kalor yang memiliki arah.
Hukum ini dijelaskan oleh 2 rumusan
1.
Rumusan
Clausius
Agar
kalor dapat mengalir dari reservoir (sumber bersuhu rendah ke tinggi),
diperlukan W dari luar.
Rumusan Kelvin – Planck
Kalor
yang masuk tidak mungkin jadi usaha W seluruhnya, sebagian besar terbuang jadi
Q2
Mesin Carnot
Di
alam, tidak ada mesin yang berefisiensi sempurna, tetapi ada 1 mesin yang
dirancang ideal. → ɳ – nya tinggi (mesin carnot). Karena ɳ tinggi → Q sebanding dengan T, sehingga Q₂/Q₁
= T₂/T₁.
Diagram P-V mesin Carnot
Besaran-besaran
yang sering ditanyakan dalam mesin carnot adalah usaha (W), kalor yang
dimasukkan (Q1), kalor yang terbuang (Q2), efisiensi mesin, suhu (T). Beberapa
rumus di bawah ini adalah sebagian rumus cepat yang bisa digunakan untuk
menyelesaikan soal terkait siklus carnot.
Contoh
Soal Termodinamika
1. Proses yang dilakukan sebuah gas pada ruang
tertutup ditampilkan pada grafik P-V di bawah ini:
Gbr9
FisDas2
Besar
usaha yang dilakukan gas per siklus adalah ….
a. 0,12 J
b. 0,60 J
c. 1,20 J
d. 6,00 J
e. 12,0 J
2. Suatu mesin Carnot yang bekerja pada suatu
reservoir suhu rendah 300 K memiliki efisiensi 50 %. Agar efisiensinya naik
menjadi 80 %, reservoir suhu tinggi harus dinaikkan menjadi….
a. 400 K
b. 600 K
c. 900 K
d. 1000 K
e. 1500 K
3. Volume suatu piston berubah dari 2 m3
menjadi 6 m3 pada tekanan 1 atm. Besarnya usaha yang dilakukan sistem adalah ….
a. 100 kJ
b. 200 kJ
c. 400 kJ
d. 500 kJ
e. 600 kJ
Sumber :http://rangkuman-materiku.blogspot.com/2013/06/materi-soal-dan-aplikasi-termodinamika.html
Rumus
Rumus Penting Termodinamika
Rumus Dasar Termodinamika
Hukum Termodinamika I ΔU = Q − W
Keterangan : ΔU = perubahan energi dalam (joule)
Q = kalor (joule)
W = usaha (joule)
Proses-proses Isobaris →
tekanan tetap
Isotermis → suhu tetap → ΔU
= 0
Isokhoris → volume tetap (atau isovolumis atau isometric) → W = 0
Adiabatis → tidak terjadi pertukaran kalor → Q
= 0
Siklus → daur → ΔU
= 0
Persamaan
Keadaan Gas
Hukum Gay-Lussac : Tekanan tetap → V/T = Konstan → V1/T1 = V2/T2
Hukum Charles : Volume tetap → P/T = Konstan → P1/T1 = P2/T2
Hukum
Boyle : Suhu tetap → PV = Konstan → P1V1 = P2V2
P, V, T Berubah (non adiabatis) : (P1V1) / (T1) = (P2V2) / (T2)
Adiabatis P1V1 γ= P2V2γ
T1V1 γ − 1= T2V2γ − 1
γ = perbandingan kalor jenis gas pada
tekanan tetap dan volum tetap → γ
= Cp/Cv
Usaha
W = P(ΔV) →
Isobaris
W = 0 → Isokhoris
W = n.R.T. ln (V2 / V1) → Isotermis
W = − 3/2 n.R. ΔT → Adiabatis ( gas monoatomik)
Keterangan :
T = suhu (Kelvin, jangan Celcius)
P = tekanan (Pa = N/m2)
V = volume (m3)
n = jumlah mol
1 liter = 10−3m3
1 atm = 105 Pa ( atau ikut soal!)
Jika tidak diketahui di soal ambil nilai ln
2 = 0,693
Mesin
Carnot
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %
η = ( W / Q1 ) x 100%
W = Q1 − Q2
Keterangan :
η = efisiensi mesin Carnot (%)
Tr = suhu reservoir rendah (Kelvin)
Tt = suhu reservoir tinggi (Kelvin)
W = usaha (joule)
Q1 = kalor masuk / diserap reservoir tinggi
(joule)
Q2 = kalor keluar / dibuang reservoir
rendah (joule)
Contoh
Soal dan Pembahasan
Soal No. 1
Suatu gas memiliki volume awal 2,0 m3
dipanaskan dengan kondisi isobaris hingga volume akhirnya menjadi 4,5 m3. Jika
tekanan gas adalah 2 atm, tentukan usaha luar gas tersebut!
(1 atm = 1,01 x 105 Pa)
Pembahasan Data
:
V2 = 4,5 m3
V1 = 2,0 m3
P = 2 atm = 2,02 x 105 Pa
Isobaris →
Tekanan Tetap
W = P (ΔV)
W = P(V2 − V1)
W = 2,02 x 105 (4,5 − 2,0) = 5,05 x 105
joule
Soal No. 2
1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC
dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 ,
gas helium melakukan usaha luar sebesar....
a. 60 kJ
b. 120 kJ
c. 280 kJ
d. 480 kJ
e. 660 kJ (Sumber
Soal : UMPTN 1995)
Pembahasan Data
:
V1 = 1,5 m3
T1 = 27oC = 300 K
T2 = 87oC = 360 K
P = 2 x 105 N/m2
W = PΔV , Mencari V2 :
V2/T2 = V1/T1
V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 =
1,8 m3
W = PΔV = 2 x 105(1,8 − 1,5) = 0,6 x 105 =
60 x 103 = 60 kJ
Soal No. 3
2000/693 mol gas helium pada suhu tetap
27oC mengalami perubahan volume dari 2,5 liter menjadi 5 liter. Jika R = 8,314
J/mol K dan ln 2 = 0,693 tentukan usaha yang dilakukan gas helium!
Pembahasan
Data :
n = 2000/693 mol
V2 = 5 L
V1 = 2,5 L
T = 27oC = 300 K , Usaha yang
dilakukan gas :
W = nRT ln (V2 / V1)
W = (2000/693 mol) ( 8,314 J/mol K)(300 K)
ln ( 5 L / 2,5 L )
W = (2000/693) (8,314) (300) (0,693) =
4988,4 joule
Soal No. 4
Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600
K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan
suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah....
a. 120 J
b. 124 J
c. 135 J
d. 148 J
e. 200 J (Sumber
Soal : UN Fisika 2009 P04 No. 18)
Pembahasan
η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 % , Hilangkan
saja 100% untuk memudahkan perhitungan :
η = ( 1 − 400/600) = 1/3
η = ( W / Q1 )
1/3 = W/600
W = 200 J
Soal No. 5
Diagram P−V dari gas helium yang mengalami
proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!
Usaha yang dilakukan gas helium pada proses
ABC sebesar....
a. 660 kJ
b. 400 kJ
c. 280 kJ
d. 120 kJ
e. 60 kJ (Sumber
Soal : UN Fisika 2010 P04 No. 17)
Pembahasan
WAC = WAB + WBC
WAC = 0 + (2 x 105)(3,5 − 1,5) = 4 x 105 =
400 kJ
Soal No. 6
Suatu mesin Carnot, jika reservoir panasnya
bersuhu 400 K akan mempunyai efisiensi 40%. Jika reservoir panasnya bersuhu 640
K, efisiensinya.....%
a. 50,0
b. 52,5
c. 57,0
d. 62,5
e. 64,0 (Sumber
Soal : SPMB 2004)
Pembahasan
Data pertama:
η = 40% = 4 / 10
Tt = 400 K
Cari terlebih dahulu suhu rendahnya (Tr)
hilangkan 100 % untuk mempermudah perhitungan:
η = 1 − (Tr/Tt)
4 / 10 = 1 − (Tr/400)
(Tr/400) = 6 / 10
Tr = 240 K
Data kedua :
Tt = 640 K
Tr = 240 K (dari hasil perhitungan pertama)
η = ( 1 − Tr/Tt) x 100%
η = ( 1 − 240/640) x 100%
η = ( 5 / 8 ) x 100% = 62,5%
http://davidboyweb.weebly.com/latihan-soal--jawaban-termodinamika-kelas-xi.html juga
TEORI KINETIK GAS
Teori kinetik adalah teori yang
menjelaskan perilaku sistem
–sistem fisis dengan menganggap bahwa sistem-sistem
fisis tersebut terdiri atas sejumlah besar molekul yang bergerak sangat cepat.
Peristiwa meltusnya balon diatas terkait
dengan hubungan tekanan ,suhu, dan
volume gas. Teori kinetik gas adalah teori yang digunakan untuk
menjelaskan sifat-sifat atau kelakuan
suatu gas. Teori kinetik gas tidak mengutamakan kelakuan sebuah partikel,
tetapi meninjau sifat zat secara kesluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan
partikel tersebut .
Didalam makalah ini juga ada tentang
jenis-jenis gas seperti gas monatik, diatomic, dan poliatomik. Dan sifat-sifat gas yang sering kita dapati didalam kehidupan kita.
Pengertian Teori Kinetik Gas
Teori kinetik adalah teori yang
menjelaskan perilaku system-sistem fisis
denganmenganggap bahwa sejumlah besar molekul yang bergerak sangat cepat .Teori
kinetik gas tidak mengutamakan kelakuan sebuah partikel , tetapi meninjau sifat
zat secara keseluruhan berbagai hasil rata-rata kelakuan partikel tersebut.
Teori Kinetik (atau teori kinetik pada gas)
berupaya menjelaskan sifat-sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, atau
volume, dengan memperhatikan komposisi molekular mereka dan gerakannya.
Intinya, teori ini menyatakan bahwa tekanan tidaklah disebabkan oleh gerakan
vibrasi di antara molekul-molekul, seperti yang diduga Isaac Newton, melainkan
disebabkan oleh tumbukan antarmolekul yang bergerak pada kecepatan yang berbeda-beda. Teori Kinetik dikenal pula sebagai Teori
Kinetik-Molekular atau Teori Tumbukan atau Teori Kinetik pada Gas. Dengan
demikian, teori kinetika gas membahas sifat-sifat gas yang berhubungan dengan
gerakan translasi dari atom dan molekul dalam bentuk gas, serta menguji
bagaimana sifat-sifat gas tersebut dapat dibahas berdasarkan pada gerakan
translasi yang bebas dan kontinyu dari komponen-komponennya. Untuk dapat
membahas sifat-sifat gas dengan lebih sempurna, maka dalam teori kinetika gas
digunakan pendekatan gas ideal.
Teori ini didasarkan atas 3 pengandaian:
1.
Gas terdiri daripada molekul-molekul yang bergerak secara acak dan tanpa
henti.
2. Ukuran molekul-molekul dianggap terlalu
kecil sehingga boleh diabaikan, maksudnya garis pusatnya lebih kecil daripada
jarak purata yang dilaluinya antara perlanggaran.
3. Molekul-molekul gas tidak berinteraksi antara
satu sama lain. Perlanggaran sesama sendiri dan dengan dinding bekas adalah
kenyal iaitu jumlah tenaga kinetik molekulnya sama sebelum dan sesudah
perlanggaran.
Sifat
gas umum
1.
Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
2.
Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih
kecil.
Sifat
gas ideal
1. Gas
terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang senantiasa
bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang yang kecil.
2. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar
daripada ukuran partikel, sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.
3. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan
antara partikel dengan dinding tempatnya adalah elastis sempurna.
4.
Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.
Persamaan
Umum Gas Ideal
Persamaan umum gas ideal dapat dituliskan :
PV = nRT dengan : P = tekanan gas (N/m2 = Pa)
V = volume gas (m3)
n = jumlah mol gas (mol)
T = suhu
gas (K)
R =
tetapan umum gas = 8,314 J/mol K
Persamaan umum gas ideal tersebut di atas
dapat juga dinyatakan dalam bentuk :
n = N
/ NA
PV = nRT
, PV = NRT / NA dengan R / NA = k
Maka diperoleh : PV = NkT , k = tetapan Boltzman = 1,38 . 10-23J/k
CONTOH SOAL
Sebuah tabung bervolume 590 liter berisi
gas oksigen pada suhu 20°C dan tekanan 5 atm. Tentukan massa oksigen dalam
tangki ! (Mr oksigen = 32 kg/kmol)
Penyelesaian : Diketahui : V = 5,9 . 10-1 m3 , P = 5 . 1,01 . 105 Pa , T = 20°C = 293 K
Ditanyakan : m = ….?
Jawaban : PV = nRT dan n = M / Mr sehingga : PV = mRT / Mr , maka
m =
PVMr / RT = 5. 1,01 . 105 .0,59 . 32 /
8,314 . 293 = 3,913 kg
Jenis-jenis gas
a.
Gas Monotomik
Molekul-molekul yang hanya mempunyai gerak
translasi ( tidak ada struktur dakhil didalam teori kinetik),sehingga U
= nRT.
b.
Gas Diatomik
Setiap molekul seperti sebuah bentuk dumbel
(dumbbell shape) (dua bola yang disambung oleh sebuah tongjat tegar).mplekul
seperti itu dapat berotasi terhadap salah satu dari tiga sumbu yang paling
tegak –lurus terhadap satu sama lain.akan tetapi,inarsia rotasi terhadap sebuah
sumbu sepasang tongkat tegar tersebut seharusnya dapat diabaikan dibandingkan
kepada inersia rotasi terhadap sumbu-sumbu yang tegak lurus pada
tongkat,sehingga tenaga rotasi seharusnya hanya terdiri dari dua suku,seperti
Iωy2 dan Iωz2. Setiap derajat kebabasan rotasi diharuskan oleh ekipartisi untuk
mengkontribusi tenaga yang sama seperti setiap derajat translasi, sehingga
untuk suatu gas diatomic yang mempunyai gerak rotasi dan translasi, maka:
U =( 3n RT) + 2n( RT)=
Nrt
atau Cv = = R= 5 Cal/mol.k
dan Cp = Cp + R =
atau Y = 1,40
c.
Gas poliatomik
Setiap molekul mempunyai tiga atau lebih
bola (atom) yang disambung bersama-sama oleh tongkat-tongkat didalam model
kita,sehingga molekul tersebut mampu berotasi terhadap salah satu dari tiga
sumbu yang saling tegak lurus , dengan tenaga yang cukup besar.
Maka,untuk suatu gas poliatomik yang
mempunyai gerak rotasi dan gerak translasi, maka:
U = 3n( RT)
+ 3n( RT) = 3Nrt,
atau Cv = 3R = 6 cal/mol.K,
dan Cp = 4R,
atau y = 1,33.
Hukum-Hukum
pada Gas Ideal
1.
Hukum Boyle
Hukum Boyle menyatakan bahwa dalam ruang
tertutup pada suhu tetap, tekanan berbanding terbalik dengan volume gas, yang
dinyatakan dalam bentuk persamaan :
PV = konstan dengan : P = tekanan gas (N/m2) dan V = volume gas (m3)
CONTOH SOAL
Tangki berisi gas ideal 6 liter dengan
tekanan 1,5 atm pada suhu 400 K. Tekanan gas dalam tangki dinaikkan pada suhu
tetap hingga mencapai 4,5 atm. Tentukan volume gas pada tekanan tersebut !
Penyelesaian :
Diketahui :
V1 = 6 liter , P1 = 1,5 atm , T1 = 400 K , P2 = 4,5 atm , T2 = 400 K
Ditanyakan : V2 = ….?
Jawaban : P1V1 = P2V2
V2 = P1V1 / P2 = 1,5 . 6 / 4,5 = 2 liter
2.
Hukum Gay-Lussac
Hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa “Dalam
ruang tertutup dan volume dijaga tetap, tekanan gas akan sebanding dengan suhu
gas”. Jika dinyatakan dalam bentuk persamaan, menjadi :
P / T = konstan dengan :
P = tekanan gas ( N/m2) dan T =
suhu gas (K)
CONTOH SOAL
Udara dalam ban mobil pada suhu 15°C
mempunyai tekanan 305 kPa. Setelah berjalan pada kecepatan tinggi, ban menjadi
panas dan tekanannya menjadi 360 kPa. Berapakah temperatur udara dalam ban jika
tekanan udara luar 101 kPa ?
Penyelesaian : Diketahui : T1 = 288 ,
P1 = 305 + 101 = 406 kPa , P2 =
360 +101 = 461 kPa , Ditanyakan : T2 =
….?
Jawaban : P1 / T1 = P2 / T2
406 / 288 = 461 / T2 maka T2 = 327 K = 54°C
3.
Hukum Boyle Gay-Lussac
Penggabungan hukum Boyle Gay-Lussac
membentuk hukum Boyle Gay-Lussac yang menyatakan bahwa “Gas dalam ruang
tertutup jika suhunya berubah, maka akan diikuti perubahan tekanan dan volume
gas”. Sehingga dapat dinyatakan dalam persamaan :
PV / T = konstan
Tekanan Gas dan Energi
Kinetik Partikel Gas
1.
Tekanan Gas
Pada pembahasan sifat-sifat gas ideal
dinyatakan bahwa gas terdiri dari partikel-partike gas. Partikel-partikel gas
senantiasa bergerak hingga menumbuk dinding tempat gas. Dan tumbukan partikel
gas dengan dinding tempat gas akan menghasilkan tekanan.
P = Nmv2 / 3V dengan :
P = tekanan gas (N/m2)
v = kecepatan partikel gas (m/s)
m
= massa tiap partikel gas (kg)
N
= jumlah partikel gas
V
= volume gas (m3)
2.
Hubungan antara Tekanan, Suhu,
dan Energi Kinetik Gas
Secara kualitatif dapat diambil suatu
pemikiran berikut. Jika suhu gas berubah, maka kecepatan partikel gas berubah.
Jika kecepatan partikel gas berubah, maka energi kinetik tiap partikel gas dan
tekanan gas juga berubah. Hubungan ketiga faktor tersebut secara kuantitatif
membentuk persamaan :
Persamaan
P = Nmv2 / 3V dapat disubstitusi
dengan persamaan energi kinetik, yaitu
Ek = ½ mv2 , sehingga terbentuk persamaan
: P = Nmv2 / 3V sedangkan
mv2 = 2 Ek P
= N2Ek / 3V
p = 2NEk /
V
dengan :
Ek = energi kinetik partikel gas (J)
Dengan mensubstitusikan persamaan umum gas
ideal pada persamaan tersebut, maka akan diperoleh hubungan energi kinetik
dengan suhu gas sebagai berikut.
PV = NkT
P
= NkT / V = 2/3 . (N / V) Ek , Ek
= 3/2 kT
dengan : T = suhu gas (K)
CONTOH SOAL
Tekanan gas dalam tabung tertutup menurun
64% dari semula. Jika kelajuan partikel semula adalah v, tentukan kelajuan
partikel sekarang !
Penyelesaian : Diketahui :
P2 = 36% P1 dan V1 = v
Ditanyakan : V2 = …. ?
Jawaban : Kita mengetahui : P = Nmv2 / 3V
Berarti P = v2 atau akar P = v ,
v1 / v2 = akar P1 / P2 = akar 0,36 P1 / P1 = 0,6
v2 = 1/ 0,6 v1 = 10 / 6 v1 = 5/3
v1
Sejumlah gas berada dalam ruang tertutup
bersuhu 327°C dan mempunyai energi kinetik Ek. Jika gas dipanaskan hingga
suhunya naik menjadi 627°C. Tentukan energi kinetik gas pada suhu tersebut !
Penyelesaian :
Diketahui : T1 = (327+273) K = 600 K , Ek1 = Ek , T2
= (627+273) K = 900 K
Ditanyakan : Ek2 = ….?
Jawaban :
Ek = 3/2 kT , Ek = T dan Ek2 / Ek1
= T2 / T1
Ek1 / Ek2 = 900 / 600
,
Ek2 = 1,5 Ek1 , Ek2 = 1,5 Ek
Energi dalam Gas
Gas terdiri atas partikel-partikel gas,
setiap partikel memiliki energi kinetik. Kumpulan dari energi kinetik dari
partikel-partikel gas merupakan energi dalam gas. Besar energi dalam gas
dirumuskan : U = N Ek
dengan :
U = energy dalam gas (J) , N =
jumlah partikel
Prinsip
Ekuipartisi Energi
Energi kinetik yang dimiliki oleh partikel
gas ada tiga bentuk, yaitu energi kinetik translasi, energi kinetik rotasi, dan
energi kinetik vibrasi. Gas yang
memiliki f derajat kebebasan energi kinetik tiap partikelnya, rumusnya adalah
: Ek = f/2 kT
Untuk gas monoatomik (misalnya gas He, Ar,
dan Ne), hanya memiliki energi kinetik translasi, yaitu pada arah sumbu X, Y,
dan Z yang besarnya sama. Energi kinetik gas monoatomik memiliki 3 derajat
kebebasan dan dirumuskan : Ek = 3/2 kT
Dan untuk gas diatomik (missal O2, H2),
selain bergerak translasi, juga bergerak rotasi dan vibrasi. Gerak translasi
mempunyai 3 derajat kebebasan. Gerak rotasi mempunyai 2 derajat kebebasan.
Gerak vibrasi mempunyai 2 derajat kebebasan. Jadi, untuk gas diatomik, energi
kinetik tiap partikelnya berbeda-beda.
Untuk gas diatomik suhu rendah, memiliki
gerak translasi. Energi kinetiknya adalah :
Ek = 3/2 kT
Untuk gas diatomik suhu sedang, memiliki
gerak translasi dan rotasi. Energi kinetiknya adalah :
Ek = 5/2 kT
Sedangkan untuk gas diatomik suhu tinggi,
memiliki gerak translasi, gerak rotasi, dan gerak vibrasi. Energi kinetiknya
adalah : Ek = 7/2 kT
CONTOH SOAL
Satu mol gas ideal monoatomik bersuhu 527°C
berada di dalam ruang tertutup. Tentukan energi dalam gas tersebut ! (k = 1,38 . 10-23 J/K)
Penyelesaian : Diketahui :
n = 1 mol , T = (527+273) K = 800
K
Ditanyakan : U = ….?
Jawaban :
U = N Ek
U = n NA 3/2 kT = 1 . 6,02 . 1023 . 3/2 .1,38 . 10-23 .
800 = 1 . 104 joule
Dua mol gas ideal diatomik memiliki 5
derajat kebebasan bersuhu 800 K. Tentukan energi dalam gas tersebut ! (k = 1,38 . 10-23 J/K)
Penyelesaian : Diketahui :
n = 2 mol , T = 800 K , f = 5
Ditanyakan : U = ….?
Jawaban
: U = f/2 N Ek
U = n NA f/2 kT = 2 . 6,02 . 1023 . 5/2 . 1,38 . 10-23 .
800
= 3,32 . 104 joule
RANGKUMAN
1)
Persamaan
gas ideal : PV = nRT atau PV = NkT
2)
Persamaan
hukum Boyle : PV = konstan
3)
Persamaan
hukum Gay-Lussac : P/T = konstan
4)
Persamaan
hukum Boyle Gay-Lussac : PV/T = konstan
5)
Persamaan
tekanan gas : P = Nmv2 / 3V
6)
Hubungan
antara tekanan dan energi kinetik : P =
2NEk / 3V
7)
Hubungan
antara energi kinetik dengan suhu gas :
Ek = fkT / 3
8)
Gas
monoatomik hanya bergerak translasi sehingga mempunyai 3 derajat kebebasan
(f=3)
9)
Gas
diatomik suhu rendah hanya bergerak translasi sehingga mempunyai 3 derajat
kebebasan
10)Gas diatomik suhu sedang bergerak translasi dan rotasi
sehingga mempunyai 5 derajat kebebasan
11)Gas diatomik suhu tinggi bergerak translasi, rotasi, dan
vibrasi sehingga mempunyai 7 derajat kebebasan
12)Energi dalam gas merupakan jumlah energi kinetik partikel gas
sehingga dirumuskan dengan U = N . Ek
http://syukriadizulkifli.blogspot.com/2013/04/makalah-teori-kinetik-gas.html
GELOMBANG
(RINGKASAN MATERI “GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK”
FISIKA KELAS X SEMESTER 2 -GENAP BAB IV)
A. Penemuan Gelombang Elektromagnetik
1.
Teori Newton: “Sumber cahaya menembakkan sejumlah partikel ke segala
arah. Partikel-partikel itu tdk bermassa hingga tdk dipengaruhi oleh
gravitasi.”
Sesuai Hukum
I Newton, partikel-partikel cahaya ini akan bergerak GLB, dan ketika cahaya
menumbuk sebuah penghalang tak tembus cahaya, maka suatu bayangan tajam akan
dibentuk pada penghalang itu.
2.
Thomas Young pd thn 1804 berhasil mendemonstrasikan interferensi cahaya,
yaitu fenomena di mana 2 sumber cahaya koheren yg dihasilkan oleh celah ganda
membentuk pita terang dan pita gelap secara bergantian pd layar.
Fenomena interferensi cahaya tdk dpt
diterangkan oleh teori Newton.
3. Augustin Fresnel dapat memberikan teori
matematika tentang Interferensi dan difraksi cahaya. Lalu Fresnel dan Young
mengajukan teori ‘gelombang transversal cahaya’ (cahaya dianggap membutuhkan
medium yg disebut ‘ether’). Teori ini menyulitkan para ilmuwan.
4. James Clerk Maxwell mengajukan ‘teori
gelombang elektromagnetik’: “Perubahan medan listrik menginduksikan medan
magnetic yg juga berubah-ubah, lalu dari flux magnetic ini timbul medan listrik
yg berubah-ubah, dan seterusnya. Gelombang
elektromagnetik dihasilkan oleh proses berantai pembentukan medan listrik
dan medan magnetic yg merambat ke segala arah.”
5.
Karena medan listrik dan medan magnetic selalu saling tegak lurus (┴), dan keduanya tegak lurus (┴)
thp arah rambat gelombang, maka dapat disimpulkan bahwa gelombang
elektromagnetik itu transversal.
6.
Persamaan Maxwell: maka
diperoleh
Kecepatan cahaya merambat = 3x108 m/s.
= 4 x 10-7 Wb A-1 m-1 (permeabilitas vakum)
= 8,85418x10-12 C2 N-1 m-2 (permittivitas
vakum)
7.
Heinrich Hertz membuktikan kebenaran teori Maxwell pd thn 1888.
8.
Spektrum gelombang
elektromagnetik:
•
Frekuensi terendah (panjang gelombang terbesar) yaitu gelombang radio
dan TV (104m)
• Frekuensi tertinggi (panjang gelombang
terkecil) yaitu sinar gamma (10-13m).
• λ cahaya tampak mulai 4 x 10-7m (violet)
sampai 7 x 10-7m (merah)
9.
Persamaan dasar gelombang: c =
λ.f
B.
Karakteristik & Penerapan
Gelombang Elektromagnetik
Gelombang radio & TV > 30 kHz.
Gelombang ini dibangkitkan oleh osilator yg dipancarkan dari antenna pemancar
dan diterima oleh antenna penerima. Tinggi rendah antenna menentukan luas
daerah yg tercakup.
Ukuran pemancar dapat sangat kecil, dan
ukuran penerima bisa sangat besar (hingga 400m) untuk mendeteksi gelombang
radio yg sangat kecil.
λ dan f Gelombang radio &TV : 1500 m,
30-300 kHz (LF/LW); 300m , 300 kHz- 3 MHz (MF/MW) ; 30m, 3-30 MHz (HF/SW); 3m,
30-300 MHz (VHF/VSW); 30 cm, 0,3-3 GHz (UHF/USW); 3 cm, >3 GHz
(SHF/Microwaves).
Gelombang
AM jangkauannya lebih jauh (tapi rendah kualitas suaranya), sedangkan FM
jangkauan pendek (tapi kualitas suara bagus).
Jika gelombang mikro diserap maka muncul
efek pemanasan, prinsip ini diterapkan pd microwave.
RADAR
(Radio Detection and
Ranging) juga menggunakan gelombang mikro (f sekitar 1010Hz), dan
memanfaatkan sifat pemantulan gelombang. Jadi antenna radar berfungsi
memancarkan dan menerima.
Radar juga tidak terpengaruh cuaca buruk.
Rangkaian TV juga menggunakan gelombang
mikro.
Radiasi
Inframerah (1011 - 1014Hz
; 10-6 – 10-3 m), tidak terlihat namun terdeteksi oleh miliamperemeter.
Dihasilkan oleh electron-elektron yg bergetar akibat pemanasan. Dengan
pelat-pelat potret yg peka thp inframerah, satelit dapat mengamati
tumbuh-tumbuhan yg tumbuh dgn rinci karena stiap jenis tumbuhan memancarkan jumlah
& frekuensi inframerah yg berbeda. Selain itu,
inframerah dari tubuh organism dpt diterima oleh foto thermogram untuk
mendeteksi masalah sirkulasi darah, radang sendi dan kanker.
Spektroskopi
Inframerah dpt digunakan
untuk mempelajari struktur molekul.
Energi inframerah dpt menyembuhkan cacar
& encok.
Remote
Control adalah unit untuk
komunikasi dng peralatan listrik memakai sinar inframerah dari LED. Prinsip ini juga dipakai pd alarm
pendeteksi pencuri.
Pengering Cepat di tempat pengecatan mobil
memanfaatkan pantulan inframerah (penguat panas).
Cahaya tampak yaitu cahaya yg kita pakai
untuk penerangan sehari-hari (dikenal oleh retina mata). Contoh lain: Sinar
laser digunakan di bidang telekomunikasi dan kedokteran (dgn serat optic).
Sinar
ultraviolet, UV (1015 -
1016Hz ; 10-8 – 10-7 m) dihasilkan oleh atom dan molekul dalam nyala listrik.
Energinya = energy untuk reaksi kimia, maka dipakai utk memendarkan barium
platina sianida dan meng hitamkan pelat foto berlapis perak bromide.
UV
dari matahari mengaktifkan
provit D dalam tubuh kita utk pertumbuhan tulang, juga dpt sterilisasi
(membunuh) bakteri & virus di ruang operasi/bedah.
Molekul
Ozon (O3 ) di atmosfer menyerap UV matahari yg berlebih agar tdk berbahaya bagi
organism. Di bank , UV
digunakan utk mendeteksi tandatangan.
Sinar
X (1016 – 1020Hz ; 10-10 –
10-6 m) memiliki daya tembus kuat
(menembus almunium tebal 1 cm), tapi besi beberapa millimeter tidak tertembus. Ditemukan
oleh Wilhelm K. Rontgen pada Nov thn 1895. Dihasilkan dari pancaran electron berkecepatan tinggi yang
ditumbukkan pada logam. Sinar ini mudah menembus daging tapi sulit menembus
tulang, dan menghitamkan pelat potret, maka sinar ini digunakan untuk memotret
bagian dalam tubuh organism. Tapi tdk boleh lama.
Menentukan letak-letak atom dalam Kristal
akibat gejala interferensi sinar X digunakan untuk Analisis struktur bahan. Dalam
industry sinar X digunakan untuk memeriksa cacat benda di bagian dalamnya
(misal ‘crack’). Di bandara pemeriksaan barang juga menggunakan sinar X.
Sinar
gamma (1020 – 1025Hz ;
10-15 – 10-10 m) sangat besar daya tembusnya (menembus pelat besi yg tebalnya
beberapa cm). Jika dikontrol dapat digunakan untuk membunuh sel kanker dan
tumor serta mensterilkan alat-alat di rumah sakit. Dalam industry juga dpt
mendeteksi kecacatan benda atau bahan. (DISARIKAN
OLEH NURON JAMILUDIN DARI BUKU IPA FISIKA "ERLANGGA" UNTUK KELAS X
SEMESTER GENAP, (MARTHEN KANGINAN))
DUALISME PARTIKEL
GELOMBANG
Atom adalah partikel suatu unsur yang tidak
dapat dibagi lagi dengan cara kimia biasa. Dengan cara fisika, atom dapat
dibagi lagi menjadi partikel-partikel penyusun atom.
Ada
tiga partikel utama penyusun atom , yaitu electron , proton dan neutron . Dua atom atau lebih bergabung
secara kimia membentuk molekul .
Molekul digolongkan menjadi dua, yaitu molekul
unsur dan molekul senyawa. Molekul unsur adalhah molekul yang terdiri atas
atom-atom satu macam unsur, misalnya molekul gas hidrogen yang tersusun atas
dua atom hidrogen. Molekul senyawa
adalah molekul yang terdiri atas atom-atom beberapa unsur yang membentuk
senyawa itu, misalnya molekul air. Sumber:http://id.shvoong.com/exact-sciences/physics/2123643-pengertian-atom-dan-molekul-ilmu/#ixzz21MmzV8RR
Gejala
Foto Listrik.
Yang dimaksud dengan gejala foto listrik
adalah emisi (pancaran) elektron dari
logam sebagai akibat penyinaran gelombang elektromagnetik (cahaya) pada
logam tersebut.
Cahaya biasa mampu melepaskan elektron dari
logam-logam alkali.
Hasil-hasil percobaan yang seksama
menunjukkan bahwa :
1.Makin besar intensitas cahaya, semakin
banyak elektron-elektron yang diemisikan.
2.Kecepatan
elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung kepada frekwensi cahaya,
makin besar frekwensi cahaya makin besar pula kecepatan elektron yang
diemisikan.
3.Pada
frekwensi cahaya yang tertentu (frekwensi batas) emisi elektron dari logam
tertentu sama.
Peristiwa-peristiwa di atas tidak dapat
diungkap dengan teori cahaya Huygens. Pada tahun 1901, Planck mengetengahkan
hipotesa bahwa cahaya (gelombang elektromagnetik) harus dianggap sebagai paket-paket
energi yang disebut foton. Besar paket energi tiap foton dirumuskan sebagai :
E
= h . f
E = Energi tiap foton dalam Joule.
f = Frekwensi cahaya.
h = Tetapan Planck yang besarnya h = 6,625 .10
–34 J.det
Cahaya yang intensitasnya besar memiliki
foton dalam jumlah yang sangat banyak. Tiap-tiap foton hanya melepaskan satu
elektron. Kiranya mudah dipahami bahwa semakin besar intensitas cahaya semakin
banyak pula elektron-elektron yang diemisikan.
E = a + Ek
h . f = a + ½mv2
Tiap foton yang datang pada logam, sebagian
energinya digunakan untuk melepaskan elektron dan sebagian menjadi energi
kinetik elektron. Jika energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron sebesar
a dan energi yang menjadi energi kinetik sebesar Ek maka dapat ditulis
persamaan :
Dari persamaan nampak jelas, makin besar
frekwensi cahaya, makin besar kecepatan yang diperoleh elektron.
Bila frekwensi cahaya sedemikian sehingga
h.f = a, maka foton itu hanya mampu melepaskan elektron tanpa memberi energi
kinetik pada elektron. Penyinaran dengan cahaya yang frekwensi lebih kecil
tidak akan menunjukkan gejala foto listrik.
Sifat
Kembar Cahaya.
Gejala-gejala interferensi dan difraksi
memperlihatkan sifat gelombang yang dimiliki cahaya, dilain pihak cahaya
memperlihatkan sifat sebagai paket-paket energi (foton).
Timbul suatu gagasan apakah foton itu dapat
diartikan sebagai partikel-partikel.
Untuk menjawab pertanyaan ini A.H. Compton
mempelajari tumbukan-tumbukan antara foton dengan elektron. Kesimpulan yang
diperolehnya menunjukkan bahwa foton
dapat berlaku sebagai partikel dengan momentum.
Tidak ada keraguan lagi bahwa cahaya memiliki sifat kembar, sebagai
gelombang dan sebagai partikel.
Hipotesa
de Broglie.
Jika cahaya yang memiliki sifat gelombang,
memiliki sifat partikel, maka wajarlah bila partikel-partikel seperti elektron
memiliki sifat gelombang, demikian hipotesa yang dikerjakan oleh de Broglie
(tahun 1892).
Percobaan
Davisson dan Germer.
Jika partikel berlaku sebagai gelombang,
harus dapat ditunjukkan bahwa partikel dapat menimbulkan pola-pola difraksi
seperti halnya pola-pola difraksi pada gelombang.
Pada tahun 1927 Davisson dan Germer memilih
elektron sebagai partikel untuk menguji hipotesa de Broglie. Elektron-elektron
diperoleh dari filamen yang dipijarkan, kemudian elektron-elektron itu
dipercepat dalam medan listrik yang tegangannya 54 Volt. Setelah dipercepat
elektron-elektron memiliki energi kinetik.
Ek = 54 eV = 54 . 1,6 .10 –19 Joule
Momentum
elektron :
p = mv
p = 4 .10 –24 kg m/det
Menurut
de Broglie, panjang gelombang elektron
= 1,65 .10 –10 m
Untuk memperoleh pola difraksi diperlukan
kisi-kisi yang lebar celahnya kira-kira sama dengan panjang gelombang yang akan
diuji. Sebab jika celah terlampau lebar, tidak menimbulkan gangguan pada
gelombang, dan jika kisi terlampau sempit, pola-pola difraksi sukar teramati.
Kisi-kisi yang tepat untuk memperoleh pola
difraksi gelombang elektron adalah kisi yang terjadi secara alamiah yakni
celah-celah yang berada antara deretan atom-atom kristal bahan padat, dalam hal
ini dipergunakan kisi kristal nikel. Hasil percobaan Davisson dan Germer
menunjukkan bahwa elektron-elektron dapat menimbulkan pola-pola difraksi. Kini
tidak disangsikan lagi bahwa apa yang kita kenal sebagai materi dapat pula
menunjukkan sifat gelombang, tepat seperti yang diramalkan oleh de Broglie.
SOAL
FISIKA KELAS XII IPA KTSP “GELOMBANG”
PILIHLAHLAH JAWABAN YANG PALING TEPAT !
1. Berdasarkan amplitudonya, gelombang
digolongkan menjadi…
a. Gelombang transversal dan gelombang
longitudinal.
b. Gelombang berjalan dan gelombang stasioner.
c. Gelombang mekanik dan gelombang
elektromagnetik.
d. Gelombang satu dimensi dan gelombang dua
dimensi.
e. Gelombang datar dan gelombang melingkar.
2. Gelombang
bunyi dan cahaya, keduanya:
(1) Dapat
merambat dalam ruang hampa.
(2) Dapat
mengalami polarisasi.
(3) Merupakan
gelombang elektromagnetik, dan
(4) Dapat
mengalami difraksi , Pernyataan di atas yang benar adalah…
a. (1), (2), dan (3) b. (1) dan (3)
c. (2) dan (4) d. (4)
e. (1),(2),(3), dan (4)
3. Di antara keempat jenis gelombang
berikut:
(1)Dapat merambat dalam ruang
hampa.
(2)Dapat mengalami polarisasi.
(3)Merupakan gelombang
elektromagnetik, dan
(4)Dapat mengalami difraksi , Yang
mengalami polarisasi adalah…
a. (1),(2), dan (3) b. (1) dan
(3)
c. (2) dan (4) d.
(4)
e. (1),(2),(3), dan (4)
4. Gelombang laut bergerak dari daerah
dalam menuju daerah yang lebih dangkal, Ketika berada di tempat dalam,
kecepatan gelombang 2 m/s dan jarak antara dua puncak gelombang secara
berurutan 3 m. Jika jarak dua puncak gelombang berurutan di tempat dangkal 2 m,
maka kecepatan gelombang di tempat tersebut adalah….
a. 0,3 m/s b. 0,7 m/s c. 1,3 m/s d.
3,0 m/s e. 4,0 m/s
5. Gelombang bergerak dari tempat dalam
dengan kelajuan 2 m/s dan sudut datang 600 menuju tempat dangkal. Jika di
tempat dangkal, gelombang membelok dengan sudut bias 450, maka kelajuan
gelomban di tempat dangkal adalah…..
a. 2 m/s b. 3 m/s c. 4 m/s d. 5 m/s e. 6 m/s
ATOM, MOLEKUL, DAN ION
Setiap zat tersusun atas partikel-partikel terkecil, bisa berupa
atom, molekul, atau ion.
1. ATOM
2. Sekitar 450 tahun sebelum Masehi, Leucippus
dan Democritus ( ahli filsafat Yunani ) merupakan orang yang pertama kali
mengemukakan keberadaan partikel terkecil yang menyusun materi. Kedua orang
tersebut menyatakan bahwa semua materi disusun oleh partikel-partikel yang
sangat kecil sekali dan tak dapat dibagi-bagi lagi yang disebut atom. Atom
berasal dari bahasa Yunani, yakni atomos (a berarti tidak dan tomos berarti
terbagi). Ukuran atom sangat kecil, jari-jarinya sebesar 10-8 cm. Adapun teori tentang atom yang sangat
terkenal adalah Teori atom Dalton, yang berbunyi :
a. Setiap materi terdiri atas partikel
terkecil yang disebut atom
b. Unsur terdiri atas atom yang sejenis
c.
Atom-atom suatu unsur adalah identik ( memiliki massa, ukuran, dan sifat
yang sama ), tetapi berbeda dari atom unsur lain
d. Senyawa adalah materi yang terdiri atas
dua jenis atom atau lebih dengan perbandingan tertentu
e. Reaksi kimia adalah merupakan penataan
ulang atom-atom. Suatu atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan atau diubah
menjadi atom unsur lain pada suatu reaksi.
Unsur
terdiri dari unsur monoatomik, unsur
diatomik, dan unsur poliatomik
a. Unsur Monoatomik
Sebagian besar unsur memiliki
partikel-partikel yang berupa atom tunggal atau disebut juga unsur monoatomik.
Contohnya : unsur-unsur logam, unsur-unsur gas mulia ( helium, neon, argon,
kripton, xenon, radon, boron, karbon, dan silikon ).
b. Unsur Diatomik
Unsur-unsur yang membentuk molekul yang tersusun dari dua atom
disebut unsur diatomik.
c. Unsur
poliatomik
Unsur-unsur yang membetuk molekul yang tersusun atas tiga buah atau lebih atom
disebut unsur poliatomik. Misalnya : ozon (O3) yang tersusun atas tiga buah
atom unsur oksigen. Contoh lain yaitu belerang yang mampu membentuk molekul unsur yang tersusun
atas 8 atom belerang (S8).
Unsur-unsur logam seperti natrium, kalsium,
tembaga, emas, dan besi dalam keadaan bebasnya atau tidak bersenyawa dengan
unsur lain, tersusun atas partikel terkecil materi yang termasuk ke dalam
golongan atom. Jadi, sepotong logam besi disusun oleh atom-atom besi yang memiliki
struktur atau pola tertentu. Selain unsur logam, ada juga unsur-unsur bukan
logam yang dalam keadaan bebasnya (dalam keadaan tidak bersenyawa dengan unsur
lain) tersusun atas atom-atom. Misalnya, unsur-unsur dari golongan gas mulia
helium (He), neon (Ne), argon (Ar), kripton (Kr), xenon (Xe), dan radon (Rn).
2. MOLEKUL
Semua zat tersebut tersusun atas
partikel-partikel terkecil materi yang disebut molekul. Dua atau lebih atom
dapat bergabung membentuk molekul. Jadi, molekul adalah gabungan dua atau lebih
atom yang sama atau berbeda. Molekul juga diartikan sebagai bagian terkecil
dari suatu senyawa yang bersifat netral. Molekul dibagi menjadi 2 jenis, yaitu
molekul unsur dan molekul senyawa.
A. Molekul unsur
Molekul unsur merupakan gabungan dari dua
atau lebih atom-atom unsur yang sejenis. Misalnya : hidrogen ( H2 ), nitrogen (
N2 ), oksigen ( O2 ), klorin ( Cl2 ), bromin ( Br2 ), iodin ( I2 ), fosfor ( P4
), dan belerang ( S8 ).
Molekul unsur digambarkan dengan simbol
yang sama. Misalnya : O2
B. Molekul senyawa : merupakan gabungan
dari atom-atom unsur yang tidak sejenis.
Contoh molekul senyawa antara lain :
1. Air H2O.
Molekul ini tersusun atas dua atom unsur
hidrogen dan satu atom unsur oksigen (rumus H2O). Karena molekul air tersusun
dari atom-atom unsur yang berbeda maka molekul air termasuk molekul senyawa.
Molekul air dapat dihasilkan dari reaksi antara molekul unsur hidrogen dan
molekul unsur oksigen. Jumlah atom pada suatu reaksi akan tetap sehingga
fenomena adanya Hukum Kekekalan Massa (jumlah massa zat-zat yang bereaksi sama
dengan jumlah massa zat-zat hasil reaksi) dapat dipahami.
2. Gula putih (C12H22O11) yaitu zat yang
biasa menjadi campuran untuk membuat kopi.
3. Gas karbon monoksida (CO). Karbon monoksida adalah gas yang dapat
meracuni darah kita sehingga menimbulkan kematian.
4. Etanol (C2H5OH). Etanol yaitu zat yang
bisa dipakai untuk berbagai keperluan, seperti sterilisasi, campuran minuman
keras, dan bahan bakar.
5. Contoh lain senyawa molekul yaitu :
karbon dioksida ( CO2 ), alkohol ( C5H2OH ), dan asam cuka ( CH3COOH ). Molekul senyawa digambarkan dengan simbol
yang berbeda untuk masing-masing atom, misalnya : CH3
3.
ION
a. Ion adalah atom atau gugus atom yang
bermuatan listrik.
b. Ion-ion yang bermuatan positif (kation)
berikatan dengan ion bermuatan negatif (anion) melalui ikatan ion dan membentuk
senyawa ion.
c. Senyawa yang terdiri atas ion-ion disebut
senyawa ion. Contoh senyawa ion adalah :
a). Garam dapur atau Natrium Chlorida ( NaCl )
terdiri atas ion natrium positif ( Na+ ) dan ion khlorida negatif ( Cl- )
b). Tawas atau alumunium sulfat ( Al2(SO4)3
terdiri atas ion alumunium positif ( Al3+) dan ion sulfat negatif ( SO42- )
Muatan
elektron merupakan jumlah
muatan terkecil yang disebut sebagai muatan dasar Muatan ion adalah satu kali atau beberapa kali muatan dasar
tersebut. Karena itu, muatan ion hanya dituliskan dengan angka satu atau
kelipatan dari muatan tersebut.
Logam-logam membentuk ion-ion bermuatan
positif (kation).
Ion-ion unsur bukan logam sebagian besar membentuk ion bermuatan negatif
(anion).
Atom-atom
dalam keadaan netral mengandung muatan positif dan negatif yang sama jumlahnya.
Atom-atom dapat berubah menjadi ion saat menerima atau
melepaskan elektron.
Ion-ion logam alkali (IA) selalu membentuk
ion-ion bermuatan positif satu, misalnya ion litium (Li+), ion natrium (Na+),
dan ion kalium (K+).
Ion-ion
logam alkali tanah (IIA) memiliki muatan positif dua, misalnya ion kalsium
(Ca2+) dan magnesium (Mg2+).
Ion-ion
dari unsur golongan halogen (VIIA) selalu bermuatan negatif satu, yaitu ion
fluorida (F–), ion klorida (Cl–), ion bromida (Br–), dan ion iodida (I–).
Ion-ion dari golongan VIA, seperti oksigen
membentuk ion bermuatan negatif dua, oksida (O2–) atau belerang yang juga
membentuk ion bermuatan negatif dua, sulfida (S2–).
Dari unsur
golongan VA, terdapat unsur nitrogen yang mampu membentuk ion bermuatan negatif
tiga, nitrida (N3–).
Unsur-unsur golongan gas mulia ( VIIIA )
tidak membentuk ion.
Ada juga
ion yang berasal dari gabungan dua atau lebih atom unsur yang berbeda
(poliatom). Misalnya :
a. ion sulfat bermuatan negatif
dua (SO4 2–),
b. ion nitrat bermuatan negatif
satu (NO3–),
c. ion asetat bermuatan negatif
satu (CH3COO–),
d. ion amonium yang bermuatan
positif satu (NH4+),
e. dan ion hidroksil yang
bermuatan negatif satu (OH–).
Zat-zat yang tersusun atas
ion memiliki muatan listrik netral karena jumlah muatan positif dan negatifnya
sama. Contoh:
a. natrium
klorida (NaCl) tersusun atas ion natrium yang bermuatan positif satu dan ion
klor yang bermuatan negatif satu dalam perbandingan 1 : 1
b.
magnesium klorida (MgCl2) tersusun atas ion magnesium yang bermuatan positif
dua dan dua ion klor yang bermuatan negatif satu dalam perbandingan jumlah ion
magnesium dan jumlah ion klor = 1 : 2.
Dengan demikian, jumlah muatan positif yang berasal dari ion magnesium
sama dengan jumlah muatan negatif yang berasal dari ion-ion klor.
c. Dalam
aluminium klorida (AlCl3), satu ion aluminium yang bermuatan positif tiga
dinetralkan oleh tiga ion klor yang bermuatan negatif satu.
Kisi
Kristal
Ion bisa berasal dari satu atau lebih jenis
unsur. Senyawa yang tersusun atas ion-ion tidak membentuk molekul melainkan
kisi kristal. Dalam suatu kisi kristal, ion-ion yang saling berlawanan tersusun
dengan susunan antar ion tertentu. Misalnya,
senyawa garam dapur. Antara ion-ion positif dan negatif yang menyusun
suatu garam saling tarik-menarik satu dengan lainnya membentuk kisi kristal.
Berikut ini digambarkan salah satu model kisi kristal dari senyawa garam dapur
atau natrium klorida (NaCl).
ATOM,
MOLEKUL, DAN ION
DALAM
PENGGUNAANNYA PADA PRODUK KIMIA DALAM
KEHIDUPAN
SEHARI-HARI.
A.
Bahan Kimia dalam produk rumah tangga
1. Pasta gigi
Pasta gigi mengandung bahan-bahan berupa
kalium hidroksida ( KOH ), natrium karbonat, gliserin, minyak kelapa, talk,
mentol, gula pasir, kalsium gliserofosfat (CaGP), dan natrium fluorofosfat (
NaFPO4 ).
2. Detergen
Detergen mengandung natrium alkil benzena
sulfonat (Na-ABS ) atau natrium linear alkil sulfonat ( Na-LAS )
3. Sampo ( Pembersih rambut )
Sampo dibuat dari bahan-bahan seperti
natrium dozesil sulfat atau natrium lauril sulfat.
4. Pembersih Lantai
Pembersih lantai kamar mandi menggunakan
bahan berupa asam klorida ( HCl ), karena HCl mampu melarutkan beberapa
campuran bahan pembersih lainnya yang tidak dapat larut dalam air tetapi dapat
larut dalam HCl, sehingga mampu membersihkan kotoran pada lantai dengan lebih baik.
5. Pemutih Makanan
Bahan pemutih makanan digunakan agar
makanan tampak lebih menarik. Bahan yang digunakan sebagai pemutih makanan
antara lain : kalium bromat ( KbrO4), kalium iodat (KIO4), benzoil peroksida,
natrium bisulfat, dan asam askorbat. Bahan ini bekerja dengan cara
mengoksidasipigmen karotinoid ( xantofil ) menjadi bahan yang tidak berwarna.
6. Pewangi Pakaian
Bahan yang digunakan untuk membuat pewangi
pakaian antara lain : amonium klorida kuartener, dimetil tallow amonium sulfat
atau coconut oildietanolamin.
7. Pembasmi Serangga
Bahan yang digunakan untuk membuat pembasmi
serangga adalah DDT ( dikloro difenil trikloroetana ) yang mengandung tidak kurang dari 50% p.p
dikloro 2.2 difenil 1.1.1 trikloroetana hablur kuning. Jenis insektisida lain
adalah DDX, DDD, dan DCPA.
B. Bahan
Kimia dalam produk Obat-obatan
1. Obat Flu
Obat flu mengandung acetaminophen atau
paracetamol ( N-acetyl-para-amino-phenol ataupara-acetyl-amino-phenol )
2. Obat batuk mengandung senyawa
dextromethropan hydrobromide.
C.
Bahan kimia dalam produk cat
Bahan kimia yang digunakan untuk cat berupa
asam akrilat.
D. Bahan
Kimia produk Pupuk
Dalam pupuk terdapat
unsur kimia antara lain :
nitrogen ( N ) , fosfor ( P ) , dan kalium ( K ) . Pupuk yang biasanya dibuat oleh
industri pupuk antara lain : NPK , urea
( CO(NH2)2 , ZA (zwavelzuur ammonium) atau amonium sulfat ( (NH4)2SO4 ) , superfosfat (Ca(H2PO4)2 ), dan kalium ( K2SO4
atau KCl ).
E. Pewarna
Makanan
Warna dapat memberikan daya tarik pada
makanan. Pewarna tambahan yang berasal dari alam seperti kunyit, daun pandan,
angkak, daun suji, coklat, wortel, dan karamel. Zat warna sintetik ditemukan
oleh William Henry Perkins tahun 1856, zat pewarna ini lebih stabil dan
tersedia dari berbagai warna. Zat warna sintetis mulai digunakan sejak tahun
1956 dan saat ini ada kurang lebih 90% zat warna buatan digunakan untuk
industri makanan. Salah satu contohnya adalah tartrazin, yaitu
pewarna makanan buatan yang mempunyai banyak macam pilihan warna, diantaranya
Tartrazin CI 19140. Selain tartrazin ada
pula pewarna buatan, seperti sunsetyellow FCF (jingga), karmoisin (Merah),
brilliant blue FCF (biru).
F. Bahan
kimia dalam produk perekat
Bahan kimia untuk produk perekat berupa cyanoacrylate
Sumber :
1. BSE
Belajar IPA kelas 8, Saeful Karim,dkk,
Pusat Perbukuan, 2008
2.
Ringkasan dan Bank Soal untuk SMP, Nunung Nurhayati, S.Pd, CV Yrama Widya, 2007
3,
Kumpulan Soal Prediksi UN 2012
PREDIKSI SOAL UN IPA
SMP/MTS 2012
1.
Materi yang partikel terkecilnya atom adalah ....
a. logam emas c. gas nitrogen
b. gas oksigen d. air
2.
Senyawa yang tidak tersusun atas ion-ion adalah ....
a. NaCl c. KNO3
b. H2O d. CaCO3
3.
Rumus kimia berikut yang merupakan molekul senyawa adalah ....
a. O3 c. Cl2
b. CO d. HCl
4.
Rumus kimia berikut yang termasuk molekul unsur adalah ....
a. O2 c. NO
b. CO d. HCl
5.
Partikel terkecil dari materi yang bermuatan negatif disebut ....
a. anion c. electron
b. kation d. molekul
6.
Ion kalium yang bermuatan positif satu (K+) jika berikatan dengan satu
ion klorida yang bermuatan negatif satu (Cl–) akan membentuk senyawa dengan
rumus ....
a. KCl2 c. K2Cl
b. KCl
d. K2Cl2
7. Lelehan gula putih tidak menghantarkan
listrik, sedangkan lelehan garam dapur (cair) dapat menghantarkan listrik. Hal
ini disebabkan karena ....
a. gula merupakan unsur bukan logam
b. gula merupakan senyawa
c. garam dapur tersusun dari partikel
bermuatan
d. garam dapur merupakan senyawa
8. Pernyataan yang tidak benar tentang asam
askorbat atau vitamin C yang memiliki rumus kimia C6H8O6
adalah ....
a. pada tiap molekulnya terdapat tiga macam
atom unsur
b. pada tiap molekulnya terdapat 20 buah atom
unsur
c. partikel terkecilnya berupa atom
d. partikel terkecilnya berupa molekul
9.
Pernyataan yang benar tentang garam dapur yang memiliki rumus kimia NaCl
adalah ....
a. pada tiap molekulnya terdapat empat macam
atom unsur
b. partikel terkecilnya berupa ion-ion
c. partikel terkecilnya berupa molekul
d. partikel terkecilnya berupa atom
10. Rumus kimia 2H2 menyatakan
....
a. 2 atom H c. 2 molekul H
b. 2 atom H2 d. 2 molekul H2
Inti Atom &
Radioaktivitas
Istilah Atom berasal dari bahasa Yunani yang artinya tidak dapat dipotong
ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Atom adalah satuan dasar materi yang
terdiri dari inti Atom beserta awan elektron
bermuatan negatif yang menggelilinginya.
Inti Atom jauh lebih kecil dari ukuran asli
atom antara 10.000 dan 100.000 kali
lebih kecil.
Massa Atom berasal dari proton dan neutron jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagai bilangan Massa.
Radioaktivitas adalah suatu gejala yang menunjukan adanya
aktivitas inti Atom yang disebabkan karena inti atom yang stabil . Gejala yang
diamati ini dinamakan Sinar Radioaktif.
Radioaktivitas pertama kali ditemukan pada
tahun 1896 oleh ilmuwan prancis Hendri
Becquerel.
Ada 3 jenis sinar pancaran yang lazim
disebut sinar yaitu :
1.sinar a adalah berkas yang menyimpang ke
keping negatif.
2.sinar b adalah berkas yang menyimpang ke
arah keping positif.
3.sinar g adalah berkas yang tidak
mengalami simpangan di dalam medan listrik maupun medan magnet.
Energi
inti adalah energi yang di
perlukan untuk memutuskan inti menjadi proton-proton dan neutron-neutron
pembentuknya.
Dikenal ada 2 Reaksi Nuklir yaitu:
1. Reaksi fusi nuklir adalah reaksi peleburan 2 atau lebih inti
atom menjadi atom baru yang menghasilkan Energi.
2. Reaksi
fisi nuklir adalah reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom
lainnya dan menghasilkan Energi.
Peluruhan
Radioaktif adalah kumpulan
beragam proses dimana sebuah inti atom yang tidak stabil memancarkan partikel
radiasi. Hukum coulomb atau gaya elektrostatik juga mempunyai
peranan yang berarti pada ukuran ini.
Macam
macam sinar Radioaktif
yaitu :
1.sinar a (Alfa) tidak lain adalah inti atom helium bermuatan 2e dan bermassa
4 sma.
2.sinar b (Beta) tidak lain adalah partikel elektron.
3.sinar g (Gamma) mempunyai tembus paling
besar,sinar g memerlukan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih
pendek.
Berdasarkan
kegunaanya reaktor nuklir dibedakan
menjadi 3 yaitu:
1.Reaktor pereduksi isotop
2.Reaktor Daya/power
3.Reaktor penelitian
0 Komentar