Energi dan Hukum Pertama – Persamaan Tingkat Keadaan Gas Ideal

Gas ideal atau gas perfek adalah idealisasi terhadap perilaku gas riil. Jadi perilaku gas riil seperti udara akan didekati oleh persamaan gas perfek. Dalam model gas ideal berbagai molekul terpisah jauh satu dengan yang lainnya dan hanya berinteraksi pada saat bertumbukan. Kondisi ini akan ditemui pada tekanan rendah dan temperatur tinggi.

Model gas ideal akan akurat jika tekanannya jauh di bawah tekanan kritis dan temperaturnya jauh diatas temperatur kritis.

Karakteristik gas ideal :

1. Energi dalam hanya bergantung kepada temperatur saja
2. Energi dalam tidak akan berubah dengan volume pada temperatur konstan
3. Entalpi tidak akan berubah dengan tekanan pada temperatur konstan
4. Tidak akan berubah menjadi padatan atau cairan.

Persamaan tingkat keadaan gas ideal :

PV = nRT

P = tekanan, V = volume, n = jumlah mole, R = konstanta gas universal (= 8.314 J/K-mol), T = temperatur.

Jika digunakan volume spesifik (m³/mole), maka persamaannya menjadi :

Pv = RT

Konstanta Boltzman, k, (konstanta gas per molekul) didefinisikan sebagai : k = R/N_o  No = bilangan Avogadro = 6.023 x 10²³.

Energi dalam tidak berubah dengan volume pada temperatur konstan:

\left(\frac{δU}{δV}\right)_T=0

Energi pada tidak akan berubah dengan tekanan pada temperature konstan :

\left(\frac{δH}{δP}\right)_T=0

Koefesien Joule-Tompson :

η_π=\left(\frac{δT}{δP}\right)_h=0=-\frac{\left(\frac{δH}{δP}\right)_T}{\left(\frac{δH}{δT}\right)_P}

Maka Koefisien Joule-Thompson untuk gas ideal = 0.

Untuk gas ideal : C_p – C_v = R

Untuk gas ideal monoatom, misalnya helium :

Cv = (3/2) R,      Cp = (5/2) R

Untuk gas ideal diatom, misalnya oksigen :

Cv = (5/2) R,   Cp = (7/2) R

Referensi: Ardy, Husaini. Diktat Kuliiah Termodinamika. ITB. 2012