GAS
Teks: Bab 5 (Hlm 154-200)

Kita menyukat gas dengan pelbagai kuantiti, atau parameter:
Yang paling kerap kita dengar ialah berat (unit SI - kg).
Jika kita tahu jenis atau nama gas berkenaan, kita boleh kaitkan jisim gas dengan bilangan mol, melalui perkaitan dengan jisim molekul.

Contoh: bagi 14 kg gas butana, (C₄H₁₀ = 58 g mol^-1), maka amaun gas tersebut boleh dinyatakan dalam bilangan mol,

Ada parameter lain:
1. Isipadu [Unit SI - Liter (L), = 1000 cm³ = 1 dm³, dan mililiter (mL) = 1 cm³
1 m³ = (100 cm)³ = 10⁶ cm³ = 10⁶ mL = 1000 L = 1000 dm³
1 m³ = (1000 mm)³ = 10⁹ mm³]

2. Tekanan [daya seunit luas tegak kepada arah tindakan daya]
Unit SI - pascal (Pa)
1 Pa = 1 N m^-2

[newton (N) adalah unit SI untuk daya. 1 N ialah daya yang menyebabkan jisim 1 kg bergerak dengan pecutan 1 m s^-2]

Tekanan 1 Pa sangat kecil - kira-kira tekanan yang diberikan oleh jisim sebiji guli pada luas 1 m².

Tekanan 1 atmosfera (dinamai tekanan atmosfera) bernilai 101325 Pa (tepat).
Untuk meringkaskan angka,
1 atm ditulis bersamaan 101.325 kPa (kilopascal) (tepat)
Untuk pengiraan hampir 1 atm = 101 kPa
[Untuk pengiraan hampir yang cepat/anggaran 1 atm = 100 kPa.]

Unit lain yang digunakan untuk tekanan ialah torr.
1 torr = 1/760 atm
1 atm = 760 torr (tepat - takrif)

Ada juga yang menggunakan unit mmHg (milimeter tinggi turus merkuri)
1 atm = 760 mmHg (tepat - takrif)
1 mmHg = 1 torr

Unit torr dan mmHg bukan unit mutlak tekanan (iaitu tidak berdimensi tekanan), jadi ia tidak boleh digunakan dalam pengiraan, tanpa terlebih dahulu ditukarkan kepada unit mutlak, iaitu pascal (Pa).

3. Satu lagi parameter yang kena mengena dengan gas ialah suhu.
Sebagai petunjuk suhu dinyatakan dalam darjah celsius (^oC).
Tetapi sebagai parameter gas, suhu dinyatakan dalam kelvin (K)

Suhu dalam K = Suhu dlm °C + 273.15
(Untuk pengiraan cepat faktor 273.15 diambil sebagai 273 sahaja)

Misalnya 25 °C = 25 + 273 = 298 K

Terdapat perkaitan di antara amaun gas (bilangan mol, n), Isipadu (V), Tekanan (P) dan Suhu (T). Perkaitan ini disebut persamaan gas. Persamaan gas yang paling ringkas sekali disebut persamaan gas unggul, dan berbentuk,

PV = nRT

dengan R adalah suatu pemalar yang disebut pemalar gas universal,
bernilai 8.31 J K^-1 mol^-1.

Pada suhu tetap, isipadu gas, V berkadar songsang dengan tekanan, P.
(dikenali dengan nama Hukum Boyle).

dengan K adalah suatu pemalar. Isipadu sekuantiti gas, bertambah apabila tekanannya berkuran, sebaliknya tekanannya bertambah apabila isipadunya berkurang.

 Pada suhu, T tetap, sekuantiti tertentu gas berkelakuan:

(PV)_{keadaan 1} = (PV)_{keadaan 2}

Biasanya dituliskan sebagai

P₁V₁ = P₂V₂ = nRT

Contoh:
Oksigen berisipadu 500 mL pada tekanan 100 kPa ditekan sehingga isipadunya menjadi 400 mL. Berapakah tekanan akhir?

P₂ = (P₁V₁)/V₂ = [(500 mL)(100 kPa)]/400 mL = 125 kPa

1. V melawan 1/P . Kecerunan positif melalui origin.
2. P melawan 1/V. Kecerunan positif melalui origin.
3. PV melawan P. Kecerunan sifar.
4. PV melawan V. Kecerunan sifar.
5. LogV melawan logP. Kecerunan negatif.

Data dan graf menunjukkan gas tidak mematuhi hukum Boyle sepenuhnya. Sisihan berlaku terutama sekali dalam kawasan tekanan tinggi (dan pada suhu sangat rendah, di bawah 200 K). Ini bererti gas ini juga tidak mematuhi persamaan gas ringkas PV = nRT.

Gas yang mematuhi persamaan gas PV = nRT pada semua keadaan disebut gas unggul dan persamaan PV = nRT disebut persamaan gas unggul. Gas sahih (gas yang wujud, misalnya oksigen, nitrogen, karbon dioksida, helium, argon, dll) mematuhi persamaan gas dalam julat tertentu sahaja.

1. Sebutkan semua parameter yang mencirikan sejumlah tertentu suatu gas.

2. Apakah perbezaan di antara isipadu suatu gas dengan jumlah isipadu semua zarah gas tersebut.

3. Atom argon (Ar = 40) mempunyai jejari 2×10^-8 cm.
(a) Berapakah jumlah isipadu zarah (atom) yang terdapat dalam 1 g gas argon? [0.5048 cm³]
(b) Jika argon dalam (a), ditempatkan di dalam silinder 10 L, berapa peratuskah ruang silinder tersebut yang diisi oleh zarah argon? [5.048×10^-3 %]
(c) Gunakan persamaan gas unggul untuk menghitung nilai P/T bagi gas argon dalam (b) di atas. [20.775 Pa K^-1]
(d) Berapakah tekanan gas argon tersebut jika silinder berkenaan berada pada suhu biasa 25 °C? [6.19 kPa = 0.06 atm]
(e) Jika silinder tersebut mampu menanggung tekanan sebesar 10 atm sahaja, berapakah jisim maksimum argon yang boleh dimuatkan di dalam silinder tersebut? [163 g]

4. Satu exsperimen yang menggunakan gas hidrogen sulfida sedang berlangsung di dalam sebuah makmal bersaiz 40x20x8 kaki. Jika paras kekesanan bau gas tersebut adalah 0.15 bahagian per bilion, berapakah isipadu maksimum gas tersebut yang boleh terlepas ke dalam ruang makmal tersebut untuk ia terkesan oleh deria bau?
Hitung isipadu bilik makmal yang bersaiz 40×20×8 kaki, dalam kaki padu [6400 ka³]
Tukarkan ke unit m³ atau L (1 ka³ = 0.0283 m³ = 28.3 L) [181.12 m³ = 181120 L]
Berapakah isipadu (liter) yang merupakan 1 bahagian per bilion (bpb) isipadu ini? [1.81×10^-4 L]
Berapakah isipadu (liter) yang merupakan 0.15 bpb isipadu ini? [2.715×10^-5 L = 0.02715 cm³]

1. Antara parameter gas berikut, yang manakah yang diperoleh daripada pengukuran secara langsung?
A. Suhu
B. Jisim
C. Tekanan
D. Isipadu

2. Jika kamu diberitahu seamaun tertentu gas tertentu, misalnya, 14 kg gas butana, C₄H₁₀, apakah parameter yang perlu kamu perolehi terlebih dahulu untuk mengetahui tekanannya pada sesuatu suhu?
A. Bilangan mol
B. Isipadu
C. Pemalar gas
D. Jisim molekul gas

3. Diketahui seamaun tertentu gas pada suhu malar, data tentang variasi isipadu, V, dengan tekanan, P, telah diperoleh. Jika plot PV melawan V dilakukan, apakah yang kamu jangka tentang ciri plot ini?
A. Garis lurus, berkecerunan positif, berpintasan positif pada kordinat
B. Garis lurus, berkecerunan negatif, melalui titik sifar
C. Garis lurus selari dengan absisa (paksi mendatar)
D. Garis lurus, berkecerunan positif, melalui titik sifar.

4. Jika eksperimen lanjutan dilakukan ke atas gas di atas dengan menambahkan variasi suhu, T, apakah yang kamu jangkakan tentang plot graf PV melawan T (dalam unit kelvin)?
A. Garis lurus, berkecerunan positif, berpintasan positif pada kordinat
B. Garis lurus, berkecerunan negatif, melalui titik sifar
C. Garis lurus selari dengan absisa (paksi mendatar)
D. Garis lurus, berkecerunan positif, melalui titik sifar.