Page 964 - Fisika Dasar 1 - Mikrajuddin Abdullah

Bab 12 Gas dan Termodinamika

nRT 0 , 1  , 8 315 273
V   = 22,4  10 m3 = 22,4 L
-3
P , 1 013 10 5

12.6 Teorema Ekipartisi Energi

Molekul-molekul gas ideal dalam suatu wadah bergerak dalam
arah sembarang. Namun, arah semabarang tersebut selalu dapat
diuraikan atas tiga arah yang saling tegak lurus, yaitu: sejajar sumbu x,
sejajar sumbu y, dan sejajar sumbu z (Gambar 12.4). Makin besar suhu
gas maka makin besar kecepatan gerak molekulnya, yang berarti makin
besar energi kinetiknya. Pertanyaan berikutnya adalah, adakah
persamaan yang mengubungkan energi kinetik molekul gas ideal dengan
suhu gas tersebut? Jawabannya diberikan oleh teorema partisi energi.
Teori ini menyatakan bahwa

Energi rata-rata untuk tiap derajat kebebasan yang dimiliki
molekul sama dengan kT/2,

dengan

k adalah tetapan Boltzmann = 1,38  10 -23 J/K;

T adalah suhu gas (K).

Apa yang dimaksud dengan energi untuk tiap derajat kebebasan di
sini? Mari kita bahas. Molekul dalam ruang tiga dimensi (misalnya dalam
wadah) dapat bergerak dengan bebas dalam tiga arah sembarang, yaitu
arah sumbu x, arah sumbu y, dan arah sumbu z. Dalam keadaan
demikian, molekul gas dikatakan memiliki tiga derajat kebebasan gerak.
Energi rata-rata yang berkaitan dengan gerak molekul gas, yaitu energi
kinetik gas tersebut pada suhu T menjadi

1 3
3 kT  kT
2 2

Misalkan wadah dibuat sangat tipis sehingga dapat dianggap

951