Kalkulator Hukum Gas Ideal

Kategori: Fizik
- 02 September 2025
| |

Hukum Gas Ideal menerangkan hubungan antara tekanan, isipadu, suhu, dan jumlah gas dalam sistem. Persamaannya adalah PV = nRT.

Pengira ini membantu anda menentukan mana-mana satu pembolehubah dalam hukum gas ideal apabila tiga yang lain diketahui.

Nilai standard: 8.3145 J/(mol·K)

Mengenai Hukum Gas Ideal

Hukum Gas Ideal adalah persamaan keadaan yang menghubungkan tekanan, isipadu, suhu, dan jumlah gas dalam sistem. Ia adalah gabungan hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Avogadro.

Konsep Utama:
  • Gas Ideal: Gas teoritis yang terdiri daripada zarah titik yang bergerak secara rawak dan tidak berinteraksi kecuali semasa perlanggaran elastik.
  • Persamaan Keadaan: Hukum gas ideal adalah persamaan keadaan yang menerangkan sifat fizikal gas.
  • Hukum Boyle: Pada suhu tetap, tekanan gas adalah berkadar songsang dengan isipadunya (P ∝ 1/V).
  • Hukum Charles: Pada tekanan tetap, isipadu gas adalah berkadar terus dengan suhu mutlaknya (V ∝ T).
  • Hukum Avogadro: Isipadu gas yang sama, pada suhu dan tekanan yang sama, mengandungi bilangan molekul yang sama.
Persamaan Hukum Gas Ideal:

PV = nRT

Di mana:

  • P adalah tekanan gas
  • V adalah isipadu gas
  • n adalah bilangan mol gas
  • R adalah pemalar gas sejagat
  • T adalah suhu mutlak (dalam Kelvin)

Nilai pemalar gas R bergantung kepada unit yang digunakan:

  • R = 8.3145 J/(mol·K) apabila tekanan dalam pascal (Pa) dan isipadu dalam meter padu (m³)
  • R = 0.08206 L·atm/(mol·K) apabila tekanan dalam atmosfera (atm) dan isipadu dalam liter (L)
  • R = 1.9872 cal/(mol·K) apabila menggunakan kalori dan unit lain yang sesuai
Persamaan Van der Waals:

Hukum gas ideal menganggap bahawa molekul gas tidak mempunyai isipadu dan tidak berinteraksi antara satu sama lain. Persamaan Van der Waals memberikan model yang lebih tepat untuk gas sebenar dengan mengambil kira isipadu molekul dan daya antara molekul:

\(P + a\frac{n^2}{V^2}\)(V - nb) = nRT

Di mana:

  • a adalah parameter tarikan yang mengambil kira daya antara molekul
  • b adalah parameter isipadu yang mengambil kira saiz terhingga molekul gas
Aplikasi Hukum Gas Ideal:
  • Kimia: Mengira jumlah reaktan dan produk dalam reaksi fasa gas
  • Fizik: Mengkaji tingkah laku gas dalam pelbagai keadaan
  • Kejuruteraan: Merancang sistem yang melibatkan gas (pemampat, enjin, HVAC)
  • Meteorologi: Memahami sifat dan tingkah laku atmosfera
  • Perubatan: Aplikasi dalam fisiologi pernafasan dan pertukaran gas
Had Hukum Gas Ideal:

Hukum gas ideal menjadi kurang tepat dalam keadaan berikut:

  • Tekanan tinggi, di mana isipadu molekul menjadi signifikan
  • Suhu rendah, di mana daya antara molekul menjadi signifikan
  • Keadaan berhampiran titik kritikal gas atau titik pemeluwapan
  • Untuk molekul polar dengan tarikan antara molekul yang kuat

Dalam keadaan ini, persamaan keadaan yang lebih kompleks seperti persamaan Van der Waals memberikan anggaran yang lebih baik.

Apa itu Kalkulator Hukum Gas Ideal?

Kalkulator Hukum Gas Ideal membantu anda menentukan hubungan antara tekanan, volume, suhu, dan jumlah mol gas menggunakan formula Hukum Gas Ideal. Alat ini membolehkan anda mengira satu pembolehubah yang hilang apabila tiga yang lain diketahui, menjadikannya berguna untuk aplikasi kimia, fizik, dan kejuruteraan.

Formula Hukum Gas Ideal:

\( PV = nRT \)

Di mana:

  • \( P \) = Tekanan
  • \( V \) = Volume
  • \( n \) = Jumlah mol
  • \( R \) = Pemalar gas
  • \( T \) = Suhu (dalam Kelvin)

Bagaimana Menggunakan Kalkulator

Ikuti langkah-langkah ini untuk mengira pembolehubah yang hilang:

  • Pilih pembolehubah yang ingin anda kira (Tekanan, Volume, Mol, atau Suhu).
  • Masukkan nilai yang diketahui dalam medan yang sesuai.
  • Pilih unit yang betul untuk setiap input (contohnya, Pascal untuk tekanan, Liter untuk volume).
  • Klik butang Kira untuk mendapatkan hasil.
  • Lihat butiran pengiraan dan penukaran unit.

Ciri-ciri Kalkulator Hukum Gas Ideal

  • Menyokong pelbagai pilihan unit untuk setiap pembolehubah.
  • Termasuk alat visualisasi untuk melihat tingkah laku gas.
  • Membolehkan pengiraan menggunakan persamaan Van der Waals untuk gas sebenar.
  • Menyediakan sifat gas tambahan seperti ketumpatan dan kelajuan RMS.

Kenapa Kalkulator Ini Berguna?

Alat ini bermanfaat untuk pelajar, penyelidik, dan profesional yang perlu bekerja dengan gas. Ia memudahkan pengiraan dan menghapuskan kesilapan penukaran manual.

Soalan Lazim

1. Apa itu Pemalar Gas Ideal?

Pemalar gas (\( R \)) adalah nilai yang digunakan dalam Hukum Gas Ideal. Ia berbeza berdasarkan sistem unit:

  • \( 8.3145 \) J/(mol·K) untuk unit SI
  • \( 0.0821 \) L·atm/(mol·K) untuk atmosfera

2. Bila Saya Perlu Menggunakan Persamaan Van der Waals?

Gunakan model Van der Waals apabila berurusan dengan gas sebenar pada tekanan tinggi atau suhu rendah, di mana molekul gas berinteraksi antara satu sama lain.

3. Bolehkah Saya Menggunakan Kalkulator Ini untuk Mana-mana Gas?

Ya, anda boleh menggunakannya untuk mana-mana gas, asalkan anda memasukkan nilai yang betul. Untuk gas sebenar, beralih ke model Van der Waals dan masukkan pemalar yang sesuai.

4. Kenapa Saya Perlu Menukar Suhu ke Kelvin?

Hukum Gas Ideal memerlukan suhu mutlak, yang diukur dalam Kelvin (K). Jika anda memasukkan suhu dalam Celsius atau Fahrenheit, kalkulator akan menukarnya secara automatik.

Aplikasi Hukum Gas Ideal

  • Sains: Memahami sifat gas dalam eksperimen.
  • Kejuruteraan: Merancang sistem HVAC dan pembakaran.
  • Meteorologi: Mengkaji gas atmosfera dan corak cuaca.
  • Perubatan: Menganalisis pertukaran gas pernafasan.

Kesimpulan

Kalkulator Hukum Gas Ideal adalah alat praktikal untuk menyelesaikan masalah berkaitan gas dengan cepat dan tepat. Sama ada anda seorang pelajar, saintis, atau jurutera, alat ini memudahkan pengiraan dan memberikan wawasan berharga tentang tingkah laku gas.