Kalkulator Tekanan Parsial

Kalkulator tekanan parsial menentukan tekanan yang disumbangkan oleh satu gas di dalam campuran gas. Kalkulator ini menggunakan hukum Dalton: masukkan tekanan total dan fraksi mol setiap gas, lalu alat ini mengembalikan bagian tekanan yang disumbangkan setiap gas.

Apa yang dimaksud dengan tekanan parsial?

Campuran gas, seperti udara, mengandung beberapa gas berbeda yang terkurung dalam ruang yang sama. Setiap gas menekan dinding wadahnya seolah-olah gas tersebut berada sendirian di dalam wadah. Tekanan dari satu gas disebut tekanan parsialnya.

John Dalton, seorang kimiawan Inggris, menjelaskan perilaku ini pada 1801. Aturannya, yang kini disebut hukum tekanan parsial Dalton, menyatakan bahwa tekanan total campuran gas sama dengan jumlah tekanan yang akan diberikan oleh setiap gas jika berada sendiri:

$P_{total} = P_1 + P_2 + P_3 + \dots + P_n$

Hal ini berlaku untuk gas ideal, yaitu model sederhana yang menganggap molekul gas tidak saling tarik-menarik atau berinteraksi. Udara pada tekanan sehari-hari berperilaku cukup mendekati model ini sehingga hukum tersebut memberikan hasil yang akurat.

Rumus tekanan parsial

Tekanan parsial suatu gas sama dengan fraksi molnya dikalikan tekanan total:

$P_i = X_i \times P_{total}$

$P_i$ adalah tekanan parsial gas $i$ .
$X_i$ adalah fraksi mol gas $i$ , yaitu angka antara 0 dan 1.
$P_{total}$ adalah tekanan total campuran.

Fraksi mol adalah bagian dari seluruh partikel gas yang merupakan satu gas tertentu:

$X_i = \frac{n_i}{n_{total}}$

Di sini, $n_i$ adalah jumlah mol gas $i$ , sedangkan $n_{total}$ adalah jumlah mol semua gas dalam campuran secara keseluruhan. Karena setiap partikel gas merupakan bagian dari suatu komponen, semua fraksi mol dalam campuran harus berjumlah 1.

Cara menghitung tekanan parsial: contoh

Misalkan sebuah tangki tertutup berisi campuran gas dengan tekanan total 2 atmosfer (atm), yang terdiri atas:

Oksigen (O₂): fraksi mol 0,21
Nitrogen (N₂): fraksi mol 0,78
Karbon dioksida (CO₂): fraksi mol 0,01

Kalikan setiap fraksi mol dengan tekanan total:

Oksigen: $0.21 \times 2 = 0.42$ atm
Nitrogen: $0.78 \times 2 = 1.56$ atm
Karbon dioksida: $0.01 \times 2 = 0.02$ atm

Sebagai pemeriksaan, ketiga tekanan parsial tersebut jika dijumlahkan kembali sama dengan tekanan total: $0.42 + 1.56 + 0.02 = 2.00$ atm.

Hal ini penting dalam praktik. Dalam terapi oksigen hiperbarik, dokter meningkatkan tekanan total yang dihirup pasien, sehingga tekanan parsial oksigen meningkat meskipun persentase oksigen dalam campuran gas tetap sama. Tekanan parsial oksigen yang lebih tinggi mendorong lebih banyak oksigen masuk ke dalam darah.

Cara menggunakan kalkulator tekanan parsial

Masukkan tekanan total campuran dan pilih satuan yang digunakan: atmosfer (atm), kilopascal (kPa), atau milimeter merkuri (mmHg).
Beri nama setiap gas dan masukkan fraksi molnya. Pilih "Add Component" untuk menambahkan gas lain, atau "Clear" pada suatu baris untuk menghapusnya. Fraksi mol harus berada di antara 0 dan 1, serta jumlahnya harus sama dengan 1 untuk semua komponen, dengan toleransi pembulatan kecil.
Hasil muncul segera setelah entri valid. Tidak ada langkah penghitungan terpisah. Setiap gas memperoleh kartu hasilnya sendiri, yang ditampilkan hingga empat angka di belakang koma, dan diagram batang di bawahnya menunjukkan pembagian tekanan total di antara gas-gas tersebut.
Pilih "Copy Results" untuk menyalin angka sebagai teks biasa ke dalam laporan laboratorium atau lembar kerja.

Halaman dibuka dengan contoh campuran: udara kering pada 1 atm, oksigen 0,21, dan nitrogen 0,79. Pilih "Reset" untuk kembali ke campuran tersebut.

Kalkulator memeriksa input sebelum menampilkan hasil. Kalkulator menandai kesalahan jika tekanan total kosong, nol, atau negatif; jika ada komponen yang tidak memiliki nama; atau jika jumlah fraksi mol tidak sama dengan 1.

Satuan tekanan

Pemilih satuan memberi nama pada angka, bukan mengonversinya. Tekanan parsial ditampilkan dalam satuan yang sama dengan tekanan total yang dimasukkan. Masukkan 760 dan pilih mmHg, maka jawabannya dalam mmHg. Masukkan 1 dan pilih atm, maka jawabannya dalam atm. Mengubah pemilih setelahnya hanya mengubah label hasil tanpa mengubah skalanya.

Hukum Dalton berlaku untuk satuan tekanan apa pun, sehingga tidak diperlukan konversi selama tekanan total dimasukkan dalam satuan yang diinginkan untuk hasil. Untuk mengubah satuan di antara ketiganya secara manual:

1 atm = 101,325 kPa
1 atm = 760 mmHg
1 kPa = 7,5006 mmHg

Pelajaran kimia biasanya menggunakan atmosfer. Bidang kedokteran cenderung melaporkan gas darah dalam mmHg. Bidang teknik sering menggunakan kPa. Kalkulator ini tidak menyediakan bar atau psi.

Penggunaan tekanan parsial

Fisiologi pernapasan. Oksigen berpindah dari paru-paru ke dalam darah, sedangkan karbon dioksida bergerak ke arah sebaliknya, karena perbedaan tekanan parsial, bukan tekanan total. Udara di paru-paru biasanya memiliki tekanan parsial oksigen sekitar 100 mmHg, sedangkan darah yang datang dari tubuh membawa oksigen pada tekanan parsial yang lebih rendah, sehingga oksigen mengalir ke dalam darah mengikuti gradien tersebut.

Teknik kimia. Laju reaksi dalam proses fase gas, seperti sintesis amonia, bergantung pada tekanan parsial gas-gas yang bereaksi, bukan hanya tekanan total sistem. Perancang kolom distilasi dan peralatan pemisahan gas juga bekerja langsung dengan tekanan parsial.

Ilmu lingkungan. Karbon dioksida di atmosfer kini berada di atas 420 bagian per juta dan masih meningkat. Tekanan parsialnya, meskipun kecil, mendorong sebagian besar pemanasan tambahan yang terkait dengan gas tersebut. Oksigen terlarut di danau dan sungai juga bergantung pada tekanan parsial oksigen di udara di atas permukaan air, melalui hubungan yang disebut hukum Henry.

Saat hukum Dalton tidak berlaku dengan baik

Hukum Dalton mengasumsikan bahwa molekul gas tidak saling berinteraksi. Asumsi ini tidak berlaku pada tekanan tinggi atau suhu rendah, ketika molekul-molekul cukup berdekatan sehingga gaya antarmolekul menjadi penting. Pengolahan gas alam pada tekanan tinggi, misalnya, sering memerlukan besaran yang lebih maju, yaitu fugasitas, sebagai pengganti tekanan parsial sederhana. Hukum Dalton juga tidak menjelaskan tekanan uap suatu cairan, yang bergantung pada suhu dan zat itu sendiri, bukan pada fraksi mol dalam campuran gas.

Pertanyaan yang sering diajukan

Apa yang dimaksud dengan hukum tekanan parsial Dalton? Hukum ini menyatakan bahwa dalam campuran gas yang tidak saling bereaksi, tekanan total sama dengan jumlah tekanan yang akan diberikan setiap gas jika gas tersebut sendiri memenuhi wadah pada suhu yang sama.

Bagaimana cara menghitung tekanan parsial suatu gas? Kalikan fraksi mol gas dengan tekanan total campuran: $P_i = X_i \times P_{total}$ . Sebagai contoh, gas dengan fraksi mol 0,30 dalam campuran bertekanan 4 atm memiliki tekanan parsial sebesar $0.30 \times 4 = 1.2$ atm.

Mengapa fraksi mol harus berjumlah 1? Fraksi mol mengukur bagian dari seluruh partikel gas yang merupakan satu komponen. Karena setiap partikel termasuk dalam suatu komponen, semua bagian tersebut harus mencakup seluruh campuran, sehingga jumlahnya tepat 1.

Dapatkah tekanan parsial lebih besar daripada tekanan total? Tidak. Fraksi mol tidak dapat melebihi 1, sehingga bagian satu gas tidak pernah dapat melebihi keseluruhan campuran. Jika kalkulator melaporkan bahwa jumlah fraksi mol lebih besar dari 1, mungkin persentase dimasukkan sebagai pengganti desimal, misalnya 21, bukan 0,21.

Satuan tekanan apa yang didukung kalkulator? Atmosfer (atm), kilopascal (kPa), dan milimeter merkuri (mmHg). Pemilih satuan memberi nama pada satuan angka yang dimasukkan dan dikembalikan; pemilih tersebut tidak mengonversi antar-satuan dan tidak menyediakan bar atau psi.

Apa perbedaan antara tekanan parsial dan tekanan uap? Tekanan parsial adalah bagian satu gas dari tekanan total dalam suatu campuran dan bergantung pada fraksi mol. Tekanan uap adalah tekanan yang diberikan uap suatu zat murni ketika berada dalam kesetimbangan dengan cairan atau padatannya sendiri, dan hanya bergantung pada suhu.

Sejarah

John Dalton mengusulkan hukum tekanan parsial pada 1801 dan menerbitkannya dalam bukunya pada 1808, A New System of Chemical Philosophy. Karyanya muncul bersamaan dengan hukum-hukum gas awal lainnya, termasuk hukum Boyle (1662), yang menghubungkan tekanan dan volume, serta hukum Charles (1787), yang menghubungkan volume dan suhu. Bersama hukum Avogadro (1811), gagasan-gagasan ini menghasilkan hukum gas ideal, $PV = nRT$ , yang masih menjadi dasar bagi sebagian besar perhitungan gas sehari-hari.

Kalkulator Tekanan Parsial | Campuran Gas & Hukum Dalton