Kalkulator STP: Hukum Gas Ideal (PV = nRT)

Kalkulator hukum gas ideal mencari tekanan, volume, suhu, atau jumlah gas menggunakan persamaan PV = nRT. Pengguna memasukkan tiga dari empat nilai, lalu kalkulator menghitung nilai yang belum diisi.

Apa itu STP?

STP adalah singkatan dari Suhu dan Tekanan Standar. STP merupakan titik acuan tetap yang digunakan dalam kimia agar pengukuran gas dari berbagai percobaan dapat dibandingkan dengan dasar yang sama. Kalkulator ini mendefinisikan STP sebagai 0 °C (273,15 K) dan tekanan 1 atmosfer (atm), yaitu konvensi lama yang masih digunakan dalam sebagian besar buku teks. IUPAC telah menggunakan tekanan standar yang berbeda sejak 1982: 0 °C dan 100 kPa, yang sedikit lebih rendah daripada 1 atm (101,325 kPa).

Rumus hukum gas ideal

Hukum gas ideal adalah:

PV = nRT

Setiap huruf mewakili satu sifat gas:

• P adalah tekanan, dalam atmosfer (atm)
• V adalah volume, dalam liter (L)
• n adalah jumlah gas, dalam mol (mol)
• T adalah suhu, dalam kelvin (K)
• R adalah konstanta gas. Kalkulator ini menggunakan R = 0,0820574 L·atm/(mol·K)

Konstanta gas memiliki nilai eksak dalam satuan SI: R = 8,31446261815324 J/(mol·K). Satu atmosfer standar juga memiliki nilai eksak, yaitu 101.325 Pa. Membagi yang pertama dengan yang kedua mengubah R menjadi satuan yang digunakan kalkulator ini: 8,31446261815324 ÷ 101,325 = 0,08205736608 L·atm/(mol·K). Banyak buku teks membulatkan nilai ini menjadi 0,08206, yang mengubah hasil sekitar 0,003%.

Suhu harus dinyatakan dalam kelvin agar persamaan dapat digunakan. Kalkulator meminta suhu dalam Celsius dan mengonversinya secara internal dengan menambahkan 273,15 (K = °C + 273,15).

Cara menghitung tekanan, volume, suhu, atau mol

Persamaan tersebut dapat disusun ulang untuk menghitung nilai mana pun yang tidak diketahui.

• Tekanan: P = nRT / V
• Volume: V = nRT / P
• Suhu: T = PV / (nR), lalu hasil dalam kelvin dikonversi kembali menjadi Celsius
• Mol: n = PV / (RT)

Untuk menggunakan kalkulator, pilih nilai yang ingin dicari, lalu isi tiga kolom lainnya. Tekanan, volume, dan jumlah mol masing-masing harus lebih besar dari nol. Suhu harus berada di atas nol mutlak, -273,15 °C.

Contoh: mencari tekanan pada STP

Sampel gas memiliki 1 mol (n = 1), volume 22,4 liter (V = 22,4 L), dan suhu 0 °C, yang setara dengan 273,15 K.

P = nRT / V P = (1 × 0,0820574 × 273,15) / 22,4 P = 1,0006 atm

Hasilnya mendekati 1 atm, sebagaimana diharapkan: satu mol gas ideal menempati sekitar 22,4 liter pada STP.

Contoh: mencari volume

Sampel gas memiliki 1 mol (n = 1), tekanan 1 atm, dan suhu 25 °C, yang setara dengan 298,15 K.

V = nRT / P V = (1 × 0,0820574 × 298,15) / 1 V = 24,4654 L

Volumenya lebih besar daripada pada STP karena suhunya lebih tinggi.

Dari mana rumus ini berasal

Hukum gas ideal menggabungkan tiga hubungan yang lebih dahulu ditemukan. Hukum Boyle menjelaskan bagaimana tekanan dan volume berubah bersama ketika suhu tetap. Hukum Charles menjelaskan bagaimana volume dan suhu berubah bersama ketika tekanan tetap. Hukum Avogadro menjelaskan bagaimana volume berubah seiring jumlah gas ketika tekanan dan suhu tetap. Penggabungan ketiganya menghasilkan PV = nRT.

Kapan hukum gas ideal akurat

Hukum gas ideal menganggap partikel gas sebagai titik-titik yang tidak saling tarik atau tolak. Gas nyata hanya berperilaku demikian dalam kondisi tertentu. Rumus ini paling akurat pada tekanan rendah dan suhu tinggi, jauh dari titik ketika gas berubah menjadi cairan. Pada tekanan sangat tinggi atau suhu sangat rendah, perilaku gas nyata menyimpang dari rumus tersebut sehingga hasilnya menjadi kurang tepat.

Penggunaan umum

Siswa kimia menggunakan hukum gas ideal untuk memeriksa soal dalam buku teks dan laboratorium. Pekerja laboratorium menggunakannya untuk menghubungkan tekanan, volume, dan suhu sampel gas selama percobaan. Insinyur menggunakannya untuk perkiraan kasar dalam tugas seperti menentukan ukuran penyimpanan gas atau memprediksi perubahan volume gas akibat perubahan suhu.

Pertanyaan yang sering diajukan

Apa itu konstanta gas R?

R adalah 0,0820574 L·atm/(mol·K) ketika tekanan diukur dalam atmosfer dan volume dalam liter. Konstanta yang sama adalah 8,31446261815324 J/(mol·K) dalam satuan SI, dengan nilai yang ditetapkan secara eksak oleh revisi SI 2019.

Apakah kalkulator menggunakan suhu Celsius atau kelvin?

Kalkulator menggunakan Celsius. Kalkulator secara otomatis mengonversi nilai tersebut menjadi kelvin sebelum menyelesaikan persamaan.

Mengapa suhu harus di atas -273,15 °C?

-273,15 °C, atau 0 K, adalah nol mutlak, yaitu suhu terendah yang dapat ada. Hukum gas ideal tidak terdefinisi di bawah suhu tersebut.

Apa itu Suhu dan Tekanan Standar (STP)?

STP adalah 0 °C (273,15 K) dan 1 atm. STP memberikan titik acuan bersama bagi para ilmuwan untuk membandingkan pengukuran gas.

Berapa liter volume yang ditempati satu mol gas pada STP?

22,4140 liter pada 0 °C dan 1 atm. Mengatur kalkulator untuk menghitung volume dengan n = 1 mol, P = 1 atm, dan T = 0 °C menghasilkan angka tersebut, yang sesuai dengan volume molar gas ideal yang dipublikasikan.

Apakah tekanan, volume, atau jumlah mol dapat bernilai nol atau negatif?

Tidak. Sampel gas tidak dapat memiliki tekanan, volume, atau jumlah yang nol atau negatif, sehingga kalkulator mengharuskan ketiga kolom tersebut bernilai lebih besar dari nol.