Hukum-hukum tentang Gas

Hukum-hukum tentang Gas- Teori kinetik gas membahas hubungan antara besaran-besaran yang menentukan keadaan suatu gas. Jika gas yang diamati berada di dalam ruangan tertutup, besaran-besaran yang menentukan keadaan gas tersebut adalah volume (V), tekanan (p), dan suhu gas (T). Menurut proses atau perlakuan yang diberikan pada gas, terdapat tiga jenis proses, yaitu isotermal, isobarik, dan isokhorik. Pembahasan mengenai setiap proses gas tersebut dapat Anda pelajari dalam uraian berikut.

1. Hukum Boyle
Perhatikanlah Gambar 8.1 berikut.

Gambar 8.1 (a) Gas di dalam tabung memiliki volume V₁ dan tekanan P₁. (b) Volume gas di dalam tabung diperbesar menjadi V₂sehingga tekanannya P₂menjadi lebih kecil.

Suatu gas yang berada di dalam tabung dengan tutup yang dapat diturunkan atau dinaikkan, sedang diukur tekanannya. Dari gambar tersebut dapat Anda lihat bahwa saat tuas tutup tabung ditekan, volume gas akan mengecil dan mengakibatkan tekanan gas yang terukur oleh alat pengukur menjadi membesar. Hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) suatu gas yang berada di ruang tertutup ini diteliti oleh Robert Boyle. Saat melakukan percobaan tentang hubungan antara tekanan dan volume gas dalam suatu ruang tertutup, Robert Boyle menjaga agar tidak terjadi perubahan temperatur pada gas (isotermal). Dari data hasil pengamatannya, Boyle mendapatkan bahwa hasil kali antara tekanan (p) dan volume (V) gas pada suhu tetap adalah konstan. Hubungan, tersebut dikenal dengan Hukum Boyle yang dapat dinyatakan berikut ini.

“Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”.

Hasil pengamatan Boyle tersebut kemudian dikenal sebagai Hukum Boyle yang secara matematis dinyatakan dengan persamaan

pV = konstan

atau

p₁V₁ = p₂V₂

Dalam bentuk grafik, hubungan antara tekanan (p) dan volume (V) dapat dilihat pada Gambar 8.2.

2. Hukum Gay-Lussac

Gay-Lussac, seorang ilmuwan asal Prancis, meneliti hubungan antara volume gas (V) dan temperatur (T) gas pada tekanan tetap (isobarik). Apabila botol dalam keadaan tertutup kita masukkan ke api, maka botol tersebut akan meledak. Hal ini terjadi karena naiknya tekanan gas di dalamnya akibat kenaikan suhu. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa:

“Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”.

Pernyataan tersebut dikenal dengan Hukum Gay Lussac. Secara matematis dapat dituliskan:

P ~ T

dengan:
P₁ = tekanan gas pada keadaan 1 (N/m²)
T₁ = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)
P₂ = tekanan gas pada keadaan 2 (N/m²)
T₂ = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)
Hubungan antara tekanan dan suhu gas pada volume konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti yang tampak pada Gambar 8.4. Proses yang terjadi pada volume konstan disebut proses isokhoris.

Gambar 8.4 Grafik hubungan P- T pada volume konstan

3. Hukum Charles

Telah diketahui bahwa selain ditentukan oleh tekanan, volume gas dalam ruang tertutup juga dipengaruhi oleh suhu. Jika suhu gas dinaikkan, maka gerak partikel-partikel gas akan semakin cepat sehingga volumenya bertambah. Apabila tekanan tidak terlalu tinggi dan dijaga konstan, volume gas akan bertambah terhadap kenaikan suhu. Hubungan tersebut dikenal dengan Hukum Charles yang dapat dinyatakan berikut ini.

“Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”

Secara matematis, pernyataan tersebut dapat dituliskan:
V ~ T

dengan:
V₁ = volume gas pada keadaan 1 (m₃)
T₁ = suhu mutlak gas pada keadaan 1 (K)
V₂ = volume gas pada keadaan 2 (m³)
T₂ = suhu mutlak gas pada keadaan 2 (K)
Hubungan antara volume gas dan suhu pada tekanan
konstan dapat dilukiskan dengan grafik seperti yang
tampak pada Gambar 8.3. Proses yang terjadi pada tekanan tetap disebut proses isobaris.

Gambar 8.3 Grafik hubungan V-T pada tekanan konstan