TEORI
KINETIK GAS
HUKUM BOYLE
TUJUAN : Untuk
mengetahui hubungan antara tekanan dan volume pada suhu tetap
Teori
kinetik gas
Teori
kinetik gas memberikan jembatan antara tinjauan gas secara mikroskopik dan
makrokospik. Hukum-hukum gas seperti hukum Boyle, Charles, dan Gay Lussac,
menunjukkan hubungan antara besaran-besaran mikrokospik dari berbagai macam
proses serta perumusannya. Kata kinetik berasal dari adanya anggapan bahwa
molekul-molekul gas selalu bergerak.
Dalam teori kinetik gas, kita akan membahas tentang
perilaku partikel-partikel gas dalam ruang yang terbatas. Partikel-partikel gas
ini kita anggap sebagai sebuah bola yang selalu bergerak. Tiap-tiap partikel
bergerak dengan arah sembarang dan dimungkinkan terjadi tumbukan antar
masing-masing partikel atau antara partikel dengan dinding ruang. Tumbukan yang
terjadi tersebut berupa tumbukan lenting sempurna. Dengan sifat tumbukan yang
demikian, maka tidak ada proses kehilangan energi yang dimiliki partikel gas
pada saat terjadi tumbukan.
Hukum Boyle
Hukum Boyle, yaitu hukum fisika yang
menjelaskan bagaimana kaitan antara tekanan dan volume suatu gas. Penemu hukum boyle adalah Robert Boyle (1627-1691), dia melakukan
penelitian untuk mengetahui hubungan antara tekanan dan volume gas pada suhu
yang konstan. Dari hasil penelitiannya, Robet Boyle menemukan bahwa hasil kali
tekanan dan volume gas dalam ruangan tertutup adalah tetap/konstan.
Hukum boyle
ditemukan oleh Robert Boyle yang menyelidiki pengaruh tekanan terhadap volume
gas pada suhu tetap. Pernyataan Robert Boyle dikenal dengan Hukum Boyle, yang
berbunyi :
“Pada suhu
tetap, tekanan gas di dalam ruang tertutup berbanding terbalik dengan volumenya”
Dari hukum
Boyle tersebut berarti hasil kali tekanan dan volume gas dalam ruang tertutup
adalah konstan (tetap) asalkan suhu gas tetap.
Berdasarkan percobaan yang dilakukannya, Robert Boyle
menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga agar selalu konstan, maka ketika
tekanan gas bertambah, volume gas semakin berkurang. Demikian juga sebaliknya
ketika tekanan gas berkurang, volume gas semakin bertambah. Istilah kerennya
tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas.
Hubungan antara tekanan dan volume pertama kali
dicatat oleh ilmuwan amatir, Richard Towneley dan Henry Power. Boyle mengkonfirmasi penelitian dan eksperimen
mereka dan menerbitkan hasilnya. Berdasarkan keterangan dari Robert Guntherdan otoritas lain, saat itu adalah asisten Boyle, Robert Hooke, yang membuat
peralatan eksperimen. Hukum Boyle adalah berdasarkan dari eksperimen dengan
udara, dimana ia mempertimbangkan adanya partikel fluida di tengah mata air
yang tidak terlihat. Saat itu, udara masih terlihat sebagai satu dari empat
elemen, tetapi Boyle tidak setuju. Minat Boyle kemungkinan adalah untuk
mengerti bahwa udara adalah bagian penting dalam hidup;[4] ia
mempublikasikan sebagai contoh pertumbuhan tumbuhan tanpa udara.[5] Fisikawan
Perancis, Edme Mariotte (1620-1684) juga menemukan hukum yang sama secara
terpisah dengan Boyle tahun 1676, tetapi Boyle telah mempublikasikan hukum
tersebut tahun 1662. Jadi, hukum ini, kemungkinan, secara tidak tepat,
direferensikan juga merupakan hukum Mariotte, atau Hukum Boyle-Mariotte.
Kemudian, pada tahun 1687, diPhilosophiæ
Naturalis Principia Mathematica, Newton, menunjukkan, secara
matematis, jika fluida elastis berisi sisa partikel, di tengah kekuatan
repulsif dengan proporsional terbalik kepada jaraknya, kepadatannya secara
proporsional langsung kepada tekanan,[6] tetapi
risalah matematisnya bukan penjelasan secara fisika terhadap hubungan
pengamatan. Daripada teori statis, teori kinetis dibutuhkan, dimana ditemukan
oleh Maxwell dan Boltzmann.
Persamaan
matematis untuk Hukum Boyle
p v = k
dimana: p berarti sistem tekanan.
k adalah jumlah konstan tekanan dan volume
dari sistem tersebut.
Selama suhu
tetap konstan, jumlah energi yang sama memberikan sistem persis selama operasi dan,
secara teoritis, jumlah k akan tetap konstan. Akan tetapi,
karena penyimpangan tegak lurus diterapkanm, kemungkinan kekuatan probabilistik
dari tabrakan dengan partikel lain, seperti teori tabrakan, aplikasi kekuatan permukaan tidak
mungkin konstan secara tak terbatas, seperti jumlah k, tetapi akan
mempunyai batas dimana perbedaan jumlah tersebut terhadap a.
Kekuatan
volume v dari kuantitas tetap udara naik, menetapkan udara
dari suhu yang telah diukur, tekanan p harus turun secara
proporsional. Jika dikonversikan, menurunkan volume udara sama dengan
meninggikan tekanan.
Hukum Boyle
biasa digunakan untuk memprediksi hasil pengenalan perubahan, dalam volume dan
tekanan saja, kepada keadaan yang sama dengan keadaan tetap udara. Sebelum dan
setelah volume dan tekanan tetap merupakan jumlah dari udara, dimana sebelum
dan sesudah suhu tetap (memanas dan mendingin bisa dibutuhkan untuk kondisi
ini), memiliki hubungan dengan persamaan:
p' v' = p v
Hukum Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay Lusaac menghasilkan hukum kombinasi udara. Tiga hukum
udara tersebut berkombinasi dengan Hukum Avogadrodan
disamaratakan dengan hukum udara ideal.
