TEORI KINETIK GAS HUKUM BOYLE

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.

V berarti volume udara.

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.