Fisika Kelas X: Pemuaian Bagian 2

Fisika Kelas X: Pemuaian Bagian 2

Belajar Fisika Yuk – artikel ini masih membahas mengenai pemuaian. Namun, pemuaian untuk zat berjenis gas. Artikel sebelumnya membahas pemuaian untuk benda berjenis padat dan cair. Pada benda gas berlaku beberapa hukum yang digunakan, yakni: Hukum Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay-Lussac. Selanjutnya, dari hukum-hukum tersebut diperolehlah persamaan gas ideal (Boyle-Gay Lussac). Artikel pemuaian yang pertama, biasanya dibelajarkan pada kelas 7 SMP, tetapi untuk yang kedua ini adalah pendalaman dari bahasan tersebut dan dibelajarkan di SMA kelas X. Ayo dimulai belajar fisikanya…, pulpen dan catatannya disiapkan ya, ambillah yang penting dan bermanfaat, kalau diprint juga boleh asal dibaca.

Hukum Boyle (suhu konstan)

Hukum Boyle dirumuskan oleh Robert Boyle (1627 - 1691). Pada proses thermodinamika proses seperti ini dinamakan proses isotermik. Pada hukum boyle, terdapat beberapa asumsi/anggapan. Anggapan yang pertama (1) adalah ada dua keadaan gas, (2) kedua keadaan gas tersebut adalah gas yang sama, (3) gas berada dalam ruangan tertutup dan yang tidak kalah penting adalah suhu dijaga agar tetap konstan. Dalam kondisi seperti tersebut, ada hubungan yang menarik antara tekanan gas dan volume dari gas tersebut. Hubungannya adalah perkalian antara tekanan gas dengan volume gas selalu konstan pada tiap keadaan. Secara matematis rumusan tersebut dapat dituliskan dalam persamaan berikut:
P x V = konstan
P1 x V1 = P2 x V2 = P3 x V3 = Pn x Vn, 
Keterangan:
P adalah tekanan gas dengan satuan pascal (Pa)
V adalah volume gas dengan satuan meter kubik (m^3)
N adalah bilangan asli yaitu 1, 2, 3 dan seterusnya.

Belajar Fisika yuk Fisika yang disebut angker ternyata mudah dan fenomenanya banyak kita temukan di sekitar kita
Berdasarkan hukum Boyle maka dapat ditarik suatu kesimpulan adanya hubungan yang terbali antara volume dengan tekanan, jika keadaan awal volume gas bernilai 4 meter kubik dan tekanannya adalah 2 pascal maka pada keadaan kedua jika volumenya diubah menjadi 2 meter kubik maka nilai tekanannya akan bernilai 4 pascal. Nilai volume dan tekanan saling bertukar anatara dua keadaan. Hal seperti ini dinamakan dengan hubungan yang berbanding terbalik, jika nilai besaran yang satu dinaikkan maka nilai dari besaran yang lain akan turun.

Hukum Charles (tekanan konstan)

Hampir satu abad setelah rumusan Boyle pada suhu tetap, baru ada rumusan yang dapat menunjukkan hubungan keadaan gas dengan tekanan konstan. Rumusan dengan tekanan konstan dikemukakan oleh ilmuwan Perancis, Jacques Charles (1746 - 1823). Proses seperti ini juga dinamakan dengan proses isobarik. Namun, ada beberapa asumsi tambahan yakni hanya pada tekanan rendah saja (tidak terlalu tinggi, mengenai nilainya tidak disebutkan secara jelas). Pada hukum Charles, perlu digaris bawahi bahwa hanya berlaku untuk gas dengan suhu di atas -273 derajat celcius. Hal ini dikarenakan semua gas dengan suhu tersebut atau di bawahnya akan memiliki nilai 0. Perlu kita ketahui bahwa nilai -273 derajat celcius merupakan nilai 0 dalam skala Kelvin. Oleh karenanya nilai tersebut dapat kita sebut suhu 0 mutlak. Secara umum berlaku seperti itu, karena perlu diingat bahwa pada suhu rendah tertentu gas akan mencair seperti oksigen yang mencair pada suhu -183 derajat celcius. 
Charles merumuskan bahwa pada tekanan rendah dan dibuat konstan perbandingan antara volume dengan suhu gas aka selalu konstan. Secara matematis, rumusan tersebut dapat dirumuskan menjadi:
V / T = konstan
V1 / T1 = V2 / T2 = V3 / T3 = Vn / Tn 
Dengan keterangan sebagai berikut:
V adalah volume gas dalam satuan meter kubik (m^3)
T adalah suhu gas dalam satuan suhu mutlak yaitu Kelvin (K)
n adalah bilangan asli untuk menyatakan keadaan gas 1, 2, 3, dan seterusnya
Berdasarkan hukum Charles, kita dapat membuat suatu kesimpulan bahwa hubungan antara Volume gas dan suhu gas selalu berbanding lurus. Jika nilai volumenya mengalami penurunan maka nilai temperaturnya juga akan menurun. Namun, volumenya akan berhenti pada suhu 0 kelvin seperti yang telah dijelaskan di atas. Sebagai contoh jika volumenya adalah 4 meter kubik dan suhunya ada pada skala 300 K maka jika volumenya dinaikkan menjadi 8 meter kubik, suhunya akan menjadi 600 K.

Hukum Gay Lussac (volume konstan)

Hukum ini dirumuskan oleh Joseph Gay Lussac yang juga berasal dari perancis (1778 - 1850). Berbeda dengan dua hukum sebelumnya, Gay Lussac melakukan eksperimen dengan membuat kondisi gas pada volume yang konstan. Eksperimen tersebut mengahasilkan rumusan yaitu perbandingan antara tekanan dan suhu selalu konstan. Secara matematis hukum Gay Lussac dapat dirumuskan menjadi:
P / T = konstan
P1 / T1 = P2 / T2 = P3 / T3 = Pn / Tn 
Dengan keterangan sebagai berikut:
P adalah tekanan gas dalam satuan pascal (Pa)
T adalah suhu dari gas dalam satuan suhu mutlak yaitu Kelvin (K)
n merupakan bilangan asli untuk menyatakan keadaan gas 1, 2, 3, dan seterusnya
Dari hukum GayLussac ini dapat runut kesimpulan bahwa hubungan antara tekanan dan suhu dari gas yang berada pada ruangan tertutup merupakan hubungan yang sebanding. Jika tekanan dari gas kita naikkan nilainya maka suhu dari gas juga akan mengalami kenaikan pula. Kita misalkan dalam angka yang sederhana, jika tekanan gas bernilai 3 Pa dan suhu pada tekanan tersebut adalah 200 kelvin maka pada keadaan kedua dimana tekanannya adalah 9 Pa, suhunya dapat dipastikan akan bernilai 600 K. Ketiga hukum tersebut berlaku pada kasus-kasus yang khusus. Seperti ketika kita memompa ban dengan menggunakan pompa biasa, akan mirip dengan proses isokhorik, karena tabung pompa akan memiliki volume yang sama. Ketika kita sentuh badan pompa maka akan terasa lebih panas dari sebelum memompa. Hal ini berarti suhunya mengalami kenaikan. Untuk tekanannya jelas mengalami kenaikan karena udaranya mengalir menuju ban (fluida bergerak dari tekanan tinggi menuju tekanan rendah).

Persamaan Gas Ideal

Persamaan gas ideal merupakan gabungan dari beberapa hukum yang telah dijelaskan di atas. Rumusan ini diperoleh dari eksperimen yang lebih teliti dan menghasilkan rumusan kesebandingan antara perkalian tekanan dan volume dengan perkalian massa dengan suhu dari gas pada ruang tertutup. Secara matematis dirumuskan menjadi:
P x V = m x T
kemudian diketahui lebih lanjut bahwa nilai dari massa adalah perkalian antara jumlah mol zat dengan konstanta pembanding untuk gas secara universal yaitu 8, 315 J / (mol x Kelvin). Oleh karena itu, secara matematis dapat dirumuskan menjadi 
P x V = n x R x T
Keterangan dari rumusan di atas adalah:
P adalah tekanan gas dalam ruang tertutup dengan satuan pascal (Pa)
V adalah volume dari gas tersebut dengan satuan dalam meter kubik (m^3)
m adalah massa dari gas dengan satuan dalam kilogram (kg)
n adalah jumlah mol dari gas dalam satuan (mol)
R seperti yang dijelaskan di atas adalah konstanta pembanding gas universal yaitu 8, 315 J / (mol x Kelvin)
T adalah suhu dalam satuan Kelvin (K).

Dengan menggunakan rumusan tersebut kita dapat menghitung besaran-besaran dari gas dalam ruang tertutup dalam dengan besaran-besaran yang telah diketahui.

Penutup

Pembahasan di atas merupakan hal dasar yang perlu diketahui oleh teman-teman sebagai dasar untuk pelajaran yang lebih lanjut. Terutama bagi teman-teman yang nantinya akan berkutat dengan thermodinamika. Sampai jumpa dalam artikel berikutnya, jangan lupa di like ya…

0 Response to "Fisika Kelas X: Pemuaian Bagian 2"

Post a Comment

Popular Posts