Gas merupakan salah satu wujud zat yang memiliki sifat
dimana partikel-partikel yang paling bebas dibanding zat padat dan cair.
Mengenali karakteristik gas tentu memberikan manfaat bagi pengembangan
sains. Keadaan suatu gas yang menempati
suatu ruang tertutup selalu dipengaruhi oleh tiga keadaan dasar yaitu volume ,
tekanan dan suhu.
Seorang ilmuwan fisika bernama Robert Boyle (1627 – 1691)
merumuskan suatu hukum terkait keadaan dasar dari gas di ruangan tertutup. Adapun
bunyi dari hukum Boyle yaitu :
Pada suatu keadaan
suhu tetap , tekanan akan berbanding terbalik dengan volume gas tersebut dalam
ruang tertutup. Sehingga hasil kali antar tekanan dan volume selalu konstan.
Apabila tekanannya bertambah maka volume akan berkurang, dan
begitupun sebaliknya,apabila tekanannya berkurang maka volume yang akan
meningkat. Sehingga hasil kali antar keduanya selalu menghasilkan nilai yang
sama.
Secara matematis hukum Boyle dapat dirumuskan sebagai
berikut :
Keterangan :
p = tekanan (Pascal atau N/m2)
V = volume (m2)
Hukum boyle berlaku pada ruang tertutup, tidak terjadi
reaksi kimia, tidak terjadi perubahan wujud zat dan pada suhu ynag tetap. Karena
salah satu syarat berlakunya hukum Boyle adalah memiliki suhu yang konstan maka
keadaan seperti ini pula sering diistilahkan dengan isothermal. Apabila volume
yang konstan maka diistilahkan dengan isovolum atau isokhorik. Dan apabila
keadaan gas dimana tekanannya yang konstan diistilahkan dengan isobaric.
Contoh penerapan
Hukum Boyle
- Jarum suntik, merupakan contoh penerapan hukum boyle yang paling sederhana. Ketika batang penutup ditarik maka akan menambah volume ruang dalam tabung jarum suntik. Jika volume bertambah maka otomatis tekanan akan berkurang. Akibatnya jarum akan menarik sesuatu (cairan atau gas) untuk mengisi kekosongan tersebut supaya mencapai tekanan yang sama.
- Cat semprot, memanfaatkan hukum boyle dalam prinsip kerjanya. Dalam kalengnya terdiri dari dua jenis zat yaitu cat dan suatu gas bertekanan tinggi (karena ditekan dengan gaya yang sangat besar sehingga hanya menempati ruang kecil sehingga akan berwujud cair). Sebelum digunakan, kaleng semprot dikocok terlebih dulu supaya cat dan gas menyatu. Ketika lubang terbuka maka secara otomatis gas dan cat akan tersemprot keluar karena tekanan dalam kaleng sangat tinggi dibanding di luar kaleng.
- Contoh lain : pompa sepeda, pompa air, kaleng bersoda dan penyelam
Contoh Soal dari
Hukum Boyle
Sebuah gas pada ruang tertutup memiliki tekanan sebesar P dan volume V. Jika gas tersebut
ditekan dengan sejumlah gaya tertentu sehingga tekanannya bertambah
menjadi 5 kali tekanan mula-mula. Maka berapa
volume gas sekarang jika proses ini tidak menyebabkan terjadinya perubahan suhu
?
Pembahasan :
Diketehui
Tekanan mula-mula = P
Volume mula-mula =V
Tekanan akhir = 5P
Volume akhir = ………. ?
Jawab :
P1 V1 = P2 V2
P . V = 5P . V2
V2 = 1/5 V
Jadi volume gas tersebut setelah diberi tekanan yaitu 1/5
kali dari volume mula-mulanya.