P
V
V
T
P
T
Laboratorium Fisika 2 1
Hubungan P terhadap V
Hubungan P terhadap T
Judul Percobaan
Hukum-Hukum Gas
Tujuan Percobaan
Memahami prinsip persamaan gas ideal
Mempelajari persamaan keadaan gas ideal
Mengecek hokum boyle, hokum Charles, dan hokum gay lussac
Landasan Teori
Tiga besaran yang menunjukkan keadaan dari suatu gas ideal adalah tekanan (P), volume (V), dan temperature atau suhu (T). hubungan besaran yan satu dengan yang lainnya disebut Persamaan Keadaan. Untuk mempelajari prilaku gas sering kali salah satu besarnya dibuat konstan, sehingga diperoleh prilaku yang menunjukkan hubungan dua keadaan saja. Hubungan itu disebut hokum dan dikenal beberapa hokum gas, diantaranya:
Hukum Boyle
Hukum Charles
Hukum Gay Lussac
Hukum Gas Ideal
Hukum Boyle
Hukum Boyle (atau sering direferensikan sebagai Hukum Boyle-Mariotte) adalah salah satu dari banyak hukum kimia dan merupakan kasus khusus dari hukum kimia ideal. Hukum Boyle mendeskripsikan kebalikan hubungan proporsi antara tekanan absolut dan volumeudara, jika suhu tetap konstan dalam sistem tertutup.. Hukum ini dinamakan setelah kimiawan dan fisikawan Robert Boyle, yang menerbitkan hukum aslinya pada tahun 1662. Hukumnya sendiri berbunyi: "Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, P [tekanan] dan V [volume] merupakan proporsional terbalik (dimana yang satu ganda, yang satunya setengahnya)". Secara matematis ditulis sebagai berikut:
P=C1V
P.V= C1…………………………………………………………………………(1)
P.V=konstan
Dimana C1=bilangan tetap (konstanta)
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
Bila tekanan diubah maka volum gas juga berubah maka rumus di atas dapat ditulis sebagai berikut.
P1 . V1 = P2 . V2
Keterangan:
P1 = tekanan gas mula-mula (atm, cmHg, mmHg, N/m2, Pa)
P2 = tekanan gas akhir (atm, cmHg, mmHg, N/m2, Pa)
V1 = volum gas mula-mula (m3, cm3)
V2 = volum gas akhir (m3, cm3)
Bila digambarkan dalam sebuah grafik diperoleh kurva isotherm seperti pada gambar 1 berikut ini:
Gambar 1.Hubungan P terhadap VGambar 1.Hubungan P terhadap VT1
Gambar 1.
Hubungan P terhadap V
Gambar 1.
Hubungan P terhadap V
T1
T1
P (Pa)
P (Pa)
Hukum Charles
Bila tekanan gas dibuat konstan, maka pada saat suhu gas dinaikkan volumenya akan bertambah. Secara metematik ditulis sebagai berikut:
V=C2T atau
VT= C2………………………………………………………..(2)
VT=konstan
Dimana C1 = konstanta pembanding.
Hukum Charles juga dikenal sebagai hukum volume, menjelaskan bagaimana gas cenderung mengembang saat dipanaskan, yang pertama kali diterbitkan oleh filsuf alam Joseph Louis Lussac pada tahun 1802, tetapi hal tersebut tidak dipublikasikan oleh Jacques Charles.
Sekitar 1787 Charles melakukan percobaan dengan mengisi 5 balon untuk volume yang sama dengan gas yang berbeda. Dia kemudian menaikkan suhu balon sampai 80 ° C, semua volume balon meningkat dengan jumlah yang sama. Penelitian ini direferensikan oleh Gay-Lussac pada tahun 1802 ketika ia menerbitkan sebuah makalah tentang hubungan yang tepat antara volume dan temperatur gas. Hukum Charles menyatakan bahwa di bawah tekanan konstan, sebuah gas dengan volume ideal sebanding dengan suhu mutlak. Volume gas pada tekanan konstan meningkat secara linear dengan suhu gas mutlak. Rumus yang ia ciptakan adalah :
V1T1=V2T2
Hukum Charles bila digambarkan dalam sebuah grafik akan diperoleh kurva isobar seperti gambar 2.
P1>P2>P3P1>P2>P3Gambar 2.Hubungan V terhadap TGambar 2.Hubungan V terhadap T
P1>P2>P3
P1>P2>P3
Gambar 2.
Hubungan V terhadap T
Gambar 2.
Hubungan V terhadap T
Hukum Gay Lussac
Hukum Gay Lussac menyatakan hubungan antara tekanan (P) terhadap suhu (T) gas dalam ruang tertutup pada volume (V) konstan. Secara matematik dapat dirulis sebagai berikut:
P=C3.T
PT=C3………………………………………………………………..(3)
Dimana C3 = konstanta pembanding yang bernilai tetap
Bila digambarkan dalam sebuah grafik, maka akan diperoleh sebuah kurva isokur seperti gambar 3.
V1
V1
V1
P
P
Gambar 3.
Hubungan P terhadap T
Gambar 3.
Hubungan P terhadap T
Hukum Gas Ideal
Gas ideal adalah gas teoritis yang terdiri dari partikel-partikel titik yang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Konsep gas ideal sangat berguna karena memenuhi hukum gas ideal, sebuah persamaan keadaan yang disederhanakan, sehingga dapat dianalisis dengan mekanika statistika.
Pada kondisi normal seperti temperatur dan tekanan standar, kebanyakan gas nyata berperilaku seperti gas ideal. Banyak gas seperti nitrogen, oksigen,hidrogen, gas mulia dan karbon dioksida dapat diperlakukan seperti gas ideal dengan perbedaan yang masih dapat ditolerir. Secara umum, gas berperilaku seperti gas ideal pada temperatur tinggi dan tekanan rendah, karena kerjayang melawan gaya intermolekuler menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan energi kinetik partikel, dan ukuran molekul juga menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan ruangan kosong antar molekul.
Model gas ideal tak dapat dipakai pada suhu rendah atau tekanan tinggi, karena gaya intermolekuler dan ukuran molekuler menjadi penting. Model gas ideal juga tak dapat dipakai pada gas-gas berat seperti refrigeran atau gas dengan gaya intermolekuler kuat, seperti uap air. Pada beberapa titik ketika suhu rendah dan tekanan tinggi, gas nyata akan menjalani fase transisi menjadi liquid atau solid. Model gas ideal tidak dapat menjelaskan atau memperbolehkan fase transisi. Hal ini dapat dijelaskan dengan persamaan keadaan yang lebih kompleks.
Dengan menggabungkan persamaan (1), (2), dan (3) akan diperoleh persamaan berikut ini:
PV=C4T atau
PVT= C4………………………………………………(4)
Diman C4 = konstanta yang tergantung banyaknya nilai gas. Persamaan (4) dikenal sebagai Hukum Gas Ideal, yang secara matematik sering dituliskan dengan hubungan :
P V=n R T
Keterangan :
n R=C4 yang disebut konstanta gas umum
n=NN0
N= jumblah molekul total
N0= bilangan Avogadro = 6,02×1023
Alat dan Bahan
Alat
Peralatan Hukum Boyle
Labu kaca dengan pipa penghubung
Thermometer 2 buah; batas ukur: -15-115 ; nst: 1
Statif
Barometer; batas ukur: 715-805 mmHg; nst: 1 mmHg
Kompor listrik (0-600 watt)
Bejana
Termometer ruangan; batas ukur: -10-50 ; nst:1
Penggaris; batas ukur 0-50 cm; nst: 1 cm
Jangka Sorong; batas ukur 0-150 mm; nst: 0,1 mm
Bahan
Air raksa
Air biasa
Langkah Percobaan
Mencatat tekanan udara luar (P0) dan temperature atau suhu kamar (T) dari skala yang ditunjukkan oleh barometer dan thermometer yang terpasang di laboratorium
Mengukur diameter pipa
Menyusun peralatan hokum boyle dengan set up
Keterangan:h = selisih tinggi raksa pada kedua kakid = tinggi kolom gas (udara)K = kran penutupA = kaki pipa penghubungB = kaki pipa terbukaKeterangan:h = selisih tinggi raksa pada kedua kakid = tinggi kolom gas (udara)K = kran penutupA = kaki pipa penghubungB = kaki pipa terbuka
Keterangan:
h = selisih tinggi raksa pada kedua kaki
d = tinggi kolom gas (udara)
K = kran penutup
A = kaki pipa penghubung
B = kaki pipa terbuka
Keterangan:
h = selisih tinggi raksa pada kedua kaki
d = tinggi kolom gas (udara)
K = kran penutup
A = kaki pipa penghubung
B = kaki pipa terbuka
Membuka kran dan menyamakan tingg permukaan raksa pada kedua kaki dengan menggerakkan (naik atau turun) kaki pipa terbuka B
Menutup kran lalu menurunkan kembali kaki terbuka B dan tunggu beberapa saat untuk memastikan apakah ada atau tidaknya kebocoran
Mengukur ketinggian air raksa pada kedua kaki (h) dengan penggaris untuk mengetahui tekanan pada kondisi suhu tetap
Mengukur ketinggian kolom udara pada ruang tertutup (d) dengan penggaris untuk untuk mengetahui volume gas pada suhu tetap
Mencatat hasil pengukuran h dan d yang diamati pada suhu tetap
Mengubah tekanan udara dalam ruang tertutup dengan cara mengubah tinggi tendah kaki pipa terbuka
Mencatat perubahan tekanan dan volume udara dengan mengukur h dan d seperti langkah 6, 7, dan 8 sebanyak 5 kali
Membuka kran K dan menghubungkan dengan labu gelas ke pipa dengan selang karet
Memasukkan labu ke dalam bejana yang berisi air hingga labu terendam seluruhnya dan tidak menyentuh dasar bejana
Menaikkan atau menurunkan kaki pipa terbuka sedemikian rupa sehingga kolom udara diatas pipa A tingginya tetap sebesar d dengan tinggi d sesuai keinginan untuk mengukur pada volume konstan
Mencatat suhu gas dengan mengukur suhu air yang dipanaskan serta mencatat tekanan dengan mengukur h
Melakukan percobaab untuk mencari hubungan antara suhu dan volume pada tekanan yang tetap dengan cara mengatur agar perbedaan tinggi kolom air raksa (h) selalu tetap
Mencatat data volume untuk 5 suhu yang berbeda dan membaca volume dengan mengukur d setelah h dibuat tetap
Teknik Analisis Data
Adapun teknik analisis data yang digunakan untuk menganalisis data hasil percobaan ini adalah sebagai berikut:
Untuk mencari nilai dari tekanan
P=P0+ ρ g h
Untuk mencari nilai dari volume
V=π r2 d
Untuk mencari nilai suhu dalam derajat kelvin
T=(t +273)°K
Konferensi satuan
1 mmHg= 133, 3224
Data Hasil Percobaan
Tabel 1
Data hasil pengukuran P dan V tetap
T=27 =300°K
No. Perc
h (cm)
d (cm)
1.
2,0
55,0
2.
3,7
52,3
3.
4,6
50,6
4.
6,9
47,2
5.
9,1
44,0
Tabel 2
Data hasil pengukuran untuk P dan T dengan V tetap
d = 58 cm atau V = 8,2 mm3
No. Perc
h (cm)
t (oC)
T (oK)
1.
1,0
40
313
2.
2,0
45
318
3.
3,0
50
323
4.
3,8
55
328
5.
4,8
61
334
Tabel 3
Data hasil pengukuran V dan T untuk P tetap
No. Perc
d (cm)
t (oC)
T(oK)
1
54,0
61
334
2.
55,0
66
339
3.
55,5
72
349
4.
57,0
76
349
5.
57,6
81
354
Po=734 mmHg
T=27 =300°K
r=0,752=0,38 mm
Analisis Data
Pengukuran P dan V dengan T tetap
T=27 =300°K
P0=73,4 cm Hg76 cmHg (1 atm)
Po=0,965789473 atm
Po=0,965789473 atm 1,03 ×105Nm2
Po=0,994763157 ×105Nm2
Po=99476,32Nm2
ρ=1,36 grcm3× 10-310-6
ρ=1,36 ×103kgm3
r=0,75 mm2=0,375 mm=0,38 mm
Percobaan 1
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+(1,36 ×103kgm3)(9,8 ms2)(2,0 ×10-2m)
P=99476,32Nm2+(266,56 kgms2)
P=99742,88 Nm2
P=99,74 × 103Nm2
V= π r2 d
V=3,14(0,38 ×10-3m)2(0,55 m)
V= 0,249 ×10-6 m3
P. V=99,74 ×103Nm2(0,249 ×10-6)m3
P. V=24,835 ×10-3Nm
Percobaan 2
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+(1,36 ×103kgms2)(9,8 ms2)(3,7 ×10-2 m)
P=99476,32Nm2+493,136 kgms2
P=99969, 456 Nm2
P=99,96 ×103Nm2
V= π rrd
V=3,14(0,38 ×10-3m)2(0,523 m)
V=0,237 ×10-6 m3
P.V=99,96 ×103Nm20,237 ×10-6m3
P.V=23,605 ×10-3 Nm
Percobaan 3
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+(1,36 ×103kgms2)(9,8 ms2)(4,6 ×10-2 m)
P=99476,32Nm2+613,088 kgms2
P=100089,40 Nm2
P=100,08 ×103Nm2
V= π rrd
V=3,14(0,38 ×10-3m)2(0,506 m)
V=0,229 ×10-6 m3
P.V=100,08 ×103Nm20,229 ×10-6m3
P.V=22,918 ×10-3 Nm
Percobaan 4
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+(1,36 ×103kgms2)(9,8 ms2)(6,9 ×10-2 m)
P=99476,32Nm2+919,632 kgms2
P=100395,95 Nm2
P=100,40 ×103Nm2
V= π rrd
V=3,14(0,38 ×10-3m)2(0,472 m)
V=0,214 ×10-6 m3
P.V=100,40 ×103Nm20,214 ×10-6m3
P.V=21,486×10-3 Nm
Percobaan 5
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+(1,36 ×103kgms2)(9,8 ms2)(9,1 ×10-2 m)
P=99476,32Nm2+1212,848 kgms2
P=100959,1686 Nm2
P=100,96 ×103Nm2
V= π rrd
V=3,14(0,38 ×10-3m)2(0,440 m)
V=0,199 ×10-6 m3
P.V=100,96 ×103Nm20,199 ×10-6m3
P.V=20,091 ×10-3 Nm
Tabel 1
Data hasil Pengukura Pdan V untuk T tetap
T=27 =300°K
No Perc
h (m)
d (m)
P (Nm2)
V (m3)
P.V (Nm)
1.
0,020
0,550
99,74 × 103
0,249 ×10-6
24,835 ×10-3
2.
0,037
0,523
99,96 ×103
0,237 ×10-6
23,605 ×10-3
3.
0,046
0,506
100,08 ×103
0,229 ×10-6
22,918 ×10-3
4.
0,069
0,472
100,40 ×103
0,214 ×10-6
21,486×10-3
5.
0,091
0,440
100,96 ×103
0,199 ×10-6
20,091 ×10-3
Grafik 1
Data hasil Pengukura Pdan V untuk T tetap
T=27 =300°K
Pengukuran P dan T untuk V tetap
V = 8,2 mm3
P0=73,4 cm Hg76 cmHg (1 atm)
Po=0,965789473 atm
Po=0,965789473 atm 1,03 ×105Nm2
Po=0,994763157 ×105Nm2
Po=99476,32Nm2
ρ=1,36 grcm3× 10-310-6
ρ=1,36 ×103kgm3
Percobaan 1
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+1,36 ×103 kgm39,8 ms2(1,0 ×10-2m)
P=99476,32Nm2+133,28 kgms2
P=99609,6 Nm2
P=99,60 ×103Nm2
T=40 +273
T= 313°K
PT=99,60 ×103 Nm2313°K
PT=0,32 ×103Nm2°K
Percobaan 2
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+1,36 ×103 kgm39,8 ms2(2,0 ×10-2m)
P=99476,32Nm2+266,56 kgms2
P=99742,80 Nm2
P=99,74 ×103Nm2
T=45 +273
T= 318°K
PT=99,74 ×103 Nm2318°K
PT=0,31 ×103Nm2°K
Percobaan 3
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+1,36 ×103 kgm39,8 ms2(3,0 ×10-2m)
P=99476,32Nm2+399,84 kgms2
P=99876,16 Nm2
P=99,87 ×103Nm2
T=50 +273
T= 323°K
PT=99,87 ×103 Nm2323°K
PT=0,30 ×103Nm2°K
Percobaan 4
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+1,36 ×103 kgm39,8 ms2(3,8 ×10-2m)
P=99476,32Nm2+506,464 kgms2
P=99982,784 Nm2
P=99,98 ×103Nm2
T=55 +273
T= 328°K
PT=99,980 ×103 Nm2328°K
PT=0,30 ×103Nm2°K
Percobaan 5
P= Po+ ρ g h
P=99476,32Nm2+1,36 ×103 kgm39,8 ms2(4,8 ×10-2m)
P=99476,32Nm2+639,74 kgms2
P=100116,064 Nm2
P=100,12 ×103Nm2
T=61 +273
T= 334°K
PT=100,12 ×103 Nm2334°K
PT=0,30 ×103Nm2°K
Tabel 2
Hasil pengukuran untuk P dan T dengan V tetap
V = 8,2 mm3
No Perc
h (m)
t (oC)
P (Nm2)
T (oK)
PT (Nm2°K)
1.
0,010
40
99,60 ×103
313
0,32 ×103
2.
0,020
45
99,74 ×103
318
0,31 ×103
3.
0,030
50
99,88 ×103
323
0,30 ×103
4.
0,038
55
99,98 ×103
328
0,30 ×103
5.
0,048
61
100,12 ×103
334
0,30 ×103
Grafik 2
Hasil pengukuran untuk P dan T dengan V tetap
Pengukuran V dan T untuk P tetap
P = 734 mmHg
Percobaan 1
V=πr2d
V=(3.14)(0,38×10-3m)2 (0,54m)
V=0,244 ×10-6m3
T=54 +273
T=334°K
VT=0,244 ×10-6 m3334°K
VT=7,30 ×10-10m3°K
Percobaan 2
V=πr2d
V=(3.14)(0,38×10-3m)2 (0,55m)
V=0,249 ×10-6 m3
T=66 +273
T=339°K
VT=0,24 ×10-6 m3339°K
VT=7,34 ×10-10m3°K
Percobaan 3
V=πr2d
V=(3.14)(0,38×10-3m)2 (0,555m)
V=0,252 ×10-6m3
T=72 +273
T=345 °K
VT=0,252 ×10-6 m3345 °K
VT=7,30 ×10-10m3°K
Percobaan 4
V=πr2d
V=(3.14)(0,38×10-3m)2 (0,57m)
V=0,258 ×10-6m3
T=76 +273
T=349 °K
VT=0,258 ×10-6 m3349°K
VT=7,39 ×10-10m3°K
Percobaan 5
V=πr2d
V=(3.14)(0,38×10-3m)2 (0,576m)
V=0,261 ×10-6m3
T=81 +273
T=354 °K
VT=0,26 ×10-6 m3354°K
VT=7,37 ×10-10m3°K
Tabel 3
Hasil pengukuran V dan T untuk P tetap
P = 734 mmHg
No Perc
d (m)
t (oC)
V (m3)
T (oK)
VT m3°K
1.
0,540
61
0,244 ×10-6
334
7,30 ×10-10
2.
0,550
66
0,249 ×10-6
339
7,34 ×10-10
3.
0,555
72
0,252×10-6
345
7,30 ×10-10
4.
0,570
76
0,258×10-6
349
7,39 ×10-10
5.
0,576
81
0,261×10-6
354
7,37 ×10-10
Grafik 3
Pengukuran V dan T untuk P tetap
Hasil dan Pembahasan
Hasil Percobaan
Tabel 1
Data hasil Pengukura Pdan V untuk T tetap
T=27 =300°K
No Perc
h (m)
d (m)
P (Nm2)
V (m3)
P.V (Nm)
1.
0,020
0,550
99,74 × 103
0,249 ×10-6
24,835 ×10-3
2.
0,037
0,523
99,96 ×103
0,237 ×10-6
23,605 ×10-3
3.
0,046
0,506
100,08 ×103
0,229 ×10-6
22,918 ×10-3
4.
0,069
0,472
100,40 ×103
0,214 ×10-6
21,486×10-3
5.
0,091
0,440
100,96 ×103
0,199 ×10-6
20,091 ×10-3
Pada kolom terakhir nilai konstanta (C) yaitu nilai P.V yang didapatkan memang cukup bervariasi tetapi besarnya relatif sama. Berdasarkan hasil tersebut maka dapat dikatakan bahwa hasil kali tekanan dengan volume pada temperatur tetap adalah konstan atau tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas pada temperatur tetap/konstan. Hal ini sesuai dengan prinsip Hukum Boyle, sehingga dapat dinyatakan Hukum Boyle terbukti.
Tabel 2
Hasil pengukuran untuk P dan T dengan V tetap
V = 8,2 mm3
No Perc
h (m)
t (oC)
P (Nm2)
T (oK)
PT (Nm2°K)
1.
0,010
40
99,60 ×103
313
0,32 ×103
2.
0,020
45
99,74 ×103
318
0,31 ×103
3.
0,030
50
99,88 ×103
323
0,30 ×103
4.
0,038
55
99,98 ×103
328
0,30 ×103
5.
0,048
61
100,12 ×103
334
0,30 ×103
Konstanta pembanding C pada kolom terakhir (kolom P/T) nilainya relatif sama. Hasil ini sesuai dengan Hukum Gay-Lussac di mana perbadingan antara tekanan dengan temperatur gas merupakan suatu konstanta (C), sehingga bisa dinyatakan Hukum Gay-Lussac terbukti.
Tabel 3
Hasil pengukuran V dan T untuk P tetap
P = 734 mmHg
No Perc
d (m)
t (oC)
V (m3)
T (oK)
VT m3°K
1.
0,540
61
0,244 ×10-6
334
7,30 ×10-10
2.
0,550
66
0,249 ×10-6
339
7,34 ×10-10
3.
0,555
72
0,252×10-6
345
7,30 ×10-10
4.
0,570
76
0,258×10-6
349
7,39 ×10-10
5.
0,576
81
0,261×10-6
354
7,37 ×10-10
Konstanta pembanding C pada kolom terakhir yaitu kolom V/T, nilainya cukup bervariasi namun besarnya relatif sama. Hal ini sesuai dengan Hukum Charles, yaitu volume gas berbanding lurus dengan temperatur gas pada tekanan konstan, sehingga dapat dinyatakan bahwa Hukum Charles terbukti.
Kejanggalan-kejanggalan yang didapatkan
Dalam melakuan percobaan tentang hukum-hukum gas tersebut dan dalam menganalisis data, yang kemudian membandingkan semua hasil tesebut dengan teori yang sudah ada maka dapat dilihat beberapa kejanggalan-kejanggalan dalam hasil analisis data. Adapun kejanggalan-kejanggalan tersebut adalah sebagai berikut:
Besarnya nilai konstanta pembanding yang tercantum pada kolom terakhir yaitu kolom konstanta (C) dari masing-masing keadaan ternyata nilainya tidak sama (bervariasi) setelah dibandingkan. Seharusnya besar nilai konstanta tersebut besarnya sama untuk setiap keadaan, baik itu pada T tetap, pada V tetap, maupun P tetap. Hal ini disebabkan karena jumlah mol gas yang digunakan untuk setiap keadaan tidak sama. Nilai konstanta (C) ini tidak lain adalah jumlah mol zat dikali tetapan umum gas (R), C = nR, karena jumlah mol gas untuk masing-masing keadaan tidak sama maka secara otomatis nilai (C) yang didapatkan besarnya juga tidak sama. Dalam melakukan percobaan ini, praktikan mengalami kesulitan untuk menset up percobaan agar jumlah mol gas tetap untuk setiap keadaan. Untuk mendapatkan nilai C yang sama untuk ketiga keadaan tersebut maka jumlah mol gas yang digunakan haruslah sama besar. Selain hal tersebut, perbedaan ini juga disebabkan karena kesalahan-kesalahan yang dilakukan praktikan saat melakukan praktikum.
Grafik yang didapat mengalami sedikit perbedaan yaitu tidak tepat sekali dengan grafik-grafik yang ada pada teori . Di mana grafik yang didapat seharusnya berupa garis lurus tetapi grafik yang didapat berdasarkan hasil percobaan agak bekelok-kelok. Selain itu, pada grafik V-T terdapat salah satu titik dari grafik tersebut menyimpang terlalu jauh. Hal ini disebabkan karena adanya kesalahan-kesalahan yang dilakukan pada saat praktikum dan banyaknya kendala yang dihadapi sehingga data yang didapat sedikit menyimpang.
Kendala-Kendala Penyebab Terjadinya Kesalahan
Adapun kendala-kendala yang dialami dalam melakukan percobaan ini adalah sebagai berikut:
Kurangnya pemahaman dalam melakukan percobaan ini sehingga waktu yang tersedia menjadi kurang efektif karena masih perlu memahami praktikum.
Kesulitan dalam pembacaan skala yang tepat yang ditunjuk oleh jarum penunjuk skala (posisi mata kurang tegak lurus) misalnya pada pembacaan temperatur menggunakan termometer sehingga menimbulkan kesalahan paralaks.
Perubahan suhu yang relatif cepat sehingga menyulitkan untuk mengamati beda ketinggian dari dua permukaan raksa (A dan B) pada suatu nilai suhu tertentu yang tepat secara bersamaan pada saat itu untuk percobaan volume konstan dan tekanan konstan.
Kesulitan dalam melakukan pengukuran diameter dengan menggunakan jangka sorong, karena selang yang digunakan ketika dijepit jangka sorong ikut mengecil sehingga kesulitan dalam mengukurnya.
Kurangnya ketelitian kami dalam melakukan berbagai pengukuran dan pencatatan data.
Kurangnya ketelitian kami dalam melakukan berbagai pengukuran dan pencatatan data.
Perubahan suhu yang relatif cepat, sehingga pada saat melakukan pengukuran beda tinggi pada suhu yang sudah dicatat sudah berubah. Hal ini akan menyebabkan semakin kecilnya tingkat ketelitian yang dilakukan.
Pada saat percobaan mencari hubungan antara suhu dan volume pada tekanan konstan, kami mengalami kesulitan dalam mengukur volume gas seluruhnya yaitu volume gas dalam labu ditambah volume gas dalam pipa. Tetapi dalam modul untuk menetukan volume gas cukup dengan mengukur (d) saja, hal ini tentu menyimpang dengan teori sebenarnya.
Kendala yang dialami saat menganalisis data ialah masalah pembulatan angka yang dilakukan untuk memenuhi aturan angka penting sehingga hasil akhir yang didapat kurang akurat.
Kendala-kendala lain yang tidak diketahui, karena pengukuran penuh dengan ketidakpastian sehingga kesalahan tidak bisa kita hindari (kesalahan acak lainnya).
Soal dan Jawaban
Soal :
Mengapa perbedaan tinggi skala pada kedua kaki pipa menyebabkan dikerjakan tekanan pada udara yang terkurung di pipa tertutup itu ?
Berdasarkan grafik P-V, P-T, dan V-T, kurva apa yang anda peroleh dari masing-masing hubungan tersebut ? Jelaskan! Apa hasil percobaan anda mendukung teori?
Apa hokum Boyle berlaku secara tepat untuk gas ideal pada sembarang suhu ? Pada tekanan sangat tinggi atau pada tekanan sangat rendah?
Jawaban :
FhFABFFFhFABFFPerbedaan tinggi skala pada kedua kaki pipa menyebabkan dikerjakannya tekanan pada udara yang terhubung di pipa tertutup itu. Hal ini disebabkan karena tekanan dipengaruhi oleh volume. Apabila dalam hal ini volumenya mengalami perubahan, maka tekanannya juga akan ikut berubah. Volume dan tekanan adalah berbanding lurus, semakin besar volumenya maka tekanannya juga akan semakin tinggi. Di sisi lain, volume juga dipengeruhi oleh ketinggian, yang secara otomatis perbedaan ketinggian ini juga akan mempengaruhi tekanan atau dengan kata lain akan menyebabkan dikerjakannya tekanan. Selain itu, sesuai dengan prinsip hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan kepada suatu zat cair akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Seperti gambar: Jadi, tekanan di titik A sama besarnya dengan tekanan di titik B yaitu sesuai dengan prinsip Hukum Hidrostatis Utama yang mana tekanan yang ditimbulkan oleh adanya ketinggian pada suatu zat cair memiliki besar P = gh. Kemudian di titik A tekanan disebabkan oleh beda tinggi kolom air raksa (h) sebesar gh dan tekanan gas (P), sehingga besar tekanan di titik A adalah ρgh + P. Sedangkan tekanan di titik B hanya disebabkan oleh tekanan udara luar saja yaitu (P0). Tekanan di titik A sama dengan tekanan di titik B. Sehingga besarnya tekanan gas adalah P0 + ρgh.
F
h
F
A
B
F
F
F
h
F
A
B
F
F
Pada grafik P-V (T konstan), kurva yang diperoleh adalah kurva isotermal. Dalam grafik ini ditunjukkan bahwa tekanan gas membesar pada saat volume gas mengecil, atau dengan kata lain hasil kali tekanan dengan volumenya adalah konstan. Pada grafik P-T (V konstan) kurva yang diperoleh adalah kurva isokhorik. Dalam grafik ini dinyatakan bahwa temperatur dan tekanan gas berbanding lurus yang mana pada volume konstan ini bila temperatur gas dinaikkan maka tekanan gas juga akan meningkat, begitu juga sebaliknya. Sedangkan pada grafik V-T (P konstan) kurva yang diperoleh adalah kurva isobarik. Dalam grafik ini dinyatakan bahwa pada tekanan konstan, maka pada saat suhu gas dinaikkan volumenya juga akan bertambah. Hasil percobaan yang didapatkan secara keseluruhan, dapat dinyatakan telah mendukung teori yang ada, tetapi hanya satu yang tidak mendukung yaitu mengenai hukum gas ideal yang mana konstanta yang didapatkan tidak sama untuk masing-masing keadaan, yaitu antara konstanta pada temperatur konstan dengan konstanta pada tekanan konstan dan konstanta pada volume konstan tidak sama. Seharusnya konstanta untuk setiap percobaan ini sama, yaitu C = nR, tetapi yang didapatkan dalam percobaan ini tidak sama.
Hukum Boyle tidak berlaku secara tepat untuk gas ideal pada sembarang suhu, pada tekanan sangat tinggi atau pada tekanan yang sangat rendah. Hal ini dapat dilihat dari grafik yang terbentuk, jika kita meneruskan sampai nilai P yang cukup tinggi maka nilai volume gas cenderung untuk tidak berubah atau dengan kata lain perubahannya relatif kecil. Begitu pula bila grafik dilanjutkan sampai pada tekanan (P) yang cukup rendah maka dengan sedikit penurunan tekanan akan diimbangi perubahan volume yang sangat besar . Kedua hal ini tentunya akan mengingkari hukum Boyle bahwa nilai P.V adalah konstan.
Kesimpulan
Kesimpulan
Dari hasil percobaan dan hasil analisis data yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan yaitu:
Hukum Boyle menyatakan bahwa apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga kostan, maka tekanan gas berbading terbalik dengan volumenya, hal ini terbukti dari percobaan yang dilakukan.
Hukum Charles menyatakan bahwa apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya, hal ini terbukti dari percobaan yang dilakukan.
Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya, hal ini terbukti dari percobaan yang dilakukan.
Hasil analisis yang didapat juga dapat digambarkan dengan grafik hubungan, baik hubungan P terhadap V, hubungan V terhadap T, dan hubungan P terhadap T. Gambaran grafik yang didapat dari hasil percobaan apabila dibandingkan dengan grafik dari teori, secara garis besar dapat dikatakan hamper sama meskipun ada bebrapa perbedaan dengan grafik dari teori yang disebabkan oleh banyak factor.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, D.C. 1998. Fisika Jilid 1. Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga
Halliday, D dan Resnick, R. 1987. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga
Pujani, Ni Made & Ni Ketut Rapi. 2006. Petunjuk Praktikum Fislab II. Singaraja: Universitas Pendidikan Ganesha
Hubungan V terhadap T