4 Hukum Tentang Gas dan Persamaannya

By | November 23, 2020

Gas merupakan zat yang volume dan bentuknya selalu berubah-ubah dengan jarak antar partikelnya sangat jauh sehingga daya tarik antar partikelnya lemah. Gas yang berada pada tekanan rendah dan jauh dari titik cair disebut gas ideal dan memenuhi sifat-sifat seperti gas ideal. Sifat-sifat gas ideal memuat bagaimana asumsi untuk jumlah, gerak, penyebaran, dan ukuran partikel. Selain empat sifat tersebut, sifat gas ideal juga memuat interaksi antar partikel dan jenis tumbukan antar partikel.

Gas ideal adalah gas yang memenuhi beberapa anggapan-anggapan yang membahas sifat-sifat gas. Pertama, gas terdiri atas partikel-partikel yang jumlahnya sangat banyak. Sifat kedua, partikel-partikel gas bergerak dengan laju dan arah yang beraneka ragam, serta memenuhi Hukum Gerak Newton. Ketiga, partikel gas tersebar merata pada seluruh bagian ruangan yang ditempati. Keempat, tidak ada gaya interaksi antarpartikel, kecuali ketika partikel bertumbukan. Sifat gas ideal yang kelima adalah tumbukan yang terjadi antar partikel atau antara partikel dengan dinding wadah adalah lenting sempurna. Terakhir atau sifat keenam, ukuran partikel sangat kecil dibandingkan jarak antara partikel sehingga volumenya dapat diabaikan terhadap volume ruang yang ditempati.

Sifat- Sifat Gas Ideal

Hukum tentang gas ideal dan persamaannya meliputi empat hukum yang terdiri dari Hukum Boyle, Hukum Charles, Hukum Gay Lussac, Hukum Boyle-Gay Lussac. Bagaiamana bunyi dari masing-masing hukum tentang gas tersebut? Apa persamaan gas ideal dari empat hukum tersebut? Sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya melalui ulasan di bawah.

Baca Juga: Hukum Newton I, II, III

Hukum Boyle

Volume gas dalam suatu ruang tertutup sangat bergantung pada tekanan dan suhunya. Ketika suhu dijaga dalam keadaan tetap atau konstan, besar tekanan yang diberikan akan memperkecil nilai volumenya. Hubungan antara tekanan (P) dan volume (V) tersebut dikenal dengan Hukum Boyle. Bunyi Hukum Boyle adalah “Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya”.

Berdasarkan hukum tersebut dapat dikatakan bahwa besar tekanan berbanding terbalik dengan besar volume. Semakin besar tekanan yang diberikan pada gas akat membuat nilai volume gas semakin kecil. Sebaliknya, semakin kecil tekanan yang diberikan akan membuat nilai volume gas semakin besar.

Persamaan dari Hukum Boyle secara matematis dinyatakan melalui persamaan di bawah.

Hukum Boyle

Hukum Charles

Selain tekanan, volume gas dalam ruang tertutup juga dipengaruhi oleh besar suhu. Jika suhu gas dinaikkan, maka gerak partikel-partikel gas akan semakin cepat sehingga volumenya bertambah. Apabila tekanan tidak terlalu tinggi dan dijaga konstan (proses isobaris), volume gas akan bertambah terhadap kenaikan suhu. Hubungan antara volume dan suhu dikenal dengan Hukum Charles.

Bunyi hukum Charles menyatakan bahwa “Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”. Pernyataan tersebut sama pengertiannya dengan kenaikan suhu akan menyebabkan kenaikan volume. Begitu juga sebaliknya, penurunan suhu akan menyebabkan penurunan volume.

Secara matematis, pernyataan yang terdapat pada Hukum Charles dinyatakan dalam persamaan berikut.

Bunyi Hukum Charles

Baca Juga: Hukum Avogadro dan Penerapannya

Hukum Gay Lussac

Sebuah botol berisi gas yang berada dalam keadaan tertutup dapat meledak saat diberi api di dalamnya. Kondisi tersebut terjadi karena tekanan gas dalam mengalami kenaikan karena adanya kenaikan suhu. Tekanan dan suhu juga memiliki hubungan yang ditetapkan dalam hukum Gay Lussac.

Kesimpulan dari percobaan di atas adalah kenaikan suhu akan membuat besar tekanan gas meningkat dan penurunan suhu akan membuat tekanan gas menurun. Pernyataan yang sesuai dengan kondisi tersebut dikenal dengan Hukum Gay Lussac. Bunyi hukum Gay Lussac manyatakan bahwa “Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”.

Secara matematis pernyataan yang sesuai dengan hukum Gay Lussac dapat dinyatakan dalam persamaan berikut.

Hukum Gay Lussac

Baca Juga: Hukum Perbandingan Volume – Gay Lussac

Hukum Boyle–Gay Lussac

Tiga hukum yang telah dibahas di atas menyatakan bahwa ada hubungan antara tekanan (P), volume (V), dan suhu (T) gas. Hukum Boyle-Gay Lussac merangkum ketiga hukum tersebut dalam sebuah persamaan. Secara matematis, hubungan tekanan, volume, dan suhu gas dinyatakan melalui persamaan di bawah.

4 Hukum Tentang Gas dan Persamaannya

Baca Juga: Persamaan Umum Gas Ideal (PV = nRT)

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberaoa soal berikut dapat sobat idschool gunakan untuk mengukur pemahaman materi terkait bahasan di atas. Keberhasilan memecahkan suatu permasalahan atau mengerjakan soal dengan benar merupakan salah satu tanda berhasil memahami suatu bahasan. Contoh soal gas ideal yang diberikan di bawah dilengkapi dengan pembahasan soal. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal.

Contoh 1 – Soal Sifat Gas Ideal

Perhatikan pernyataan berikut!
(1) Partikel gas tidak tersebar merata dalam ruangan
(2) Partikel-partikel gas bergerak dengan bebas
(3) Tumbukan antar partikel lenting sebagian
(4) Ukuran partikel sangat dibandingkan ruang yang ditempati
(5) Gerakan partikel memenuhi Hukum Newton

Pernyataan yang benar tentang sifat gas ideal disebutkan oleh nomor ….
A. (1), (2), dan (3)
B. (1), (3), dan (5)
C. (2), (3), dan (4)
D. (2), (4), dan (5)
E. (3), (4), dan (5)

Pembahasan:

Pada gas ideal memenuhi sifat-sifat:

  • Partikel gas tersebar merata dalam ruangan
  • Partikel-partikel gas bergerak dengan bebas (2)
  • Jenis tumbukan antar partikel atau tumbukan partikel dengan dinding wadah adalah lenting sempurna
  • Ukuran partikel sangat dibandingkan ruang yang ditempati (4)
  • Gerakan partikel memenuhi Hukum Newton (5)

Jadi, pernyataan yang benar tentang sifat gas ideal disebutkan oleh nomor (2), (4), dan (5).

Jawaban: D

Contoh 2 – Soal Gas Ideal

Suatu gas yang suhunya 127oC dipanaskan menjadi 227oC pada tekanan tetap. Volume gas sebelum dipanaskan adalah V. Volume gas setelah dipanaskan adalah .…
A. 1/2 V
B. 1/3 V
C. 3/4 V
D. 4/5 V
E. 5/4 V

Pembahasan: 

Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.

  • suhu pertama: T1 = 127o + 273o = 400oK
  • suhu pertama: T1 = 227o + 273o = 500oK
  • tekanan tetap
  • volume gas sebelum dipanaskan: V1 = V

Menghitung volume gas setelah dipanaskan (V2):
V1/T1 = V2/T2
V/400 = V2/500
400·V2 = 500·V
V2 = 500/400·V
V2 = 5/4·V

Jadi, volume gas setelah dipanaskan adalah 5/4 V.

Jawaban: E

Contoh 3 – Soal Gas Ideal

Enam mol gas oksigen di dalam suatu tabung tertutup pada suhu kamar bertekanan 4 atm. Jika 1,5 mol gas tersebut telah digunakan maka tekanan gas di dalam tabung tersebut menjadi ….
A. 0,25 atm
B. 0,5 atm
C. 1,0 atm
D. 2,0 atm
E. 3,0 atm

Pembahasan:

Berdasarkan keterangan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.

  • jumlah mol pada kondisi pertama: n1 = 6 mol
  • tekanan pada kondisi pertama: P1 = 4 atm
  • jumlah mol pada kondisi kedua: n2 =6 –1,5 = 4,5 mol

Menghitung tekanan gas oksigen di dalam tabung pada kondisi kedua:

Contoh Soal Gas Ideal

Jadi, tekanan gas di dalam tabung tersebut menjadi 3,0 atm.

Jawaban: E

Contoh 4 – Soal Gas Ideal

Volume suatu gas ideal sebanyak 4 liter memiliki tekanan 1,5 atmosfer pada suhu27oC. Besar tekanan sebanyak 3,2 liter gas tersebut pada suhu 47oC adalah ….
A. 0,2 atm
B. 1 atm
C. 1,5 atm
D. 2 atm
E. 3 atm

Pembahasan:

Berdasarkan keterangan yang diberikan pada soal dapat diperoleh informasi-informasi seperti berikut.

  • volume gas pada kondisi pertama: V1 = 4 liter
  • tekanan gas pada kondisi pertama: P1 = 1,5 atm
  • suhu gas pada kondisi pertama: T1 = 27o + 273o = 300oK
  • volume gas pada kondisi kedua: V2 = 3,2 liter
  • suhu gas pada kondisi kedua: T2 : 47o + 273o = 330oK

Menghitung tekanan gas pada kondisi kedua (P2):

Hukum Boyle Gay - Lussac

Jadi, besar tekanan sebanyak 3,2 liter gas tersebut pada suhu 47oC adalah 2 atm.

Jawaban: D

Demikianlah tadi ulasan materi empat hukum tentang gas dan persamaannya yang meliputi hukum Boyle, Charles, Gay Lussac, dan Boyle–Gay Lussac. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Hukum Kekekalan Massa – Lavoisier

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.