KOMANG SUARDIKA; ;JURUSAN P. FISIKA; UNDIKSHA

Transkripsi

1 PERCOBAAN HUKUM HUKUM GAS I. ujuan Percobaan ujuan dari dari percobaan ini adalah sebagai berikut. 1. Memahami prinsip persamaan gas ideal. 2. Mempelajari persamaan gas ideal. 3. Membuktikan kebenaran hukum Boyle, hukum Charles, dan hukum Gay Lussac. II. Landasan eori Gas ideal mengandung dua pengertian yaitu secara mikroskopik dan secara makroskopik. Secara mikroskopik gas ideal diartikan dengan membuat anggapan anggapan, sebagai berikut. 1. Gas ideal terdiri atas partikel-partikel yang dinamakan molekul-molekul. Bergantung pada gas tersebut, setiap molekul akan terdiri dari sebuah atom atau kelompok atom. 2. idak ada gaya-gaya yang cukup besar yang bereaksi pada molekul-molekul kecuali selama tumbukan. Dengan anggapan ini, maka sebuah molekul akan bergerak dengan kecepatan tetap diantara tumbukan-tumbukan. Dengan demikian, karena ukuran molekul sangat kecil, maka jarak rata-rata diantara melekul-melokul adalah besar. 3. Ukuran partikel dibandingkan jarak antara partikel partikel sangat kecil sehingga volumenya dapat diabaikan jika di bandingkan volume ruang yang ditempati seluruh gas. Diameter partikel adalah 2,5 x m, sedangkan jarak partikel sekitar 3 x m. 4. Molekul-molekul gas bergerak secara acak dan mengikuti hukum-hukum gerak Newton. Molekul-molekul bergerak bergerak di dalam semua arah dan dengan berbagai laju. 5. Jumlah seluruh molekul adalah sangat banyak. Arah dan kelajuan molekul dapat berubah secara tiba-tiba karena tumbukan dengan dinding atau molekul lainnya. 1

2 Setiap tumbukan yang terjadi baik antara partikel-partikel gas ataupun antara partikel gas dengan dinding wadahnya, merupakan tumbukan lenting sempurna, sehingga tidak ada energi yang hilang. Setiap molekul gas akan mengikuti sebuah jalan yang berliku-liku karena tumbukan-tumbukan ini. etapi karena banyaknya molekul, maka jumlah besar tumbukan yang terjadi akan mempertahankan distribusi kecepatan molekul secara keseluruhan. 6. umbukan-tumbukan adalah elastik dan tumbukan-tumbukan terjadi di dalam waktu yang sangat singkat. umbukan-tumbukan di antara molekul-molekul dan di antara molekul dan dinding akan mempertahankan kekekalan momentum dan kekekalan tenaga kinetik. Gambar 1.1 : tumbukan molekul gas pada dingding Sedangkan gas ideal secara makroskopik dapat lihat dari besaran-besaran yang terkait di dalam perhitungan gas ideal, yaitu Volume (V), ekanan (P),emperatur (). Dimana besaranbesaran tersebut memilki suatu hubungan antara yang satu dengan yang lainnya, yang sering disebut dengan persamaan keadaan. Mengenai perlakuan gas, terdapat beberapa hukum gas diantaranya : 1) Hukum Boyle 2) Hukum Charles 3) Hukum Gay-lussac 2

3 4) Hukum Gas Ideal 1. Hukum Boyle Hukum Boyle berbunyi bahwa suatu gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan,maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya. Gambar 1.2 : Boyle Gambar 1.3 : gas ideal seperti pada gambar 1.3.,Jika piston digerakkan ke bawah, maka tekanan gas akan naik sedangkan volumenya akan turun. Gerakan piston secara berlahan-lahan akan menyebabkan gas tetap dalam keadaan kesetimbangan termal dengan resevoir, sehingga suhu gas selama proses berlangsung dapat dipertahankan konstan. Pernyataan hukum Boyle, dapat dirumuskan sebagai berikut. C1 P V Atau PV C1...(1) Dimana P merupakan tekanan gas, V adalah volume gas, sedangkan C 1 adalah konstanta pembanding. Apabila pernyataan dari hukum boyle digambarkan dalam sebuah grafik, maka grafiknya membentuk kurva isoterm(gambar 1.2) P P 1 > 2 > 3 V V Gambar 1.4 : Grafik P-V( kurva isothermal) 3

4 2. Hukum Charles Hukum Charles mengatakan bahwa Jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Apabila pada gambar 1.2, suatu gas ditempatkan dalam bejana tertutup. Pada saat bejana dipanaskan, mulamula tekanan naik sehingga piston pada bejana yang berpenampang kecil terdorong keatas sampai tekanan gas dalam bejana sama dengan tekanan gas semula. sehingga tekanan gas selama proses berlangsung dapat dipertahankan konstan. Pengukuran volume gas menunjukkan bahwa volume gas bertambah sesuai dengan kenaikkan suhu. Dari hukum Charles. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut. V C2 Atau V C...(2) 2 Dimana V merupakan volume gas, adalah temperatur gas, C 2 adalah konstanta pembanding. Grafik dari hukum Charless membentuk kurva isobarik(gambar 1.3) V P 1 P 2 P 3 Gambar 1.5 Grafik V-(kurva isobarik) P 1 >P 2 >P 3 Gambar 2 4

5 3. Hukum Gay-lussacc Pernyataan hukum Gay-lussacc menyatakan bahwa apabila volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya. Suatu gas ditempatkan di dalam bejana tertutup dimana perubahan volume bejana akibat perubahan suhu dapat diabaikan. Sehingga pada saat bejana dipanaskan maka suhu dan tekanan gas dalam bejana naik. Hukum gay-lussac dapat dirumuskan sebagai berikut. P C3 atau P C 3 (3) Dimana P merupakan tekanan gas, adalah temperatur gas, C 3 adalah konstanta pembanding. Grafik dari hukum gay-lussac membentuk kurva isokhorik(gambar 1.4) P V 1 V 2 V 1 V 1 <V 2 <V 3 Gambar 1.6 Grafik P-( kurva isokhorik)) 4. Hukum Gas Ideal Hukum gas ideal merupakan perpanduan dari hukum boyle, hukum Charles, dan hukum gay-lussac. Dimana persamaan 1,2.dan 3 digabungkan menjadi sebagai berikut PV C4 atau PV C (4) 4 5

6 Dimana P merupakan tekanan gas, adalah temperatur gas V adalah volume gas, C 4 adalah konstanta yang tergantung pada banyaknya gas. Karena volume yang ditempati oleh suatu gas pada tekanan dan temperatur sebanding dengan massanya, maka konstanta persamaan 5 haruslah sebanding dengan massa gas. Konstanta pada persamaan 4 dapat dituliskan sebagai n.r dengan n adalah banyaknya mol dan R konstanta yang harus ditentukan secara eksperimen untuk setiap gas. Sehingga persamaan 4 menjadi : PV = nr...(5) Atau pv Nk.(6) R =konstanta gas umum gas (8,324 x10 3 J/kmol K) k = konstanta Boltzmann (1,38 x J/K). n = N/N 0 N = Jumlah molekul total N 0 = Bilangan Avogadro( 6,02 x molekul/mol) III. Alat dan bahan 1. Barometer (Nst = 1 mm Hg) 2. ermometer dengan( Nst = 2 0 C, ssp= C) 3. Mistar dengan Nst = 0,1 cm 4. Jangka sorong (Nst = 0,05 mm) 5. Labu kaca dengan pipa penghubung 6. Statif lengkap dengan klemnya 7. Gelas ukur 8. Kompor listrik dan panci 9. Satu set peralatan hukum Boyle dengan nst millimeterblok 1 mm 10. Air secukupnya 11. Es secukupnya 6

7 12. Isolasi secukupnya IV. Langkah-Langkah Percobaan Langkah kerja dalam pratikum ini adalah sebagai berikut. 1. Mempersiapkan semua alat dan bahan yang diperlukan dalam melakukan percobaan. 2. Mengukur tekanan udara (P 0 ) dengan barometer dan mencatat hasilnya. 3. Mengukur temperatur kamar () dengan ermometer dan mencatat hasilnya. 4. Menyusun peralatan hukum Boyle seperti pada gambar 1.6 berikut ini d Keterangan : = tinggi kolom gas (udara) A = kaki pipa tertutup h = selisih tinggi raksa pada kedua kaki B = kaki pipa terbuka K = kran penutup h K A d B Gambar 1.6 Peralatan hukum Boyle 5. Mengukur diameter pipa dengan jangka sorong. 6. Membuka kran K dan menyamakan tinggi permukaan raksa pada kedua kaki dengan menggerakkan (naik-turun) kaki pipa terbuka B. 7

8 7. Menutup kran, kemudian menggerakan turun pipa B sehingga tekanan pada ruang tertutup akan berkurang. Menunggu beberapa saat untuk memastikan apakah tidak ada kebocoran. 8. Mengukur selisih ketinggian air raksa (h) pada kedua kaki dengan menggunakan mistar. ekanan dapat dihitung dengan menggunakan rumus P = P 0 + gh, dengan adalah massa jenis air raksa yang besarnya 1,36 gr/cm 3 dan g adalah percepatan gravitasi bumi yang besarnya 9,8 m/s Mengukur ketinggian kolom udara pada ruang tertutup (d), kemudian menghitung volume gas. dengan menggunakan rumus V = r 2 d, dengan r adalah jari-jari pipa. 10. Mencatat hasil pengukuran untuk suhu tetap pada jurnal praktikum. 11. Mengubah tekanan udara dalam ruang tertutup dengan jalan mengubah tinggi rendah kaki pipa terbuka, kemudian mencatat perubahan tekanan dan volume udara dengan mengukur h dan d seperti langkah 8,9 dan 10 sebanyak 10 kali 12. Membuka kran K dan menghubungkan labu gelas ke pipa dengan selang karet, kemudian mengikatnya dengan isolasi agar tidak terjadi kebocoran. 13. Setelah itu, memasukan labu gelas ke dalam bejana yang telah diisi dengan air dan es sampai labu terendam, seperti tampak pada gambar 1.7 berikut ini Keterangan : K d h = selisih tinggi raksa pada kedua kaki A h B d = tinggi kolom gas (udara) A = kaki pipa tertutup B = kaki pipa terbuka K = kran penutup Y Gambar 1.7 Peralatan hukum Boyle Y= kompor listrik 8

9 14. Melakukan pengukuran pada volume konstan dengan cara menaikkan atau menurunkan kaki pipa terbuka sedemikian rupa sehingga kolom udara di atas raksa pada pipa A tingginya tetap sebesar d. 15. Mencatat suhu gas dengan cara mengukur suhu campuran es dan air pada bejana. menghitung serta mencatat tekanan dengan mengukur h. 16. Mengubah suhu gas dengan memanaskan bejana berisi es dan air sampai suhunya beberapa 0 C. 17.Mengatur agar tinggi (d) tetap seperti pada langkah 14 dan melakukan kegiatan 15 dan 16 sebanyak 8 kali. Serta mencatat hasilnya dalam tabel. 18.Mencari hubungan antara suhu dan volume pada tekanan yang tetap. ekanan tetap dapat diperoleh dengan cara mengatur agar perbedaan tinggi kolom raksa pada kedua kaki (h) selalu tetap. 19. Mencatat data volume untuk 10 nilai suhu yang berbeda. 20. Mengubah suhu seperti pada langkah 15 dan membaca volume dengan cara mengukur (d) setelah (h) dibuat konstan. 21. Mencatat hasilnya dalam tabel. V. Data Hasil Percobaan P o = 734,6 mmhg = 73,46 cmhg t = 26,1 0 C d = 0,68 cm, r = 0,34 cm abel 1 Data Hasil Pengukuran P dan V untuk tetap 9

10 = 299,1 K No. Perc h (cm) d (cm) P (cmhg) V (cm 3 ) P.V 1 1,5 54,2 2 3,3 53,2 3 5,2 52,2 4 5,4 52,2 5 7,2 51,2 6 7,4 51,2 7 9,2 50,2 8 11,7 49,2 9 14,2 48, ,8 47,2 abel 2 Data Hasil Pengukuran P dan untuk V tetap D = 55,2 cm atau V = cm 3 No. Perc h (cm) ( o C) P (cmhg) ( o K) P/ 1 2,0 24,0 2 1,0 70,0 3 1,0 82,0 4 2,0 86,0 10

11 5 1,0 90,0 6 1,0 92,0 7 2,0 94,0 8 2,0 94,0 abel 3 Data Hasil Pengukuran V dan untuk P tetap h = 2,0 mm atau P = cmhg No. Perc d (cm) ( o C) V (cm 3 ) ( o K) V/ 1 56,2 95,0 2 55,2 90,0 3 54,3 84,0 4 52,4 80,0 5 50,2 76,0 6 50,0 74,0 7 49,5 72,0 8 49,0 70,0 9 48,2 68,0 11

12 10 47,0 65,0 VI. eknik Analisis data Dalam percobaan ini kita tidak menentukan besarnya sesuatu,akan tetapi kita hanya mempelajari hukum-hukum gas, sehingga analisis dilakukan secara kualitatif yaitu dengan menjawab pertanyaan. Sedangkan untuk mengecek hukum-hukum gas, baik hukum Boyle, hukum Charles, maupun hukum Gay Lussac dilakukan dengan membandingkan grafik yang penulis peroleh dari hasil percobaan dengan grafik yang seharusnya diperoleh secara teori. Langkah analisis yang lakukan adalah sebagai berikut. Melengkapi tabel hasil pengamatan hingga kolom terakhir. Membandingkan nilai data pada tabel 1, 2, dan 3. Nilai ini tidak lain adalah konstanta pembanding. Apabila semua harga yang tercantum pada kolom terakhir besarnya tetap dalam batas ketelitian percobaan, itu menunjukkan keberhasilan dalam memeriksa rumus gas ideal dengan baik. Melukis grafik P-V brdasarkan data pada tabel 1, grafik P- berdasarkan data pada tabel 2, dan grafik V- berdasarkan data pada tabel 3. Kemudian menganalisis grafik yang dapatkan, apakah sesuai dengan teori atau tidak. Apabila sebaran data berada pada atau disekitar kurva, maka dianggap berhasil mengecek hukum-hukum gas di atas. Untuk dapat melukis grafik dengan baik, pertama-tama harus mengetahui cara melukis grafik dengan benar terutama saat menarik garis ekstrapolasi dari sebaran data percobaan. Untuk mengisi setiap kolom hasil percobaan, maka dilakukan beberapa perhitungan, yaitu sebagai berikut. 12

13 Untuk emperatur () Konstan Karena temperaturnya dibuat konstan, maka disini yang dicari untuk melengkapi tabel 1 adalah V(volume), P( tekanan), PV. Volumenya dapat dihitung dengan rumus : V = r 2 d (7) dimana nilai r dan d sudah diukur diawal percobaan, sedangkan = 22/7 atau 3,14. Sedangkan untuk menghitung tekanan gas digunakan persamaan : P = P 0 + gh (8) dimana nilai P 0 sudah diuukur dengan menggunakan barometer, adalah massa jenis air raksa yang besarnya 1,36 gr/cm 3 =1360 kg/m 3 dan g adalah percepatan gravitasi bumi yang besarnya 9,8 m/s 2. Apabila nilai P dan V sudah didapatkan, maka nilai PV akan dapat ditentukan. Dimana hasil dari PV tidak lain adalah konstanta pembanding, seperti yang telah dinyatakan pada persamaan (1). Untuk Volume (V) Konstan Pengaturan volume konstan dilakukan dengan menaikkan atau menurunkan kaki pipa terbuka sedemikian rupa sehingga kolom udara di atas raksa pada pipa A tingginya tetap sebesar (d). Yang diamati adalah perbedaan ketinggian(h) air raksa (Hg) dari pipa A Pada volume konstan yang dicari adalah temperature(),tekanan gas(p), dan P/ untuk melengkapi tabel 2. dimana temperature tersebut dapat diukur secara langsung dengan mengukur suhu campuran es dan air pada bejana, sedangkan menghitung nilai P adalah dengan menggunakan persamaan (8). Sehingga dari nilai dan P yang telah diketahui, kita dapat mencari nilai P/. Untuk ekanan (P) Konstan Untuk tekanan tetap dapat diperoleh dengan cara mengatur agar perbedaan tinggi kolom raksa pada kedua kaki (h) selalu tetap, Setelah adanya peningkatan suhu atau penurunan suhu nantinya air raksa akan bergerak sedikit demi sedikit, (h) dibuat konstan dengan 13

14 maksud agar tekanan (P) konstan. Perubahan tinggi kolom raksa (d) diukur dan hasilnya dimasukkan ke dalam tabel data hasil pengamatan yang berisikan variabel d (cm) dan temperatur ( 0 C). Volume dicari dengan menggunakan rumus r 2 d. Sedangkan temperatur didapat dengan cara melihat langsung skala yang ditunjukan oleh termometer. Sehingga setelah V dan diketahui, maka V/ dapat dihitung. (keterangan : dalam melakukan perhitungan, dilakukan penyetaraan satuan, dimana satuannya diubah menjadi satuan international.) VII. Hasil Analisis Data abel 1 : P dan V untuk konstan No. Perc h (m) d (m) P (Pa) V (m 3 ) P.V 1 0,015 0,542 9,78 x ,197 x ,93 2 0,033 0,532 9,80 x ,193 x ,83 3 0,052 0,522 9,83 x ,189 x ,86 4 0,054 0,522 9,83 x ,189 x ,86 5 0,072 0,512 9,86 x ,186 x ,83 6 0,074 0,512 9,86 x ,186 x ,83 7 0,092 0,502 9,88 x ,182 x ,80 14

15 8 0,117 0,492 9,92 x ,179 x ,76 9 0,142 0,482 9,95 x ,175 x , ,158 0,472 9,97 x ,171 x ,71 abel 2 : P dan untuk V tetap No. Perc h (m) ( o C) P (Pa) ( o K) P/ 1 0,02 24,0 9,79 x ,36 x ,01 70,0 9,77 x ,85 x ,01 82,0 9,77 x ,75 x ,02 86,0 9,79 x ,73 x ,01 90,0 9,77 x ,69 x ,01 92,0 9,77 x ,68 x ,02 94,0 9,79 x ,67 x ,02 94,0 9,79 x ,67 x 10 2 abel 3 Data Hasil Pengukuran V dan untuk P tetap h = 2,0 mm atau P = cmhg No. Perc d (m) ( o C) V (m 3 ) ( o K) V/ 1 56,2 95,0 0,204 x ,54 x

16 2 55,2 90,0 0,200 x ,51 x ,3 84,0 0,197 x ,52 x ,4 80,0 0,190 x ,38 x ,2 76,0 0,182 x ,21 x ,0 74,0 0,181 x ,22 x ,5 72,0 0,179 x ,19 x ,0 70,0 0,178 x ,19 x ,2 68,0 0,175 x ,13 x ,0 65,0 0,171 x ,06 x 10-8 GRAFIK P - V Grafik yang diperoleh: 16

17 GRAFIK P - 17

18 GRAFIK V - 18

19 VIII. Pembahasan a. Penyimpangan-penyimpangan yang diperoleh dan dugaan penyebabnya. Dari analisis data yang telah dilakukan terdapat berbagai penyimpangan penyimpangan yang terjadi, terutama pada hasilnya. Hal ini disebabkan karena terjadi kesalahan-kesalahan pada saat melakukan kegiatan pratikum. Bila dilihat dari hasil yang telah didapatkan yang tertera pada tabel pada hasil analisis data, dan dibandingkan dengan hukum gas yang ada( hukum Boyle, hukum Charles, hukum Gay lussac), maka hasilnya tidaklah sesuai, akan tetapi ketidaksesuian 19

20 tersebut hanyalah kecil. Menurut hukum Boyle, gas yang berada pada bejana tertutup, jika temperature dipertahankan konstan maka tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya, yang ditulis PV = konstan. Dengan melihat ini maka, pada hasil analisis data untuk temperature konstan, seharusnya pada kolom PV hasilnya adalah sama dari percobaan 1 sampai percobaan ke -10. Pada kolom PV tersebut hasil yang didapatkan berbeda,, tetapi Selisih perbedaan hasilnya masih dapat dibilang kecil. Sedangkan hukum Charles, mengatakan bahwa Jika tekanan gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka volume gas sebanding dengan suhu mutlaknya, yang ditulis V/ = konstan. Apabila kita lihat pada hasil analisis data, pada kolom V/ seharusnya sama nilainya, tetapi hasil yang didapatkan berbeda sedikit. Begitu pula pada hukum Gay lussac, dikatakan bahwa apabila volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya, yang ditulis P/. Ini juga berarti bahwa pada hasil analisis data, seharusnya pada kolom P/ nilainya adalah sama, tetapi dari pratikum yang dilakukan hasilnya berbeda. Perbedaan hasil tersebut juga berpengaruh terhadap hasil grafik yang diperoleh, sehingga grafiknya tidak sesuai dengan teori. Penyimpangan terhadap hasil yang telah diperoleh dari kegiatan pratikum karena terjadi suatu kesalahan-kesalalahan. Yang dimaksud kesalahankesalahan tersebut adalah sebagai berikut. 1. Kesalahan Umum Kesalahan ini disebabkan karena kesalahan yang dilakukan oleh manusia(personal) itu sendiri, seperti dalam pembacaan skala alat ukur serta kesalahan dalam penaksiran hasilhasil pengukuran. Kesalahan umum yang kami lakukan saat pratikum adalah : 1) tidak tepatnya saat menyamakan tinggi permukaan raksa pada kedua kaki pipa. 2) ketika mengukur selisih tinggi kolom raksa pada kedua kaki, dimana kesalahannya adalah pembacaan skala pada millimeter blok. 3) kurang teliti dalam membaca skala maupun penafsiran skalanya pada alat ukur yang digunakan( jangka sorong, thermometer). 2. Kesalahan Sistematis Kesalahan yang disebabkan oleh alat ukur atau instrumen dan pengaruh lingkungan pada saat melakukan percobaan. Kesalahan sistematis yang terjadi pada saat melakukan 20

21 kegiatan pratikum, diantaranya : alat yang digunakan saat mengukur diameter pipa adalah jangka sorong, semestinya alat ukur yang digunakan adalah mikrometer. Karena mikrometer memilki ketelitian yang tinggi dari pada jangka sorong, saat mikrometer digunakan untuk mengukur benda yang kecil. Kesalahan sistematis yang lain terjadi adalah ketika mengukur selisih tinggi kolom raksa pada kedua kaki pipa, dimana warna raksa hampir mirip dengan warna pipa, sehingga mengalami kesulitan saat mengukurnya. 3. Kesalahan Acak, kesalahan yang tidak diketahui secara pasti penyebabnya, namun berpengaruh besar terhadap percobaan. Seperti dalam pratikum yang dilakukan, ekanan di tempat praktikum tidak konstan sehingga dapat mempengaruhi hasil dalam praktikum. b. Kendala yang dihadapi saat pratikum maupun dalam menganalisis data. 1. Kendala yang disebabkan karena kurang nya pengetahuan mengenai pratikum yang akan dilakukan. 2. Kendala saat Pengukuran V dan untuk P tetap, disini kami harus menunggu dalam selang waktu tertentu agar temperature gas mengalami penurunan. Karena cukup lama menunggu, maka pipa yang dipegang sering bergeser. 3. Dalam menganalis data terlalu banyak variable yang dihitung, seperti menghitung P 1 sampai P 10, V 1 sampai V 10, 1 sampai 10, P 1 V 1 sampai P 10 V 10, P 1 / 1 sampai P 10 / 10 dan V 1/ 1 sampai V 10/ 10 IX. Jawaban pertanyaan 1. Perbedaan tinggi skala pada kedua kaki pipa dapat menyebabkan tekanan pada udara yang terkurung di pipa tertutup, hal ini dapat kita ketahui melalui hukum tekanan Hirostatik(P h ), secara sistematis hukum ini ditulis : P = gh. dimana dalam hal ini P merupakan tekanan gas, adalah massa jenis raksa( besarnya sudah diketahui), g merupakan percepatan gravitasi yang besarnya 9,8 m/s 2, h adalah selisih tinggi kolom raksa pada kedua kaki pipa. sehingga dapat disimpulkan bahwa tekanan terjadi karena adanya agar perbedaan tinggi kolom raksa pada kedua kaki (h). 21

22 2. Dari grafik P-V, grafik P-, dan grafik V-, dapat diperoleh bahwa : 1) Pada grafik P- V ( tetap) diperoleh grafik isotermal. Grafik itu menunjukkan bahwa tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas, atau grafik P-V tersebut dapat dinyatakan bahwa apabila tekanannya diperbesar maka volume gas menjadi lebih kecil dan sebaliknya(pv = konstan). Pada grafik P- (V konstan) diperoleh grafik isokorik, grafik ini menunjukan bahwa apabila tekanan gas mengalami kenaikan,maka temperaturnya juga mengalami kenaikkan, begitu juga sebaliknya.( P/ = konstan). Sedangkan pada grafik V- (P konstan) diperoleh grafik isobarik, grafik V- ini menunjukkan bahwa apabila olume gas naik, maka temperatur gas juga naik, dan sebaliknya. 3. Hukum Boyle tidak berlaku secara tepat untuk gas ideal pada sembarang suhu, pada tekanan sangat tinggi atau pada tekanan yang sangat rendah. Hal ini, terbukti dari grafik yang terbentuk. jika kita meneruskan untuk membuat grafik sampai nilai P yang cukup tinggi maka nilai volume(v) gas cenderung untuk tidak berubah,dengan kata lain perubahan volume yang didapatkan adalah 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. Sehingga dapat disimpulkan bahwa hukum Boyle tidak berlaku lagi pada pengukuran tekanan yang sangat tinggi dan tidak berlaku pula pada pengukuran tekanan yang sangat rendah. X. Kesimpulan 1. Prinsip persamaan gas ideal, adalah keadaan suatu gas ideal tang dipengaruhi oleh tiga besaran yang saling berhubungan satu sama lain yaitu tekanan (P), volume (V), dan temperatur (). Hubungan besaran yang satu dengan yang lainnya ini disebut dengan persamaan keadaan. 2. Persamaan keadaan gas ideal diperoleh dengan menggabungkan persamaan PV = C 1, V C, dan 2 C 3 P PV, sehingga diperoleh C. Persamaan ini dikenal dengan hukum 4 22

23 gas ideal, karena C 4 sama dengan nr dan nr sama dengan Nk. Maka persamaan itu menjadi : P V = n R atau PV = Nk 3. Hukum Boyle, Hukum Charles, Hukum Gay Lussac pada penerapannya tidak berlaku secara tepat untuk gas ideal pada sembarang suhu, pada tekanan sangat tinggi, dan volume yang sangat besar. LAMPIRAN 23

24 P 0 = tekanan udara luar (73,46 cmhg = 73,46 x 1, , , Pa ) = massa jenis air raksa (1,36 gr/cm 3 = 0, kg/m 3 ) g = percepatan gravitasi bumi (9,8 m/s 2 ) r = 0,34 cm = 3,4 x 10-3 m ( r adalah jari-jari pipa) h dan d yang semula satuannya cm diubah menjadi meter yang semula satuannya celcius diubah menjadi K A. Pengukuran P dan V untuk konstan Percobaan ke 1. Menghitung P 1, V 1, dan P 1 V 1 Penyelesaian : P 1 = P 0 + gh 1 P 1 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,015 m) P 1 = 9, Pa + 0, Pa P 1 = 9,78 x 10 4 Pa V 1 = r 2 d1 V 1 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,542 m V 1 = 3,14 x 11, m 2 x 0,542 m V 1 = 0,197 x 10-4 m 3 P 1 V 1 = 9,78 x 10 4 Pa. 0,197 x 10-4 m 3 24

25 P 1 V 1 = 1,93 Pa. m 3 2. Menghitung P 2, V 2, dan P 2 V 2 penyelesain P 2 = P 0 + gh 2 P 2 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,033 m) P 2 = 9, Pa + 0, Pa P 2 = 9,80 x 10 4 Pa V 2 = r 2 d2 V 2 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,532 m V 2 = 3,14 x 11, m 2 x 0,532 m V 2 = 0,193 x 10-4 m 3 P 2 V 2 = 9,80 x 10 4 Pa. 0,193 x 10-4 m 3 P 2 V 2 = 1,83 Pa. m 3 3. Menghitung P 3, V 3, dan P 3 V 3 penyelesain P 3 = P 0 + gh 3 P 3 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,052 m) P 3 = 9, Pa + 0, Pa P 3 = 9,83 x 10 4 Pa V 3 = r 2 d3 25

26 V 3 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,522 m V 3 = 3,14 x 11, m 2 x 0,522 m V 3 = 0,189 x 10-4 m 3 P 3 V 3 = 9,83 x 10 4 Pa. 0,189 x 10-4 m 3 P 3 V 3 = 1,86 Pa. m 3 4. Menghitung P 4, V 4, dan P 4 V 4 Penyelesaian P 4 = P 0 + gh 4 P 4 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,054 m) P 4 = 9, Pa + 0, Pa P 4 = 9,83 x 10 4 Pa V 4 = r 2 d4 V 4 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,522 m V 4 = 3,14 x 11, m 2 x 0,522 m V 4 = 0,189 x 10-4 m 3 P 4 V 4 = 9,83 x 10 4 Pa. 0,189 x 10-4 m 3 P 4 V 4 = 1,86 Pa. m 3 5. Menghitung P 5, V 5, dan P 5 V 5 penyelesaian P 5 = P 0 + gh 5 26

27 P 5 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,072 m) P 5 = 9, Pa + 0, Pa P 5 = 9,86 x 10 4 Pa V 5 = r 2 d5 V 5 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,512 m V 5 = 3,14 x 11, m 2 x 0,512 m V 5 = 0,186 x 10-4 m 3 P 5 V 5 = 9,86 x 10 4 Pa. 0,186 x 10-4 m 3 P 5 V 5 = 1,83 Pa. m 3 6. Menghitung P 6, V 6, dan P 6 V 6 penyelesaian P 6 = P 0 + gh 6 P 6 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,074 m) P 6 = 9, Pa + 0, Pa P 6 = 9,86 x 10 4 Pa V 6 = r 2 d6 V 6 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,522 m V 6 = 3,14 x 11, m 2 x 0,512 m V 6 = 0,186 x 10-4 m 3 P 6 V 6 = 9,86 x 10 4 Pa. 0,186 x 10-4 m 3 27

28 P 6 V 6 = 1,83 Pa. m 3 4. Menghitung P 7, V 7, dan P 7 V 7 penyelesaian P 7 = P 0 + gh 7 P 7 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,092 m) P 7 = 9, Pa + 0, Pa P 7 = 9,88 x 10 4 Pa V 7 = r 2 d7 V 7 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,502 m V 7 = 3,14 x 11, m 2 x 0,502 m V 7 = 0,182 x 10-4 m 3 P 7 V 7 = 9,88 x 10 4 Pa. 0,182 x 10-4 m 3 P 7 V 7 = 1,80 Pa. m 3 5. Menghitung P 8, V 8, dan P 8 V 8 penyelesaian P 8 = P 0 + gh 8 P 8 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,117 m) P 8 = 9, Pa + 0, Pa P 8 = 9,92 x 10 4 Pa V 8 = r 2 d8 28

29 V 8 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,492 m V 8 = 3,14 x 11, m 2 x 0,492 m V 8 = 0,179 x 10-4 m 3 P 8 V 8 = 9,92 x 10 4 Pa. 0,179 x 10-4 m 3 P 8 V 8 = 1,76 Pa. m 3 6. Menghitung P 9, V 9, dan P 9 V 9 penyelesaian P 9 = P 0 + gh 9 P 9 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,142 m) P 9 = 9, Pa + 0, Pa P 9 = 9,95 x 10 4 Pa V 9 = r 2 d9 V 9 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,482 m V 9 = 3,14 x 11, m 2 x 0,482 m V 9 = 0,175 x 10-4 m 3 P 9 V 9 = 9,95 x 10 4 Pa. 0,175 x 10-4 m 3 P 9 V 9 = 1,74 Pa. m 3 7. Menghitung P 10, V 10, dan P 10 V 10 penyelesaian P 10 = P 0 + gh 10 29

30 P 10 = 9, Pa + (0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,158 m) P 10 = 9, Pa + 0, Pa P 10 = 9,97 x 10 4 Pa V 10 = r 2 d10 V 10 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,472 m V 10 = 3,14 x 11, m 2 x 0,472 m V 10 = 0,171 x 10-4 m 3 P 10 V 10 = 9,97 x 10 4 Pa. 0,171 x 10-4 m 3 P 10 V 10 = 1,71 Pa. m 3 B. Pengukuran P dan untuk V tetap Percobaan ke 1. Menghitung P 1, 1, P 1 / 1 Penyelesaian P 1 = P 0 + gh1 P 1 = 9,76 x 10 4 Pa + 0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,02 m P 1 = 9,76 x 10 4 Pa + 0, x 10 4 Pa P 1 = 9,79 x 10 4 Pa 1 = ( 0 C + 273)K 1 = = 297 K 30

31 P1 1 P1 1 9,97 x ,36 x Pa / K 2. Menghitung P 2, 2, P 2 / 2 Penyelesaian P 2 = P 0 + gh2 P 2 = 9,76 x 10 4 Pa + 0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,01 m P 2 = 9,76 x 10 4 Pa + 0, x 10 4 Pa P 2 = 9,77 x 10 4 Pa 2 = ( 0 C + 273)K 2 = = 343 K P 2 2 P 2 2 9,77 x ,85 x Pa / K 3. Menghitung P 3, 3, P 3 / 3 Penyelesaian P 3 = P 0 + gh3 P 3 = 9,76 x 10 4 Pa + 0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,01 m P 3 = 9,76 x 10 4 Pa + 0, x 10 4 Pa P 3 = 9,77 x 10 4 Pa 31

32 3 = ( 0 C + 273)K 3 = = 355 K P3 3 P3 3 9,77 x ,75 x Pa / K 4. Menghitung P 4, 4, P 4 / 4 Penyelesaian P 4 = P 0 + gh4 P 4 =9,76 x 10 4 Pa + 0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,02 m P 4 = 9,76 x 10 4 Pa + 0, x 10 4 Pa P 4 = 9,79 x 10 4 Pa 4 = ( 0 C + 273)K 4 = = 359 K P 4 4 P 4 4 9,79 x ,73 x Pa / K 5. Menghitung P 5, 5, P 5 / 5 Penyelesaian P 5 = P 0 + gh5 P 5 = 9,76 x 10 4 Pa + 0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,01 m 32

33 P 5 = 9,76 x 10 4 Pa + 0, x 10 4 Pa P 5 = 9,77 x 10 4 Pa 5 = ( 0 C + 273)K 5 = = 363 K P5 5 P5 5 9,77 x ,69 x Pa / K 6. Menghitung P 6, 6, P 6 / 6 Penyelesaian P 6 = P 0 + gh6 P 6 = 9,76 x 10 4 Pa + 0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,01 m P 6 = 9,76 x 10 4 Pa + 0, x 10 4 Pa P 6 = 9,77 x 10 4 Pa 6 = ( 0 C + 273)K 6 = = 365 K P6 6 P6 6 9,77 x ,68 x Pa / K 7. Menghitung P 7, 7, P 7 / 7 33

34 Penyelesaian P 7 = P 0 + gh7 P 7 =9,76 x 10 4 Pa + 0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,02 m P 7 = 9,76 x 10 4 Pa + 0, x 10 4 Pa P 7 = 9,79 x 10 4 Pa 7 = ( 0 C + 273)K 7 = = 367 K P7 7 P7 7 9,79 x ,67 x Pa / K 8. Menghitung P 8, 8, P 8 / 8 Penyelesaian P 8 = P 0 + gh8 P 8 =9,76 x 10 4 Pa + 0,136 x 10 4 kg/m 3. 9,8 m/s 2. 0,02 m P 8 = 9,76 x 10 4 Pa + 0, x 10 4 Pa P 8 = 9,79 x 10 4 Pa 8 = ( 0 C + 273)K 8 = = 367 K 34

35 P8 8 P8 8 9,79 x ,67 x Pa / K C. Pengukuran V dan untuk P tetap Percobaan ke 1. Menghitung V 1, 1, dan V 1/ 1 Penyelesaian : V 1 = r 2 d1 V 1 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,562 m V 1 = 3,14 x 11, m 2 x 0,562 m V 1 = 0,204 x 10-4 m 3 1 = ( 0 C) = 95, (K) = 368 K V ,204 x ,54 x 10 m / K 2. Menghitung V 2, 2, dan V 2/ 2 Penyelesaian : V 2 = r 2 d2 35

36 V 2 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,552 m V 2 = 3,14 x 11, m 2 x 0,552 m V 2 = 0,200 x 10-4 m 3 2 = ( 0 C) = 90, (K) = 363 K V2 5,51 x ,200 x 10 8 m 3 /K 3. Menghitung V 3, 3, dan V 3/ 3 Penyelesaian : V 3 = r 2 d3 V 3 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,543 m V 3 = 3,14 x 11, m 2 x 0,543 m V 3 = 0,197 x 10-4 m 3 3 = ( 0 C) = (K) = 357 K V ,197 x ,52 x 10 m 3 /K 4. Menghitung V 4, 4, dan V 4/ 4 Penyelesaian : 36

37 V 4 = r 2 d4 V 4 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,524 m V 4 = 3,14 x 11, m 2 x 0,524 m V 4 = 0,190 x 10-4 m 3 4 = ( 0 C) = 80, (K) = 353 K V4 5,38 x ,190 x 10 8 m 3 /K 5. Menghitung V 5, 5, dan V 5/ 5 Penyelesaian : V 5 = r 2 d5 V 5 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,502 m V 5 = 3,14 x 11, m 2 x 0,502 m V 5 = 0,182 x 10-4 m 3 5 = ( 0 C) = (K) = 349 K V ,182 x ,21 x 10 m 3 /K 6. Menghitung V 6, 6, dan V 6/ 6 37

38 Penyelesaian : V 6 = r 2 d6 V 6 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,500 m V 6 = 3,14 x 11, m 2 x 0,500 m V 6 = 0,181 x 10-4 m 3 6 = ( 0 C) = (K) = 347 K V ,181 x ,22 x 10 m 3 /K 7. Menghitung V 7, 7, dan V 7/ 7 Penyelesaian : V 7 = r 2 d7 V 7 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,495 m V 7 = 3,14 x 11, m 2 x 0,495 m V 7 = 0,179 x 10-4 m 3 7 = ( 0 C) = (K) = 345 K V ,179 x ,19 x 10 m 3 /K 38

39 8. Menghitung V 8, 8, dan V 8/ 8 Penyelesaian : V 8 = r 2 d8 V 8 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,490 m V 8 = 3,14 x 11, m 2 x 0,490 m V 8 = 0,178 x 10-4 m 3 8 = ( 0 C) = (K) = 343 K V ,178 x ,19 x 10 m 3 /K 9. Menghitung V 9, 9, dan V 9/ 9 Penyelesaian : V 9 = r 2 d9 V 9 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,482 m V 9 = 3,14 x 11, m 2 x 0,482 m V 9 = 0,175 x 10-4 m 3 9 = ( 0 C) = (K) = 341 K 39

40 V ,175 x ,13 x 10 m 3 /K 10. Menghitung V 10, 10, dan V 10/ 10 Penyelesaian : V 10 = r 2 d9 V 10 = 3,14 x (3,4 x 10-3 m) 2 x 0,470 m V 10 = 3,14 x 11, m 2 x 0,470 m V 10 = 0,171 x 10-4 m 3 10 = ( 0 C) = (K) = 338 K V ,171 x ,06 x 10 m 3 /K DAFAR PUSAKA Giancoli, Douglas C Fisika Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga Pujani, Ni Made dan rapi Petunjuk praktikum Fis lab II.Singaraja:Universitas Pendidikan Ganesha. 40

41 41