Hukum Boyle

B A B

I

P E N D A H U L U A N I.1 Latar Belakang Gas

terdiri

menurut

jalan-jalan

kecepatan selalu

atas

yang

bejana.

menyebabkan sangatlah teramati ruangan

kecil

dengan

gas

terhadap

arah,

yang

dengan

molekul

yang

ini

dengan

bejana

ini

molekul-molekul

dengan

sehingga

gas

lain

dinding dari

dibandingkan

antara

bergerak

Molekul-molekul

molekul

tersebut

yang

segala

tekanan.Volume

bila

kososng

ke

tinggi.

Tumbukan

adanya

oleh

lurus

sangat

bertumbukan

dinding

molekul-molekul

volume

sebenarnya

yang

banyak

menyebabkan

gas

mempunyai rapat yang kecil daripada zat cair maupun zat padat. Hal ini menyebabkan gas bersifat kompresibel. I.2 Tujuan Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari hubungan

tekanan

dan

volume

gas

terhadap

suhu

yang

konstan. I.3 Permasalahan Permasalahan bagaimana

yang

dihadapi

perbandingan

pada

percobaan

perubahan

tekanan

ini,

yang

yaitu

terjadi

pada (2) persamaan yang ada. Dan bagaimana juga hubungan antara perubaan tekanan dengan perubahan volume. I.4 Sistematika Laporan Dalam

laporan

ini

disusun

dengan

sistematika sebagai berikut : Pertama adalah merupakan

pendahuluan

yang

terdiri

atas

menggunakan Bab I yang

atas

belakang

percobaan , Tujuan dilakukan percobaan dan Permasalahan yang

dihadapi

dalam

percobaan

ini

serta

Sitematika

laporan ini. Bab II berisi dasar teori dari percobaan yang dilakukan. Bab III, berisi peralatan yang digunakan dan cara kerja percobaan ini(metode percobaan). Bab IV , merupakan

analisa

data

dan

1

pembahasan

dari

hasil

percobaan

yang

telah

dilakukan.

Bab

V,

merupakan

kesimpulan akhir dari percobaan yang telah dilakukan.

2

BAB II DASAR TEORI Robert massa

Boyle

menyatakan

gas (jumlah mol)

konstan, yang

sementara

dikeluarkan

perkalian

antara

sifat

gas

bahwa

dan temperatur suatu gas dijaga

volume gas

tentang

gas

juga

tekanan

diubah

berubah

(P)

dan

ternyata

tekanan

sedemikian

volume

(V)

hingga

,

selalu

mendekati konstan. Dengan demikian suatu kondisi bahwa gas tersebut adalah gas sempurna (ideal). Kemudian

hukum

ini

dikenal

dengan

Hukum

Boyle

dengan

persamaan : RUMUS

: P1V1 = selalu konstan

Atau , jika P1 dan V1 adalah tekanan awal dan volume awal,sedangkan P2 dan V2 adalah tekanan dan volume akhir, maka : RUMUS

: P1.V1 = P2.V2

=

konstan

Dengan gabungan dari hukum Boyle dan Gay Lussac, maka dengan keadaan massa gas konstan, berlaku : RUMUS

: P1V1 PV = 2 2 =konstan T1 T2

Dimana P1,V1 dan T1 adalah tekanan, volume dan temperatur pada keadaan awal dan P2, V2 dan T2 adalah tekanan, volume dan temperatur pada gas dimana sistem pada keadaan akhir. Syarat berlakunya hukum Boyle adalah bila gas berada dalam terdiri

keadaan dari

ideal satu

(gas

atau

sempurna),

lebih

yaitu

atom-atom

dan

gas

yang

dianggap

identik satu sama lain. Setiap molekul tersebut tersebut bergerak swcara acak, bebas dan merata serta memenuhi 3

persamaan

gerak

(ideal)

dapat

Newton.

Yang

dimaksud

didefinisikan

gas

bahwa

sempurna

gas

yang

perbangdingannya PV/nT nya dapat idefinisikan sama dengan R

pada

setiap

besar

tekanan.

Dengan

kata

lain,

gas

sempurna pada tiap besar tekanan bertabiat sama seperti gas sejati pada tekanan rendah. Persaman gas sempurna : P.V = n.R.T Keterangan :

P : tekanan gas V : volume gas n : jumlah mol gas T : temperatur mutlak ( Kelvin) R : konstanta gas universal (0,082liter.atm.mol-1.K-1)

Ada beberapa proses yang dapat terjadi pada gas, yaitu: 1. Proses Isothermis adalah

proses

perubahan

keadaan

gas

pada

suhu

konstan. P2 P=

nRT V

P1 V1

V2

Grafik 1 : Grafik Isothermis 2. Proses Isobaris adalah

proses

perubahan

konstan. P

V1

V2

4

keadaan

gas

pada

tekanan

Grafik 2 : Grafik Isobarik 3. Proses Isokhoris adalah

proses

perubahan

keadaan

gas

pada

volume

konstan. P1

P2 V Grafik 3 : Grafik Isokhoris 4. Proses Adiabatis adalah proses perubahan keadaan gas pada saat tidak ada kalor/panas yang keluar masuk sistem. P2

P1 V1

V2

Garfik 4 : Grafik Adiabatik

5

BAB III PERALATAN DAN CARA KERJA III.1 Peralatan Peralatan yang akan dipergunakan pada percobaan ini adalah peralatan Hukum Boyle dengan diameter 8 mm satu set. III.4 Cara Kerja Dalam

melaksanakan

percobaan

ini,

diperlukan

beberapa langkah agar percobaan ini dapat dilaksanakan. 1. Merangkai alat untuk melakukan percobaan seperti pada gambar.1. 2. Mengatur tinggi permukaan air raksa pada kolom kiri dan

kanan

sama,

kemudian

tutup

keran

sampai

rapat.

Mencatat Volume udara pada kolom kiri dan tekanan yang sama dengan udara luar. 3. Mengubah

tekanan

udara

kolom

kiri

dengan

menaikan

kolom kanan. 4. Mencatat

volumeudara

pada

kolom

kiri

dan

mencatat

perbedaan tinggi air raksa pada kolom kanan. 5. Mengulangi

serangkaian

percobaan

diatas

sebanyak

kali.

P1

V1

P2

V2

h

Gambar 1 : Gambar Rangkaian Percobaan

6

10

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN IV.1 Analisa data Percobaan untuk menentukan besarnya tekanan gas / udara pada kolom raksa dengan menggunakan Hukum Boyle dan Paradoks Hidrostatik yakni tekanan akhir setelah kolom sebelah

kanan

dinaikkan

(P2).

Sekaligus

membandingkan

hasilnya. Percobaan I No

V11

V21(cm3)

∆ h (cm)

∆h - ∆h

(∆ h-∆ h)2

1 2 3 4 5

(cm3) 30 30 30 30 30

44 43 42 41 40

3,2 6,3 8,8 10,8 12,4 ∆ h = 8,3

-5,1 -2 0,5 2,5 4,1

26,01 4 0,25 6,25 16,81 ∑ = 53,32

Tabel 1 : Tabel Percobaan I Ralat h untuk percobaan 1 : Ralat Mutlak = ( ∑ ((∆ h-∆ h)2 )1/2 = ( n ( n –1 ) )1/2 Ralat Nisbi

= Ralat Mutlak

7,30

= 1,632

4,472 X 100 % = 19,6 %

∆h Keseksamaan = 100 % - 19,6 % = 80,4 % Besarnya h1 adalah ( 8,3 + 1,632 ) cm Percobaan II No 1 2 3 4 5

V12 (cm3) 35 35 35 35 35

V22(cm3) 34 33 32 31 30

∆ h (cm) 3 5 8 10 13,5 ∆ h = 7,9

∆ h-∆ h -4,9 -2,9 0,1 2,1 5,6

Tabel 1 : Tabel Percobaan II Ralat h untuk percobaan 2 : Ralat Mutlak = ( ∑ ((∆ h-∆ h)2 )1/2 =

8,26 7

= 1,847

(∆ h-∆ h)2 24,01 8,41 0,01 4,41 31,36 ∑ = 68,2

( n ( n –1 ) )1/2 Ralat Nisbi

= Ralat Mutlak

4,472 X 100 % = 23,37 %

∆h Keseksamaan = 100 % - 23,37 % = 76,63 % Besarnya h2 adalah ( 7,9 + 1,847 ) cm Percobaan III No 1 2 3 4 5

V13 (cm3) 40 40 40 40 40

∆ h (cm) 1,5 3,3 7,2 9,8 11,4 ∆ h = 6,64

V23(cm3) 39 38 37 36 35

∆ h-∆ h -5,14 -3,34 0,56 3,16 4,76

Tabel 1 : Tabel Percobaan III Ralat h untuk percobaan 3 : Ralat Mutlak = ( ∑ ((∆ h-∆ h)2 )1/2 = ( n ( n –1 ) )1/2 Ralat Nisbi

= Ralat Mutlak

8,63

= 1,93

4,472 X 100 % = 29,07 %

∆h Keseksamaan = 100 % - 19,6 % = 70,93 % Besarnya h3 adalah ( 6,64 + 1,93 ) cm No 1 2 3 4 5

V21 (cm3) 44 43 42 41 40 V21 = 42

V21-V21 2 1 0 -1 -2

(V21-V21)2 4 1 0 1 4 ∑ = 10

Tabel Ralat V21 pd percobaan I

Untuk V21 besarnya : Ralat Mutlak = ( ∑ ((V21-V21)2)1/2 = 3,16 ( n ( n –1 ) )1/2 Ralat Nisbi

= Ralat Mutlak

= 0,707

4,472 X 100 % = 1,68 %

∆h

8

(∆ h-∆ h)2 26,42 11,16 0,31 9,99 22,65 ∑ = 74,53

Keseksamaan = 100 % - 1,68 % = 98,32 % Besarnya V21 adalah ( 42 + 0,707 ) cm No 1 2 3 4 5

V22 (cm3) 34 33 32 31 30 V22 = 32

V22-V22 2 1 0 -1 -2

(V22 -V22)2 4 1 0 1 4 ∑ = 10

Tabel Ralat V22 pd percobaan II Untuk V22 besarnya : Ralat Mutlak = ( ∑ ((V21-V21)2)1/2 = 3,16 ( n ( n –1 ) )1/2 Ralat Nisbi

= Ralat Mutlak

= 0,707

4,472 X 100 % = 1,68 %

∆h Keseksamaan = 100 % - 1,68 % = 98,32 % Besarnya V22 adalah ( 32 + 0,707 ) cm No 1 2 3 4 5

V23 (cm3) 39 38 37 36 35 V23 = 37

V23 - V23 2 1 0 -1 -2

(V23-V23)2 4 1 0 1 4 ∑ = 10

Tabel Ralat V23 pd percobaan III Untuk V22 besarnya : Ralat Mutlak = ( ∑ ((V21-V21)2)1/2 = 3,16 ( n ( n –1 ) )1/2 Ralat Nisbi

= Ralat Mutlak

= 0,707

4,472 X 100 % = 1,68 %

∆h Keseksamaan = 100 % - 1,68 % = 98,32 % Besarnya V23 adalah ( 37 + 0,707 ) cm

9

IV.2 Pembahasan Dalam melakukan perhitungan diatas kami menggunakan dua cara untuk mendapatkan besarnya nilai P2 , yaitu : P1 . h1 = P2 . h2 , dimana : P1 : Tekanan udara luar (76 cmHg) h1 : Tinggi awal kolom kiri P2 : Tekanan udara pada pipa 2 h2 : Tinggi akhir kolom kiri (setelah kran dibuka) P2 = P1 + ρ .g.∆ h , dimana : P2 : Tekanan udara pada pipa 2 P1 : Tekanan udara luar (76 cmHg) ρ : Massa jenis air raksa (13,6gr/cm3) g : gaya gravitasi (10 m/s2) . ∆ h : Beda tinggi permukaan air raksa pada kedua pipa. Dari perhitungan nilai-nilai yang diperoleh dari percobaan ,ternyata terdapat perbedaan nilai P2 apabila dihitung dengan menggunakan Persamaan Hidrostatik dan persamaan Boyle. Perbedaan tersebut kemungkinan disebabkan oleh kurang telitinya praktikan dalam mengukur tinggi kolom tabung air raksa (h1, h2, dan ∆ h) yang sangat kecil, kurang baiknya peralatan yang dipergunakan, Tetapi secara umum perbedaan hasil yang telah diperoleh dari kedua cara tersebut tidaklah jauh menyimpang satu sama lain. Dari analisa yang telah kita dilakukan diatas terlihat bahwa : 1. Tekanan dipengaruhi oleh volume serta suhu. 2. Volume berbanding terbalik dengan tekanan. Hal ini sesuai dengan Hukum Boyle “ Jika Temperatur gas yang berada dalam bejana tertutup dijaga tetap (konstan), maka tekanan gas akan berbanding terbalik dengan volumenya” 1 P.∞ . V

P V = konstan P1 V1 = P2 V2

10

No. 1 2 3 4 5

P21 ( cmHg) 77,7 79,5 81,4 83,4 85,5 P21 = 81,5 Tabel perhitungan P21

P21 = P1

X

V11

X

∆ V21 = 76

V21

X

30

X

0,707 = 38,38

42

Harga dari P21 adalah ( 81,5 + 3,838 ) cmHg No. 1 2 3 4 5

P22 ( cmHg) 78,23 80,6 83,13 85,8 88,6 P22 = 83,27 Tabel perhitungan P22

P22 = P1

X

V21

X

∆ V22 = 76

V22

X

35

X

0,707 = 50,82

37

Harga dari P22 adalah ( 83,27 + 5,082 ) cmHg No. 1 2 3 4 5

P23 ( cmHg) 77,95 80 82,16 84,44 86,86 P23 = 82,28 Tabel perhitungan P23

P23 = P1

X

V21

X

∆ V23 = 76

V23

X

40

X

0,707 = 51,17

42

Harga dari P23 adalah ( 82,28 + 5,117 ) cmHg No 1 2 3 4 5

P21 79,2 82,3 84,8 86,8 88,4 P21 = 84,3

(P21 – P21)2 26,01 4 0,25 6,25 16,81 ∑ = 53,32

P21 – P21 -5,1 -2 0,5 2,5 4,1

11

Untuk P21 : Ralat Mutlak = (∑(P21 – P21)2)1/2 = 7,302 = 1,632 ( n ( n - 1) )1/2 Ralat Nisbi

4,472

= Ralat Mutlak = 1,632 * 100 % P21

= 1,93 %

84,3

Keseksamaan = 100 % - 1,93 %

= 88,07 %

Jadi besarnya P21 adalah : ( 84,3 + 1,632 ) cmHg No 1 2 3 4 5

P22

(P22 – P22)2 19,36 5,76 0,36 6,76 37,21 ∑ = 69,45

P22– P22

79 81 84 86 89,5 P22= 83,4

-4,4 -2,4 0,6 2,6 6,1

Untuk P22 : Ralat Mutlak = (∑(P22 – P22)2)1/2 = 8,33 = 1,86 ( n ( n - 1) )1/2 Ralat Nisbi

4,472

= Ralat Mutlak = 1,86 * 100 % P21

= 2,23 %

83,4

Keseksamaan = 100 % - 2,23 %

= 97,77 %

Jadi besarnya P22 adalah : ( 83,4 + 1,86 ) cmHg

No 1 2 3 4 5

P23

(P23 – P23)2

P23– P23 - 5,32 - 3,52 0,38 3,98 4,58

77,5 79,3 83,2 86,8 87,4 P23= 82,82

28,3 12,39 0,144 15,84 20,97 ∑ = 77,64

Untuk P23 : Ralat Mutlak = (∑(P23 – P23)2)1/2 = 8,812 = 1,97 ( n ( n - 1) )1/2 Ralat Nisbi

4,472

= Ralat Mutlak = 1,97 * 100 % P21

82,82

12

= 2,379 %

Keseksamaan = 100 % - 2,379 %

= 97,621 %

Jadi besarnya P23 adalah : ( 82,82 + 1,97 ) cmHg Hubungan antara p dan V dapat dinyatakan dengan cara regresi linier : Persamaan regresi linier : Y = AX + B Dalam hal ini, Y = p dan X = ( 1/ V ) Dimana, p = p2 – p2 dan V = V2 – V1 Regresi Liniernya : no 1 2 3

X -3,7 -1,29 -1,3 ∑ X = -6,29

Y 4,14 6,34 6,4 ∑ = 16,88

A = n. ∑ (X.Y) - ∑X. ∑Y

X.Y -15,32 -8,18 -8,32 ∑ = -31,82

= -7,28

n. ∑2 - ∑X2 B = ∑ Y – A. ∑X

= -5,78

n Jadi persamaan regresi linier : =y = -7,28X – 5,78

13

X2 13,69 1,66 1,69 ∑ = 17,04

Grafik Y = -7,28 X – 5,78

14

BAB V KESIMPULAN Dari

analisa

data

dan

pembahasan

diatas

disimpulkan, sebagai berikut : Percobaan 1 : Harga dari P21 adalah ( 81,5 + 3,838 ) cmHg Jadi besarnya P21 adalah : ( 84,3 + 1,632 ) cmHg Percobaan 2 : Jadi besarnya P22 adalah : ( 83,4 + 1,86 ) cmHg Harga dari P22 adalah ( 83,27

+

5,082 ) cmHg

Percobaan 3 : Harga dari P23 adalah ( 82,28

+

5,117 ) cmHg

Jadi besarnya P23 adalah : ( 82,82 + 1,97 ) cmHg

15

dapat

DAFTAR PUSTAKA

1.

Sears,Zemansky;

Fisika

untuk

Universitas

1.Jilid

1;Bina Cipta;Jakarta;1994. 2. Halliday Resnick; Fisika Dasar 1;Erlangga;Jakarta;1977 3. Dosen-Dosen Fisika; Fisika I; ITS; Surabaya; 1996

16