5 Hukum Boyle Lengkap Dengan Contoh Soal dan Pengertiannya

Hukum Boyle
image by: https://i.ytimg.com/vi/aAgmtGAcMvs/maxresdefault.jpg

Warta News – Hukum Boyle menjadi salah satu materi kimia fisika yang sangat penting untuk Anda pelajari. Pasalnya, teorema satu ini sangat banyak diterapkan dalam kehidupan kita sehari-hari.

Prinsip Boyle sendiri dirumuskan oleh Robert Boyle setelah dia melakukan suatu riset penelitian yang menyelidiki hubungan antara volume gas dan juga tekanan pada kondisi lingkungan yang dijaga tetap, dalam hal ini suhunya.

Rumus Hukum Boyle

Rumusan utama pada hukum Boyle berbicara mengenai hubungan antara tekanan dan juga volume pada ruang yang tertutup dengan suhu dijaga tetap (kondisi ideal).

Dari hasil eksperimennya, Robert Boyle merumuskan bahwa hasil perkalian antara tekanan dan juga volume gas pada kondisi yang dijaga tetap adalah sama.

Dengan kata lain, perkalian antara tekanan dan volume gas menghasilkan konstanta atau bilangan yang tetap.

Saat tekanan diubah, maka secara otomatis volume juga berubah namun hasil kali keduanya akan tetap sama. Berikut rumusnya:

P x V = konstanta (c)

Pa x Va = Pb x Vb

Keterangan:

c = konstanta bernilai tetap

Pa = tekanan gas awal atau mula-mula (Pa atau N/m² atau atm.cm Hg)

Pb = tekanan gas kedua atau akhir (Pa atau N/m² atau atm.cm Hg)

Va = volume gas awal atau mula-mula (m³)

Vb = volume gas kedua atau akhir (m³)

Rumus di atas hanya berlaku apabila keempat syarat di bawah ini terpenuhi:

– Suhu gas dijaga agar dalam kondisi tetap (gas ideal)
– Gas berada di ruangan yang tertutup
– Tidak terjadi perubahan wujud pada gas
– Tidak terjadi reaksi kimia selama pengamatan

Pengertian Hukum Boyle

Hukum Boyle ditemukan oleh Robert Boyle di tahun 1662 setelah ia melakukan serangkaian uji coba pada laboratorium miliknya terkait ada tidaknya pengaruh tekanan untuk volume suatu benda gas pada ruangan tertutup yang suhunya ia jaga agar tetap konstan. Hukum ini menjadi hukum terkait gas pertama yang ditemukan dan disiarkan ke publik.

Teorema Boyle menjelaskan terkait keterkaitan proporsi antara tekanan absolute dari gas di ruang tertutup dengan volume gas tersebut.

Eksperimen Robert Boyle menggunakan alat berupa pompa vakum buatan Otto von Guericke untuk mengosongkan udara di sebagian tabung kaca yang memiliki bentuk J.

Saat berat udara diubah menggunakan zat merkuri, Boyle menemukan bahwa volume ruang udara di ujung tabung mengecil.

Berdasarkan hasil eksperimen yang dilakukannya, ditemukan hasil bahwa hubungan antara volume gas dengan tekanan adalah berbanding terbalik. Saat tekanan ditambahkan pada gas, maka volumenya akan menurun.

Bunyi Hukum Boyle

Hukum Boyle yang dirumuskan oleh Robert Boyle menyatakan bahwa perkalian antara volume gas dan juga tekanan di dalam suatu ruangan yang tertutup dengan suhu dijaga tetap adalah konstan atau tidak berubah.

Bunyi dari teorema Boyle sendiri adalah “pada suhu yang dijaga tetap, tekanan pada benda gas yang ada di ruangan tertutup akan berbanding terbalik terhadap volume gas tersebut”.

Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa berdasarkan hukum ini, apabila tekanan gas pada ruang tertutup meningkat, hal tersebut akan menyebabkan volume gas menurun.

Sebaliknya, apabila tekanan gas pada ruang tertutup menurun, maka volume gasnya akan meningkat.

Sementara hasil kali antara tekanan gas dan volume gas akan tetap pada kondisi yang tengah diamati.

Hukum ini hanya akan berlaku apabila dilakukan di ruang tertutup dengan suhu tetap. Oleh sebab itu, teorema Boyle disebut sebagai hukum gas ideal umum.

Hukum Boyle banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang seperti alat suntik, pompa sepeda, kaleng aerosol dan masih banyak lagi.

Contoh Soal Hukum Boyle

1. Pada sebuah ruangan yang tertutup dengan suhu yang dijaga tetap, terdapat gas yang memiliki volume sebesar 250 mL.

Ruangan tersebut memiliki tekanan sebesar 40 cmHg. Apabila volume gas berkurang menjadi 200 mL, maka berapakah tekanan gas di ruangan tersebut saat ini?

Diketahui:

Va = 250 mL

Pa = 40 cmHg

Vb = 200 mL

Solusi:

Pa x Va = Pb x Vb

Pb = (Pa x Va) / Vb

Pb = (250 x 40) / 200

Pb = 50 cmHg

2. Volume gas dalam ruang tertutup sebesar 0,5 m³ sementara tekanannya sebesar 50000 Pa. Suhu pada ruangan ini dijaga agar konstan dan tidak terjadi reaksi kimia. Berapa volumenya jika tekanan menjadi 1000000 Pa?

Solusi:

P1 x V1 = P2 x V2

V2 = (P1 x V1) / P2

V2= (50.000 x 0,5) / 100.000

V2 = 0,25 m³

Contoh Hukum Boyle

1. Pengisian Udara ke Dalam Ban

isi angin ban
image by: media.suara.com

Tanpa disadari, sebenarnya ada banyak sekali contoh penerapan dari hukum Boyle di kehidupan sehari-hari.

Saat Anda mengisi udara ke dalam ban sepeda menggunakan pompa, maka sesungguhnya udara yang Anda isi merupakan udara terkompresi dengan tekanan berkisar 30 sampai 35 PSI atau pon per inch persegi.

Ketika lebih banyak lagi udara yang Anda pompakan ke dalam ban, maka ban akan terasa semakin keras.

Hal ini dikarenakan lebih banyak molekul gas yang dipaksa untuk masuk ke dalam ban dan dikemas secara bersama-sama.

Lebih banyak udara yang memenuhi ruang ban akan membuat volumenya berkurang sehingga lebih banyak tekanan yang mendesak dinding ban.

2. Cat Semprot

cat semprot
image by: imgix.net

Di dalam kaleng cat semprot, terdapat produk cat dan juga gas bertekanan tinggi sehingga kondisi gas tersebut tetap dalam keadaan yang cair.

Namun ketika nozzle kaleng cat disemprot, maka kondisi gas proplean di dalamnya akan langsung mendidih serta mengembang. Zat propelan kemudian berubah menjadi gas serta menekan produk cat di dalamnya.

Cat pun kemudian berpindah dari kondisi tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah yaitu bagian luar kaleng cat. Alhasil, cat pun dapat keluar ketika Anda gunakan.

3. Jarum Suntik

jarum suntik
image by: ayosemarang.com

Terjadinya perubahan tekanan pada alat suntik ketika Anda menarik plunger ke bagian atas dari spuit.

Saat plunger ditarik ke atas, maka hal ini menyebabkan lebih banyak ruang untuk volume tersedia di dalam jarum suntik.

Sebaliknya, peningkatan volume bilik jarum suntik akan membuat tekanannya menurun. Cairan dari luar jarum suntik pun akan terhisap masuk ke dalam jarum akibat perbedaan tekanan.

4. Telinga terasa berdengung dan sakit ketika berada di ketinggian tinggi

berisik
image by: pusatalatbantudengar.com

5. Pada jumlah molekul udara yang sama, balon berukuran kecil yang terus diisi oleh gas akan terasa lebih keras dibandingkan balon dengan ukuran yang lebih besar (volume lebih besar). Hal ini dikarenakan tekanan gas pada volume kecil lebih tinggi.

balon
image by: media.suara.com

Hukum Boyle mengajarkan banyak hal kepada kita terutama terkait sifat-sifat gas dalam ruang tertutup.

Secara umum, dapat disimpulkan bahwa ketika wadah berisi gas diubah ukurannya yang menyebabkan volume gas semakin menurun, maka tekanan gas pada tempat tersebut akan meningkat.

Sementara apabila wadah penampung gas diperbesar, maka tekanannya pun akan berkurang.