FISIKA SMA

Hukum Boyle Hukum Charles dan Hukum G Lussac

Materi Hukum Boyle Hukum Charles dan Hukum G Lussac

Hukum Boyle

Robert Boyle (1627‐1691) melakukan eksperimen untuk menyelidiki hubungan kuantitatif antara tekanan dan volume gas. Percobaan ini dilakukan dengan memasukkan sejumlah gas tertentu ke dalam sebuah wadah tertutup. Sampai pendekatan yang cukup baik, Ia menemukan bahwa apabila suhu gas dijaga konstan, maka ketika tekanan gas bertambah, volume gas berkurang. Demikian juga sebaliknya ketika tekanan gas berkurang, volume gas bertambah. Tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas. Hubungan ini dikenal dengan julukan Hukum Boyle. Secara matematis :

Teori kinetik gas

Teori kinetik gas mengatakan bahwa setiap zat terdiri dari atom atau molekul dan atom atau molekul tersebut bergerak terus menerus secara acak. Dugaan teori kinetik ini cocok dengan situasi dan kondisi atom atau molekul penyusun gas. Gaya tarik antara atom‐atom atau molekul‐molekul penyusun gas sangat lemah, karenanya atom atau molekul bisa bergerak bebas.

Ketika bergerak, atom atau molekul mempunyai kecepatan. Atom atau molekul juga mempunyai massa. Karena mempunyai massa (m) dan kecepatan (v), maka atom atau molekul mempunyai energi kinetik (EK) dan momentum (p). Energi kinetik : EK = 1⁄2 m v² . Sedangkan momentum : p = m v. Selain energi kinetik dan momentum, terdapat juga gaya (F). Ketika bergerak bebas, pasti terjadi tumbukan. Jadi gaya muncul karena adanya perubahan momentum ketika terjadi tumbukan. Ingat lagi pembahasan mengenai impuls dan momentum. Energi kinetik, momentum dan gaya impuls merupakan inti pembahasan kita pada materi dinamika (hukum newton, impuls dan momentum). Kita bisa mengatakan bahwa Teori kinetik gas sebenarnya menerapkan ilmu dinamika pada tingkat atom atau molekul penyusun zat gas.

Energi kinetik rata-rata gas

Materi Energi kinetik rata-rata gas

Selain tekanan, salah satu besaran yang menyatakan sifat makroskopis gas adalah suhu (T). Persamaan Tekanan gas yang telah diturunkan pada topik Teori Kinetik Gas ditulis lagi :

Energi kinetik rata-rata gas 1

Energi kinetik rata-rata gas 2

Energi kinetik rata-rata gas 3

Persamaan Hukum Gas Ideal yang telah diturunkan pada topik Hukum Gas Ideal ditulis lagi :

Kecepatan efektif gas

Pada atmosfir planet bumi tidak ada gas helium dan hidrogen bebas. Yang ada hanya nitrogen (78 %), oksigen (21 %), argon (0,90 %), karbondioksida dll. Atmosfir Venus hampir seluruhnya berisi karbondioksida (CO₂). Atmosfir Yupiter mempunyai banyak helium dan hidrogen bebas. Bulan tidak mempunyai atmosfir. Mengapa jenis atmosfir setiap planet berbeda‐beda ? Mengapa helium dan hidrogen bebas tidak ada di atmosfir bumi ?

Kecepatan akar kuadrat rata‐rata

Kecepatan akar kuadrat rata‐rata = root mean square = v_rms. Kita bisa menurunkan persamaan v_rms dengan mengubah persamaan Suhu dan Energi Kinetik translasi.

Teori ekipartisi energi

Teorema ekipartisi energi diturunkan secara teoritis oleh Clerk Maxwell menggunakan mekanika statistik. Disebut teorema karena tidak ada pembuktian melalui eksperimen. Ekipartisi energi artinya pembagian energi secara merata.

Energi kinetik translasi diturunkan dari gerak translasi yang mempunyai tiga komponen kecepatan, yakni komponen kecepatan pada sumbu x, sumbu y dan sumbu z. Adanya 3 komponen kecepatan ini yang menyebabkan ada angka 3 pada persamaan di atas. Setiap komponen kecepatan disebut derajat kebebasan. Karena mempunyai 3 komponen kecepatan maka energi kinetik translasi memiliki 3 derajat kebebasan.

Difusi

Kalau kita perhatikan secara saksama, asap hasil pembakaran pada mulanya masih dapat dilihat. Setelah beberapa saat, asap tidak bisa dilihat. Pernah pakai parfum ? Walaupun Anda menyemprot parfum di kamar, orang lain yang berada di luar rumah juga bisa merasakan keharuman parfum. Demikian juga kalau ibu memasak makanan yang lezat dan mengundang selera di dapur, aroma masakan bisa dirasakan dari rumah tetangga. Mengapa bisa demikian ya ?

Pengertian Difusi

Masih banyak contoh lain. Kalau dirimu memasukkan beberapa tetes tinta atau pewarna makanan ke dalam gelas yang berisi air bening, tinta atau pewarna makanan akan menyebar secara merata ke seluruh air. Hal ini terjadi secara otomatis. Beberapa contoh sebelumnya merupakan peristiwa difusi yang sering dialami dalam kehidupan sehari‐hari. Difusi merupakan proses berpindahnya molekul‐molekul zat dari tempat yang berkonsentrasi tinggi menuju tempat yang berkonsentrasi rendah. Yang dimaksudkan dengan konsetrasi adalah banyaknya molekul/mol zat per volume. Tempat yang berkonsentrasi tinggi adalah tempat di mana terdapat banyak molekul zat per volume. Sebaliknya tempat yang berkonsetrasi rendah adalah tempat di mana terdapat sedikit molekul per volume.

Kelembaban

Kelembaban menyatakan banyaknya kandungan uap air pada udara. Ketika hujan turun, udara sangat lembab karena kandungan uap air dalam udara sangat banyak. Sebaliknya, jika kandungan uap air dalam udara sangat sedikit atau nyaris tidak ada, udara sangat kering. Banyaknya kandungan uap air dalam udara dinyatakan dengan kelembaban relatif.

Kelembaban relatif merupakan perbandingan tekanan parsial uap dengan tekanan uap jenuh air pada suhu tertentu (yang dimaksudkan dengan uap di sini adalah uap air). Kelembaban relatif dinyatakan dalam persen, secara matematis dirumuskan sebagai berikut :

15 Contoh Soal Rangkaian Listrik

1. Perhatikan gambar!

Bila R₁, = 6 Ω, R₂ = R₃ = 2 Ω, dan beda potensial 14 volt, maka besar kuat arus yang mengalir adalah…

A. 7 A Contoh soal rangkaian listrik 1

B. 6 A

C. 2 A

D. 1 A

Pembahasan

Pengertian Pendidihan

Pendidihan merupakan proses perubahan wujud cair menjadi wujud gas. Pendidihan terjadi ketika tekanan uap jenuh sama dengan tekanan udara luar (tekanan udara luar = tekanan atmosfir). Pada kesempatan ini kita hanya membahas pendidihan air saja. Tekanan uap jenuh air berbanding lurus dengan suhu air, semakin tinggi suhu air, semakin besar tekanan uap jenuh air. Ketika kita memanaskan air, biasanya muncul gelembung‐gelembung kecil pada bagian dasar wadah. Adanya gelembung‐gelembung menandakan perubahan wujud cair menjadi wujud gas. Apabila tekanan uap jenuh dalam gelembung lebih kecil daripada tekanan udara luar, maka gelembung tersebut akan mengerut dan hancur sebelum tiba di permukaan. Gelembung hancur karena gaya dorong udara luar lebih besar daripada gaya dorong uap yang ada di dalam gelembung. Tekanan udara luar lebih besar dari tekanan uap dalam gelembung, sehingga udara luar memiliki gaya yang lebih besar (P = F/A).

Teori Kinetik

Proses penguapan bisa dijelaskan menggunakan teori kinetik. Seperti molekul‐molekul gas, molekul‐molekul air juga bergerak. Bedanya, molekul‐molekul air tidak bisa tercerai berai karena gaya tarik antara molekul masih mampu menahan mereka untuk tetap menyatu. Sebaliknya, gaya tarik antara molekul‐molekul gas sangat lemah, sehingga molekul‐molekul gas tidak bisa menyatu. Ketika bergerak, molekul‐molekul air mempunyai kelajuan. Terdapat molekul air yang mempunyai kelajuan besar, terdapat juga molekul air yang mempunyai kelajuan yang kecil. Distribusi kelajuan molekul air menyerupai distribusi Maxwell.