Hukum Hukum Gas

Gas memiliki beberapa variabel yaitu volume , tekanan, suhu dan jumlah zat(mol). Satu variabel saling terkait/berhubungan dengan variabel lain sehingga kita bisa mengetahui nilai variabel lain jika nilai suatu variabel diketahui. Kita juga bisa melihat pengaruh perubahan suatu variabel terhadap variabel lain.

Hubungan antarvariabel dalam gas itu dinyatakan dalam persamaan-persamaan yang ada dalam hukum gas yang akan kita bahas hari ini. Hukum ini hanya berlaku untuk gas ideal dan pada tekanan 1 atm atau lebih kecil. Pada pembahasan kali ini kita akan berfokus pada persamaan hukum serta contoh soalnya.

Hukum Boyle

Robert Boyle, sumber : commons.wikimedia.org

Boyle mempelajari pengaruh perubahan volume terhadap tekanan gas. pada suhu yang tetap (isotermis). Ia melakukan percobaan sehingga menemukan suatu hubungan antara volume dan tekanan gas (pada suhu tetap) yang akhirnya dikenal dengan nama hukumBoyle yang berbunyi :

"Pada suhu tetap, volume yang ditempati oleh suatu gas berbanding terbalik dengan tekanan"

Artinya jika tekanan gas diperbesar, maka volume gas akan kecil atau sebaliknya jika tekanan diperkecil maka volume gas menjadi besar.

Atau secaramatematika dapat ditulis sebagai berikut :

V = 1/P

atau :

V1 x P1 = V2 x P2 = . . . .

Persamaan diatas adalah persamaan pada hukum Boyle.

Contoh soal :
Suatu gas bervolume 50 L dan tekanan 0,85 atm dipindahkan ke ruang bervolume 65 L. Berapakah tekanan gas pada ruang baru tersebut jika suhu kedunya sama?

Pembahasan :
Jika kalian perhatikan padas oal hanya ada dua variabel yang diketahui yaitu V dan P serta pada suhu yang tetap. Maka pada soal ini berlaku hukum Boyle.

Ditanya : P2

            P1 x V1 = P2 x V2
0,85 atm x 50 L = P2 x 65 L
                     P2 = (0,85 x 50)/65 attm
                          = 0,65 atm

Nah dari soal sudah dapat dibuktikan bahwa semakin besar volume maka tekanan gas akan semakin kecil atau sebaliknya.

Hukum Charles

Kebalikan dari Boyle, Charles mempelajari pengaruh perubahan suhu terhadap volume gas pada tekanan tetap. Melalui serangkaian percobaan yang dilakukannya, Charler akhirnya merumuskan hukumnya yang berbunyi :

"Pada tekanan tetap, volume gas berbanding lurus dengan suhu"

Secara matematika dapat ditulis :

V = T

atau :

V1/T1 = V2/T2 atau V1/V2 = T1/T2

Suhu yang dipakai memiliki satuan K (K = 273 + derajat C)

Contoh soal :
Sebuah balon bervolume 2 L dengan suhu 25 derajat Celsius. Jika balon itu dimasukkan dalam pendingin yang bersuhu -28 derajat Celsius, berapakah volume gas dalam balon?

Pembahasan :

Pada suhu 25 (298 K) derajat C ===> V = 2 L
Pada suhu -28 (245 K) derajat C ===> V =. . . ?

Mengerjakan soal ini mirip dengan cara mengerjakan soal perbandingan senilai di SMP dulu.

   V1/V2 = T1/T2
(2 L/V2) = (298 K/ 245 K)
         V2 = (2 x 245)/298 L
         V2 = 1,65 L

Dari soal ini kita dapat membuktikan bahwa suhu sebanding dengan volume.

Hukum Gay-Lussac

Gay - Lussac mengukur tekanan gas pada berbagai suhu, namun gasnya diletakkan dalam ruang tertutup. Pada ruang tertutup volume gas tidak dapat berubah walapun suhunya dinaikkan.Yang berubah hanyalah tekanannya saja sebab energi kinetik partikel menjadi lebih besar.

Melalui percobaannya, Gay-Lussac menemukan hubungan tekanan dan suhu pada volume tetap yang dirumuskan dalam hukumnya yang berbunyi :

"Tekanan suatu gas dengan massa tertentu, berbanding lurus dengan suhu pada sistem yang volumenya tetap"

Secara matematika dapat ditulis :

P = T

Atau :

P1/P2 = T1/T2 atau P1/T1 = P2/T2

Contoh soal :
Gas LPG dalam tabung kecil mempunyai tekanan 5 atm dan suhu 25 derajat C. Hitunglah tekanan dalam tabung itu jika suhu dinaikkan menjadi 50 derajat C?

Pembahasan :
Pada suhu 25 derajat C ===> P = 5 atm
Pada suhu 50 derajat C ===> P = ???

     P1/P2 = T2/T2
5 atm/P2 = 25 / 50
          P2 = (5 x 50)/25 = 10 atm

Nah ketiga hukum diatas yaitu Boyle, Charles ataupun Gay-Lussac membahas hubungan antara Suhu, tekanan dan volume. Nah ketika hukum diatas bisa digabung menjadi hukum gabungan sebagai berikut :

Hukum Boyle  = P = 1/V
Hukum Charles = P = T
Hukum Gay-Lussac P = T

Dari tiga hukum diatas dapat digabung menjadi persamaan berikut :
P1 x V1/T1 = P2 x V2/T2 = . . . . .

Hukum ini lebih umum digunakan karena mencangkup ketiga hukum gas sebelumnya. Jika T1 = T2, maka berlaku hukum Boyle, P2 = P2 berlaku hukum Charles dan jika V1 = V2 berlaku hukum Gay-Lussac.

Hukum Avogadro

Avogadro mempelajari reaksi -reaksi gas. Dari pengamatannya terhadap jumlah pereaksi dan hasil reaksi pada tekanan dan suhu yang sama didapatkanlah persamaan yang dirumuskan dalam hukumnya yang berbunyi :

"Pada suhu dan tekanan yang sama, gas - gas yang volumenya sama mempunyai jumlah molekul yang sama"

Secara matematika dapat ditulis :

Jumlah partikel = V atau n = V

Jika ada duagas yang berada pada keadaan suhu dan tekanan yang sama, maka berlaku rumus :

V1/V2 = n1/n2

Sebagai pedoman, untuk 1 mol zat pada keadaan standar (25 derajat  C, 1 atm) memiliki volume = 22,4 L.

Contoh soal :
Pada suhu dan tekanan tertentu gas 32 gr gas O2 memiliki volume 10 L. Tentukanlah :
1. volume 16 gr SO2 pada suhu dan tekanan yangsama dengan O2.
2. volume gas SO2 itu jika diukur pada keadaan STP

Pembahasan :
n O2 = gr/Mr = 32/32 = 1 mol ===> Volume = 10 L
n SO2 = gr/Mr = 16/64 = 0,25 mol ===> Volume ???

n O2/ n SO2 = V O2/V SO2
          1/0,25 = 10 L/V SO2
         V SO2 = 0,25 x 10 L
                     = 2,5 L

Jika diukur pada kedaan STP, volume 0,25 SO2 adalah :
1 mol ==> V = 22,4 L
0,25 mol ===> V = ...?

n 1/ n 2 = V1 / V2
  1/0,25 = 22,4 L/ V2
       V2 = 0,25 x 22,4 L = 5,6 L

Persamaan Gas Ideal

Jika kita perhatikan, hukum Boyle, Charles dan Avogadro sama-sama menunjukkan hubungan volume dengan tiga variable yaitu tekanan, suhu dan volume.

Hukum Boyle ==> V = 1/P
Hukum Charles ==> V = T
Hukum Avogadro ==> V = n

Jika digabung ketiga hukum tersebut menghasilkan persamaan :
      V = nT/P
PV/nT = R, dengan Radalah konstanta gas ideal.
PV = nRT (persamaan gas ideal)

Dengan :
P = tekanan (atm)
V = volume (L)
n = jumlah zat (mol)
R = konstanta gas ideal = diukur pada kedaan standar gas (0 0C, 1 atm), dimana 1 mol gas memiliki volume 22,4 L = 0,082 L atm/mol K)
T = suhu (K)

Contoh soal :
Hitunglah volume 4 gram O2(g) pada suhu 250C dan tekanan 0,75 atm?(Ar O = 16)

Pembahasan :

Mol O2 = g/Mr = 4/32 = 0,125 mol
T = 25 + 273 = 298 K
P= 0,75 atm

PV = nRT
0,75 atm x V = 0,125 mol x 0,082 L atm/mol K x 298 K
V = (0,125 x 0,082 x 298)/0,75
V = 4,1 L

Contoh soal :
Berapakah massa dari gas SO3 yang terdapat dalam ruang 15 L pada suhu 270C dan tekanan 2 atm?

Pembahasan :
Untuk mencari massa kita harus mencari mol terlebih dahulu.

V = 15  L
T = 27 +  273 = 300 K
P = 2 atm

PV = nRT
  n = PV/RT
     = 2 atm x 15 L/0,082 L atm/mol K x 300 K
     = 30/24,6 mol
     = 1,23 mol

Massa H2S = n x Mr = 1,23 mol x 60 = 73,2 gram

Hukum Tekanan Parsial Dalton

Jika ada dua atau lebih gas, yang saling tidak bereaksi bercampur dalam suatu wadah maka tekanan masing-masing gas dalam campuran itu dapat dihitung. Tekanan masing masing gas dalam capuran disebut tekanan parsialnya.

Tekanan parsial gas dalam campuran berbanding lurus dengan jumlah partikel masing masing gas dalam campuran itu.

Jadi misalnya ada dua gas 1 dan 2 :
P 1 : P 2 = n 1 : n 2

Tekanan total gas dalam campuran itulah yang dinyatakan dengan hukum tekanan parsial Dalton yang berbunyi :

”Tekanan total gas dalam campuran adalah jumlah tekanan parsial komponen penyusun gas tersebut “

P total = P1 + P2

Jika tekanan total gas dan jumlah mol masing masing gas dalam campuran diketahui kita bisa menghitung tekanan parsial gas tersebut dengan emnggunakan rumus berikut :

P1 = (n gas 1/n total) x Ptot

Pengirim Viki Satria