hukum boyle

B A B I

P E N D A H U L U A N

I.1 Latar Belakang

Gas terdiri atas molekul-molekul yang bergerak

menurut jalan-jalan lurus ke segala arah, dengan

kecepatan yang sangat tinggi. Molekul-molekul gas ini

selalu bertumbukan dengan molekul yang lain dengan

dinding bejana. Tumbukan terhadap dinding bejana ini

menyebabkan adanya tekanan.Volume dari molekul-molekul

sangatlah kecil bila dibandingkan dengan volume yang

teramati oleh gas tersebut sehingga sebenarnya banyak

ruangan kososng antara molekul yang 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 yang dihadapi pada percobaan ini, yaitu

bagaimana perbandingan perubahan tekanan yang 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 menggunakan

sistematika sebagai berikut : Pertama adalah Bab I yang

merupakan pendahuluan yang terdiri atas 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 pembahasan dari hasil

1

percobaan yang telah dilakukan. Bab V, merupakan

kesimpulan akhir dari percobaan yang telah dilakukan.

2

BAB II

DASAR TEORI

Robert Boyle menyatakan tentang sifat gas bahwa

massa gas (jumlah mol) dan temperatur suatu gas dijaga

konstan, sementara volume gas diubah ternyata tekanan

yang dikeluarkan gas juga berubah sedemikian hingga

perkalian antara tekanan (P) dan volume (V) , 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 :

=konstan

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 keadaan ideal (gas sempurna), yaitu gas yang

terdiri dari satu atau lebih atom-atom dan dianggap

identik satu sama lain. Setiap molekul tersebut tersebut

3

bergerak swcara acak, bebas dan merata serta memenuhi

persamaan gerak Newton. Yang dimaksud gas sempurna

(ideal) dapat didefinisikan bahwa 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

P1

V1 V2

Grafik 1 : Grafik Isothermis

2. Proses Isobaris

adalah proses perubahan keadaan gas pada tekanan

konstan.

P

4

P =

V1 V2

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 10

kali.

P1 V1 P2 V2 h

Gambar 1 : Gambar Rangkaian Percobaan

6

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

(cm3)

V21(cm3) h (cm) h - h (h-h)2

1 30 44 3,2 -5,1 26,01

2 30 43 6,3 -2 4

3 30 42 8,8 0,5 0,25

4 30 41 10,8 2,5 6,25

5 30 40 12,4 4,1 16,81

h = 8,3 = 53,32

Tabel 1 : Tabel Percobaan I

Ralat h untuk percobaan 1 :

Ralat Mutlak = ( ((h-h)2 )1/2 = 7,30 = 1,632

( n ( n –1 ) )1/2 4,472

Ralat Nisbi = Ralat Mutlak X 100 % = 19,6 %

h

Keseksamaan = 100 % - 19,6 % = 80,4 %

Besarnya h1 adalah ( 8,3 + 1,632 ) cm

Percobaan II

No V12 (cm3) V22(cm3) h (cm) h - h (h-h)2

1 35 34 3 -4,9 24,01

2 35 33 5 -2,9 8,41

3 35 32 8 0,1 0,01

4 35 31 10 2,1 4,41

5 35 30 13,5 5,6 31,36

7

h = 7,9 = 68,2

Tabel 1 : Tabel Percobaan II


Ralat Mutlak = ( ((h-h)2 )1/2 = 8,26 = 1,847

( n ( n –1 ) )1/2 4,472


h

Keseksamaan = 100 % - 23,37 % = 76,63 %


Percobaan III

No V13 (cm3) V23(cm3) h (cm) h - h (h-h)2

1 40 39 1,5 -5,14 26,42

2 40 38 3,3 -3,34 11,16

3 40 37 7,2 0,56 0,31

4 40 36 9,8 3,16 9,99

5 40 35 11,4 4,76 22,65

h = 6,64 = 74,53

Tabel 1 : Tabel Percobaan III


Ralat Mutlak = ( ((h-h)2 )1/2 = 8,63 = 1,93

( n ( n –1 ) )1/2 4,472


h

Keseksamaan = 100 % - 19,6 % = 70,93 %


No V21 (cm3) V21-V21 (V21-V21)2

1 44 2 4

2 43 1 1

3 42 0 0

4 41 -1 1

5 40 -2 4

8

V21 = 42 = 10

Tabel Ralat V21 pd percobaan I

Untuk V21 besarnya :

Ralat Mutlak = ( ((V21-V21)2)1/2 = 3,16 = 0,707

( n ( n –1 ) )1/2 4,472


h

Keseksamaan = 100 % - 1,68 % = 98,32 %

Besarnya V21 adalah ( 42 + 0,707 ) cm

No V22 (cm3) V22-V22 (V22 -V22)2

1 34 2 4

2 33 1 1

3 32 0 0

4 31 -1 1

5 30 -2 4

V22 = 32 = 10

Tabel Ralat V22 pd percobaan II


Ralat Mutlak = ( ((V21-V21)2)1/2 = 3,16 = 0,707

( n ( n –1 ) )1/2 4,472


h

Keseksamaan = 100 % - 1,68 % = 98,32 %


No V23 (cm3) V23 - V23 (V23-V23)2

1 39 2 4

2 38 1 1

3 37 0 0

4 36 -1 1

5 35 -2 4

V23 = 37 = 10

Tabel Ralat V23 pd percobaan III

9


Ralat Mutlak = ( ((V21-V21)2)1/2 = 3,16 = 0,707

( n ( n –1 ) )1/2 4,472


h

Keseksamaan = 100 % - 1,68 % = 98,32 %


10

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 + .g.h , dimana :

P2 : Tekanan udara pada pipa 2

P1 : Tekanan udara luar (76 cmHg)

: 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”

P V = konstan

P1 V1 = P2 V2

11

No. P21 ( cmHg)

1 77,7

2 79,5

3 81,4

4 83,4

5 85,5

P21 = 81,5

Tabel perhitungan P21

P21 = P1 X V11 X V21 = 76 X 30 X 0,707 = 38,38

V21 42

Harga dari P21 adalah ( 81,5 + 3,838 ) cmHg

No. P22 ( cmHg)

1 78,23

2 80,6

3 83,13

4 85,8

5 88,6

P22 = 83,27


P22 = P1 X V21 X V22 = 76 X 35 X 0,707 = 50,82

V22 37


No. P23 ( cmHg)

1 77,95

2 80

3 82,16

4 84,44

5 86,86

P23 = 82,28


P23 = P1 X V21 X V23 = 76 X 40 X 0,707 = 51,17

V23 42


No P21 P21 – P21 (P21 – P21)2

12

1 79,2 -5,1 26,01

2 82,3 -2 4

3 84,8 0,5 0,25

4 86,8 2,5 6,25

5 88,4 4,1 16,81

P21 = 84,3 = 53,32

Untuk P21 :

Ralat Mutlak = ((P21 – P21)2)1/2 = 7,302 = 1,632

( n ( n - 1) )1/2 4,472

Ralat Nisbi = Ralat Mutlak = 1,632 * 100 % = 1,93 %

P21 84,3

Keseksamaan = 100 % - 1,93 % = 88,07 %

Jadi besarnya P21 adalah : ( 84,3 + 1,632 ) cmHg

No P22 P22– P22 (P22 – P22)2

1 79 -4,4 19,36

2 81 -2,4 5,76

3 84 0,6 0,36

4 86 2,6 6,76

5 89,5 6,1 37,21

P22= 83,4 = 69,45

Untuk P22 :

Ralat Mutlak = ((P22 – P22)2)1/2 = 8,33 = 1,86

( n ( n - 1) )1/2 4,472


P21 83,4

Keseksamaan = 100 % - 2,23 % = 97,77 %


No P23 P23– P23 (P23 – P23)2

13

1 77,5 - 5,32 28,3

2 79,3 - 3,52 12,39

3 83,2 0,38 0,144

4 86,8 3,98 15,84

5 87,4 4,58 20,97

P23= 82,82 = 77,64

Untuk P23 :

Ralat Mutlak = ((P23 – P23)2)1/2 = 8,812 = 1,97

( n ( n - 1) )1/2 4,472


P21 82,82

Keseksamaan = 100 % - 2,379 % = 97,621 %


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 X Y X.Y X2

1 -3,7 4,14 -15,32 13,69

2 -1,29 6,34 -8,18 1,66

3 -1,3 6,4 -8,32 1,69

X = -6,29 = 16,88 = -31,82 = 17,04

A = n. (X.Y) - X. Y = -7,28

n. 2 - X2

B = Y – A. X = -5,78

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

14

Grafik

Y = -7,28 X – 5,78

15

BAB V

KESIMPULAN

Dari analisa data dan pembahasan diatas dapat

disimpulkan, sebagai berikut :

Percobaan 1 :



Percobaan 2 :



Percobaan 3 :



16

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

17

hukum boyle

Documents

Transcript of hukum boyle