Hukum-Hukum Gas Ideal beserta Contoh Soal dan Aplikasinya - My Stupid Theory

My Stupid Theory

Si Bodoh yang waktu dan pikirannya habis digerogoti oleh rasa ingin tahu.

Hukum-Hukum Gas Ideal beserta Contoh Soal dan Aplikasinya


Dalam gas, terdapat beberapa persamaan matematis yang berlaku. Persamaan ini ditentukan berdasarkan serangkaian percobaan ilmiah sehingga dinyatakan sebagai hukum gas. Berikut ini beberapa hukum gas yang paling penting.

Hukum Boyle Mengenai Gas

Eksperimen kuantitatif pada gas, pertama kali dilakukan oleh seorang saintis asal irlandia bernama Robert Boyle. Hukum Boyle diperoleh berdasarkan eksperimen menggunakan dua tabung J yang ujungnya tertutup.

percobaan boyle
Dengan tabung berbentuk J yang ditutup pada bagian ujungnya (seperti pada gambar), ia memasukkan raksa cair (Hg), kemudian diukur tekkanan yang diterima gas di dalam tabung dan volume dari gas. Kemudian dalam tabung J ditambahkan lagi raksa cair, sehingga tekanan dalam gas dalam tabung meninggkat dan volume gas dalam tabung semakin kecil. Pengukuran ini dilakukan hingga diperoleh beberapa data dari eksperimen Boyle.
data experiment boyle
data experiment boyle
Dari eksperimen ini, diperoleh kesimpulan berupa hukum gas ideal dari Boyle yakni adanya konstanta k, yang dinyatakan dalam persamaan matematis berikut:

PV = k

Penggunaan paling penting dari hukum Boyle ini ialah untuk memprediksi volume suatu gas ketika tekanannya berubah, ataupun sebaliknya.

Contoh Soal

Sulfur dioksida (SO2) merupakan gas yang menjadi penyebab hujan asam. Pada pembuangan asap kendaraan ditemukan 1,53 L gas SO2 ditemukan dalam tekanan 5,6 x 10^3 Pa. Jika tekanan berubah menjadi 1,5 x 10^4 Pa pada temperatur konstan, maka berapakan volume gas SO2 sekarang?

Jawab: Untuk menghitungnya kita telah memiliki data berikut: (gambar)

Hukum boyle menyatakan
PV = k
dimana k adalah konstan, sehingga:
P1V1 = P2V2

Maka V2 dapat ditentukan dengan:

Hukum Charles Mengenai Gas

Setelah penemuan Boyle mengenai gas, seorang saintis asal Perancis bernama Jacques Charles melakukan eksperimen lain mengenai gas. Charles ialah orang pertama yang mengisi ballon udara dengan hidrogen dan juga orang pertama yang melakukan perjalanan dengan balon udara.

Hukum Gas ideal yang diajukan oleh Charles didasarkan pada percobaan dengan mengamati perubahan volume terhadap temperatur pada tekanan konstan. Ia menemukan bahwa pada tekanan konstan, volume gas meningkat secara linear dengan peningkatan temperatur. Seperti terlihat pada grafik pengamatan hukum charles berikut:
data experiment Charles
Yang menarik dari grafik ini ialah, fakta bahwa ketika volume gas mendekati nilai nol, temperatur gas berada pada -273 derajat Celcius. Fakta ini memberikan satu pengukuran standard untuk temperatur yaitu Kelvin (K), yang mana 0 K = -273oC. Sehingga:

K = oC +273

Fakta ini memberikan kesimpulan bahwa volume gas nol dicapai ketika temperatur 0K atau pada temperatur absulute zero (nol absulut).

Jadi hukum Charles tentang gas ideal menyatakan bahwa volume gas berubah secara linier sesuai perubahan temperatur. Dalam persamaan matematis dinyatakan:

V = bT

yang mana b merupakan konstanta proporsional gas.

Contoh Soal

Suatu gas pada temperatur 15oC dan 1atm memiliki volume 2,58L. Maka berapakan volume gas tersebut pada temperatur 38oC dan tekanan konstan?
Jawab: Untuk menjawab pertanyaan ini, kita telah memiliki data:
Hukum charles menyatakan:
b = V/T , karena b ialah konstan maka:
V1/T1 = V2/T2
jadi V2 dapat ditentukan dengan :

Hukum Avogadro mengenai Gas

Pada tahun 1811, seorang kimiawan asal italia bernama Avogadro menyatakan sebuah postulat bahwa pada volume, temperatur, dan tekanan yang sama, gas akan memiliki jumlah partikel yang sama. Observasi Avogadro ini dapat diilustrasikan seperti pada gambar berikut:
ilustrasi experiment Avogadro

Jika dinyatakan dalam persamaan matematis, hukum avogadro ialah:
V= andimana a= konstanta proporsional gas dan n ialah jumlah partikel dalam gas.

Hukum Avogadro mengenai gas ideal menyatakan bahwa pada temperatur dan tekanan konstan, volume gas akan berbanding lurus secara proporsional dengan jumlah mol dari gas tersebut.

Contoh Soal

Suatu gas 12,2 L mengandung 0,5 mol gas Oksigen (O2) pada tekanan 1 atm dan temperatur 25oC. Jika seluruh mol O2 terkonversi menjadi Ozon pada temperatur dan tekanan yang sama, maka berapakah volume ozon?

Jawab: Untuk menghitung volume Ozon (O3) kita memiliki data-data:

Bagaimana persamaan reaksi Oksigen menjadi Ozon?
Jumlah mol Ozon yang terbentuk:
Menggunakan hukum Avogadro, maka:

Hasilnya ialah:

Hukum Gas Ideal

Hukum gas ideal merupakan kombinasi dari Hukum Boyle, Hukum Charles dan Hukum Avogadro. Ini merupakan sebuah pencapaian dari serangkaian percobaan dan pengamatan panjang dari tiga kimiwan heba. Berikut ini rangkuman persamaan dari Hukum Gas Ideal yang telah kita peroleh:
hukum gas ideal
Hubungan yang menunjukkan bagaimana volume gas bergantung pada tekanan, temperatur dan jumlah mol gas dapat ditunjukkan oleh persamaan matematis:
hukum gas ideal
hukum gas ideal
Dimana R adalah konstanta gas universal. Nilai dari R ialah 0.08206 L atm/K mol. Persamaan diatas lebih dikenal lagi dengan bentuk:
 Hukum Gas ideal adalah persamaan keadaan untuk gas, dimana kondisi gas pada waktu tertentu dideskripsikan oleh persamaan matematis. Hukum gas ideal ini merupakan persamaan empiris yang telah diuji untuk beberapa gas. Gas yang mengikuti hukum gas ideal ini disebut gas ideal. Hukum gas ideal dapat digunakan untuk menyelesaikan berbagai permasalahan terutama mengenai sifat gas.

Contoh Soal

1. Suatu sample gas Hidrogen memiliki volume 8.56 L pada temperatur 0oC dan tekanan 1.5 atm. Hitunglah mol H2 pada sample ini.

Jawab: Untuk menghitung mol H2, kita telah memiliki data:

Maka penyelesaiannya ialah:


2. Suatu sample gas ammonia dengan volume 7.0 mL pada tekanan 1.68 atm. Gas ini dikompres hingga mencapai volume 2.7 mL pada temperatur konstan. tentukan tekanan gas akhir.

jawab: Untuk menghitung tekanan gas akhir, kita telah memiliki data:
Karena n dan T konstan, maka persamaan gas ideal ini dapat kita ubah ke bentuk lainnya dan menyelesaikan soal ini:

Yap.. Itu tadi beberapa Hukum Gas Ideal yang wajib kamu ketahui. Semoga adanya pembahasan soal seperti ini akan membantu kamu untuk lebih memahami mengenai sifat dan Hukum Gas.

What comes into your mind?
Shoot me some comment!

 
Back To Top