Contoh Hukum Boyle

Dalam mempelajari sifat-sifat gas, Robert Boyle, di satu sisi, dan Edme MariotteDi sisi lain, tanpa mengetahui atau mengetahui eksperimen mereka, mereka mengamati bahwa gas dapat dimampatkan, dan volumenya bervariasi sebanding dengan tekanan yang dialaminya.

Untuk memahami penelitiannya, kita harus ingat bahwa ada tiga karakteristik yang perlu diperhatikan dalam studi gas ini: suhu, volume, dan tekanan.

Suhu: Ini adalah suhu di mana gas ditemukan di bawah kondisi percobaan. Ini dapat dinyatakan dalam derajat celcius (° C) atau dalam derajat Kelvin atau nol mutlak (° K). Dalam kasus Hukum Boyle, dianggap bahwa suhu tidak berubah, yaitu tetap konstan.

Volume: Ini adalah ruang yang ditempati gas dalam wadah tertutup. Dalam maksud pertama, volume gas adalah volume wadah. Untuk representasinya, wadah dianggap tertutup dan dengan pendorong, seperti jarum suntik.

Tekanan: Ini adalah tekanan yang dimiliki gas melalui plunger. Dalam wadah tertutup, di mana plunger ditempatkan sebagai tutup, tanpa memberikan tekanan, dianggap berada pada tekanan atmosfer (1 at).

Dalam pengamatan Boyle dan Mariotte, suhu dianggap konstan, sehingga tidak akan mempengaruhi pengukuran.

Mengenai volume, jika kita perhatikan, misalnya, wadah silinder berkapasitas 1 liter, dan tutupnya adalah pendorong. geser, ketika menempatkannya menutupi wadah berisi udara, tekanannya akan menjadi 1 at, sedangkan volumenya adalah 1 liter. Jika tekanan 2 atmosfer diberikan pada pendorong, volume gas akan berkurang setengahnya, yaitu menjadi 0,5 liter atau 500 ml. Jika tekanan meningkat menjadi 4 atmosfer, volumenya akan berkurang menjadi seperempat, yaitu menjadi 0,25 liter, atau 250 ml.

Berdasarkan pengamatan ini, panggilan itu diucapkan Hukum Boyle: Pada suhu konstan, volume gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan padanya.

Ini berarti bahwa ketika tekanan meningkat, volume berkurang, dan ketika tekanan menurun, volume meningkat.

Ini mengarah pada penetapan bahwa ada hubungan antara tekanan gas dan volumenya, yang dengan memvariasikan salah satu komponen, yang lain bervariasi dalam proporsi yang sama, hubungan tetap konstan, yaitu mengatakan:

P * V = k
P = Tekanan
V = Volume
k = konstanta hubungan tekanan-volume

Untuk memahami hal ini, misalkan kita memiliki wadah 2,5 liter, yang diisi dengan udara dan tekanan pada tutup-pendorong adalah 1,5 at. Jadi konstanta hubungan Anda adalah:

P * V = k = (2,5) (1,5) = 3,75

Jika sekarang kita meningkatkan tekanan menjadi 3 atmosfer, kita membagi k dengan tekanan P, dan kita akan mendapatkan:

k / P = V
3,75 / 3 = 1,25 liter

Seperti yang kita lihat, ketika menerapkan tekanan dua kali lipat, volumenya setengah dari aslinya, dan konstanta hubungan tekanan-volume dipertahankan. Hal ini diungkapkan sebagai berikut:

V₁P₁ = V₂P₂ = k

Artinya, produk volume 1 kali tekanan 1 sama dengan produk volume 2 kali tekanan 2, dan hubungan ini tetap konstan.

Contoh Hukum Boyle-Mariotte

Contoh 1. Hitung volume yang akan ditempati gas, yang menempati volume 3,75 liter, pada tekanan 2 at jika tekanan 3,5 at diterapkan padanya.

V₁ = 3,75 l
P₁ = 2 at
V₂ = ?
P₂ = 3,5 at
Sebagai V₁P₁ = V₂P₂ = k

Kami menghitung konstanta sistem:

V₁P₁= k = (3,75) (2) = 7,5

Kami memecahkan untuk V₂:

V₂ = k / P₂ = 7,5 / 3,5 = 2.143 liter

Contoh 2. Hitung tekanan yang diberikan pada gas, jika menempati volume 2,25 liter, jika pada tekanan 1,75 memiliki volume 3,25 liter.

V₁ = 3,25 l
P₁ = 1,75 at
V₂ = 2,25 l
P₂ = ?

Kami menghitung konstanta sistem:

V₁P₁= k = (3,25) (1,75) = 5,6875

Kami memecahkan untuk P₂:

P₂ = k / V₂ = 5,6875 / 2,25 = 2,53 at

Contoh 3. Hitung tekanan awal suatu gas, jika pada tekanan 4,5 at, ia menempati volume 1,4 liter, dan volume aslinya adalah 2,2 liter.

V₁ = 2,2 l
P₁ = ?
V₂ = 1,4 l
P₂ = 4,5 at

Kami menghitung konstanta sistem:

V₂P₂= k = (1,4) (4,5) = 6,3

Kami memecahkan untuk P₂:

P₁ = k / V₁ = 6,3 / 2,2 = 2,863 at