hukum boyle

HUKUM BOYLE

Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar

Abstrak

Telah dilakukan praktikum termodinamika dengan judul “Hukum Boyle”.Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Pendidikan Fisika. Praktikum ini bertujuan.Untuk melihat hubungan antara tekanan terhadap volume zat cair pada suhu yang tetap dalam ruang tertutup dan untuk menegtahui hubungan antara tekanan dan ketinggian zat cair. Hasil pengamatan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa pada saat tekanan dinaikkan maka volume akan semakin kecil dan begitupun sebaliknya atau dengan kata lain tekanan dan volume berbanding terbalik. Dan dilihat dari analisis data yang diperoleh dapat dikatakan bahwa percobaan ini telah mendekati teori yang menyatakan bahwa hasil kali antara tekanan dan volume akan bernilai konstan. Karena rata-rata dari derajat kepercayaan yang diperoleh sebesar 97,460 %  pada kegiatan pertama dan 98,100 5 pada kegiatan kedua.

Kata kunci:tekanan dan volume pada suhu konstan.      

TUJUAN

Untuk mencari hubungan antara tekanan dan volume zat cair pada suhu konstan dan berada dalam ruas tertutup.

METODOLOGI EKSPERIMEN

Teori Singkat

Tekanan dalam media kontinu disebut tekanan hidrostatis.Dalam hal ini, gaya persatuan luas yang dikerahkan, baik dalam media maupun pada permukaanya yang memiliki ciri yaitu normal terhadap elemen, tidak bergantung pada orientasi luasan tersebut. Tekanan dilambangkan P, dalam system SI dinyatakan dengan satuan Nm^-2satuan lain yang sering digunakan untuk tekanan  adalah 1 bar = 1 x 10⁵ Nm^-2. Untuk jumlah gas tertentu, ditemukan secara eksperimen bahwa sampai pada pendekatan yang cukup baik, volume gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan padanya ketika temperature di jaga konstan.

Apabila temperature konstan ,jika tekanan ataupun volume gas di biarkan berubah, variabel yang  yang satunya juga bias berubah, sehingga hasil kali antara tekanan dan volume (PV) tetap konstan. Hukum Boyle berlaku untuk dua keadaan setimbangvyaitu 1 dan 2 di mana c adalah konstan dalam arti umum (kita katakan, ketika T=C  maka PV = C tetapi T tidak sama dengan PV.

            Bila kita menekan gas sambil menjaga temperaturnya konstan, maka kita akan mendapatkan bahwa tekanan berubah ketika kita menyebabkan gas memuai pada temperature ini berarti bahwa hasil kali antara tekanan dan volume gas adalah konstan. Hasil ini di temukan secara eksperimen oleh Robert Boyle (1627-1691. Charles eksplisit meneliti pengaruh suhu yang bervariasi menemukan bahwa jika tekanan di ada kan konstan, volume bervariasi secara linear dengan suhu V= 1+kt dimana k di temukan memiliki nilai yaitu 273,15^oC.Persamaan ini menunjukkan bahwa jika sampai pada suhu 273,15^oC maka volume gas akan nol pada suhu tersebut bahkan bernilai negative karena volume negative tidak berarti  t = -273,15^oC maka suhu yang dicapai di anggap rendah dan disebut nol mutlak.

Alat dan Komponen

1. Alat

1. Manometer                                                                              1 buah
2. SelangPenghubung                                                                  1 buah
3. Mistar                                                                                      1 buah
4. Spoit                                                                                        1 buah
5. Termometer                                                                             1 buah

1. Bahan
   Bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah air secukupnya

Identifikasi Variabel

1. Variabel   Manipulasi          :  Volume (v)
2. Variabel  Kontrol             :  Suhu (^oC)
3. Variabel  Hitung               :  Tekanan (P) dan Usaha (W)
   Definisi Operasional Variabel

1. Volume adalah jumlah air yang ada dalam manometer
2. Suhu adalah variabel yang dijaga agar tetap konstan     
3. Tekanan adalah gaya tarikan yang diberiakan pada spoit
4. Usaha adalah salah satu variabel hitung yaitu hasil kali antara nilai tekanan dengan volume

ProsedurKerja

1. Spoit di isi dengan air hingga volume 16 m³
2. Menghubungkan spoit dengan manometer menggunakan selang penghubung seperti pada gambar dibawah ini.

          

Gambar : Hubungan antara tekanan dan volume

1. Menempatkan thermometer disekitar  manometer dan mencatat suhu pada saat itu
2. Mendorong spoit hingga terjadi perubahan volume air dalam spoit sebesar 1 mm³
3. Mengukur perubahan tinggi air  pada manometer dengan menggunakan mistar
4. Mencatat perubahan volume dan tinggi air setelah diberikan tegangan
5.  Mengulangi langkah 1-6  dengan suhu 28 ^oC dan volume air dalam spoit sebesar  5 mm³
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

Hasil pengamatan pada percobaan ini adalah sebagai berikut :

Tabel 1 : Hubungan antara volume dan tekanan pada suhu 28 ^oC

NST Piston                  : 1 mm             : 1 x 10^-6 m³

NST Manometer         : 1 mm             : 0,001 m

NST Termometer        : 1 ^oC

NST Mistar                 : 1 mm             : 0,001 m

ρ_air                                : 1 gram/ cm³    : 1000 kg/m³

g                                  : 10 m/s²

No.	suhu (T) oC	Volume (V)	h (m)	P = ρgh (Pa)	P.V (J)
1	28	16 x 10-6	18,5 x 10-2	1850	296 x 10-4
2	28	17 x 10-6	12 x 10-2	1200	204 x 10-4
3	28	18 x 10-6	7,5 x 10-2	750	135 x 10-4
4	28	19 x 10-6	3,5 x 10-2	350	66,5 x 10-4
5	28	20 x 10-6	0,5 x 10-2	50	0,1 x 10-4

Tabel 2 : Hubungan antara volume dan tekanan pada suhu 28 ^oC

NST Piston                  : 1 mm             : 1 x 10^-6 m³

NST Manometer         : 1 mm             : 0,001 m

NST Termometer        : 1 ^oC

NST Mistar                 : 1 mm             : 0,001 m

ρ_air                                : 1 gram/ cm³    : 1000 kg/m³

g                                  : 10 m/s²

No.	suhu (T) oC	Volume (V)	h (m)	P = ρgh (pa)	P.V (J)
1	28	6 x 10-6	17 x 10-2	1700	102 x 10-4
2	28	7 x 10-6	8,5 x 10-2	850	59,5 x 10-4
3	28	8 x 10-6	1 x 10-2	100	8 x 10-4

Analisis Data

1. Menghitung W

           W         = P.V

1. Pelaporan

1. Menentukan Kesalahan Mutlak
    
    
    
    
        

           
           

 

 

• Untuk suhu (T) = 26  ^OC
  Dimana :
   
     
        
   
        
        
                         

1. Menentukan Kesalahan Relatif (KR)

 

1. Menentukan Derajat Kepercayaan (DK)

           DK         = 100% - KR

1. Menentukan Pelaporan Fisika
   PF        =
   Tabel : Hasil analisis data

No.	Suhu (Oc)	W (N/m)	∆W (joule)	KR (%)	DK  (%)	PF (joule)
1 2 3 4 5	28 28 28 28 28	296.10-4 204. 10-4 135. 10-4 66,5. 10-4 0,1. 10-4	0,888 0,816 0,810 0,931 0,010	0,300 0,400 0,600 1,400 10,00	99,700 96,000 99,400 98,600 90,000
6 7 8	29 29 29	102. 10-4 59,5. 10-4 8. 10-4	0,204 0,297 0,400	0,200 0,299 5,000	99,800 99,501 95,000

PEMBAHASAN

Kegiatan 1 : Hubungan antara volume dan tekanan pada suhu 28 ^o C

            Pada percobaan ini kita mencari tahu bagaimana hubungan antara volume dan tekanan pada suhu konstan dan dalam percobaan kami melakukan pengamatan hubungan antara volume dan tekanan pada suhu 28 . Dari data diperoleh hubungan antara volume dengan tekanan berbanding terbalik, ketika tekanan dinaikkan maka volume akan menurun dan ini sudah sesuai dengan teori. Sehingga pada percobaan ini dapat dikatakan mendekati keberhasilan dengan rata-rata kesalahan relatif yang diperoleh sebesar 2,560 % dan rata-rata derajat kepercayaan sebesar 97,460 %  . Dimana pada analis data kesalahan relatif terbesar adalah 10,000 %  dengan derajat kepercayaan sebesar 90,000 % .  Hasil kali antara tekanan dan volume akan menghasilkan suhu yang konstan karena pada percobaan ini suhu merupakan variabel kontrol yang ingin kita tetap jaga agar tetap memilki nilai yang konstan atau tidak berubah-ubah.

Kegiatan 2 : Hubungan antara volume dan tekanan pada suhu 28 ^oC

            Pada percobaan ini kita mencari tahu bagaimana hubungan antara volume dan tekanan pada suhu konstan dimana pada percobaan ini kita menggunakan suhu ruangan 28 ^oC. berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan dapat dikatakan sudah sesuai dengan teori karena pada hasil pengamatan semakin besar tekanan yang diberikan maka volumenya akan semakin kecil. Sehingga pada percobaaan ini dapat dikatakan sudah akurat karena hasil pengamatan dan teori sudah sesuai dimana rata-rata kesalahan relatif yang diperoleh sebesar 1,899 % dan derajat kepercayaan yang diperoleh sebesar 98,100 %. Dimana pada analis data kesalahan  relatif  terbesar  adalah  5,000 %  dengan derajat kepercayaan sebesar 95,000 % .  Hasil kali antara tekanan dan volume akan menghasilkan suhu yang konstan karena pada percobaan ini suhu merupakan variabel kontrol yang ingin kita tetap jaga agar tetap memilki nilai yang konstan atau tidak berubah-ubah.

SIMPULAN DAN DISKUSI

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa hubungan antara volume dan tekanan berbanding terbalik dimana semakin besar tekanan yang diberikan pada zat cair maka volume dari zat cair itu makin mengecil, begitupun sebaliknya jika semakin kecil tekanannya maka volumenya akan besar, dan hukum Boyle menyatakan pada suhu konstan tekanan berbanding terbalik dengan volume dan pernyataan lain dari hukum boyle adalah bahwa hasil kali antara tekanan dan volum akan bernilai konstan selama massa dan suhu gas dijaga konstan.

DAFTAR RUJUKAN

Faiser,Virgl Moring. 1970. Thermodynamics Sixt Edition. New York : Collar Macnillam International.

Giancoli, Dauglas C. 2001. FisikaJilid 1. Jakarta :Erlangga.

Kaufman , Myron. 2001. PrinciplerOf Thermodynamics. New York :Marcell Dekker

Subaer.1997. Termodinamika.Makassar : UNM Press.

Tipler, Paul A . 1991. FhysicsFor Science and Tectic. Jakarta Erlangga.

LAMPIRAN

Analisis Data

1. Menghitung W pada saat T = 28 ^oC
   W = P.V

1. W₁                 = P . V₁
   = 1850 . 16 х 10^-6 mL
   = 29600.10^-6  N/m
   = 296.10^-4  N/m
2. W₂                 = P . V₂
   = 1200. 17 х 10^-6 mL
   = 20400.10^-6 N/m
   = 204.10^-4  N/m
3. W₃                 = P . V₃
   = 750 . 18 х 10^-6 mL
   = 13500 . 10^-6 N/m
   = 135.10^-4  N/m
4. W₄                 = P . V₄
   = 350 . 19 х 10^-6 mL
   = 6650 . 10^-6 N/m
   = 66,5 . 10^-4  N/m
5. W₅                 = P . V₅
   = 50 . 20 х 10^-6 mL
   = 1000 . 10^-6 N/m
   = 0,1 . 10^-4  N/m

1. Menghitung W pada saat T = 28 ^oC
   W = P.V

1. W₁                 = P . V₁
   = 1700. 6 х 10^-6 mL
   = 10200. 10^-6 N/m
   = 102.10^-4  N/m
   
   
   
   
   
   
2. W₂                 = P . V₂
   = 850 . 7 х 10^-6 mL
   = 5950 . 10^-6 N/m
   = 59,5 . 10^-4  N/m
3. W₃                 = P . V₃
   = 100. 8 х 10^-6 mL
   = 800. х 10^-6 N/m
   = 8.10^-4  N/m

1. Pelaporan

1. Menentukan Kesalahan Mutlak
    
    
    
    
        

  
  

 

 

• Untuk suhu (T) = 28  ^OC
  Dimana :
   
     
        
   
        
        
  
  
  
  
  
  

•         296
          296
         
•         204
          204
         
•         135
          135
         
•         66,5
          66,5
         
•         0,1
          0,1
         

1. Menentukan Kesalahan Relatif (KR)

•           
          =  0,300    %
  
  
  
  
  
  
  
  
•           
          =  0,400    %
  
  
•           
          =  0,600    %
•           
          =  1,400    %
•           
          =  10,000  %

1. Menentukan Derajat Kepercayaan (DK)

• DK₁ = 100% -
        = 100% - 0,300 %
                     = 99,700  %
• DK₂ = 100% -
         = 100% - 0,400 %
                      = 99,600 %  
• DK₃ = 100% -
         = 100% - 0,600 %
                      = 99,400 %                  
• DK₄ = 100% -
         = 100% - 1,400 %
                      = 98,600 %                  
• DK₅ = 100% -
         = 100% - 10,000 %
                      = 90,000 %   
            

1. Menentukan Pelaporan Fisika

•                           
•                           
•                           
•                           
•                           

• Untuk suhu (T) = 28  ^OC

1. Menentukan Energi

        102

        102

       

        59,5

        59,5

       

        135

        8

       

1. Menentukan Kesalahan Relatif (KR)

•           
          =   0,200  %
•           
          =    0,499  %
  
  
•           
          =    5,000  %

1. Menentukan Derajat Kepercayaan (DK)

• DK₁ = 100% -
          = 100% - 0,200 %
          = 99,800 %
• DK₂ = 100% -
          = 100% - 0,499 %
          = 99,501 %
• DK₃ = 100% -
          = 100% - 5 %,00
          = 95,000 %

1. Menentukan Pelaporan Fisika

•         
•