Home / Fisika / hukum boyle

Hukum Boyle

  • 10 min read
Loading...

Penulis : Ditheosvi Alvira Gusti – Teknik Elektro PNJ

Ditinjau dan edit kembali oleh Deyan Prashna, Departemen Fisika, FMIPA, Universitas Indonesia, 5 Agustus 2020

Pengertian Hukum Boyle

Hukum Boyle merupakan salah satu dari hukum ilmu fisika. Hukum ini berkaitan dengan teori kinetik gas karena membahas bagaimanan hubungan yang terjadi diantara tekanan dengan volume suatu gas. Istilah Boyle berasal dari nama si penemu yaitu Robert Boyle.

Bunyi Hukum Boyle

Seorang ahli fisika asal Irlandia yaitu Robert Boyle (1627 – 1691) melakukan sebuah percobaan dengan menyelidiki keterikatan antara tekanan dan volume gas dengan memasukkan sejumlah gas tertentu ke dalam sebuah wadah tertutup. Setelah diamati, ia mendapatkan suatu hal bahwa saat suhu gas dibiarkan konstan atau tetap, ketika tekanan gas bertambah, maka volume gas akan berkurang, begitupun dengan keadaan sebaliknya bila tekanan gas berkurang maka volume gas akan bertambah. Sehingga dapat dikatakan tekanan gas berbanding terbalik dengan volume gas.

Setelah melakukan percobaan, Boyle mengemukakan pendapatnya yang dikenal

Loading...
sebagai hukum Boyle. Hukum Boyle tersebut berbunyi:

“ Tekanan gas dan volume dalam ruang tertutup berbanding terbalik saat suhu dijaga tetap atau konstan”

Jadi, dapat disimpulkan bahwa ketika suatu gas berada dalam ruang tertutup dan suhunya dipertahankan konstan, maka jika tekanannya dinaikkan akan menghasilkan volume yang semakin kecil. Begitu pun ketika volume ruang diperbesar maka tekanannya akan berkurang.

Hal tersebut berkaitan dengan keleluasaan dari molekul gas untuk bergerak. Pada suhu tinggi, molekul gas bergerak akan semakin cepat.

Namun, kecepatannya melambat ketika suhu diturunkan. Tekanan gas berkaitan juga dengan tumbukan baik antar molekul gas maupun antara molekul gas dengan dinding ruangan (wadah).

Ketika suhu dinaikan maka tekanannya akan semakin kecil karena jarak antar molekul gas sangat berjauhan sehingga peluang untuk bertumbukan semakin kecil. Tekanan yang besar menyebabkan molekul gas sulit bertumbukan dan memperkecil ruang gerak dari molekul gas itu sendiri.

Oleh karena itu, suhu berbanding terbalik dengan tekanan. Untuk energi kinetik gas dan perilaku gas lainnya telah diatur dalam teori kinetik gas.

Jika kamu ingin memahaminya, maka kamu dapat membaca tulisan teori kinetik gas.

bunyi hukum boyle

Rumus Hukum Boyle

Berdasarkan dari hasil percobaan dan pernyataan yang Boyle ungkapkan mengenai nilai tekanan suatu gas yang berbanding terbalik dengan volumenya apabila suhu dijaga tetap atau konstan. Maka hasil percobaan tersebut dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut:

rumus hukum boyle 1

Keterangan:

P1: Tekanan gas awal nm2

P2: Tekanan gas akhir nm2

V1: Volume gas awal m3

V2: Volume gas akhir m3

Berdasarkan persamaan tersebut berarti bahwa ketika tekanan (P) gas berubah maka volume (V) gas juga akan ikut berubah sehingga hasil kali antara tekanan dan volume selalu konstan.

Hubungan yang terjadi antara tekanan dengan volume dari persamaan Hukum Boyle dapat digambarkan dalam bentuk grafik seperti yang ditunjukkan pada grafik di bawah ini.

Grafik hubungan tekanan dan volume pada temperatur tetap

Grafik hubungan tekanan dan volume pada temperatur tetap.

Grafik ini menyatakan hubungan antara tekanan dan volume yang didapatkan Boyle saat melakukan percobaan. Di mana ia menemukan bahwa volume gas berubah secara tidak teratur sehingga garis yang ditunjukkan pada grafik terlihat melengkung.

Baca tulisan lain dari bacaboy

Penerapan Hukum Boyle

Hukum Boyle sebetulnya telah diterapkan pada kehidupan sehari-hari kita dengan penerapannya berbentuk alat dan bisa jadi beberapa dari kita cukup sering menggunakannya. Berikut ini adalah beberapa alat yang merupakan hasil dari penerapan Hukum Boyle.

Pompa Ban Sepeda

Gambar 2. Pompa Ban Sepeda
Pompa Ban Sepeda

Ketika ban sepeda kita kempes tentu alat ini menjadi solusinya. Prinsip kerja pada pompa ban sepeda ini mengikuti hukum Boyle lantaran pompa dapat memindahkan gas atau zat cair.

Dalam hal ini, Hukum Boyle bekerja saat udara dari luar masuk ke dalam tabung maupun saat udara telah masuk kedalam ban. Udara dapat masuk ke dalam ban ketika pengisap ditekan atau saat volume udara dalam tabung pompa mengecil yang menyebabkan tekanan pada katup karet membesar.

Pompa sepeda juga memanfatkan prinsip hukum Pascal dimana tekanan yang dihasilkan dengan menekan penghisap akan menyebabkan udara di dalam pompa menekan ke segala arah. Bagi kamu yang ingin mengetahui lebih dalam menngenai hukum Pascal, maka kamu dapat membaca tulisan hukum Pascal.

Pompa juga menawarkan prinsip kemudahan seperti pengangkat mobil (berdasarkan hukum Pascal) dimana dengan kecepatan udara keluar dari lubang keluaran pompa akan sebanding dengan tekanan yang diberikan pada penghisap. Tekanan yang diberikan akan merubah volume udara pada pompa dimana besar tekanan akan berbanding terbalik terhadap volume.

Alat Suntik

Alat suntik
Gambar 3. Alat suntik, Sumber: pharmlabs.unc.edu

Alat suntik merupakan salah satu alat yang menggunakan prinsip hukum Boyle atau berada pada prinsip tekanan udara dalam ruang tertutup dan besar-kecilnya tekanan dalam alat suntik dapat diatur. Ketika plunger ditekan, tekanan dalam tabung silinder akan lebih besar daripada tekanan di luar sehingga cairan dalam tabung akan keluar.

Prinsip alat suntik pun sama seperti pompa sepeda. Lubang keluaran cairan jauh lebih kecil daripada lubang penghisap.

Sehingga mengakibatkan cairan yang keluaran memiliki keepatan yang baik, meskipun diberikan tekanan yang kecil pada plunger.

Cat Semprot

Cat Semprot
Gambar 4. Cat Semprot, Sumber: dekoruma.com

Cat semprot merupakan alat yang bekerja dengan prinsip kerja hukum Boyle. Terdapat dua jenis zat dalam tabung cat semprot ini yakni cat dan suatu gas bertekanan tinggi yang ditekan dengan gaya amat besar sehingga menempati ruang kecil. Sebelum digunakan tabung cat semprot biasanya digoyang-goyangkan terlebih dahulu agar cat dan gasnya menyatu dan saat ditekan hingga lubang kecil terbuka gas dan cat otomatis keluar dari tabung karena tekanan dalam tabung sangat tinggi daripada tekanan di luar tabung.

Prinsip kecepatan cairan yang keluar hampir sama dengan pompa sepeda dan jarum suntik.

SCUBA Diving

SCUBA diving
Gambar 5. SCUBA diving

Ketika kita menyelam tanpa adanya alat bantu saat tekanan meningkat maka kita akan kesulitan dalam bernapas karena berkurangnya volume udara yang masuk ke paru-paru. Tetapi saat kita menggunakan SCUBA (self-contained underwater breathing apparatus) yang memiliki prinsip kerja menggunakan hukum boyle dan telah menerapkan prinsip kerja bahwasanya karakteristik udara dipengaruhi perubahan tekanan pada kedalam yang memiliki efek terhadap tubuh sehingga kita tidak mengalami lagi kesulitan bernapas saat menyelam.

Udara bergerak dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Tanpa menggunakan SCUBA saat menyelam akan merasa kesulitan dalam bernafas.

Sebab merasa kesulitan dalam bernafas adalah tekanan di luar tubuh lebih besar daripada di dalam tubuh sehingga menyulitkan aliran udara untuk masuk ke dalam paru-paru. Tapi dengan menggunakan SCUBA, bernafas menjadi lebih mudah saat berenang.

Kesimpulan

Jadi, dapat disimpulkan bahwa hukum Boyle membahas tentang perubahan volume terhadap tekanan pada suhu yang konstan. Perubahannya adalah sebanding, tetapi jika suhunya dinaikkan maka tekanan akan membesar dengan volume yang mengecil, dan sebaliknya.

Hukum Boyle ditemukan oleh Robert Boyle. Hukum ini diterapkan pada pompa ban sepeda, alat suntik, cat semprot, dan SCUBA Diving.

Contoh Soal dan Pembahasan

Nah kita sudah berada dipenghujung pembahasan. Agar kalian lebih memahami apa itu hukum Boyle, kerjakan soal latihan berikut ini yaa dan samapai jumpa di materi lainnya! 😊.

  1. Berikut ini adalah alat yang merupakan contoh penerapan hukum Boyle, kecuali..

A. Jungkat-Jungkit

B. Pompa ban sepeda

C. Alat Suntik

D. SCUBA Diving

Jawaban: A. Jungkat-Jungkit

Loading...

Jungkat-jungkit tidak menerapkan hukum Boyle melainkan menerapkan ilmu fisika yaitu tuas yang menggunakan titik tumpu dengan gaya atau kuasa.

Loading...

Besaran fisika tersebut dikenal sebagai momen gaya atau torsi. Bagi kamu yang ingin mengetahui tentang torsi, maka kamu dapat membaca tulisan momen gaya (torsi).

2. Dalam sebuah bejana tertutup terdapat gas yang memiliki tekanan 4atm dengan volume 4 liter. Apabila tekanan gas berubah menjadi 2x lebih besar dari semula, maka volume gas tersebut menjadi?

A. 1 liter

B. 2 liter

C. 3 liter

D. 4 liter

Pembahasan:

Dik :

Tekanan awal (P1) = 4 atm

Tekanan akhir (P2) = 2 kali P1 = 2 x 4 = 8 atm

Volume awal (V1) = 4 liter

Dit :

Volume gas akhir adalah?

Jawab:

P1 . V1 = P2 . V2

(4 x 4) = (8 V2)

16 / 8 = V2

V2 = 2 liter

Jadi, Volume gas akhir menjadi 2 liter (B)

3. Pada suatu wadah tertutup, volume gas berubah naik menjadi 3 kali volume awal dengan volume awal = V dan P adalah tekanan awal. Perubahan akhir tekanan gas menjadi…

A. P

B. ½ P

C. 1/3 P

D. 3 P

Pembahasan

Dik :

Tekanan awal (P1) = P

Volume awal (V1) = V

Volume akhir (V2) = 3V

Dit :

Tekanan gas akhir adalah?

Jawab:

P1 . V1 = P2 . V2

P. V = P2 (3V)

P = P2 (3)

P2 = P / 3 atau 1/3 P

Jadi, Tekanan gas akhir menjadi 1/3 P (C)

Pertanyaan Umum

Siapa penemu hukum Boyle?

Hukum Boyle ditemukan oleh Seorang ahli fisika asal Irlandia bernama Robert Boyle (1627 – 1691)

Bagaimana bunyi dari hukum Boyle?

Bunyi hukum Boyle adalah tekanan gas dan volume dalam ruang tertutup berbanding terbalik saat suhu dijaga tetap atau konstan

Bagaimana cara Boyle melakukan percobaannya?

Boyle melakukan percobaannya dengan memasukkan sejumlah gas tertentu ke dalam sebuah wadah tertutup dan menjaga suhu wadah tersebut agar suhu tetap konstan guna menyelidiki hubungan antara tekanan dan volume gas.

Sebutkan 4 contoh penerapan dari hukum Boyle!

Alat yang menerapkan hukum Boyle antara lain, Pompa ban sepeda, Cat semprot, Scuba diving dan Alat suntik.

Mengapa alat suntik dikatakan sebagai alat yang menerapkan hukum Boyle?

Karena pada alat sutik ketika plunger ditekan, tekanan dalam tabung silinder akan lebih besar daripada tekanan di luar sehingga volume gas mengecil dan cairan dalam tabung alat suntik akan keluar dan kondisi inilah yang merupakan terapan hukum boyle, bahwa ketika tekanan besar, volume akan mengecil (berbanding terbalik).

Daftar Pustaka

  • Giancoli DC, Fisika Jilid 1 Edisi Kelima, Jakarta: Elangga, 2001.
  • Kanginan, Marthen. 2007. Fisika untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga
  • Tipler, P.A. 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga
  • Zakiya, H. Buku Ajar Fisika Kelas XI “Teori Kinetik Gas”.UPI

Baca juga

Loading...
Loading...