Selasa, 30 Oktober 2012

PERCOBAAN BOYLE – GAY LUSAC

.



Praktikum Termofisika
     

Disusun oleh:
Rahayu Larasati                (121424019)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2012


A.    Tujuan
1.      Mengetahui kegunaan lata-alat yang digunakan dalam praktikum
2.      Memnentukan hubungan antara tekanan (P), volume (V), dan suhu (T) pada gas (persamaan keadaan gas)

B.     Alat dan Bahan yang Digunakan
Foto2024.jpg                   Foto1927.jpg             Foto1933.jpg            Foto1958.jpg
  Termometer                        Beker Glas               Jangka Sororng                Meteran


Foto1960.jpg        DSC03524.JPG                
    Pemanas Listrik                   Boyle set                   Air (Bahan)                Bejana Pemanas



C.     Dasar Teori
Gas ideal adalah gas yang memenuhi hukum Boyle dan hukum Joule pada semua suhu (T) dan tekanan (P). adapun gas ideal tidak mengikuti hukum Boyle dan Joule di atas (Adkis, 1987: 40; Beuche, 1983: 123). Namun pada tekanan yang tidak terlalu tinggi dan suhu yang tidak terlalu rendah, gas-gas ideal seperti udara, nitrogen, oksigen, helium, hydrogen, dan neon berlaku seperti gas ideal. Dengan kata lain pada suhu dan tekanan seperti di atas, gas-gas nyata tersebut dapat didekati dengan menggunakan hokum gas ideal seperti hukum Boyle, Gay Lusac, Joule, dll.
Pada gas ideal tidak akan terjadi kondensasi menjadi cair meskipun suhunya menjadi sangat rendah, karena gas ideal tidak mempunyai gaya tarik antar molekul, sedangkan gas real akan mengalami gaya tarik antar kondensasi pada suhu rendah (Adkins, 1987: 40)
1.      Hukum Boyle
Boyle meneliti bagaimana hubungan antara tekanan P dengan volemu pada gas ideal pada suhu tetap (isotermis). Dari percobaan berkali-kali ditemukan bahwa:

            Hasil kali tekanan dan volume gas ideal adalah tetap pada suhu T konstan. Atau bila tekanan P menjadi lebih besar, maka volume V menjadi lebih kecil, dan sebaliknya.



Kurva P – V pada beberapa keadaan T dapat digambarkan sebagai berikut:
       P


 

                                                                T 3








 

                                                     T 2
                                                                                                                 Garis-garis Isotermal
                                          T 1
                                                                                                                                     V
                                                                                                                                 
Keterangan:
·         Untuk T yang sama, maka PV = C. Misalnya, untik T 1, PV selalu konstan.
·         Untuk T yang berbeda, maka PV berbeda. Misalnya, untuk T 3 yang lebih tinggi, PV lebih tinggi pula.
Beberapa contoh peristiwa sehari-hari yang dapat dijelaskan dengan hukum Boyle misalnya:
·         Pompa udara. Jika kita menekan pompa, berarti menambah tekanan P, maka volume udara V dalam pompa menjadi lebih kecil, dengan catatan suhu udara dalam pompa dianggap sama.
·         Balon yang kita pres dengan tangan, volumenya menjadi lebih kecil.




2.      Hukum Charles dan Gay Lusac
         Charles melakukan penelitian tentang relasi antara voleme (V) dan suhu (T) dari gas ideal bila tekanan dibuat tetap (isobaris). Dalam eksperimen diperoleh hubungan yang dirumuskan oleh Charles sebagai Hukum Charles sebagai berikut:


 

  atau 

Menurut Charles, bila gas dipanaskan dengan tekanan dibuat tetap (isobaris), maka volume akan bertambah karena gas akan memuai. Kurva hubungan V – T untuk gas:
 
                                           V


                                     
V =
                                                0˚C                                                                          T
Titik potong garis V =  dengan sumbu T:
Terjadi bila V = 0 atau  = 0,
Sehingga  0, dan β =  ,
Akibatnya ΔT = 1 / β = -273˚C. suhu -273˚C ini disebut titik nol absolut.
            Gay Lusac meneliti persamaan gas, tetapi dengan membuat volumenya tetap (isovolume). Ia mencari hubungan antara tekanan P dengan suhu T pada volume tetap dan masa tetap. Hasilnya disebut Hukum Gay-Lusac yaitu:


 

P/T = C
           
Artinya, tekan P berbanding lurus dengan suhu T. Bila suhu semakin tinggi, maka tekanan menjadi semakin besar. Demikian juga bila suhu semakin rendah, tekanannya juga semakin rendah.
            Hukum Gay Lusac atau Charles ini dapat kita gunakan untuk menjelaskan peristiwa sehari-hari:
-          Ban sepeda yang dipanasi, volumenya menjadi tambah besar, sebaliknya ban yang diletakkan pada suhu rendah, volumenya menjadi lebih kecil.
-          Balon yang kita panaskan, volumenya menjadi tambah besar, dan bila bila terus dipanaskan balon tersebut akan pecah.
-          Botol berisi gas, bila dipanskan dapat meletus karena volume gas menjadi ssngat besar, dan botol tidak kuat menahannya.
-          Ban sepeda yang dipanasi dengan colume dibuat tetap, tekanan ban akan menjadi sangat besar.
-          Botol berisi gas, yang dipanasi, dan dibuat volume tetap, maka tekanan menjadi sangat tonggi, sehingga bila dibuka langsung terlempar.

3.      Persamaan Gas Ideal
Bila hukum Boyle, Charles, dan Gay-Lusac digabungkan, dengan catatan bahwa prosesnya isothermal dan isobaris, maka dapat ditemukan persamaan gas ideal yang utuh seperti berikut:
·         Dari Boyle didapat PV = C (isothermal)
·         Dari Gay Lusac didapat P/T = C dari Charles V/T = C,
·         Maka didapat hubungan sebagaia berikut:


 

 =
Inilah persamaan gas ideal
            Dari syarat tekanan P dan suhu T konstan, volume V hanya akan tergantung pada banyaknya gas. Jadi V hanya tergantung pada jumlah molekul gas N. dengan demikian, persamaan gas ideal menjadi:


 

P V = N k T
                                                                                                                    
N = banyak molekul gas
k = konstanta Boltzmann =  

Dari pelajaran kimia dapat dimengerti bahwa:
N = dengan n = banyak mole (grl)
 = bilangan Avogadro =  molekul/mole (grl)
n =  , m adalah massa zat itu dalam gram, dan
M = massa molekul (massa atom) dalam μ. 1μ =

Dengan demikian rumus persamaan gas ideal dapat diubah menjadi:


 

P V = n R T

R = konstanta gas universal = 8,314 J/mol-K
T dalam Kelvin
R =  . k.





D.    DSC03525.JPGProsedur Percobaan


a.      Tabung Udara
b.      Pipa U berisi Hg
c.       Meter Pengukur
d.      Termometer
e.       Beker Glass


1.      Mengukur Volume (V), tekanan (P), dan suhu (T) mula-mula dari gas dalam tabung (a).
2.      Memanaskan air sampai suhu tertentu.
3.      Memasukkan tabung udara (a) pada baik air panas. Gas dalam tabung akan memuai, hingga tinggi pipa U menjadi berubah.
4.      Mengukur V, P, dan T gas yang telah dipanaskan tersebut.
5.      Melakukan langkah 2 dan 3 dengan berbagai suhu air sampai memperoleh beberapa data.

E.     Data dan Analisis
·         Volume awal = 149,2409 cc
·         Tekanan awal = 75 cmHg
·         Suhu awal = 30˚C
·         Bola
d  = 64 mm
r  = 32 mm = 3,2 cm
·         Pipa I
l  = 56,8 cm
d  = 0,6 mm
r  = 0,3 mm = 0,03 cm
·         Pipa II
l  = 10,4 cm
d  = 12 mm
r  = 6 mm = 0,6 cm

Data Percobaan
No.
T (K)
V (cc)
P (cmHg)
Selisih tinggi kedua pipa
PV
PV / T
1.
353 K
151,5037 cc
79 cmHg
4 cm
11968,7923
149,6099
2.
352 K
150,7117 cc
77,6 cmHg
2,6 cm
11695,2279
148,0409
3.
345 K
150,5986 cc
77,4 cmHg
2,4 cm
11656,3316
161,8935

Analisis Perhitungan:
ü  Keadaan Awal
-          P0 = 75 cmHg
-          T0 = 30˚C = 303 K
-          Vbola =  =  .  = 137, 3135
-          Vpipa 1 =  =  . (0,03)2 . 56,8 = 0,1606 cm3
-          Vpipa 2 =  =  . (0,6)2 . 10,4 = 11,7668 cm3
-          Vtotal = Vbola + Vpipa 1 + Vpipa 2
                           = 4/3 л r3 + л r2 l + л r2 l
                    = 137,3135 + 0,1606 + 11,7668
                    = 149,2409 cm3 = 149,2409 cc
ü  Data 1
-          P  = Po + selisih
    = 75 + 4 = 79 cmHg
-          T = 80˚C = 353K
-          V = Vtot + лr2t
                = 149,2409 +  (0,6)2 . 2
                = 151,5037 cm3
                = 151,5037 cc



ü  Data 2
-          P  = Po + selisih
         = 75 + 2,6 = 77,6 cmHg
-          T = 79˚C = 352 K
-          V = Vtot + лr2t
                = 149,2409 +  (0,6)2 . 1,3
                = 150,7117 cm3
                = 150, 7117 cc
ü  Data 3
-          P  = Po + selisih
         = 75 + 2,4 = 77,4 cmHg
-          T = 72˚C = 345 K
-          V = Vtot + лr2t
                = 149,2409 +  (0,6)2 . 1,2
                = 150,5986 cm3
                = 150, 5986 cc
Mencari V menggunakan rumus  
ü  Data 1
-           =  
                                                   V2  = 165, 0646
ü  Data 2
-           =
                                       V2 = 167,5666

ü  Data 3
-           =
              V2  = 164,6586
Perhitungan Kesalahan:
ü  Kesalahan Data 1 = 100%         
                  =  100%
                  = 8, 22%
ü  Kesalahan Data 2 =  100%           
                  =  100%
                  = 10, 05%
ü  Kesalahan Data 3 =  100%
                  =  100%
                  = 8, 5%
ü  Kesalahan rata-rata =  =  8, 92%

            Setelah menghitung tekanan dikalikan volume dibagikan dengan suhu ternyata nilai-nilai tekanan P berbanding lurus dengan suhu T. Bila suhu makin tinggi, maka tekanan menjadi semakin besar. Demikian juga bila suhu makin rendah, tekanan juga makin rendah.



             


                                                 


Grafik hubunga  antara PV terhadap T
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa setelah menghitung tekanan dikalikan volume dibagikan dengan suhu ternyata nilai-nilai tekanan P berbanding lurus dengan suhu T. Bila suhu makin tinggi, maka tekanan menjadi semakin besar. Demikian juga bila suhu makin rendah, tekanan juga makin rendah.

F.      Pembahasan
Termometer adalah alat yang di gunakan untuk mengukur (temperatur), ataupun perubahan suhu, istilah termometer berasal dari bahasa latin thermo yang berarti bahan dan meter yang berarti mengukur. Termometer air raksa biasa, yang terdiri dari bola gelas dan pipa yang berisi sejumlah air raksa tertentu, bila air raksa di panaskan dengan menyentuhkan termometer dengan benda yang lebih panas, air raksa lebih memuai dari pada gelas dan panjang kolom air raksa bertambah.
Jangka sorong dengan ketelitian yang cukup detail dimungkinkan untuk keakuratan dalam mengkur. Dalam praktikum ini jangka sorong digunakan untuk mengukur diameter bejana berbentuk bola yang terdapat pada Boyle set.
            Beker glass yang digunakan dalam praktikum kali ini terbuat dari bahan pirex dan dipakai sebagai penampung air panas yang nantinya dihubungkan kan tabung bola pada Boyle set.
Meteran merupakan alat pengukur panjang yang pada praktikum kali ini dugunakan untuk mengukur panjangnya pipa pada Boyle set.
Pemanas listrik merupakan alat sejenis kompor istrik dalam praktikum ini digunakan untuk memanaskan air yang akan dipakai dalam percobaan.
Bejana pemanas merupakan wadah yang terbuat dari stainless stell yang dalam praktikum ini digunakan sebai wadah untuk memenaskan air.
Dalam hukum Boyle hasil kali tekanan dan volume gas ideal adalah tetap pada suhu T konstan. Atau apabila tekana P menjadi lebih besar, maka volume V menjadi lebih kecil, atau sebaliknya.
Dalam hukum Charles, bila gas dipanaskan dengan tekanan dibuat tetap, maka volume akan bertambah karena gas akan memuai.
Bila hukum Boyle, Charles, dan Gay-Lusac digabungkan, dengan catatan bahwa prosesnya isothermal dan isobaris, maka dapat ditemukan persamaan gas ideal. Dengan syarat tekanan P dan suhu T konstan, volume V hanya akan tergantung pada banyaknya gas. Jadi V tergantung pada jumlah molekul gas.
Dari praktikum yang sudah dilaksanakan dalam membuktikan kebenaran hukum Boyle – Gay Lusac bahwa tekanan P berbanding lurus dengan suhu T. Bila suhu makin tinggi, maka tekanan menjadi semakin besar. Demikian juga bila suhu makin rendah, tekanan juga makin rendah.
Dalam praktikum ini nilai  PV/T yang dihasilkan dari 3 percobaan memiliki hasil yang tidak sama. Berbeda dengan teori bahwa nilainya seharusnya sama. Hal ini dikarenakan beberapa hal dalam praktikum yang belum bisa dilaksanakan dengan benar, seperti: ketidaktelitian dalam peneraan termometer, membaca hasil pengukuran Vbola, Vpipa, serta diameter bola. Hal ini mengakibatkan ketidakpastian dalam percobaan ini. Hal lain  yang mengakibatkan ketidakpastian hasil percobaan yaitu tidak cermat melihat kenaikan air raksa dan selisih kenaikannya pada Boyle set saat air panas dalam beker glass dihubungkan dengan tabung bola pada boyle set. Serta faktor yang mungkin terjadi ialah cara kerja alat praktikum yang menghasilkan hasil yang kurang akurat
Besarnya kesalahan rata-rata dalam praktikum kali ini adalah 8, 92%. Karena terdapat perbedaan hasil dalam mencari V dengan rumus yang berbeda.

G.    Kesimpulan
1.      Dalam hukum Boyle hasil kali tekanan dan volume gas ideal adalah tetap pada suhu T konstan. Atau apabila tekana P menjadi lebih besar, maka volume V menjadi lebih kecil, atau sebaliknya.
2.      Dalam hukum Charles, bila gas dipanaskan dengan tekanan dibuat tetap, maka volume akan bertambah karena gas akan memuai.
3.      Bila hukum Boyle, Charles, dan Gay-Lusac digabungkan, dengan catatan bahwa prosesnya isothermal dan isobaris, maka dapat ditemukan persamaan gas ideal. Dengan syarat tekanan P dan suhu T konstan, volume V hanya akan tergantung pada banyaknya gas. Jadi V tergantung pada jumlah molekul gas.
4.      Bila suhu makin tinggi, maka tekanan menjadi semakin besar. Demikian juga bila suhu makin rendah, tekanan juga makin rendah.
5.      Perbedaan hasil yang diperoleh dari praktikum dengan menggunakan rumus dalam teori sebesar 8, 92%



DAFTAR PUSTAKA
Modul Praktikum Termofisika. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma
Purwanto, Budi. 2001. Pelajaran Fisika SMU. Solo: Pustaka Mandiri
Suparno, Paul.2009. Pengantar Termofisika. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma




0 comments

:a: :b: :c: :d: :e: :f: :g: :h: :i: :j: :k: :l: :m: :n:

Poskan Komentar

 

Followers

About Me

Foto Saya
Rahayu Larasatie
Lihat profil lengkapku