Pelajari konsep Tekanan Gas dan Hukum Boyle secara mendalam dalam rangkuman sub-bab 4.C IPA Kelas 8 ini. Pahami pengaruh ketinggian terhadap tekanan atmosfer, cara kerja alat ukur tekanan seperti barometer dan manometer, serta rumus hubungan tekanan dan volume gas. Dilengkapi dengan langkah penyelesaian soal hitungan untuk membantu kamu menguasai materi fisika gas.
Gas atau udara punya tekanan karena partikel-partikelnya terus bergerak dan menabrak dinding wadahnya. Tekanan gas terbagi dua: tekanan udara luar (atmosfer) dan tekanan gas dalam ruang tertutup.
1. Tekanan Udara Atmosfer
Bumi kita diselimuti lapisan udara. Semakin ke bawah (dekat permukaan laut), tumpukan udara di atas kita makin berat, jadi tekanannya makin besar. Sebaliknya, makin tinggi kita naik gunung, udara makin tipis dan tekanannya makin kecil.
Fakta Penting: Setiap kenaikan 100 meter dari permukaan laut, tekanan udara akan turun sebesar 1 cmHg. Di permukaan laut, tekanan udara normal adalah 76 cmHg (1 atm).
2. Alat Ukur Tekanan Gas
- Barometer: Digunakan untuk mengukur tekanan udara di ruang terbuka (atmosfer).
- Manometer: Digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup (misal: di dalam ban atau tangki gas).
3. Hukum Boyle
Robert Boyle menemukan bahwa dalam ruang tertutup, jika suhu dijaga tetap, maka hasil kali antara tekanan (\( P \)) dan volume (\( V \)) gas adalah tetap. Artinya, kalau volume wadah kamu kecilkan, partikel gas bakal makin sering nabrak dinding, jadi tekanannya naik.
Rumus Hukum Boyle:
\[ P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2 \]
Keterangan:
- \( P_1 \) = Tekanan awal (atm, cmHg, atau Pa)
- \( V_1 \) = Volume awal (\( m^3 \) atau \( cm^3 \))
- \( P_2 \) = Tekanan akhir
- \( V_2 \) = Volume akhir
4. Materi Hitungan Tekanan Gas
Langkah Mencari Penyelesaian:
- Tentukan apakah soal tentang ketinggian tempat atau tentang volume gas (Hukum Boyle).
- Jika tentang ketinggian (\( h \)), gunakan rumus: \( P = 76 – (h/100) \).
- Jika tentang volume, pastikan satuan tekanan dan volumenya konsisten sebelum masuk ke rumus \( P_1 V_1 = P_2 V_2 \).
Contoh Soal (Hukum Boyle):
Suatu gas dalam ruang tertutup bervolume \( 2 \, m^3 \) memiliki tekanan 4 atm. Jika gas tersebut ditekan sehingga volumenya menjadi \( 0,5 \, m^3 \) pada suhu tetap, berapakah tekanan gas sekarang?
Jawaban:
Diketahui: \( P_1 = 4 \, atm \), \( V_1 = 2 \, m^3 \), \( V_2 = 0,5 \, m^3 \).
\[ P_1 \cdot V_1 = P_2 \cdot V_2 \]
\[ 4 \cdot 2 = P_2 \cdot 0,5 \]
\[ 8 = P_2 \cdot 0,5 \]
\[ P_2 = \frac{8}{0,5} = 16 \, \text{atm} \]
Tekanannya jadi 16 atm (naik 4 kali lipat karena volumenya diciutkan jadi 1/4 semula).