Hukum Gas

Sifat Gas adalah sebuah area penting dimana hukum-hukum mekanika bisa diterapkan secara statistik pada sebuah besar partikel dalam sebuah sistem. Teknik-teknik berikut ini membantu menjelaskan hukum gas yang ditemukan melalui percobaan para ilmuwan antara abad ke-17 dan 19. Setiap hukum menjelaskan sifat sistem tertutup yang memuat kuantitas tertentu gas.

Hukum Boyle menyatakan bahwa didalam sebuah sistem tertutup massa gas berbanding terbalik terhadap tekanan yang ditimbulkan gas di dalam wadahnya, selama temperaturnya tetap konstan. Dengan kata lain, jika kamu memadatkan jumlah tertentu gas, tekanannya meningkat. Rumus persamaan nya adalah :

P ∞ 1/v

Hukum Charles menyatakan bahwa jika tekanan gas dalam sebuah sistem tetap konstan, maka volume yang dicakup gas berbanding lurus terhadap temperatur absolutnya. Hukum Charles secara matematis ditulis dalam bentuk :

V ∞ T

Terakhir, Hukum Gay-Lussac menyatakan bahwa, untuk gas yang disimpan dalam volume tertentu, tekanan yang dikeluarkan pada wadah berbanding lurus terhadap temperatur absolut :

P ∞ T

Ketiga hukum ini mendefinisikan hubungan segitiga saling ketergantungan, dan bisa dengan mudah dikombinasikan untuk menunjukkan bahwa hasil tekanan gas dan volumenya proporsional terhadap temperatur absolutnya :

PV ∞ T, atau PV = NkT

N adalah jumlah molekul gas di dalam sistem.

k adalah konstanta yang dikenal sebagai konstanta Boltzman.

Perlu diperhatikan bahwa hukum-hukum gas ini hanya menjelaskan 'gas-gas ideal' yaitu gas-gas yang tersusun dari partikel-partikel yang dalam gerak random tidak saling berinteraksi. Beruntung, banyak gas riil memiliki sifat seperti gas ideal kecuali di kondisi ekstrim. Pengecualian ini pada gas-gas berat seperti refrigerant, atau gas yang memiliki kekuatan sangat kuat di antara molekul-molekulnya, seperti uap air.

Hubungan antara tekanan, temperatur dan volume pada gas telah dibuktikan sedemikian rupa dalam beberapa hukum gas. Hukum-hukum gas ini memungkinkan kita untuk menentukan bagaimana pengaruh yang disebabkan oleh perubahan salah satu faktor terhadap faktor lainnya. Gas yang benar-benar memenuhi hukum-hukum gas adalah gas sempurna (perfect gas).

Refrigent merupakan
Gas yang hampir sempurna

Namun tidak ada gas yang benar-benar sempurna, tetapi dari hasil-hasil penelitian ada beberapa gas yang mendekati kondisi gas sempurna tersebut. 

Seperti hal nya refrigent yang digunakan sebagai bahan pendingin dalam teknik pendingin, walaupun dipanasi sampai di atas titik didihnya, tetap tidak akan menjadi gas sempurna, karenanya tidak akan mengikuti hukum-hukum tersebut secara tepat. 

Namun walaupun demikian hukum-hukum gas tersebut tetap bisa digunakan untuk menentukan pengaruhnya selain perubahan tekanan temperatur dan volume.