Hk. Charles

 

Bunyi Hukum Charles, Rumus, Contoh Soal dan Penjelasan Lengkap  Pada kesempatan kali ini kita akan belajar materi tentang Hukum Charles, bunyi hukum, rumus dan contoh soalnya. Artikel ini bertujuan agar Anda dapat menyelesaikan kasus gas ideal pada suatu sistem terisolasi dan tekanan gas dijaga agar tetap konstan. 

Hukum Charles – (Tekanan Konstan atau keadaan Isobarik)  Coba kita melalukan sebuah eksperimen sederhana. Ketika suatu gas di masukkan ke dalam suatu wadah yang mana volume wadah dapat berubah, contohnya seperti piston. Jika kita mengasumsikan bahwa piston tersebut tidak bocor, artinya piston terisolasi maka gas tidak dapat keluar dan masuk ke dalam piston tersebut atau jumlah mol gas tetap konstan. Kemudian tekanan gas dalam piston dijaga agar tetap konstan,  berdasarkan  berdasarka n hasil eksperimen diperoleh bahwa volume (V) gas akan sebanding dengan suhu (T). Artinya ketika suhu gas dinaikkan pada tekanan konstan maka volume gas akan meningkat, hal ini terjadi karena gas mengalami pemuaian yang sebanding dengan  besar perubahan suhu gas atau disebut sebagai ekspansi volum. Sebaliknya ketika suhu gas diturunkan pada tekanan konstan maka molekul-molekul gas tersebut akan mengalami penyusutan sehingga volume gas akan berkurang atau kompresi volum. 

 

Bunyi Hukum Charles  Charles  :  Ketika suatu gas yang mana tekanan gas tersebut dijaga agar tetap konstan, maka volume gas akan sebanding dengan suhu yang diberikan kepada gas tersebut. Hal ini didapatkan ketika gas ditempatkan dalam sistem terisolasi sehingga jumlah mol gas konstan.   V ∝T  Persamaan Gas Ideal  PV=nRT

atau

PV/T=nR  

Pada sistem terisolasi, jumlah molekul (n) gas akan tetap atau konstan. Sehingga tidak ada gas yang keluar ataupun masuk ke sistem. Artinya keadaan akhir gas ideal akan sama dengan keadaan awal.  PV/T=Konstan  

Keterangan:   P adalah Tekanan Gas Ideal (Pa atau atm)   V adalah Volume Volume Gas Ideal (m (m^3) ^3)  T adalah Suhu Gas Ideal (K)  Indeks i  adalah  adalah keadaan awal (i  (i  :  : inersia)  Indeks f  Indeks  f  adalah  adalah keadaan akhir ( f : final)  Ketika gas dijaga pada tekanan tetap atau konstan. Maka tekanan akhir sama dengan tekanan awal sehingga diperoleh 

1. Contoh Soal Hukum Charles pada Gas Ideal  Suatu gas yang memiliki volume 6 L dan suhu gas 27 °C di tempatkan pada sebuah sistem terisolasi dan tekanan gas dijaga agar tetap konstan. Tentukan volum gas tersebut jika suhu gas dinaikkan menjadi 127 °C!  Jawab:  Langkah 1 : Gambarkan : Gambarkan sistem gas untuk mengilustrasikan keadaan gas tersebut 

 

Langkah 2 : Tuliskan : Tuliskan Apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan  Diketahui:  Ingat   satuan suhu haruslah dalam satuan Kelvin, maka kita perlu konversi suhu dari Ingat Celsius ke Kelvin dengan menambahkan 273 K   Ti = 27 °C = (27 + 273) K = 300 K   Tf = 127 °C = (127 + 273) K = 400 K    Vi = 6 L  Pi = Pf   Ditanya : Tentukan volum gas tersebut jika suhu gas dinaikkan menjadi 127 °C = .... ?  Langkah Terakhir : Gunakan : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai dan substitusikan nilai  yang diketahui:  Karena tekanan gas dijaga tetap konstan, maka kita dapat gunakan rumus Hukum Charles 

Jadi, ketika volum gas tersebut jika suhu gas dinaikkan menjadi 127 °C maka volume gas akan meningkat menjadi 8 L. Hal ini sesuai dengan bunyi hukum Charles yang menyatakan menyataka n volume berbanding lurus dengan suhu yang diberikan kepada gas tersebut. 

2. Contoh Soal Hukum Charles pada Gas Ideal  Suatu gas pada sistem terisolasi memiliki suhu mula-mula To dan Volume Vo. Diketahui bahwa suhu gas tersebut berubah menjadi 2 kali suhu mula-mula setelah mengalami proses isobarik, maka tentukanlah volume akhir gas tersebut?  Jawab:  Langkah 1 : Gambarkan : Gambarkan sistem gas untuk mengilustrasikan keadaan gas tersebut.  Ingat proses Ingat proses isobarik adalah proses dimana tekanan gas dijaga tetap konstan. 

Langkah 2 : Tuliskan : Tuliskan Apa saja yang diketahui dan yang ditanyakan  Diketahui:   Vi = Vo 

 

Ti = To  Tf = 2 To  Pi = Pf (Mengalami Proses Isobarik atau tekanan konstan)  Ditanya : tentukanlah volume akhir gas tersebut = .... ?  Langkah Terakhir : Gunakan : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai dan substitusikan nilai  yang diketahui:  Karena mengalami proses isobarik, maka kita dapat gunakan rumus Hukum Charles 

Jadi, volume akhir gas tersebut adalah 2 Vo. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan  bahwa volume gas sebanding dengan suhu gas. Ketika gas dinaikkan menjadi n kali suhu mula-mula, maka volume gas tersebut akan meningkat pula menjadi n kali volume mula-mula. 

3. Contoh Soal Hukum Charles pada Gas Ideal  Dalam suatu wadah tertutup gas mengalami proses isobarik. Ketika suhu gas dinaikkan maka volume gas tersebut berubah menjadi 4 kali volume mula-mula. Jika volume mula-mula gas adalah V dan suhunya adalah T. Maka tentukanlah berapa besar ke naikkan suhu gas tersebut?  Jawab:  Langkah 1 : Gambarkan : Gambarkan sistem gas untuk mengilustrasikan keadaan gas tersebut.  Ingat isobarik merupakan keadaan gas pada tekanan konstan. 

d iketahui dan yang ditanyakan  Langkah 2 : Tuliskan : Tuliskan Apa saja yang diketahui Diketahui:   Vi = Vo  Ti = To   Vf = 4 Vo  Pi = Pf (Mengalami Proses Isobarik atau tekanan konstan)  Ditanya : tentukanlah berapa besar besar ke naikkan suhu gas tersebut = .... ?  Langkah Terakhir : Gunakan : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai dan substitusikan nilai  yang diketahui:  Karena mengalami proses isobarik, maka kita dapat gunakan rumus Hukum Charles 

 

 

Jadi, berapa besar ke naikkan suhu gas tersebut adalah 4 kali suhu mula-mual 

4. Contoh Soal Hukum Charles pada Gas Ideal  Di dalam sebuah wadah tertutup terdapat suatu gas yang memiliki volume sebesar 2 L dan suhu 27 °C. Jika volume gas di ekspansi menjadi 3 L dan tekanan gas konstan maka suhu gas tersebut akan menjadi?  Jawab:  Langkah 1 : Gambarkan : Gambarkan sistem gas untuk mengilustrasikan keadaan gas tersebut. 

Langkah 2 : Tuliskan : Tuliskan Apa saja yang diketahui d iketahui dan yang ditanyakan  Diketahui:   Vi = 2 L   Vf = 3 L  Ti = 27 °C = (27 + 273) K = 300 K   Pi = Pf   Ditanya : tentukanlah berapa besar besar suhu gas tersebut = .... ?  Langkah Terakhir : Gunakan : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai dan substitusikan nilai  yang diketahui:  Karena tekanan gas konstan, maka kita dapat gunakan rumus Hukum Charles 

Jadi, ketika volume gas tersebut di ekspansi dari 2 L menjadi 3 L maka suhu gas yang awalnya 27 °C akan menjadi 177 °C. 

5. Contoh Soal Hukum Charles pada Gas Ideal  Suatu gas ditempatkan dalam suatu sistem terisolasi, ketika suhu gas tersebut diturunkan pada tekanan konstan dari 127 °C menjadi 27 °C maka volumenya menjadi 6 L. Tentukanlah volume gas sebelum suhunya diturunkan? 

 

  Jawab:  Langkah 1 : Gambarkan : Gambarkan sistem gas untuk mengilustrasikan keadaan gas tersebut.  Perhatikan, ketika suhu gas diturunkan maka volumenya menjadi 6 L artinya ini adalah keadaan akhir gas dan volume sebelum diturunkan adalah keadaan awal, maka kita dapat gambarkan sistemnya sebagai berikut 

Langkah 2 : Tuliskan : Tuliskan Apa saja yang diketahui d iketahui dan yang ditanyakan  Diketahui:   Vf = 6 L  Ti = 127 °C = (127 + 273) K = 400 K   Tf = 27 °C = (27 + 273) K = 300 K   Pi = Pf   Ditanya : Tentukanlah volume gas sebelum suhunya diturunkan = .... ?  Langkah Terakhir : Gunakan : Gunakan Konsep atau Rumus yang sesuai dan substitusikan nilai  yang diketahui:  Karena tekanan gas konstan, maka kita dapat gunakan rumus Hukum Charles 

Jadi, volume gas sebelum suhunya diturunkan adalah 8 L. Perhatikan bahwa suhu gas mula-mula adalah 8 L dan suhu gas ketika suhu diturunkan adalah 6 L, artinya gas mengalami proses penyusutan akibat turunnya suhu gas.