Hukum Boyle berbunyi: Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, P [tekanan] dan V [volume] merupakan proporsional terbalik (di mana yang satu ganda, yang satunya setengahnya)
Hukum Boyle (atau sering direferensikan sebagai Hukum Boyle-Mariotte) adalah salah satu dari banyak hukum kimia dan merupakan kasus khusus dari hukum kimia ideal. Hukum Boyle mendeskripsikan kebalikan hubungan proporsi antara tekanan absolut dan volume udara, jika suhu tetap konstan dalam sistem tertutup. Hukum ini dinamakan setelah kimiawan dan fisikawan Robert Boyle, yang menerbitkan hukum aslinya pada tahun 1662.
Contoh penggunaan Hukum Boyle
- Pergantian tekanan dalam penyuntik
- Meniup balon
- Peningkatan ukuran gelembung saat mereka naik ke permukaan.
- Kematian makhluk laut dalam karena perubahan tekanan.
- Masalah pada telinga di ketinggian tinggi.
Boyle mempelajari kompresibilitas gas pada tahun 1660. Dalam eksperimennya ia mengamati “Pada suhu tetap, volume gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan oleh gas.” Eksperimennya sederhana: (lihat gambar di sebelah kiri)
Silinder dengan piston dan gas direndam dalam bak mandi (mis. Air). Tujuan bak adalah untuk memiliki sumber panas yang siap untuk menjaga suhu gas konstan selama percobaan. Massa ditempatkan di atas piston yang menghasilkan tekanan pada gas. Volume gas diukur dan titik data P 1 / V vs P diplot. Massa bertambah dan titik data 1 / V vs P baru diplot. Ini berlanjut selama beberapa massa yang lebih besar.
Hukum Boyle, juga disebut hukum Mariotte, hubungan tentang kompresi dan ekspansi gas pada suhu konstan. Hubungan empiris ini, yang dirumuskan oleh fisikawan Robert Boyle pada tahun 1662, menyatakan bahwa tekanan (p) dari jumlah gas tertentu bervariasi berbanding terbalik dengan volumenya (v) pada suhu konstan; yaitu, dalam bentuk persamaan, pv = k, sebuah konstanta. Hubungan itu juga ditemukan oleh fisikawan Prancis Edme Mariotte (1676).
Hukum dapat diturunkan dari teori kinetik gas dengan asumsi gas (ideal) sempurna (lihat gas sempurna). Gas nyata mematuhi hukum Boyle pada tekanan yang cukup rendah, meskipun produk umumnya sedikit menurun pada tekanan yang lebih tinggi, di mana gas mulai menyimpang dari perilaku ideal.
Volume gas tergantung baik pada tekanan dan temperatur di mana ia diukur. Dengan demikian, setiap kali volume gas dinyatakan, kondisi tekanan dan temperatur di mana pengukuran itu dibuat juga harus disebutkan. Hubungan antara volume gas dan tekanan pada suhu konstan ditemukan oleh ilmuwan Irlandia Robert Boyle, dan dikenal sebagai hukum Boyle.
Hukum Boyle adalah salah satu dari banyak hukum kimia dan merupakan kasus khusus dari hukum kimia ideal. Hukum Boyle mendeskripsikan kebalikan hubungan proporsi antara tekanan absolut dan volume udara, jika suhu tetap konstan dalam sistem tertutup.
Hukum ini dinamakan setelah kimiawan dan fisikawan Robert Boyle yang menerbitkan hukum aslinya pada tahun 1662. Bunyi hukum Boyle yaitu “Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, P (tekanan) dan V (volume) merupakan proporsional terbalik (dimana yang satu ganda, yang satunya setengahnya).” Dalam hal ini yang disebut gas ideal adalah gas yang memenuhi asumsi-asumsi sebagai berikut :
- Terdiri atas partikel dalam jumlah yang banyak dan tidak ada gaya tarik-menarik antarpatikel
- Setiap partikel gas selalu bergerak dengan arah acak (sembarang)
- Ukuran partikel diabaikan terhadap ukuran wadah
- Setiap tumbukan yang terjadi secara lenting sempurna.
- Partikel-partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruang dalam wadah.
- Gerak partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak.
Robert Boyle menyatakan tentang sifat gas bahwa massa gas (jumlah mol) dan temperatur suatu gas dijaga konstan, sementara volume gas diubah…. ternyata, tekanan yang dikeluarkan gas juga berubah sedemikian hingga perkalian antara tekanan (P) dan volume (V), selalu mendekati konstan. Dengan demikian suatu kondisi bahwa gas tersebut adalah gas sempurna (ideal).
Kemudian hukum ini dikenal dengan Hukum Boyle dengan persamaan :
P1.V1 = selalu konstan
Atau, jika P1 dan V1 adalah tekanan awal dan volume awal, sedangkan P2 dan V2 adalah tekanan dan volume akhir, maka :
P1.V1 = P2.V2 = konstan
Syarat berlakunya hukum Boyle adalah bila gas berada dalam keadaan ideal (gas sempurna), yaitu gas yang terdiri dari satu atau lebih atom-atom dan dianggap identik satu sama lain. Setiap molekul tersebut bergerak secara acak, bebas dan merata serta memenuhi persamaan gerak Newton. Yang dimaksud gas sempurna (ideal) dapat didefinisikan bahwa gas yang perbangdingannya PV/nT nya dapat didefinisikan sama dengan R pada setiap besar tekanan. Dengan kata lain, gas sempurna pada tiap besar tekanan bertabiat sama seperti gas sejati pada tekanan rendah.
Persaman gas sempurna :
P.V = n.R.T
Keterangan :
P : tekanan gas (n / m2 atau pa)
V : volume gas (m3)
n : jumlah mol gas
T : temperatur mutlak (Kelvin)
R : konstanta gas universal (0,082liter.atm.mol-1.K-1)
Rumus hukum Boyle yang dikemukakan oleh Robert Boyle dinyatakan bahwa hasil kali antara tekanan dan volum akan bernilai konstan selama massa dan suhu gas dijaga konstan. Secara matematis dapat di tulis:
P.V = C
Keterangan:
P = tekanan gas (n / m2 atau pa)
V = volum gas (m3)
c = tetapan berdimensi usaha