Hukum Boyle

Sebuah animasi menunjukkan hubungan selang tekanan dan volume dimana jumlah dan suhu tetap konstan.

Hukum Boyle (atau sering direferensikan sebagai Hukum Boyle-Mariotte) merupakan salah satu dari jumlah hukum kimia dan merupakan kasus khusus dari hukum kimia ideal. Hukum Boyle mendeskripsikan kebalikan hubungan proporsi selang tekanan absolut dan volume udara, jika suhu tetap konstan dalam sistem tertutup.^[1][2] Hukum ini dinamakan setelah kimiawan dan fisikawan Robert Boyle, yang menerbitkan hukum aslinya pada tahun 1662.^[3] Hukumnya sendiri berbunyi:

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).

—^[2]

Sejarah

Grafik dalam data asli Boyle

Hubungan selang tekanan dan volume pertama kali dicatat oleh ilmuwan amatir, Richard Towneley dan Henry Power. Boyle mengkonfirmasi riset dan eksperimen mereka dan menerbitkan hasilnya. Selaras keterangan dari Robert Gunther dan otoritas lain, saat itu merupakan asisten Boyle, Robert Hooke, yang berproduksi peralatan eksperimen. Hukum Boyle merupakan selaras dari eksperimen dengan udara, dimana dia mempertimbangkan tidak kekurangannya partikel fluida di tengah mata air yang tidak terlihat. Saat itu, udara sedang terlihat sebagai satu dari empat elemen, tetapi Boyle tidak sepakat. Minat Boyle probabilitas merupakan untuk mengetahui bahwa udara merupakan anggota penting dalam hidup;^[4] dia mempublikasikan sebagai contoh pertumbuhan tumbuhan tanpa udara.^[5] Fisikawan Perancis, Edme Mariotte (1620-1684) juga menemukan hukum yang sama secara terpisah dengan Boyle tahun 1676, tetapi Boyle telah mempublikasikan hukum tersebut tahun 1662. Jadi, hukum ini, probabilitas, secara tidak tepat, direferensikan juga merupakan hukum Mariotte, atau Hukum Boyle-Mariotte. Kemudian, pada tahun 1687, di Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, Newton, menunjukkan, secara matematis, jika fluida elastis berisi sisa partikel, di tengah daya repulsif dengan proporsional terbalik kepada jaraknya, kepadatannya secara proporsional langsung kepada tekanan,^[6] tetapi risalah matematisnya bukan penjelasan secara fisika terhadap hubungan pengawasan. Daripada teori statis, teori kinetis diperlukan, dimana ditemukan oleh Maxwell dan Boltzmann.

Arti

Hubungan dengan teori kinetis dan udara ideal

Hukum Boyle mengutarakan bahwa "dalam suhu tetap" untuk massa yang sama, tekanan absolut dan volume udara terbalik secara proporsional. Hukum ini juga dapat dinyatakan sebagai: secara sedikit selisih, produk dari tekanan absolut dan volume selalu konstan.

Lebih banyak udara berlanjut seperti udara ideal saat tekanan dan suhu cukup. Teknologi pada masa seratus tahun ke-17 tidak dapat memproduksi tekanan tinggi atau suhu rendah. Tetapi, hukum tidak jangan-jangan memiliki penyimpangan pada saat publikasi. Sebagai kemajuan dalam teknologi membolehkan tekanan bertambah tinggi dan suhu bertambah rendah, penyimpangan dari sifat udara ideal dapat tercatat, dan hubungan selang tekanan dan volume hanya dapat akurat, dinyatakan sebagai teori udara sesungguhnya.^[7] Penyimpangan ini disebut sebagai faktor kompresibilitas.

Robert Boyle (dan Edme Mariotte) mengutarakan bahwa hukum tersebut berasal dari eksperimen yang mereka lakukan. Hukum ini juga dapat berasal secara teori, selaras anggapan bahwa atom dan molekul dan asumsi mengenai gerakan dan elastis sempurna (lihat teori kinetis udara). Asumsi tersebut ditemukan dengan resisten hebat dalam komunitas ilmiah positif saat itu, tetapi, saat mereka terlihat, merupakan konstruksi teoretis murni yang tidak tidak kekurangan sedikit pun bukti pengawasan.

Pada tahun 1738, Daniel Bernoulli, mengembangkan teori Boyle memanfaatkan Hukum Newton dengan aplikasi tingkat molekul. Ini tetap tidak digubris sampai lebih kurang tahun 1845, dimana John Waterston menerbitkan yang dibangun kertas dengan persepsi utama merupakan teori kinetis; tetap tidak digubris oleh Royal Society of England. Kemudian, James Prescott Joule, Rudolf Clausius, dan Ludwig Boltzmann menerbitkan teori kinetis udara, dan menarik perhatian teori Bernoulli dan Waterston.^[8]

Saling berargumentasi selang proponen energetika dan atomisme mengantar Boltzmann untuk menulis buku pada tahun 1898, dimana membuahkan kritik dan mengakibatkan dia bunuh diri pada tahun 1906.^[8] Albert Einstein, pada tahun 1905, menunjukkan bagaimana teori kinetis berjalan kepada Gerakan Brown dengan partikel yang berisi fluida, dikonfirmasi tahun 1908 oleh Jean Perrin.^[8]

Persamaan

Persamaan matematis untuk Hukum Boyle adalah:

dimana:

p berarti sistem tekanan.

V berarti volume udara.

k merupakan jumlah konstan tekanan dan volume dari sistem tersebut.

Selama suhu tetap konstan, jumlah energi yang sama memberikan sistem persis selama operasi dan, secara teoritis, jumlah k akan tetap konstan. Akan tetapi, karena penyimpangan tegak lurus diterapkanm, probabilitas daya probabilistik dari tabrakan dengan partikel lain, seperti teori tabrakan, aplikasi daya permukaan tidak jangan-jangan konstan secara tak terbatas, seperti jumlah k, tetapi akan mempunyai batasan dimana perbedaan jumlah tersebut terhadap a.

Daya volume v dari kuantitas tetap udara naik, menentukan udara dari suhu yang telah diukur, tekanan p harus turun secara proporsional. Jika dikonversikan, menurunkan volume udara sama dengan meninggikan tekanan.

Hukum Boyle biasa dipakai untuk memprediksi hasil ronde mengetahui perubahan, dalam volume dan tekanan saja, kepada keadaan yang sama dengan keadaan tetap udara. Ketika belum dan setelah volume dan tekanan tetap merupakan jumlah dari udara, dimana ketika belum dan sesudah suhu tetap (memanas dan mendingin dapat diperlukan untuk kondisi ini), memiliki hubungan dengan persamaan:

Hukum Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay-Lusaac berproduksi hukum kombinasi udara. Tiga hukum udara tersebut berkombinasi dengan Hukum Avogadro dan disamaratakan dengan hukum udara ideal.

Contoh penggunaan

1. Pergantian tekanan dalam penyuntik
2. Meniup balon
3. Peningkatan ukuran gelembung saat mereka naik ke permukaan.
4. Kematian makhluk laut dalam karena perubahan tekanan.
5. Masalah pada telinga di ketinggian tinggi.

Galeri

Lihat pula

• Hukum Avogadro
• Hukum Charles
• Hukum Gay-Lusaac
• Hukum udara ideal

Sumber rujukan