Lihat sumber Hukum-hukum gas

{{Hatnote|Artikel ini menjelaskan perkembangan historis hukum yang menggambarkan gas ideal. Untuk deskripsi rinci mengenai hukum gas ideal dan perkembangannya lebih lanjut, lihat [[hukum gas ideal]].}}

'''Hukum-hukum gas''' dikembangkan pada akhir abad ke-18, ketika para ilmuwan mulai menyadari bahwa hubungan antara [[tekanan]], [[volume]] dan [[suhu]] dari sampel [[gas]] dapat diperoleh, yang menjadi dasar bagi pendekatan untuk semua gas. Gas berperilaku dengan cara yang sama dalam berbagai kondisi karena semuanya memiliki [[molekul]] yang sangat luas, dan [[persamaan keadaan]] untuk [[gas ideal]] berasal dari [[teori kinetika gas|teori kinetik]]. Hukum gas sebelumnya saat ini dianggap sebagai kasus khusus [[persamaan gas ideal]], dengan satu atau lebih variabel tetap dijaga konstan.

== Hukum Boyle ==
{{Utama|Hukum Boyle}}
[[Berkas:Robert Boyle by Johann Kerseboom.jpg|jmpl|[[Robert Boyle]]]]
Pada tahun 1662, [[Robert Boyle]] mempelajari hubungan antara volume dan tekanan gas pada suhu konstan. Dia mengamati bahwa volume massa gas yang diberikan berbanding terbalik dengan tekanannya asalkan suhu tetap konstan.<ref>{{cite book|last=Draper|first=John William|title=A Textbook on chemistry|year=1861|page=46|url=https://books.google.com/books?id=HKwS7QDh5eMC&pg=PA1&dq=draper,+john+william&source=gbs_toc_r&cad=4#v=onepage&q&f=false}}</ref>

Hukum Boyle, dipublikasikan pada tahun 1662, menyatakan bahwa, pada suhu konstan, produk dari tekanan dan volume massa tertentu dari [[gas ideal]] dalam sistem tertutup selalu konstan. Hukum ini dapat diverifikasi secara eksperimental menggunakan pengukur tekanan dan wadah volume variabel. Persamaan ini juga dapat berasal dari teori kinetik gas: jika wadah, dengan jumlah molekul tetap di dalam, berkurang volumenya, lebih banyak molekul akan menyerang area tertentu dari sisi wadah per satuan waktu, menyebabkan tekanan yang lebih besar.{{sfn|Levine|1978|p=12}}

Pernyataan hukum Boyle adalah sebagai berikut:

:Volume massa gas yang diberikan berbanding terbalik dengan tekanan ketika suhu konstan.

Konsepnya dapat diwakili dengan rumus:

:<math>V \propto \frac{1}{P}</math>, berarti "Volume berbanding lurus dengan 1 per Tekanan", atau
:<math>P \propto \frac{1}{V}</math>, berarti "Tekanan berbanding lurus dengan 1 per Volume", atau
:<math>PV=k_1</math>, atau
:<math>P_1 V_1=P_2 V_2\,</math>

:di mana ''P'' adalah tekanan, ''V'' adalah volume gas, dan ''k''<sub>1</sub> adalah konstanta dalam persamaan ini (tidak sama dengan konstanta kesebandingan dalam persamaan lain di bawah).

== Hukum Charles ==
{{Utama|Hukum Charles}}
Hukum Charles, atau hukum volume, ditemukan tahun 1787 oleh Jacques Charles. Hukum ini menyatakan bahwa, untuk massa tertentu dari gas ideal pada tekanan konstan, volume berbanding lurus dengan [[suhu|suhu absolut]], dengan asumsi dalam sistem tertutup.<ref name="GL02">{{citation | author = Gay-Lussac, J. L. | authorlink = Joseph Louis Gay-Lussac | year = 1802 | title = Recherches sur la dilatation des gaz et des vapeurs |trans-title=Researches on the expansion of gases and vapors | journal = Annales de chimie | volume = 43 | pages = 137–175 | url = https://books.google.com/books?id=Z6ctSn3TIeYC&pg=PA137#v=onepage&q&f=false}}. [http://web.lemoyne.edu/~giunta/gaygas.html English translation (extract).]<br>
Pada halaman 157, Gay-Lussac menyebutkan temuan Charles yang tidak diterbitkan: "''Avant d'aller plus loin, je dois prévenir que quoique j'eusse reconnu un grand nombre de fois que les gaz oxigène, azote, hydrogène et acide carbonique, et l'air atmosphérique se dilatent également depuis 0° jusqu'a 80°, le cit. Charles avait remarqué depuis 15 ans la même propriété dans ces gaz ; mais n'avant jamais publié ses résultats, c'est par le plus grand hasard que je les ai connus''." (Sebelum melangkah lebih jauh, saya harus memberi tahu [Anda] bahwa meskipun saya telah mengenali berkali-kali bahwa gas oksigen, nitrogen, hidrogen, dan asam karbonat [yaitu, karbon dioksida], dan udara atmosfer juga mengembang dari 0° hingga 80°, warga [bernama] Charles telah memperhatikan 15 tahun yang lalu sifat yang sama dalam gas-gas ini; namun karena tidak pernah mempublikasikan hasil-hasilnya, hal itu adalah kesempatan kecil yang saya tahu tentang mereka.)</ref>

Pernyataan hukum Charles adalah sebagai berikut:<ref>{{Citation | publisher = Heinemann | isbn = 0-435-57078-1 | pages = 141–42 | last = Fullick | first = P. | title = Physics | location = | year = 1994}}</ref>
volume (V) dari massa gas yang diberikan, pada tekanan konstan (Pa), berbanding lurus dengan suhu (K).
Sebagai persamaan matematis, hukum Charles ditulis sebagai:
:<math>V \propto T\,</math>, atau
:<math>V/T=k_2</math>, atau
:<math>V_1/T_1=V_2/T_2</math>,

di mana ''V'' adalah volume gas, ''T'' adalah suhu absolut dan ''k''<sub>2</sub> adalah konstanta kesebandingan (yang tidak sama dengan konstanta kesebandingan pada persamaan lain di artikel ini).

== Hukum Gay-Lussac ==
{{Utama|Hukum Gay-Lussac}}
[[Berkas:Joseph louis gay-lussac.jpg|jmpl|[[Joseph Louis Gay-Lussac]]]]
Hukum Gay-Lussac, hukum Amontons atau hukum tekanan ditemukan oleh [[Joseph Louis Gay-Lussac]] pada tahun 1809.<ref name=ColumbiaLussac>{{citation|chapter=Joseph Louis Gay-Lussac|title=Columbia Electronic Encyclopedia|edition=6th Edition, Q2|year=2016|isbn=9780787650155}}</ref> Persamaan ini menyatakan bahwa, untuk massa tertentu dan volume konstan gas ideal, tekanan yang diberikan pada sisi wadahnya berbanding lurus dengan suhu absolut.<ref name=Palmer>{{citation|last=Palmer|first=WP|year=1991|title=Philately, Science Teaching and the History of Science|journal=Lab Talk|volume=35|issue=1|pages=30–31|url=http://files.eric.ed.gov/fulltext/ED511749.pdf}}</ref><ref name=Holbrow/><ref name=Holbrow>{{citation|title=What Gay-Lussac didn't tell us|last1=Holbrow|first1=CH|last2=Amato|first2=JC|journal=Am. J. Phys. |volume=79|year=2011 |doi=10.1119/1.3485034|bibcode=2011AmJPh..79...17H}}</ref><ref name=Spurgin>{{citation|first=CB|last=Spurgin|title=Gay-Lussac’s gas-expansivity experiments and the traditional mis-teaching of ‘Charles’s Law’|journal=Annals of Science|volume=44|issue=5|pages=489–505|year=1987|doi=10.1080/00033798700200321|url=}}</ref>

Sebagai persamaan matematis, hukum Gay-Lussac dinyatakan baik dengan:<ref name=Palmer/><ref name=Holbrow/><ref name="Spurgin"/><ref name=Crosland>{{citation|title=The Origins of Gay-Lussac's Law of Combining Volumes of Gases|vauthors=Crosland MP|year=1961|journal=Annals of Science|volume=17|issue=1|page=1|doi=10.1080/00033796100202521}}</ref>

:<math>P \propto T\,</math>, atau

:<math>P/T=k</math>, or
K=P dibagi dengan T
:<math>P_1/T_1=P_2/T_2</math>,

:di mana ''P'' adalah tekanan, ''T'' adalah suhu absolut, dan ''k'' adalah konstanta kesebandingan.

== Hukum Avogadro ==
{{Utama|Hukum Avogadro}}

Hukum Avogadro diitemukan oleh [[Amedeo Avogadro]] pada tahun 1811.<ref>{{cite journal | first = Amedeo | last = Avogadro | authorlink = Amedeo Avogadro | title = Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons | journal = Journal de Physique | year = 1810 | volume = 73 | pages = 58–76 |url = https://books.google.com/books?id=MxgTAAAAQAAJ&pg=PA58#v=onepage&q&f=false }} [http://web.lemoyne.edu/~giunta/avogadro.html English translation]</ref><ref name="US Definition">{{cite web | url=http://www.merriam-webster.com/medical/Avogadro's%20law | title=US Version | accessdate=3 Februari 2016}}</ref> Hukum Avogadro menyatakan bahwa volume yang ditempati oleh gas ideal berbanding lurus dengan jumlah molekul gas yang ada dalam wadah.<ref name="Britannica">{{cite web | url=http://www.britannica.com/science/Avogadros-law | title=Science Laws | accessdate=3 Februari 2016}}</ref> Hal ini menghasilkan [[volume molar]] gas, yang pada [[Suhu dan tekanan standar|STP]] (273.15&nbsp;K, 1 atm) adalah sekitar 22.4&nbsp;L. Hubungan ini dinyatakan oleh

:<math>\frac{V_1}{n_1}=\frac{V_2}{n_2}    \,</math>

:di mana ''n'' sama dengan jumlah mol gas (atau banyaknya mol gas).

== Hukum gas ideal dan gabungan ==
{{main|Hukum gas ideal}}
[[Hukum gas gabungan]] atau Persamaan Gas Umum didapat dengan menggabungkan Hukum Boyle, Hukum Charles, dan Hukum Gay-Lussac.<ref>Gay-Lussac (1809) [https://books.google.com/books?id=hnJKAAAAYAAJ&pg=PA207#v=onepage&q&f=false "Mémoire sur la combinaison des substances gazeuses, les unes avec les autres"] (Memoir on the combination of gaseous substances with each other), ''Mémoires de la Société d'Arcueil'' '''2''': 207–234. Tersedia dalam Bahasa Inggris di: [http://web.lemoyne.edu/~giunta/gaylussac.html Le Moyne College].</ref><ref>{{cite web|url=http://www.chemistryexplained.com/Fe-Ge/Gay-Lussac-Joseph-Louis.html|title=Joseph-Louis Gay-Lussac|work=chemistryexplained.com}}</ref> Persamaan ini menunjukkan hubungan antara tekanan, volume, dan suhu bagi gas dengan massa (kuantitas) tetap:

:<math>pV = k_5T \,</math>

Persamaan ini dapat pula ditulis sebagai:

:<math> \qquad \frac {p_1V_1}{T_1}= \frac {p_2V_2}{T_2} </math>

Dengan penambahan [[hukum Avogadro]], hukum gas gabungan dikembangkan menjadi [[hukum gas ideal]]:<ref>
{{Cite journal
 | author = Clapeyron, E. | authorlink = Benoît Paul Émile Clapeyron
 | year = 1834
 | title = Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur
 | journal = [[Journal de l'École Polytechnique]]
 | volume = XIV | pages = 153–90
|language=fr}} [http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k4336791/f157.table Facsimile at the Bibliothèque nationale de France (pp.&nbsp;153–90)].</ref>

:<math>pV = nRT \,</math>

:di mana

:''p'' adalah tekanan
:''V'' adalah volume
:''n'' adalah jumlah mol
:''R'' adalah konstanta gas universal
:''T'' adalah suhu (K)

di mana konstanta kesebandingannya, dinamai sebagai R, merupakan [[konstanta gas|konstanta gas universal]] dengan nilai 8.3144598 (kPa∙L)/(mol∙K). Rumusan yang sebanding dituliskan sebagai:<ref name="Equation of State">{{Cite web|url=http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/eqstat.html|title=Equation of State}}</ref><ref>{{cite book|last=Adkins|first=C. J.|date=1983|title=Equilibrium Thermodynamics|edition=3rd|publisher=Cambridge University Press|location=Cambridge, UK|isbn=0-521-25445-0|pages=116–120}}</ref>

:<math>pV = kNT \,</math>

:di mana

:''P'' adalah tekanan
:''V'' adalah volume
:''N'' adalah jumlah molekul gas
:''k'' adalah [[konstanta Boltzmann]] (1.381×10<sup>−23 </sup>J·K<sup>−1</sup> dalam [[satuan SI]])
:''T'' adalah suhu (K)

Persamaan ini tepat hanya untuk [[gas ideal]], yang mengabaikan berbagai efek antarmolekul (lihat [[gas nyata]]).<ref name=boles>{{Cite book|title=Thermodynamics: An Engineering Approach |edition=4th | isbn = 0-07-238332-1|last1=Cengel|first1= Yunus A.|last2=Boles|first2=Michael A.|page=89}}</ref> Namun, hukum gas yang ideal adalah pendekatan yang baik untuk sebagian besar gas di bawah tekanan dan suhu sedang.

Hukum ini memiliki konsekuensi penting berikut:<ref>{{cite book|last=Tschoegl|first=N. W.|date=2000|title=Fundamentals of Equilibrium and Steady-State Thermodynamics|publisher=Elsevier|location=Amsterdam|isbn=0-444-50426-5|page=88}}</ref>
# Jika suhu dan tekanan dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan jumlah molekul gas.
# Jika suhu dan volume tetap konstan, maka tekanan perubahan gas berbanding lurus dengan jumlah molekul gas yang ada.
# Jika jumlah molekul gas dan suhu tetap konstan, maka tekanan berbanding terbalik dengan volume.
# Jika suhu berubah dan jumlah molekul gas dijaga tetap konstan, maka tekanan atau volume (atau keduanya) akan berubah dalam proporsi langsung terhadap suhu.

== Hukum gas lain ==
[[Berkas:Dalton's law of partial pressures.png|jmpl|Sebuah ilustrasi hukum Dalton menggunakan gas-gas udara di permukaan laut.]]
* [[Hukum Graham]] menyatakan bahwa laju ketika molekul gas [[difusi|berdifusi]] berbanding terbalik dengan akar kuadrat densitasnya pada suhu konstan.<ref name="LM">[[Keith J. Laidler]] and John M. Meiser, ''Physical Chemistry'' (Benjamin/Cummings 1982), pp.&nbsp;18–19</ref> Dikombinasikan dengan hukum Avogadro (yaitu karena volume yang sama memiliki jumlah molekul yang sama) hal ini sama dengan berbanding terbalik terhadap akar berat molekul.<ref name="Petrucci">R.H. Petrucci, W.S. Harwood and F.G. Herring, ''General Chemistry'' (8th ed., Prentice-Hall 2002) pp.&nbsp;206–08 {{ISBN|0-13-014329-4}}</ref>
* [[Hukum Dalton]] mengenai [[tekanan parsial]] menyatakan bahwa tekanan campuran gas secara sederhana merupakan jumlah [[tekanan parsial]] dari komponen individualnya.<ref name="Silberberg">{{cite book |last=Silberberg |first=Martin S. |date=2009 |title=Chemistry: the molecular nature of matter and change |edition=5th |publisher=McGraw-Hill |location=Boston |isbn=9780073048598 |page=206 |ref=1}}</ref> Hukum Dalton dituliskan sebagai:<ref>J. Dalton (1802), [https://books.google.com/books?id=3qdJAAAAYAAJ&pg=PA595#v=onepage&q&f=false "Essay IV. On the expansion of elastic fluids by heat,"] ''Memoirs of the Literary and Philosophical Society of Manchester'', vol. 5, pt. 2, hlmn. 595–602; lihat hlm. 600.</ref>

:<math> P_{total} = P_1 + P_2 + P_3 + ... + P_n \equiv \sum_{i=1}^n P_i \,</math>,

atau

:<math> P_\mathrm{total} = P_\mathrm{gas} + P_\mathrm{H_2 O} \,</math>

:di mana ''P''<sub>Total</sub> adalah tekanan atmosfer,
:''P''<sub>Gas</sub> adalah tekanan campuran gas di atmosfer,
:dan ''P''<sub>H<sub>2</sub>O</sub> adalah tekanan air pada suhu tersebut.

* [[Hukum Amagat]] mengenai [[Volume gas parsial|volume parsial]] menyatakan bahwa volume campuran gas (atau volume wadah) secara sederhana merupakan jumlah volume parsial dari komponen individualnya. Hukum Amagat dituliskan sebagai:<ref>{{cite book |first=A. |last=Bejan |title=Advanced Engineering Thermodynamics |edition=3rd |publisher=John Wiley & Sons |year=2006 |isbn=0471677639 }}</ref>

:<math> V_{total} = V_1 + V_2 + V_3 + ... + V_n \equiv \sum_{i=1}^n V_i \,</math>,

:di mana ''V''<sub>Total</sub> adalah volume total campuran gas, atau volume wadah,
:''V''<sub>i</sub> adalah volume parsial gas dalam campuran gas pada suhu dan tekanan tersebut.

* [[Hukum Henry]] menyatakan bahwa:<ref name="Henry1803">{{Cite journal| volume = 93| pages = 29–274| last = Henry| first = W.| title = Experiments on the quantity of gases absorbed by water, at different temperatures, and under different pressures| journal = Phil. Trans. R. Soc. Lond.| date = 1803| doi=10.1098/rstl.1803.0004}}</ref>
:''Pada suhu konstan, jumlah gas yang terlarut dalam jenis dan volume cairan yang diberikan sebanding dengan [[tekanan parsial]] gas tersebut dalam kesetimbangan dengan cairan tersebut.''

:<math> p = k_{\rm H}\, c</math>

* [[Persamaan Van der Waals|Hukum gas nyata]], dirumuskan oleh [[Johannes Diderik van der Waals]] (1873).<ref name="vdW1910nobel">{{cite book | url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1910/waals-lecture.pdf | title=Nobel Lectures, Physics 1901-1921 | publisher=Elsevier Publishing Company | year=1967 | location=Amsterdam | pages=254–265 | chapter=J. D. van der Waals, The equation of state for gases and liquids}}</ref>

== Referensi ==
{{reflist|30em}}

== Bacaan lebih lanjut ==
* {{Cite book | last=Levine |first=Ira. N | year=1978 | title=Physical Chemistry | location=University of Brooklyn | publisher=[[McGraw-Hill]] | isbn= | ref=harv }}
* {{Cite book |author1=Castka, Joseph F. |author2=Metcalfe, H. Clark |author3=Davis, Raymond E. |author4=Williams, John E. | title=Modern Chemistry | publisher=Holt, Rinehart and Winston | year=2002 | isbn=0-03-056537-5}}
* {{Cite book | author=Guch, Ian | title=The Complete Idiot's Guide to Chemistry | publisher=Alpha, Penguin Group Inc. | year=2003 | isbn=1-59257-101-8}}
* {{Cite book | author=Zumdahl, Steven S | title=Chemical Principles | publisher=Houghton Mifflin Company | year=1998 | isbn=0-395-83995-5}}

== Pranala luar ==
{{Commons category|Gas laws|Hukum-hukum gas}}
* [http://www.bookrags.com/biography/joseph-louis-gay-lussac-wsd/ World of Scientific Discovery on Joseph-Louis Gay-Lussac di Bookrags]
* [http://engineeringunits.com/gay-lussacs-law-calculator/ Kalkulator Hukum Gay Lussac]
* [http://engineeringunits.com/pv-nrt-calculator/ pv=nrt calculator] Kalkulator daring Engineering Units

[[Kategori:Gas]]
[[Kategori:Termodinamika]]