Kalkulator Hukum Boyle: P₁V₁ = P₂V₂
Hukum Boyle menyatakan bahawa pada suhu dan jumlah gas yang tetap, tekanan gas adalah berkadar songsang dengan isipadunya. Apabila tekanan meningkat dua kali, isipadu berkurang separuh, dan sebaliknya. Formula: P₁V₁ = P₂V₂.
Cara Kira Hukum Boyle
Hukum Boyle dikira dengan menggunakan hubungan songsang antara tekanan dan isipadu gas pada suhu malar. Formula asasnya ialah P₁V₁ = P₂V₂, bermakna hasil darab tekanan dan isipadu kekal sama sebelum dan selepas perubahan.
Untuk kira Hukum Boyle bagi mencari isipadu akhir, susun semula formula tersebut. Kalkulator Hukum Charles menggunakan pendekatan yang sama tetapi untuk hubungan suhu-isipadu apabila tekanan dikekalkan.
Cara kira Hukum Boyle langkah demi langkah:
- Catatkan nilai P₁ (tekanan awal), V₁ (isipadu awal), dan P₂ (tekanan akhir).
- Gantikan nilai ke dalam formula kira Hukum Boyle.
- Bahagikan hasil darab P₁ × V₁ dengan P₂.
Formula Hukum Boyle: V₂ = (P₁ × V₁) ÷ P₂
Contoh Pengiraan Hukum Boyle
Gas pada tekanan 1 atm mempunyai isipadu 10 L. Tekanan ditingkatkan kepada 2 atm pada suhu yang sama. Berapakah isipadu akhirnya?
Gantikan ke dalam formula kira Hukum Boyle:
V₂ = (P₁ × V₁) ÷ P₂ V₂ = (1 atm × 10 L) ÷ 2 atm V₂ = 5 L
Isipadu berkurang separuh apabila tekanan berganda. Itulah inti Hukum Boyle: tekanan dan isipadu bergerak dalam arah berlawanan, dengan jumlah P × V kekal tetap.
Apa itu Hukum Boyle?
Hukum Boyle ialah hukum gas yang menyatakan bahawa pada suhu dan jumlah gas yang tetap, tekanan gas berkadar songsang dengan isipadunya. Robert Boyle merumuskan hukum ini pada tahun 1662 melalui eksperimen menggunakan tiub berbentuk-J dan merkuri.
Secara matematik: P₁V₁ = P₂V₂. Nilai P × V kekal malar selagi suhu tidak berubah. Untuk pengiraan gas yang melibatkan perubahan suhu, rujuk kalkulator Jisim Molar yang meliputi bilangan mol dalam persamaan gas unggul.
Mengapa Hukum Boyle Penting?
Hukum Boyle penting kerana ia menerangkan tingkah laku gas dalam situasi yang berlaku setiap hari. Penyelam scuba bergantung pada hukum ini: semakin dalam penyelam turun, tekanan air meningkat dan isipadu paru-paru mengecil. Naik terlalu laju boleh mengakibatkan penyakit dekompresi kerana gas terlarut dalam darah membentuk gelembung apabila tekanan turun tiba-tiba. Jarum suntikan pula menggunakan prinsip yang sama, apabila picagari ditarik, tekanan dalam silinder jatuh dan cecair tersedut masuk. Pernafasan manusia sendiri beroperasi mengikut Hukum Boyle: diafragma mengecut, isipadu rongga dada bertambah, tekanan turun di bawah tekanan atmosfera, dan udara mengalir masuk.
Aplikasi Hukum Boyle
Hukum Boyle digunakan dalam tiga konteks utama:
- Selam scuba: Tekanan air meningkat kira-kira 1 atm setiap 10 meter kedalaman. Pada 30 meter, tekanan adalah 4 atm, maka isipadu gas dalam tangki dan paru-paru berkurang kepada satu perempat berbanding di permukaan.
- Jarum suntikan: Picagari menarik omboh keluar, isipadu meningkat, tekanan dalam silinder jatuh di bawah tekanan atmosfera, cecair atau gas tersedut masuk melalui injap.
- Pernafasan: Semasa tarik nafas, diafragma turun dan tulang rusuk mengembang. Isipadu paru-paru bertambah, tekanan dalaman jatuh, dan udara luar yang bertekanan lebih tinggi masuk mengisi ruang tersebut.
| P₁ (atm) | V₁ (L) | P₂ (atm) | V₂ (L) |
|---|---|---|---|
| 1 | 10 | 2 | 5 |
| 1 | 10 | 5 | 2 |
| 2 | 5 | 1 | 10 |
| 1 | 20 | 4 | 5 |
| 3 | 6 | 1 | 18 |
| 0.5 | 8 | 2 | 2 |
| 1 | 100 | 10 | 10 |
Soalan Lazim
A Hukum Boyle ialah hukum gas yang menyatakan bahawa pada suhu dan jumlah gas yang tetap, tekanan gas berkadar songsang dengan isipadunya. Apabila tekanan berganda, isipadu berkurang separuh. Formula: P₁V₁ = P₂V₂.
A Cara kira Hukum Boyle: gunakan formula V₂ = (P₁ × V₁) ÷ P₂. Masukkan tekanan awal (P₁), isipadu awal (V₁), dan tekanan akhir (P₂) untuk mendapat isipadu akhir (V₂). Contoh: P₁=1 atm, V₁=10 L, P₂=2 atm → V₂ = 5 L.
A Hukum Boyle ditemui oleh Robert Boyle, ahli kimia Ireland-British, pada tahun 1662. Beliau mendapati hubungan songsang antara tekanan dan isipadu gas melalui eksperimen menggunakan tiub berbentuk-J.
A Hukum Boyle penting kerana ia menerangkan tingkah laku gas dalam kehidupan nyata, termasuk pernafasan manusia, peralatan selam scuba, dan jarum suntikan. Tanpa memahami hukum ini, reka bentuk alatan perubatan dan keselamatan penyelam tidak dapat dilakukan dengan tepat.
A Hukum Boyle hanya tepat untuk gas unggul (ideal gas) pada suhu malar. Ia kurang tepat pada tekanan sangat tinggi atau suhu sangat rendah, apabila gas nyata menyimpang daripada tingkah laku gas unggul.