Berbeda dengan molekul dalam cairan atau padat, molekul dalam gas dapat bergerak bebas di ruang di mana Anda membatasi mereka. Mereka terbang, kadang-kadang bertabrakan satu sama lain dan dengan dinding wadah. Tekanan kolektif yang mereka berikan pada dinding wadah tergantung pada jumlah energi yang mereka miliki. Mereka memperoleh energi dari panas di sekitarnya, jadi jika suhu naik, begitu juga tekanannya. Faktanya, kedua besaran tersebut dihubungkan oleh hukum gas ideal.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Dalam wadah kaku, tekanan yang diberikan oleh gas bervariasi secara langsung dengan suhu. Jika wadah tidak kaku, baik volume dan tekanan bervariasi dengan suhu sesuai dengan hukum gas ideal.
Hukum Gas Ideal
Diturunkan selama beberapa tahun melalui kerja eksperimental sejumlah individu, hukum gas ideal mengikuti dari hukum Boyle dan hukum Charles dan Gay-Lussac. Yang pertama menyatakan bahwa, pada suhu tertentu (T), tekanan (P) gas dikalikan dengan volume (V) yang ditempatinya adalah konstan. Yang terakhir memberitahu kita bahwa ketika massa gas (n) dipertahankan konstan, volume berbanding lurus dengan suhu. Dalam bentuk akhirnya, hukum gas ideal menyatakan:
PV=nRT
dimana R adalah konstanta yang disebut konstanta gas ideal.
Jika Anda menjaga massa gas dan volume wadah konstan, hubungan ini memberi tahu Anda bahwa tekanan berubah secara langsung dengan suhu. Jika Anda membuat grafik berbagai nilai suhu dan tekanan, grafiknya akan menjadi garis lurus dengan kemiringan positif.
Bagaimana jika Gas Tidak Ideal
Gas ideal adalah gas yang partikel-partikelnya dianggap elastis sempurna dan tidak saling tarik-menarik atau tolak-menolak. Selain itu, partikel gas itu sendiri dianggap tidak memiliki volume. Meskipun tidak ada gas nyata yang memenuhi kondisi ini, banyak yang cukup dekat untuk memungkinkan penerapan hubungan ini. Namun, Anda harus mempertimbangkan faktor dunia nyata ketika tekanan atau massa gas menjadi sangat tinggi, atau volume dan suhu menjadi sangat rendah. Untuk sebagian besar aplikasi pada suhu kamar, hukum gas ideal memberikan perkiraan yang cukup baik tentang perilaku sebagian besar gas.
Bagaimana Tekanan Bervariasi Dengan SuhuÂ
Selama volume dan massa gas konstan, hubungan antara tekanan dan suhu menjadi:
P=KT
di mana K adalah konstanta yang diturunkan dari volume, jumlah mol gas, dan konstanta gas ideal. Jika Anda memasukkan gas yang memenuhi kondisi gas ideal ke dalam wadah berdinding kaku sehingga volumenya tidak berubah, tutup wadah dan ukur tekanan pada dinding wadah, Anda akan melihatnya berkurang saat Anda menurunkan suhu. Karena hubungan ini linier, Anda hanya perlu dua pembacaan suhu dan tekanan untuk menarik garis dari mana Anda dapat memperkirakan tekanan gas pada suhu tertentu.
Hubungan linier ini rusak pada suhu yang sangat rendah ketika elastisitas gas yang tidak sempurna molekul menjadi cukup penting untuk mempengaruhi hasil, tetapi tekanan akan tetap berkurang saat Anda menurunkan suhu. Hubungan juga akan nonlinier jika molekul gas cukup besar untuk menghalangi pengklasifikasian gas sebagai ideal.