Cerita tentang pemuaian zat gas seringkali terasa seperti perjalanan ajaib. Tidak ada tempat di mana fenomena ini lebih terasa magis daripada dalam balon udara. Dalam film "The Aeronauts" kita akan menjelajahi konsep pemuaian zat gas melalui mata Amelia Wren dan James Glaisher, yang berani menjelajahi langit dengan balon udara dalam penelitian ilmiah. Kita akan melihat bagaimana pemuaian zat gas menjadi inti dari petualangan mereka. 

Film "The Aeronauts" (2019) adalah sebuah perjalanan luar biasa yang berdasarkan kisah nyata Amelia Wren dan James Glaisher. Cerita ini membawa kita kembali ke abad ke-19, di mana balon udara menjadi alat eksplorasi paling unik dan menakjubkan. Bagi kita, balon udara adalah tumpangan yang mengangkut kita ke udara dalam momen magis. Namun, bagaimana balon udara bisa terbang, dan apa kaitannya dengan pemuaian zat gas? 

Pengertian Pemuaian Zat Gas, Dilihat dari Partikel Penyusunnya 

Untuk memahami pemuaian zat gas, kita perlu melihat lebih dalam pada partikel penyusunnya. Partikel-partikel gas, seperti atom dan molekul, memiliki energi kinetik karena gerakan mereka. Ketika suhu naik, energi kinetik partikel-partikel gas juga meningkat. Hal ini mengakibatkan partikel-partikel gas bergerak lebih cepat dan menjauh satu sama lain. Akibatnya, gas memuai dan mengisi volume yang lebih besar. 

Pemanfaatan Pemuaian Zat Gas dalam Balon Udara 

  

Kembali ke film "The Aeronauts" balon udara adalah bintang sejati. Bagaimana balon udara terbang? Ini terjadi melalui pemuaian zat gas, khususnya udara panas. Ketika udara dalam balon dipanaskan, gas di dalamnya mengalami pemuaian. Ini meningkatkan volume gas dalam balon sementara massa tetap relatif konstan, menciptakan daya angkat yang membuat balon terbang. Seiring dengan pemuaian, balon mengangkut awaknya ke langit, menghadirkan pengalaman eksplorasi yang luar biasa. 

Hukum-hukum dan Rumus Pemuaian Zat Gas

Ada tiga hukum dasar yang berhubungan dengan pemuaian zat gas: 

1. Hukum Charles

Volume gas berbanding lurus dengan suhu 

V₁ / T₁=V₂ / T₂

Keterangan : 
V= Volume (m³)
T= Suhu (K)

2. Hukum Boyle

Tekanan dan volume gas berbanding terbalik jika suhu dan jumlah gas tetap

P₁ V₁=P₂  V₂

Keterangan : 
V= Volume (m³)
T= Tekanan (Pa)

3. Hukum Gay-Lussac

Tekanan gas berbanding lurus dengan suhu jika volume dan jumlah gas tetap 

P₁ / T₁=P₂ / T₂

Keterangan : 
P = Tekanan (Pa)
T= Suhu (K)

 

Rumus umum yang menggambarkan pemuaian zat gas adalah 

PV = nRT

di mana
P = Tekanan (Pa)
V = Volume (m3)
n = Jumlah mol gas
R = konstanta gas
T = Suhu (K)

Pemuaian zat gas adalah konsep yang mendalam, dan film "The Aeronauts" menggambarkan bagaimana konsep ini diaplikasikan dalam eksplorasi udara melalui balon udara. Semangat penjelajahan dan keinginan untuk terbang adalah tema yang terus menginspirasi manusia. Seiring dengan pengetahuan tentang pemuaian zat gas, kita dapat lebih memahami aspek luar biasa ini dari dunia penerbangan. 

Contoh Soal 1

Jika sebuah balon udara memiliki volume awal 10 liter dan suhu awal 20°C, dan kemudian suhu naik menjadi 40°C, berapa volume balon udara setelah pemuaian? 

Pembahasan : 

Kita akan menggunakan Hukum Charles: 

V₁ / T₁=V₂ / T₂

Volume awal (V₁)= 10 liter
Suhu awal (T₁) = 20°C + 273 = 293 K 
Suhu akhir (T₂) = 40°C + 273 = 313 K 

Sehingga 
V₂ = V₁ x T₂ / T₁
V₂ = (10 x 313 ) / 293
V₂ =10,68 liter
Jadi, volume balon udara setelah pemuaian adalah sekitar 10,68 liter. 

 

Contoh Soal 2

Jika tekanan sebuah gas dalam balon udara berkurang menjadi separuh dari tekanan semula, dan suhu tetap konstan, berapa volume balon udara setelah pemuaian? 

Pembahasan : 

Kita akan menggunakan Hukum Boyle: 

P₁ V₁ = P₂  V₂

Tekanan awal (P₁ ) = 1 
Volume awal (V₁ ) = V 
Tekanan akhir (P₂) = ¹/₂ 
Volume akhir (V₂) = ? 

 P₁ V₁ = P₂  V₂
1 x V= ¹ / ₂ V₂
V₂=2V

Jadi, volume balon udara setelah pemuaian adalah dua kali volume semula. 

Contoh Soal 3

Jika sebuah balon udara memiliki tekanan awal 100 kPa dan suhu awal 25°C, dan kemudian tekanan naik menjadi 150 kPa dengan suhu tetap konstan, berapa volume balon udara setelah pemuaian? 

Pembahasan : 

Kita akan menggunakan Hukum Boyle-Gay-Lussac: 

P₁ / T₁=P₂ / T₂

Tekanan awal (P₁ ) = 100 kPa 
Suhu awal (T₁) = 25°C + 273 = 298 K 
Tekanan akhir (P₂) = 150 kPa 
Suhu akhir (T₂) = ??? Suhu awal (T₁) 

P₁ / T₁=P₂ / T₂
100 / 298=150 / T₂
T₂=(150 x 298) / 100
T₂ =447 K

Jadi, suhu akhir balon udara setelah pemuaian adalah 447 K, dan suhu tetap konstan. Oleh karena itu, volume balon udara juga tetap konstan. ~ Luqman Hakim