LAPORAN PRAKTIKUM HUKUM BOYLE. DOCX

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
HUKUM BOYLE

NAMA

: NENENG ALIF KARLINA

NIM

: 14/362703/PA/15781

NO. GOLONGAN

: 44A

PRODI

: GEOFISIKA

LABORATORIUM FISIKA DASAR
JURUSAN FISIKA FMIPA

UNIVERSITAS GADJAH MADA
2014
1

LAPORAN PRAKTIKUM HUKUM BOYLE
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam Kehidupan sehari-hari, setiap makhluk hidup pasti membutuhkan udara baik
untuk bernafas maupun kegiatan lainnya. Udara adalah zat berbentuk gas. Gas merupakan
fase dimana jarak antarmolekul sangat jarang, selalu memenuhi ruang berdasarkan bentuk
dan volume tempatnya, serta dapat ditekan dan mengembang. Gas mempunyai tekanan,
volume, dan temperatur/suhu.
Gas terdiri atas molekul-molekul yang bergerak menurut jalan-jalan lurus ke segala
arah dengan kecepatan yang sangat tinggi. Molekul-molekul gas ini selalu bertumbukan
dengan molekul yang lain dengan dinding bejana. Tumbukan terhadap dinding bejana ini
menyebabkan adanya tekanan. Volume dari molekul-molekul sangatlah kecil bila
dibandingkan dengan volume yang teramati oleh gas tersebut sehingga sebenarnya
banyak ruangan kosong antara molekul yang menyebabkan gas mempunyai rapat yang
kecil daripada zat cair maupun zat padat. Hal ini menyebabkan gas bersifat kompresibel.
Hukum Boyle menyatakan bahwa pada suhu konstan untuk massa tetap, tekanan

absolut dan volume suatu gas berbanding terbalik. Robert Boyle (penemu hukum Boyle)
melakukan eksperimen berdasarkan asumsi tentang gerakan dan elastis sempurna. Boyle
juga mempertimbangkan adanya partikel fluida di tengah air yang tidak terlihat. Saat itu,
masih ada anggapan bahwa udara merupakan salah satu dalam empat elemen.
Dengan hukum Boyle, dapat diketahui sifat-sifat suatu gas, yaitu :
 Gas terdistribusi merata dalam ruang
 Bersifat transparan
 Dalam ruang, gas memberikan tekanan ke dinding
 Terdifusi ke segala arah
Dari uraian di atas, dapat diasumsikan bahwa tekanan sangat bergantung pada volume
benda

atau dengan kata lain, kerapatan zat/udara (gas) juga turut berperan dalam

menetapkan tekanan. Dengan tekanan berbanding terbalik dengan volume.
Pada praktikum kali ini, praktikan akan mencari besar tekanan (atmosfer) dengan
menggunakan alat manometer. Serta menginterpretasikan dan menerapkannya ke dalam
grafik dengan metode ralat bendera dan regresi. Dengan ini, diharapkan praktikan dapat
mengerti dan memahami tentang hukum Boyle serta pengartiannya dalam grafik.
2

B. Tujuan


Belajar menerapkan dan mengartikan (meng-interpretasi-kan) grafik



Menentukan tekanan atmosfer

II. DASAR TEORI
Hukum Boyle dirumuskan oleh seorang kimiawan dan fisikawan asal Inggris yaitu
Robert Boyle. Hukum Boyle ini berhubungan dengan besaran-besaran seperti volume,
suhu dan tekanan. Robert Boyle menyatakan tentang sifat gas bahwa apabila massa gas
(jumlah mol) dan temperatur suatu gas dijaga konstan, sementara volume gas diubah
ternyata tekanan yang dikeluarkan gas juga berubah sedemikian sehingga perkalian antara
tekanan (P) dan volume (V) selalu mendekati konstan. Dengan demikian adalah suatu
kondisi bahwa gas tersebut gas sempurna (ideal). Hukum ini dikenal dengan hukum
Boyle dengan persamaan :
P1 . V1 = Konstan

…………….
(2.1)

Atau
P1 . V1 = P2 . V2 = Konstan …………….
(2.2)

Keterangan :
P1 = Tekanan pada keadaan awal
V1 = Volume pada kedaan awal
P2 = Tekanan pada keadaan akhir
V2 = Volume pada keadaan akhir
Syarat berlakunya hukum Boyle adalah gas harus dalam keadaan ideal (gas
sempurna), yaitu gas yang terdiri dari satu atom atau lebih dan dianggap identik satu sama
lain. Setiap molekul tersebut bergerak secara acak, bebas dan merata serta memenuhi
persamaan gerak Newton. Yang dimaksud gas ideal dapat didefinisikan bahwa gas yang
perbandingannya PV/nT nya dapat didefinisikan sama dengan R pada setiap besar
tekanan. Dengan kata lain, gas sempurna pada tiap besar tekanan bertabiat sama seperti
gas sejati pada tekanan rendah. Dengan persamaan sebagai berikut :

P .V =n . R . T

…………….
(2.3)

3

Kekuatan volume dari kuantitas tetap udara naik, menetapkan udara dari suhu yang
telah diukur tekanan (P) harus turun secara proposional. Jika dikonversikan, menurukan
volume udara sama dengan meninggikan tekanan. Untuk menunjukkan hukum Boyle,
digunakan manometer yang berfungsi mengukur tekanan tolak (dengan catatan tabung
dikondisikan dalam keadaan rapat, tidak terjadi celah/kebocoran udara). Persamaannya
sebagai berikut :

P−Po =
ρ.g.h

…………….
(2.4)

Keterangan :
P = Tekanan Tolak

g

= Gravitasi

Po = Tekanan atmosfer

h

= Perbedaan tinggi pada tabung

ρ

= Massa jenis larutan

III.METODE EKSPERIMEN
A. Alat dan Bahan
1. Air raksa

2. Kran
3. Tabung karet/Tabung ‘U’ elastis
4. Statis
5. Penggaris
6. Corong
B. Skema Percobaan

4

Gambar 3.1 Skema persiapan alat dan bahan (kran dibuka sehingga air raksa
sejajar)

Gambar 3.2 Skema perubahan ketinggian air ketika kran ditutup
C. Tata Laksana Percobaan
1. Alat dan bahan disiapkan dan disusun sesuai skema (Gambar 2.1) dengan kran
terbuka sehingga tinggi air sejajar.
2. Jarak antara kran dan air raksa diukur dan dicatat sebagai

lo

sepanjang 20

cm
3. Tabung kolom kiri (tertutup dengan kran) diubah posisinya sebesar 0.5 cm
sebanyak 10 data
4. Penurunan air raksa pada kolom kanan pada setiap kenaikan 0,5 cm diamati,
dan selisih tinggi raksa kolom kiri dengan kanan diukur dan dicatat sebagai h
5. Jarak kran dan kedudukan air raksa di kolom kiri di ukur dan dicatat sebagai L
6. Langkah 1-5 diulangi dengan posisi l o sepanjang 25 cm
D. Analisa Data
P .V =n . R . T
P .V =K
P=Po+¿
V =π ρr.2g . hl

…………….
(3.1)
…………….
(3.2)
…………….

(3.3)
…………….
(3.4)

} Subtitusi ke persamaan (3.2)

Po+¿
ρ . g . h ¿ π r2 l=K
¿
Po π r2 l+ ρ . g . h π r2 l=K
ρ . g . h π r2 ¿

K
−Po π r2
l

5

.

y
*

r2

m

x

Po=c . ρ

* ρ

.g

r

ΔPo=Δc . ρ

c

r

}
.g

m 1=

m
m2

(m)

m 2=
1
l

c2

0

c

raksa

¿ 13.600 kg/m2
2

1 kg/ms2 ¿ 10−5 bar

m1

y=mx +c

¿ρ

g=9,8 m/ s

Po=Po ± ΔPo

 Metode Grafik
10
(¿¿−3)
h¿

r

(m-

∆ y ∆h
=
∆x
1
∆
l
∆ y ∆h
=
∆x
1
∆
l

}

m=

m 1+ m2
2

}
| |

,

m −m2
∆ m= 1
m=m2 ± Δm

1

)

c1

Gambar 1. Grafik hubungan.... (… vs …)
Gambar 1. Tabel…...
−2

l(10 )(m)

−3

h(10 )(m)

Σy
¿
 Metode Regresi
¿
Σ xy
¿
¿
¿2
¿
Σx
¿
Σ x2 ¿
Σ y2 . ¿
1
¿
N −2
Sy =√ ¿

m−1
)
1
¿
l

6

Σx
c=c ± Δc
¿
¿
¿2
N Σ x 2−¿
Σx
¿
Δ c =Sy √ ¿
Percobaan 1 ( l o =0,20 m variasi pengurangan panjang 0,005 m)

Σx
¿
,
¿
N Σ x 2−¿
Σ x 2 Σ y−Σ x Σ xy
IV.
c=HASIL EKSPERIMEN
¿
A. Data

Gambar 4.1 Tabel percobaan 1 dengan l o =0,20 m
−2

l(10 )(m)
19,5
19
18,5
18
17,5
17
16,5
16
15,5
15

h(10−3 )(m)
4
8
12
16
20
24
27
31
35
39

m−1
)
1
¿
l
5,13
5,26
5,40
5,56
5,71
5,88
6,06
6,25
6,45
6,67

Percobaan 2 ( l o =0,25 m variasi pengurangan panjang 0,005 m)
Gambar 4.2 Tabel percobaan 2 dengan l o =0,25 m
−2

l(10 )(m)
24,5
24
23,5
23
22,5
22
21,5
21
20,5
20

h(10−3 )(m)
5
8
12
16
20
23
27
30
33
37

m−1
)
1
¿
l
4,08
4,17
4,26
4,35
4,44
4,54
4,65
4,76
4,88
5,00

B. Grafik
a) Percobaan 1 ( l o=0,20m variasi pengurangan ketinggian 0,005 m )
1¿ Grafik metode grafik

dengan l o=0,20m

7

Gambar 4.3 Grafik metode grafik hubungan antara jarak dan
1
vs h ) pada l o=¿ 0,20 m
selisih tinggi kolom raksa (
l
2 ¿Grafik metode regresi dengan l o=0,20m

8

ketinggian
0,005
m )
b) Gambar
Percobaan
( l o=0,25m
4.4 2Grafik
metodevariasi
regresipengurangan
linier hubungan
antara
jarak
1)

Grafik metode grafik dengan l 1o=0,25m
vs h ) pada l o=¿ 0,20 m
dan selisih tinggi kolom raksa (
l

9

Gambar 4.5 Grafik metode grafik hubungan antara jarak dan
1
vs h ) pada l o=¿ 0,25 m
selisih
tinggi
kolomdengan
raksa ( l o=0,25m
2 ¿Grafik
metode
regresi
l

10

C. Perhitungan
Gambar 4.6 Grafik metode regresi linier hubungan antara jarak
ketinggian 0,005 m )
a) Percobaan 1 ( l o=0,20m variasi pengurangan
1
vs h ) pada l o=¿ 0,25 m
dan selisih tinggi kolom raksa (
l
 Metode Grafik
∆ y ∆h
m 2=
=
∆x
1
∆
l
−3

¿

39 x 10 −20 x 10
6,67−5,71

−3

−3

11

m 1=

∆ y ∆h
=
∆x
1
∆
l
¿

¿

33 x 10−3−12 x 10−3
6,25−5,40

19 x 10−3
0,85

¿ 0,022

m=

|

m1−m2
2

¿

0,022+ 0,020
2

¿

0,042
2

∆ m=

m 1−m2
2

|

|0,022−0,020
|
2
0,002
¿|
2 |
¿

¿ 0,021

¿ 0,001

∴ m± Δm=(0,021± 0,001)
 Metode Regresi Linier
l o=0,20m

(dari grafik hanya didapat 7 data yang dilalui dan dekat dengan

garis. Jadi, N=7)
Gambar 4.7 Tabel metode regresi linier percobaan 1
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Σ
Σy
¿
¿
Σ xy
¿
¿
¿2
¿
Σx
¿
Σ x2 ¿
Σ y2 . ¿
1
¿
N −2
Sy =√ ¿

x (m)
5,40
5,56
5,71
6,06
6,25
6,45
6,67
42,10

y (10-3) (m)
12
16
20
27
31
35
39
180

x2 (m2)
29,16
30,91
32,60
36,72
39,06
41,60
44,49
254,54

y2 (10-6) (m2)
144
256
400
729
961
1225
1521
5236

xy (10-3) (m)
64,80
88,96
114,20
163,62
193,75
225,75
260,13
1111,21

12

−2

Σx
¿
¿
N Σ x 2−¿
Σ x 2 Σ y−Σ x Σ xy
c=
¿
¿

254,54 .180 x 10−3 −42,1 .1111,21 x 10−3
1781,78−1772,41

45,82−46,78
9,37
Σx
¿
¿−0,102
¿
¿2
N Σ x 2−¿
Σx
¿
Δc =Sy √ ¿
¿

¿ 2,36 x 10

−3

¿ 2,36 x 10

−3

√

*

Po=c . ρ

¿−0,102. 13600 . 9,8
¿−13594,56 kg/ ms2
¿−0,136 ¯
¿

ΔPo=Δc . ρ
¿ 0,005

42,1
9,37

.g

r

.

13600 . 9,8

¿ 666,4 kg /ms2
¿ 0,006 ¯
¿

√ 4,49

∴ c¿ 0,005
± Δc=(−0,102 ± 0,005)

.g

r

∴ Po=Po ± ΔPo=(−0,136 ± 0,006) ¯¿

b) Percobaan 2 ( l o=0,25m variasi pengurangan ketinggian 0,005 m¿
 Metode Grafik
∆ y ∆h
m 1=
=
∆x
1
∆
l

m 2=

¿

∆ y ∆h
=
∆x
1
∆
l

33 x 10−3−16 x 10−3
4,88−4,35
−3

¿

17 x 10
0,53

¿ 0,032

13

−3

−3

¿

37 x 10 −20 x 10
5,00−4,44

¿

17 x 10
0,56

−3

¿ 0,030

m=

|

m 1−m2
2

∆ m=

¿

0,030+ 0,032
2

¿

0,062
2

m1−m2
2

|

|0,030−0,032
|
2
0,002
¿|
2 |
¿

¿ 0,031

¿ 0,001

∴ m± Δm=(0,031± 0,001)

 Metode Regresi Linier
l o=0,25m

(dari grafik hanya didapat 7 data yang dilalui dan dekat dengan

garis. Jadi, N=7)
Gambar 4.8 Tabel metode regresi linier percobaan 2
No.
x (m)
1.
4,35
2.
4,44
3.
4,54
4.
4,65
5.
4,76
6.
4,88
7.
5,00
Σ
32,62
Σy
¿
¿
Σ xy
¿
¿
¿2
¿
Σx
¿
Σ x2 ¿
Σ y2 . ¿
1
¿
N −2
Sy =√ ¿

√

[

y (10-3) (m)
16
20
23
27
30
33
37
186

x2 (m2)
18,92
19,71
20,61
21,62
22,66
23,81
25,00
152,33

y2 (10-6) (m2)
256
400
529
729
900
1089
1369
5272

−2
1
−6 152,33 .(3,46 x 10 )−10,64 +5,39
¿
5272 x 10 .
7−2
1066,31−1064,06

]

xy (10-3) (m)
69,60
88,80
104,42
125,55
142,80
161,04
285,00
877,21

14

Σx
¿
¿
N Σ x 2−¿
Σ x 2 Σ y−Σ x Σ xy
c=
¿
−3

¿

−3

152,33 . 186 x 10 −32,62 . 877,21 x 10
1066,31−1064,06

28,33−28,61
2,25
Σx
¿
¿−0,120
¿
¿2
N Σ x 2−¿
Σx
¿
Δ c =Sy √ ¿

*

Po=c . ρ

¿−0,120 .13600 . 9,8

¿

¿ 3,06 x 10−3
¿ 3,06 x 10

−3

√

.g

r

¿−15993,6 kg/ms

2

¿−0,160 ¯¿

ΔPo=Δc . ρ
¿ 0,012

32,62
2,25

.g

r

.

13600 . 9,8

¿ 1599,36 kg/ms2
¿ 0,016 ¯
¿

√14,49

∴ Po=Po ± ΔPo=(−0,160 ± 0,016) ¯¿

∴¿ 0,012
c ± Δc=(−0,120 ± 0,012)

V. PEMBAHASAN
Hukum Boyle menyatakan bahwa volume suatu gas berbanding terbalik dengan
tekanan yang diberikan pada saat suhu konstan. Pada praktikum kali ini, praktikan akan
mencari tekanan atmosfer dan berusaha membuktikan hukum Boyle tersebut. Alat yang
digunakan adalah manometer berbentuk “U”. Pada praktikum, praktikan melakukan dua
kali percobaan dengan l o=0,20m
variasi

l

dan

l o=0,25m . Setiap percobaan, dilakukan

dengan penurunan air raksa sebesar

0,005 m

sampai 10 data. Setelah itu

15

data diolah dan di artikan ke dalam 2 bentuk grafik. Yaitu, metode grafik dan metode
regresi linier.
Dari metode grafik, dapat diamati bahwa pada percobaan 1 dn 2 c berbanding lurus
dengan

1
. Berdasarkan metode grafik didapatkan:
l

a) Percobaan 1, l o=0,20m
m± Δm=(0,021 ± 0,001)
b) Percobaan 2, l o=0,25m
m± Δm=(0,031 ± 0,001)
Kelebihan penggunaan metode grafik adalah perhitungan yang sederhana. Namun,
metode grafik ini memiliki tingkat ketelitian yang rendah.
Metode kedua yang digunakan adalah metode regresi linier. Dengan metode ini
didapatkan nilai c , Δc , Po , dan ΔPo sebagai berikut :
a) Percobaan 1, l o=0,20m
c ± Δc =(−0,102 ± 0,005)
Po± ΔPo=(−0,136± 0,006) ¯
¿

b) Percobaan 2, l o=0,25m
c ± Δc=(−0,120 ± 0,012)
Po± ΔPo=(−0,160± 0,016) ¯¿
Namun, terdapat ketidakcocokan antara nilai c hasil perhitungan metode regresi
linier dengan metode grafik. Pada metode grafik percobaan 1, didapat nilai c sebesar
1, sedangkan dalam perhitungan dihasilkan

c=−0,102 . Dalam percobaan 2 pun

juga terjadi perbedaan dimana nila c pada metode grafik adalah -2 dan pada
perhitungan adalah c=−0,120 . Hal ini bisa saja terjadi dikarenakan ketidaktelitian
praktikan dalam menghitung ataupun dalam melaksanakan praktikum. Misalnya,
ketidaktelitian dalam membaca nila l dan h .
Untuk nilai

Po , dari hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa nilai

berbanding terbalik dengan

1
l

karena c=

Po

Po
.
ρg
16

Sedangkan pada grafik yang telah digambar, dihasilkan grafik dengan kemiringan
garis yang linier. Grafik menunjukkan perbedaan ketinggian air raksa ( h )
berbanding lurus dengan

1
. Sehingga, dapat disimpulkan bahwa teori
l
PV =nRT

adalah benar. Berkaitan dengan rumus
dengan nilai h(Po+ ρgh)

P=

1
V

dimana P berbanding lurus

sedangkan V berbanding lurus dengan

l(V =π r 2 l) .

Jika tekanan (P) dikombinasikan dengan volume (V), maka akan didapat rumus :
Po+cgh=

c
π r2l
h

Dari rumus tersebut terlihat bahwa

berbanding lurus dengan

1
l

yang

menandakan bahwa kemiringan grafik linier adalah benar.
Akan tetapi, jika c pada perhitungan dan grafik berbeda nilai, maka dapat disimpulkan
bahwa nilai

P

pada perhitungan dan grafik juga berbeda. Hal ini sudah dijelaskan,

terdapat banyak faktor yang menyebabkan perbedaan nilai c, sehingga menyebabkan
perbedaan nilai tekanan atmosfernya.
VI. KESIMPULAN
1. Selisih ketinggian kolom raksa (h) berbanding lurus dengan
2. Tekanan atmosfer berbanding lurus dengan

1
l

1
l

3. Perbedaan nilai c pada perhitungan dan grafik menyebabkan nilai

P

atau

tekanan atmosfernya berbeda pula
4. Hukum boyle terbukti karena P berbanding terbalik dengan V
5. Apabila volume diperbesar, maka
berbanding terbalik dengan

l

juga semakin besar. Sehingga, V

1
l

6. Hasil percobaan hukum Boyle :
a) Percobaan 1, l o=0,20m
m± Δm=(0,021 ± 0,001)
c ± Δc=(−0,102 ± 0,005)
17

Tekanan atmosfernya :
Po± ΔPo=(−0,136± 0,006) ¯¿
b) Percobaan 2, l o=0,25m
m± Δm=(0,031 ± 0,001)
c ± Δc =(−0,120 ± 0,012)
Tekanan atmosfernya :
Po± ΔPo=(−0,160± 0,016) ¯¿

VII.

DAFTAR PUSTAKA



Halliday, Resnick.1985. Fisika. Jakarta : Erlangga.



Staf Laboratorium Fisika Dasar. 2014. Panduan Praktikum Fisika Dasar I.
Yogyakarta : Laboratorium Fisika Dasar UGM.



Bueche, Fredenck J. 1998. Seri Buku Schaum Teori dan Soal Fisika Edisi
Kedelapan. Bandung : Erlangga
Yogyakarta, 1 Desember 2014
Asisten,

(Limaran K)

Praktikan,

(Neneng Alif Karlina)

Lampiran

18