Tekanan Gas – Pengertian dan Rumus

Sebelumnya telah dijelaskan bahwa tekanan gas di dalam ruang tertutup disebabkan oleh benturan-benturan partikel gas pada dinding tempat gas berada. Karena terkait dengan gerak partikel gas, faktor-faktor apa saja yang dapat mempengaruhi besar tekanan gas tersebut?
Perhatikan gambar di bawah ini.

 
Gambar 8.1 (a): sebuah balon sebelum ditiup
Gambar 8.1 (b): sebuah balon setelah ditiup.

Ternyata setelah balon ditiup menjadi besar dan mengeras. Semakin balon ditiup, keadaan balon semakin mengeras, yang berarti semakin banyak partikel gas (udara) yang berada di ruang tertutup semakin besar tekanan yang diberikan.

Jika balon yang sudah mengeras itu kita panaskan ternyata balon dapat meletus. Hal tersebut ada keterkaitannya antara tekanan gas dalam ruang tertutup dengan suhu. Secara matematik bagaimanakah tekanan gas dalam ruang tertutup dapat diturunkan?
Perhatikan ulasan di bawah ini.

Gambar 8.2 melukiskan sebuah kubus dengan sisi L yang berisi N partikel gas. Karena tiap partikel gas bergerak dengan arah sembarang dengan kecepatan yang tidak sama, maka dalam pembahasan kita ambil satu partikel gas dahulu yang bergerak dengan kecepatan v. Kecepatan ini kita uraikan menjadi tiga komponen masing-masing vx, vy dan vz.

Dalam hal ini kita bahas gerak partikel gas dalam arah sumbu x. Partikel tersebut akan menumbuk dinding kanan kedua kalinya dengan selang waktu:

Sebuah partikel yang massanya Mo, setiap kali menumbuk dinding kanan berubah momentumnya sebesar 2Mo.Vx. Dengan demikian dalam tiap satuan waktu momentum partikel gas berubah sebesar:

Gaya yang diberikan partikel gas tiap satuan waktu pada saat menumbuk dinding sebesar perubahan momentum.

Dengan penalaran yang sama, diperoleh persamaan tekanan pada dinding yang tegak lurus sumbu y dan sumbu z sebagai berikut:

Jika di dalam kubus terdapat N partikel gas, maka tekanan gas dalam ruang tertutup dinyatakan dengan: