Kalkulator Hukum Charles
Selesaikan V₁/T₁ = V₂/T₂ seketika. Masukkan tiga nilai — kalkulator mengisi yang keempat lengkap dengan langkahnya.
Charles Law Calculator
Enter any 3 values, and the 4th is calculated instantly.
V₂ = V₁ × T₂ / T₁
T₂ = T₁ × V₂ / V₁
V₁ = V₂ × T₁ / T₂
T₁ = T₂ × V₁ / V₂
Apa itu Hukum Charles?
Hukum Charles menyatakan bahwa volume (V) gas bermassa tetap berbanding lurus dengan suhu mutlaknya (T) pada tekanan konstan. Dalam bentuk persamaan: V ∝ T atau V/T = konstan. Untuk dua keadaan gas yang sama pada tekanan tetap: V₁/T₁ = V₂/T₂.
Ditemukan secara eksperimen oleh Jacques Charles sekitar 1787 dalam eksperimen balon. Charles tidak mempublikasikan; Joseph Gay-Lussac menerbitkan hasil umum tahun 1808.
Berlaku tepat untuk gas ideal pada proses isobarik. Pada kondisi sehari-hari udara cukup mendekati ideal.
Syarat penting: suhu harus dalam Kelvin. Skala Kelvin dimulai dari nol mutlak (0 K = −273,15 °C).
Hukum Charles adalah bagian dari Hukum Gas Gabungan dan Hukum Gas Ideal (PV = nRT).
Rumus
Rumus V₁/T₁ = V₂/T₂ dapat disusun ulang:
- V₂ = V₁ × T₂ / T₁
- T₂ = T₁ × V₂ / V₁
- V₁ = V₂ × T₁ / T₂
- T₁ = T₂ × V₁ / V₂
Volume dalam L, mL, m³, ft³ — keduanya harus satuan sama. Suhu wajib dalam Kelvin: Celsius +273,15; Fahrenheit K = (°F − 32) × 5/9 + 273,15.
Berlaku saat tekanan dan mol tetap. Selain itu gunakan Hukum Gabungan, Boyle, atau Gay-Lussac.
| Simbol | Arti | Satuan |
|---|---|---|
| V₁ | Volume awal | L, mL, m³, ft³ |
| T₁ | Suhu awal | Kelvin (K) |
| V₂ | Volume akhir | L, mL, m³, ft³ |
| T₂ | Suhu akhir | Kelvin (K) |
Persamaan Hukum Charles
Persamaan V₁/T₁ = V₂/T₂ berasal dari pernyataan proporsionalitas V ∝ T. Ditulis sebagai kesetaraan dengan konstanta k, diperoleh V = kT, atau V/T = k. Karena k hanya bergantung pada jumlah gas dan tekanan yang tetap, V₁/T₁ dan V₂/T₂ harus sama dengan konstanta yang sama.
"Berbanding lurus" di sini punya arti tepat: menggandakan suhu mutlak menggandakan volume. Rasio tetap ini adalah rasio ekspansi termal gas, dan hubungannya linear serta melewati titik asal.
Hukum Charles terhubung dengan Hukum Gas Ideal, PV = nRT. Menyelesaikan untuk V memberikan V = (nR/P) × T. Ketika n, R, dan P tetap, konstanta hukum Charles adalah k = nR/P.
Grafik Hukum Charles
Plot volume terhadap suhu mutlak pada tekanan tetap menghasilkan garis lurus yang melewati titik asal. Kemiringan garis sama dengan konstanta hukum Charles k = V/T = nR/P.
Garis putus-putus menandai nol mutlak. Ekstrapolasi garis ke bawah memprediksi volume nol pada 0 K, tetapi setiap gas nyata akan mencair atau membeku sebelum mencapai titik itu. Grafik ini hanya berlaku untuk gas ideal; penyimpangan gas nyata muncul pada tekanan tinggi atau mendekati suhu kondensasi.
Cara Menggunakan
- Masukkan V₁ dan satuannya.
- Masukkan T₁ dan pilih K, °C, atau °F.
- Masukkan V₂ atau T₂ dengan satuan.
- Biarkan kolom yang dicari kosong — otomatis terhitung.
- Lihat hasil dan substitusinya.
Suhu dikonversi internal ke Kelvin. Nilai tidak fisis menampilkan pesan kesalahan inline.
Contoh Bertahap
Contoh 1 — Bola pantai ke ruang ber-AC
V₁ = 2 L pada T₁ = 35 °C; T₂ = 15 °C.
- T₁ = 308,15 K; T₂ = 288,15 K.
- V₂ = 2 × 288,15 / 308,15 ≈ 1,87 L.
Bukan bocor — udara dingin menyusut.
Contoh 2 — Memanaskan nitrogen
V₁ = 0,03 ft³ pada 295 K, V₂ = 0,062 ft³.
- T₂ = 295 × 0,062 / 0,03 = 609,67 K (336,5 °C).
Penerapan Nyata
Balon udara panas
Udara dipanaskan membesar, kepadatan turun, gaya apung mengangkat balon.
Balon cuaca
Mengembang saat naik, bisa mencapai 30× diameter awal.
Roti & kue
Kantong CO₂ dan uap di adonan mengembang di oven membentuk remah.
Nitrogen cair
Balon di 77 K mengempis dan mengembang lagi pada suhu kamar.
Paru-paru
Udara yang dihirup memanas ke suhu tubuh dan sedikit memuai.
Hukum Charles vs Hukum Gas Lainnya
| Hukum Gas | Rumus | Konstanta | Variabel | Kalkulator |
|---|---|---|---|---|
| Charles | V₁/T₁ = V₂/T₂ | P, n | V, T | Halaman ini |
| Boyle | P₁V₁ = P₂V₂ | T, n | P, V | /boyles |
| Gay-Lussac | P₁/T₁ = P₂/T₂ | V, n | P, T | /gay-lussacs |
| Avogadro | V₁/n₁ = V₂/n₂ | P, T | V, n | /avogadros |
| Gabungan | P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ | n | P, V, T | /combined-gas |
| Ideal | PV = nRT | None | P, V, n, T | /ideal-gas |
Setiap hukum gas sederhana menjaga dua dari empat variabel keadaan tetap konstan dan membiarkan dua lainnya berubah. Hukum Gas Gabungan menghilangkan batasan variabel mana yang tetap, dan Hukum Gas Ideal menghilangkan semua batasan, menghubungkan semua variabel melalui konstanta gas R = 8,314 J/(mol·K). Hukum Charles adalah kasus khusus dari persamaan yang lebih luas ini: dipakai ketika tekanan tidak berubah.
Hierarki Hukum Gas
Tiga hukum gas satu variabel (Boyle, Charles, dan Gay-Lussac) adalah kasus khusus dari hubungan yang lebih umum. Menggabungkan ketiganya menghasilkan Hukum Gas Gabungan. Menambahkan mol melalui konstanta gas R menghasilkan Hukum Gas Ideal, pernyataan paling umum tentang perilaku gas ideal.
Keterbatasan
Idealisasi. Penyimpangan gas nyata:
- Tekanan tinggi — gaya antar molekul signifikan.
- Suhu sangat rendah — non-linear dekat kondensasi.
- Suhu ekstrem — disosiasi molekul mungkin.
- Tekanan berubah — hukum mengandaikan P tetap.
Untuk udara, N₂, O₂, gas mulia pada kondisi moderat cukup akurat. Lebih akurat: persamaan Van der Waals.
Pertanyaan Umum
Kalkulator Terkait
Jelajahi kalkulator hukum gas lainnya.