Tahun penemuan: 1650
Apakah ini? Volume dari gas berbanding terbalik dengan gaya meremasnya.
Siapa yang menemukan? Robert Boyle
Mengapa Penemuan Hukum Boyle Penting?
Konsep dari penemuan Robert Boyle (sekarang disebut hukum Boyle) menjadi dasar dari semua studi kuantitatif dan analisa kimiawi dari gas.
Ini menjadi formula kuantitatif yang pertama yang mendeskripsikan perilaku dari gas. Hukum Boyle juga menjadi dasar pemahaman kimiawi yang diajarkan pada para siswa pada permulaan kelas kimia.
Seorang penguji jenius, Boyle juga membuktikan bahwa gas terbentuk dari atom – atom—seperti halnya benda padat. Hanya saja pada gas atom – atomnya tersebar berjauhan dan tidak saling berhubungan sehingga mereka tidak bisa diperas dengan kuat.
Melalui percobaan ini Boyle membantu untuk meyakinkan ilmu pengetahuan di dunia bahwa atom itu ada—satu permasalahan yang masih diperdebatkan selama 2.000 tahun setelah keberadaanya dinyatakan oleh Democrius pada 440 B.C.
Bagaimana Hukum Boyle Ditemukan?
Robert Boyle adalah anak seorang bangsawan dan juga anggota dari komunitas ilmuwan di Inggris. Selama pertemuan komunitas pada tahun 1662, Robert Hooke membaca karya ilmiah yang menggambarkan percobaan dari French tentang “kekenyalan dari udara”.
Karakter dari udara ini menarik perhatian yang besar dari para ilmuwan selama abad ke 17. Ilmuwan French membuat silinder dari kuningan yang dipasang dengan erat pada sebuah piston. Beberapa orang mencoba mendorong piston dengan keras, mengkompresi udara yang terjebak di bawah.
Mereka kemudian melepaskan. Piston memantul kembali ke atas namun tidak semuanya kembali ke atas. Entah berapa kali French mencoba percobaan ini, piston tidak pernah memantul semuanya ke atas. French menyatakan bahwa ini membuktikan kalau udara tidak benar –benar kenyal. Sekali udara dimampatkan, ini akan tetap terkompresi.
Robert Boyle menyatakan bahwa percobaan dari French ini tidak membuktikan apa – apa. Piston mereka, katanya, dipasang terlalu ketat sehingga tidak bisa memantul kembali ke atas.
Yang lain membantahnya, jika mereka membuat pistonnya terlalu longgar, udara akan bocor di sekeliling ujung piston dan akan mengacaukan percobaan ini.
Boyle kemudian berjanji untuk menciptakan piston yang sempurna yang tidak terlalu ketat dan tidak terlalu longgar. Dia juga menyatakan bahwa piston yang tepat ini akan membuktikan kalau French adalah salah.
Dua minggu kemudian Robert Boyle berdiri di depan komunitas dengan tabung gelas yang besar yang dia bentuk miring menyerupai bentuk “U”. Salah satu sisi dari ”U” naik lebih dari 3 kaki dan sangat kurus.
Sisi yang lain sangat pendek dan gemuk. Sisi yang pendek ditutup ujungnya. Sisi yang panjang kurus kedua sisinya terbuka.
Boyle kemudian menuangkan cairan merkuri ke tabung sampai memenuhi dasar dari bentuk “U” dan menaikkan sedikit di kedua sisinya. Sekantung besar udara terjebak di atas merkuri yang berada di sisi yang pendek.
Piston, Boyle menjelaskan, adalah susunan dari udara yang terkompresi / dimampatkan. Hanya saja karena Boyle menggunakan merkuri untuk memampatkan udara, maka tidak ada gesekan yang dapat mempengaruhi hasilnya—seperti yang sesungguhnya terjadi pada percobaan yang dilakukan French.
Boyle mencatat berat dari piston kaca dan mengukirkan garis di tabung dimana merkuri bertemu dengan kantong udara yang terperangkap. Boyle kemudian meneteskan cairan merkuri turun ke leher dari sisi piston yang panjang sampai ini memenuhi leher tabung.
Sekarang merkuri naik lebih dari setengah sisi yang pendek. Udara yang terperangkap diperas kurang dari setengah dari volume yang sesungguhnya oleh berat dan tekanan dari merkuri.
Boyle kemudian menggambar garis yang kedua di ruang yang pendek untuk menandai ketinggian yang baru dari merkuri yang berada di dalam—menandai volume yang dimampatkan dari udara yang terjebak.
Dia kemudian merkuri melalui katup di dasar dari bentuk “U” sampai piston kaca dan merkuri memiliki berat yang sama seperti pada permulaan. Ketinggian merkuri kembali sama persis dengan garis yang sebelumnya.
Udara yang terjebak telah berkurang dan kembali ke tempat di mana dia berasal. Udara ternyata benar – benar kenyal. French melakukan kesalahan. Boyle dinyatakan benar.
Robert Boyle melanjutkan percobaan dengan piston kacanya yang lucu dan mendapati sesuatu yang luar biasa. Ketika dia meningkatkan tekanan (berat dari merkuri) pada tubuh yang terperangkap udara, kemudia dia membagi volume menjadi 2.
Ketika dia menaikkan tekanan 3 kali lebih banyak, volume udara berkurang menjadi 1/3. Perubahan dari volume udara ketika dimampatkan selalu seimbang dengan perubahan dari tekanan udara yang telah diperas.
Dia menciptakan persamaan matematika sederhana untuk menggambarakan perbandingan ini. Hari ini kita menyebut ini sebagai “Hukum Boyle”.
Tidak ada konsep lain yang lebih bermanfaat dari pemahaman dan penggunaan gas untuk memenuhi kebutuhan makhluk hidup.
Fakta Menarik
Ahli kelautan Sylvia Earle mendapatkan rekor wanita untuk penyelaman sendiri pada kedalaman (1.000 meter atau 3,281 kaki).
Berdasarkan dari konsep yang ditemukan Boyle, tekanan pada kedalaman 100 kali lebih tinggi daripada di permukaan!