Aplikasi Persamaan Umum Gas Ideal

Naiknya Gelembung Dalam Segelas Minuman Ringan

Perhatikan naiknya gelembung dalam segelas minuman ringan yang baru saja dituangkan. Jika diamati dengan seksama, akan terlihat ukuran gelembung-gelembung ini bertambah selama mereka bergerak naik. Seringkali volumnya meningkat dua kali pada saat mereka tiba di permukaan. Kita juga akan memperhatikan bahwa kelajuannya meningkat selama mereka naik. Selain itu gelembung-gelembung didekat dasar gelas lebih kecil dan lebih rapat, bila dibandingkan dengan gelembung-gelembung dipermukaan yang terlihat lebih besar dan lebih renggang
Gelembung-gelembung minuman ringan terutama mengandung karbon dioksida ( CO2 ), sejenis gas yang ada dalam minuman ringan karena proses fermentasi. Volum V gas dalam gelembung sehubungan dengan suhu mutlak T, tekanan p, dan jumlah n mol CO2 menurut persamaan umum gas ideal : V = nRT/p. Karena itu, satu dari besaran-besaran ini harus berperan pada bertambahnya ukuran sebuah gelembung. Suhu adalah tetap pada keseluruhan gelas, sehingga volum gelembung tidak berubah karena perubahan suhu. Selama sebuah gelembung bergerak ke atas, kedalamannya berkurang, dan karena itu tekanan hidrotatis fluida dalam minuman ringan juga berkurang ( ingat ; p = ?gh ). Karena volum gas berbanding terbalik degan tekanannya, sebagian gelombang bertumbuh ( membesar ) sehubungan dengan penurunan tekanannya. Tetapi, mengingat bahwa beberapa gelembung menjadi dua kali ukurannya selama mereka naik, maka jika penurunan tekanan berperan pada pertumbuhan gelembung seperti ini, tekanan di dasar gelas haruslah menjadi dua kali tekanan permukaan, sehingga tekanan di dasar gelas adalah dua atmosfer, sementara tekanan di permukaan satu atmosfer. Seperti telah anda ketahui bahwa untuk perubahan tekanan sebesar satu atm ( 2 atm – 1 atm ) diperlukan gelas setinggi 10, 3 m. karena umumnya gelas hanya setinggi 0,2 m, kita dapat mengabaikan perubahan tekanan sebagai penyebab utama perubahan volum. Karena itu, hanya 1 besaran saja yang tertinggal, yaitu banyaknya mol gas karbon dioksida ( CO2 ) dalam gelembung. Pada kenyataannya, banyak mol meningkat selama gelembung naik. Tiap gelembung bertindak sebagai sebuah inti molekul-molekul karbon dioksida ( CO2 ) lainnya, sehingga selama gelembung bergerak ke atas, gelembung tersebut mengumpulkan karbon dioksida dari sekitarnya dan bertumbuh menjadi lebih besar. Volum gelembung-gelembung berlipat 2 karena banyak mol karbon dioksida dalam gelembung telah menjadi dua kali pada perjalanannya ke permukaan.