Lihat sumber Persamaan keadaan

Di dalam [[fisika]] dan [[termodinamika]], '''persamaan keadaan''' adalah persamaan termodinamika yang menggambarkan keadaan materi di bawah seperangkat kondisi fisika. Persamaan keadaan adalah sebuah [[persamaan konstitutif]] yang menyediakan hubungan matematik antara dua atau lebih [[fungsi keadaan]] yang berhubungan dengan materi, seperti [[temperatur]], [[tekanan]], [[volume]] dan [[energi dalam]]. Persamaan keadaan berguna dalam menggambarkan sifat-sifat [[fluida]], campuran fluida, [[padat]]an, dan bahkan bagian dalam [[bintang]].

Penggunaan paling umum dari sebuah persamaan keadaan adalah dalam memprediksi keadaan gas dan cairan. Salah satu persamaan keadaan paling sederhana dalam penggunaan ini adalah [[hukum gas ideal]], yang cukup akurat dalam memprediksi keadaan gas pada tekanan rendah dan temperatur tinggi. Namun, persamaan ini menjadi semakin tidak akurat pada tekanan yang makin tinggi dan temperatur yang makin rendah, dan gagal dalam memprediksi kondensasi dari gas menjadi cairan. Namun, sejumlah persamaan keadaan yang lebih akurat telah dikembangkan untuk berbagai macam gas dan cairan. Saat ini, tidak ada persamaan keadaan tunggal yang dapat dengan akurat memperkirakan sifat-sifat semua zat pada semua kondisi.

Selain memprediksi kelakuan gas dan cairan, terdapat juga beberapa persamaan keadaan dalam memperkirakan volume padatan, termasuk transisi padatan dari satu keadaan kristal ke keadaan kristal lainnya. Terdapat juga persamaan-persamaan yang memodelkan bagian dalam bintang, termasuk [[bintang netron]]. Konsep yang juga berhubungan adalah mengenai [[fluida sempurna]] di dalam [[persamaan keadaan (kosmologi)|persamaan keadaan yang digunakan di dalam kosmologi]].

== Sejarah ==

=== Hukum Boyle (1662) ===

Hukum Boyle mungkin adalah pernyataan paling awal dari persamaan keadaan. Pada 1662, fisikawan dan kimiawan ternama Irlandia, [[Robert Boyle]], melakukan serangkaian percobaan menggunakan tabung gelas bentuk-J yang ujung bagian pendeknya tertutup. [[Air raksa]] ditambahkan ke dalam tabung, memerangkap sejumlah tetap gas di ujung tabung yang pendek dan tertutup. Kemudian perubahan volume gas diukur dengan teliti seiring ditambahkannya air raksa sedikit demi sedikit ke dalam tabung. Tekanan gas kemudian dapat ditentukan dengan menghitung perbedaan ketinggian air raksa di bagian pendek tabung yang tertutup dan bagian panjang tabung yang terbuka. Melalui percobaan ini, Boyle mencatat bahwa perubahan volume gas berbanding terbalik dengan tekanan. Bentuk matematikanya dapat dituliskan sebagai berikut:

:<math>{\ pV = \text{konstan}}</math>

Persamaan di atas juga dapat dihubungkan dengan [[Edme Mariotte]] dan kadang disebut sebagai '''Hukum Mariotte'''. Namun pekerjaan Mariotte tidak dipublikasikan hingga tahun [[1676]].

=== Hukum Charles atau Hukum Charles dan Gay-Lussac (1787) ===

Pada 1787, fisikawan Prancis, [[Jacques Charles]] menemukan bahwa oksigen, nitrogen, hidrogen, [[karbon dioksida]], dan udara memuai ke tingkat yang sama pada interval temperatur yang sama, pada lebih dari 80 kelvin. Kemudian, pada [[1802]], [[Joseph Louis Gay-Lussac]] memublikasikan hasil percobaan yang sama, mengindikasikan adanya hubungan linear antara volume dan temperatur:

:<math>\frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}</math>

=== Hukum tekanan parsial Dalton (1801) ===

[[Hukum Dalton|Hukum Tekanan Parsial Dalton]]:
Tekanan sebuah campuran gas adalah sama dengan jumlah tekanan masing-masing gas penyusunnya.

Secara matematik, hal ini dapat direpresentasikan untuk ''n'' jenis gas, berlaku:

:<math>{\ P_{total} = p_1+p_2+\cdots+p_n}</math>
atau
:<math>P_{total} = \sum_{i=1}^n p_i</math>
=== Hukum gas ideal (1834) ===

Pada 1834 [[Émile Clapeyron]] menggabungkan Hukum Boyle dan [[Hukum Charles]] ke dalam pernyataan pertama ''hukum gas ideal''. Awalnya hukum tersebut dirumuskan sebagai <math>pV_m = R(T_C + 267)</math> (dengan temperatur dinyatakan dalam derajat [[Celsius]]). Namun, pekerjaan lanjutan mengungkapkan bahwa angka tersebut sebenarnya mendekati 273,2, dan skala Celsius didefinisikan dengan 0&nbsp;°C = 273,15 K, memberikan:

:<math>\ pV_m = R (T_C+273,15)</math>

=== Persamaan keadaan Van der Waals ===

Pada 1873, J. D. van der Waals memperkenalkan [[persamaan van der Waals|persamaan keadaan]] pertama yang diturunkan dengan asumsi sebuah volume terbatas yang ditempati oleh molekul gas penyusun. Persamaan baru tersebut merevolusi studi mengenai persamaan keadaan, dan makin dikenalkan melalui persamaan keadaan Redlich-Kwong dan modifikasi Soave pada Redlich-Kwong.

== Contoh-contoh persamaan keadaan ==

Pada persamaan-persamaan di bawah ini, variabel-variabel didefinisikan sebagai berikut:

* <math display="inline">P</math> = tekanan
* <math display="inline">V</math> = volume
* <math display="inline">n</math> = jumlah [[mol]] zat
* <math display="inline">V_m = \frac{V}{n}</math> = volume molar, yaitu volume 1&nbsp;mol gas atau cairan
* <math display="inline">T</math> = temperatur dalam [[Kelvin]]
* <math display="inline">R</math> = [[Tetapan gas|tetapan gas ideal]] (<math display="inline">8,314472 \frac{J}{\text{mol}\cdot K}</math>)

=== Hukum gas ideal klasik ===

Hukum gas ideal klasik dapat dituliskan sebagai berikut:

:<math>PV = nRT\,</math>

Hukum gas ideal dapat juga diekspresikan sebagai berikut:

:<math> P=\rho (\gamma-1) e\,</math>

di mana <math>\rho</math> adalah [[Massa jenis|kerapatan]], <math>\gamma</math> indeks adiabatik, dan <math display="inline">e</math> energi dalam. Bentuk terakhir adalah murni dalam suku-suku kuantitas intensif dan berguna ketika menyimulasikan [[persamaan Euler]] karena mengekspresikan hubungan antara energi dalam dan bentuk-bentuk energi lain (seperti [[energi kinetik]]), sehingga memperkenankan simulasi untuk mematuhi Hukum Pertama.

== Catatan kaki ==



== Sumber dan atribusi ==

Konten artikel ini diadaptasi dari [https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Persamaan+keadaan&oldid=29494250 Wikipedia bahasa Indonesia], revisi 29494250 (2026-07-25T17:44:46Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.