Robert muda adalah seorang jenius. Dia sudah fasih berbahasa Yunani dan Latin ketika mulai belajar di Kolese Eton pada usia 8 tahun. Ketika berumur 12 tahun dia keliling Eropa bersama tutornya, untuk mempelajari karya-karya ilmuwan besar seperti Galileo.
Sebagaimana dianjurkan oleh Francis Bacon, Galileo dengan bersemangat menganut pendekatan baru dalam ilmu, yakni metode eksperimen. Padahal sebagian besar ilmuwan zaman itu lebih mengandalkan pikiran para filsuf terkenal ketimbang melakukan eksperimen sebagai dasar gagasan mereka. Sejak remaja, Robert telah menyerahkan seluruh hidupnya untuk melayani Tuhan. Dia kembali ke rumah orang tuanya pada usia 18 tahun, sesudah ayahnya meninggal. Ayahnya mewariskan kekayaan cukup besar bagi Robert. Karena itu ia memunyai kebebasan keuangan untuk melanjutkan minatnya di bidang ilmu. Ia yakin bahwa ini adalah salah satu cara melayani Tuhan. Robert percaya bahwa “Melalui pengetahuan atas karya-Nya, kita akan mengenal Dia.”
Tahun 1645, Boyle mulai menghadiri pertemuan-pertemuan yang diselenggarakan para ilmuwan pendukung pendekatan eksperimen untuk ilmu. Mereka mengakui perlunya pengamatan objektif dalam penelitian ilmiah. Pada mulanya pertemuan ini dikenal sebagai “Universitas Terselubung”. Namun, Raja Charles II secara resmi mengakui kelompok ini tahun 1663. Ia memberikan piagam “Royal Society of London for
Improving Natural Knowledge” kepada para anggota kelompok tersebut. Atas saran Boyle, kelompok ini menetapkan motonya, “Tidak ada sesuatu yang semata-mata bersumber dari kewenangan”. Soalnya, pada waktu itu terlalu sering penelitian ilmu terhambat oleh gagasan-gagasan yang tidak berdasarkan pengamatan.
Bakat Boyle sebagai ahli eksperimen segera terlihat oleh anggota “Universitas Terselubung” lainnya. Tahun 1657, dengan bantuan asistennya yang brilian, Robert Hooke, dia menciptakan pompa udara jenis baru yang kemampuannya lebih baik. Dengan kehampaan yang ditimbulkan pompa udara ini, Boyle menemukan beberapa hasil penting. Dia membuktikan kebenaran pendapat Galileo bahwa semua benda (misalnya bulu dan lembaran timah) akan jatuh dengan kecepatan yang sama dalam ruang hampa udara karena tidak ada hambatan udara. Dia membuktikan bahwa bunyi tidak bisa ditransmisikan dalam ruang hampa udara. Dia juga menunjukkan bahwa udara diperlukan untuk pernapasan dan pembakaran. Namun, daya tarik listrik tidak dipengaruhi oleh ketiadaan udara. Boyle juga merekayasa termometer yang lebih baik dengan menggunakan ruang hampa udara.
Menyadari dampak penting yang bisa diperoleh dari gas seperti udara, Boyle mulai bereksperimen dengan gas. Dengan menekan sejumlah gas tertentu sambil mempertahankan suhunya, dia menunjukkan bahwa ada perbandingan terbalik antara ruang yang berisi gas dan tekanan yang dikeluarkan oleh gas. Misalnya, jika volume tempatnya ditekan hingga separuh, tekanan yang dihasilkan oleh gas akan menjadi dua kali lipat. Inilah yang disebut Hukum Boyle.
Dari eksperimen gas yang dilakukan Boyle, diketahui bahwa gas terdiri atas partikel-partikel kecil (oleh Boyle disebut korpuskles) yang dipisahkan oleh ruang hampa. Jika ada tekanan, korpuskles bergerak saling mendekat. Boyle mengisyaratkan bahwa korpuskles terdiri atas partikel utama (yang sekarang kita sebut atom). Dalam “pernyataan teori atom pertama sejak zaman purba, gagasan Boyle tentang partikel utama yang membentuk korpuskles, merupakan antisipasi terhadap pandangan ahli kimia modern mengenai atom yang bergabung membentuk molekul.” Boyle mengungkapkan gagasan-gagasannya dengan mengakui Allah sebagai Sang Pencipta. Dia berkata, “Kita bisa memahami bahwa pada mulanya Allah menciptakan benda partikel yang terlalu kecil untuk
bisa dilihat.”
Boyle menolak teori empat unsur yang waktu itu sudah diterima secara luas, yang menyatakan bahwa semua zat terdiri atas tanah, udara, api, dan air. Sebagai gantinya, dia mengajukan teori bahwa zat tersusun atas unsur-nsur yang berbeda yang hanya bisa dikenali melalui eksperimen. Karya Boyle dalam ranah ini “merupakan pendahulu teori unsur kimia modern.”
Pada zaman Boyle, belum ada pembedaan yang jelas antara ilmu kimia yang sesunggguhnya dengan alkimia. Alkimia waktu itu masih melibatkan aspek-aspek kimia, astrologi, dan perdukunan. Tujuan utama ahli alkimia adalah menemukan cara untuk mengubah unsur dasar seperti besi menjadi emas. Banyak ahli alkimia memperoleh kekayaan dan gengsi melalui pertunjukan magis mereka. Dengan sengit mereka menentang Boyle, karena dia “mengubah alkimia menjadi kimia melalui tulisannya The Sceptical Chemist” yang diterbitkan tahun 1661. Penerbitan ini merupakan langkah berani karena waktu itu sebagian besar masyarakat masih percaya alkimia.
Tahun 1680, Boyle memisahkan unsur fosfor dari urine, dan menganggapnya sebagai temuan baru. Tatkala ia melaporkan temuannya itu, ia baru tahu kalau ilmuwan lain telah menemukan hal yang sama hampir lima tahun sebelumnya tapi merahasiakannya. Tapi, meskipun bukan penemu fosfor, Boyle menemukan banyak sifat fosfor, dan mendapat kehormatan sebagai orang pertama yang merekacipta korek api.
Boyle juga berperan penting memajukan meteorologi. Dia mengukur kepekatan udara dan menemukan bahwa berat benda berubah sesuai dengan perubahan tekanan udara (yaitu apabila gaya-timbul udara berubah). Dia juga menunjukkan bahwa volume air bertambah jika membeku. Boyle membedakan antara campuran dan senyawa menurut sifat-sifat kimianya.
Dia juga ilmuwan pertama yang membedakan zat asam, basa, dan netral dengan melihat perubahan warna yang terjadi jika zat-zat tersebut dicampur dengan zat lain. Dia memperkenalkan penggunaan sari tumbuhan seperti litmus untuk hal ini. Ilmuwan modern sekarang masih menggunakan asas ini, yakni dengan memakai zat kimia lain sebagai indikator asam-basa.
Boyle menghasilkan banyak temuan berharga dalam ilmu kimia dan fisika. Dengan kejituan eksperimennya, dia menguji kembali dan memperbaiki karya-karya orang lain. Bahkan sering karya orang lain itu menjadi kurang penting karena peranan Boyle dalam proses penemuannya. Sumbangannya yang terbesar kepada ilmu adalah membantu mengalihkan pemikiran ilmiah dari pendekatan argumentasi intelektual ke pendekatari eksperimental, yang menjadi dasar ilmu modern.
Boyle juga dengan gencar mendorong agar setiap penemuan ilmiah dilaporkan secara cepat dan disebarluaskan. Dengan demikian ilmuwan-ilmuwan lain bisa memastikan dan memperluas temuan itu. (Sewaktu meneliti fosfor, Boyle sempat frustrasi ketika membuang-buang waktu mengikuti jalan buntu yang sebenarnya sudah diketahui ilmuwan lain. Sebaliknya, memastikan apa yang sudah ditemukan orang lain membutuhkan proses yang relatif cepat.) Sekarang, pelaporan hasil sudah menjadi bagian integral dari ilmu modern.
Penggunaan metode eksperimen dan pelaporan basil merupakan dua transformasi besar dalam ilmu, namun hal ini baru diterapkan sepenuhnya bertahun-tahun kemudian. Untuk sumbangan besarnya dalam proses transformasi itu, terutama dalam ilmu kimia, Boyle dianggap sebagai salah seorang pelopor ilmu kimia modern.
Robert Boyle tidak menikah. Dia meninggal di London tanggal 30 Desember 1691. Dalam wasiatnya, dia menyediakan dana untuk penyelenggaraan serangkaian ceramah. “Ceramah Boyle” ini tidak mengenai hal-hal ilmiah, tujuannya adalah membela kekristenan. Dengan demikian, Boyle terus melanjutkan penyampaian pesannya mengenai kesesuaian antara ilmu pengetahuan dan kekristenan, biarpun dia sudah meninggal dunia. Ceramah-ceramah itu masih diadakan hingga hari ini.
Hukum Boyle juga memiliki bunyi pernyataan yang dicetuskan oleh penciptanya, yakni Robert Boyle pada tahun 1662. Hukum Boyle ini menyatakan bahwa “dalam ruangan tertutup, volume sejumlah massa gas akan berubah berbanding terbalik dengan tekanan, ketika suhunya konstan”. Yap, Hukum Boyle menjadi salah satu hukum Kimia dan menjadi hukum Kimia ideal. Dalam hukum ini, mendeskripsikan adanya kebalikan hubungan proporsi antara tekanan absolut dan volume udara, terutama ketika suhu tetap konstan dalam sistem yang tertutup.
Hukum Boyle diberi nama sesuai dengan penemunya, yaitu Robert Boyle, seorang ahli kimia dan fisika pada tahun 1662. Kala itu, Robert Boyle menyatakan bahwa “Untuk jumlah tetap gas ideal tetap di suhu yang sama, P (tekanan) dan V (volume) merupakan proporsional terbalik (dimana yang satu ganda, yang satunya setengahnya).” Nah, dalam hal ini, yang disebut dengan gas ideal adalah gas yang memenuhi asumsi-asumsi sebagai berikut:
- Terdiri atas partikel dalam jumlah yang banyak dan tidak ada gaya tarik-menarik antar partikelnya.
- Setiap partikel gas akan selalu bergerak dengan arah yang acak.
- Ukuran partikel diabaikan terhadap ukuran wadahnya.
- Setiap tumbukan yang terjadi itu secara lenting sempurna.
- Partikel-partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruang di dalam wadah.
- Gerak partikel gas akan memenuhi Hukum Newton tentang gerak.
Robert Boyle juga berpendapat mengenai sifat gas, yakni bahwa massa gas (jumlah nol) dan temperatur suatu gas harus dijaga secara konstan, sementara volume gas akan diubah. Sementara tekanan yang dikeluarkan oleh gas juga akan berubah sedemikian rupa hingga terjadi perkalian antara tekanan (P) dengan volume (V), selalu mendekati konstan. Dengan demikian, itulah kondisi dimana gas tersebut menjadi gas sempurna (ideal).
Keberadaan Hukum Boyle tidak lepas dari upaya eksperimen yang dilakukan berkali-kali. Hubungan antara tekanan dan volume pertama dikemukakan oleh ilmuwan amatir yakni Richard Townley dan Henry Power, yang kemudian diteruskan oleh Robert Boyle. Ketika hendak “menciptakan” Hukum Boyle ini, Robert melakukan sebuah eksperimen dengan udara, di mana dirinya mempertimbangkan partikel fluida di tengah mata air yang tidak terlihat. Saat itu, udara masih terlihat sebagai satu dari empat elemen, tetapi Robert tidak setuju, sehingga dirinya melakukan penelitian lebih lanjut hingga berhasil mempublikasikan Hukum Boyle ini pada tahun 1662.
B. Rumus dan Teori Boyle
Keberadaan Hukum Boyle menggunakan dasar teori yang berupa “pada temperatur tetap, tekanan (P) suatu gas ideal berbanding terbalik dengan volume gas (V) tersebut, atau PV = C (C adalah konstanta)”. Sehingga menjadi hal berikut.
Keterangan:
Pu = tekanan udara ruang
Pk = tekanan udara dalam kolom udara
t = tinggi kolom udara
h = perbedaan tinggi permukaan raksa
Rumus mengenai Hukum Boyle ini dikemukakan oleh Robert Boyle yang menyatakan bahwa hasil perkalian antara tekanan (P) dengan volume (V) akan bernilai konstan, selama massa dan suhu gas dijaga secara konsisten. Secara matematis, rumus tersebut ditulis:
P x V = konstan
P = tekanan gas (N/ m²)
V = volume gas (mз)
C. Persamaan Hukum Boyle
Supaya gas dan dua keadaan menjadi seimbang terutama pada suhu tetap, maka persamaannya menjadi:
P₁. V₁ = P₂. V₂ = …… = Pₙ. Vₙ
Keterangan:
P₁ = Tekanan mula-mula gas dalam ruang (Nm² atau Pa)
V₁ = Volume mula-mula gas dalam ruang (m3)
P₂ = Tekanan akhir dalam ruang (Nm² atau Pa)
V₂ = Volume akhir dalam ruang (m3)
D. Penerapan Hukum Boyle Pada Kehidupan Sehari hari
1. Sistem Pernapasan Makhluk Hidup
Terutama pada sistem pernapasan manusia, selama proses respirasi, paru-paru kita sangat menerapkan prinsip kerja Hukum Boyle ini. Saat menghirup udara, paru-paru tentu saja akan dipenuhi dengan udara tersebut, maka dari itu mereka akan berkembang. Volume paru-paru akan meningkat seiring dengan level tekanan yang menurun. Demikian pula, ketika paru-paru mengeluarkan udara, maka paru-paru akan mengecil sehingga volume berkurang dan tekanan menjadi meningkat. Perubahan tekanan dan volume pada paru-paru itu hanya sementara dan berkala saja
2. Botol Soda
Botol soda yang berisikan campuran karbon dioksida itu memiliki tutup yang menutup dengan rapat. Hal itu karena adanya molekul udara di dalam wadah yang dikemas secara rapat tersebut, sehingga menyebabkan udara tidak memiliki ruang untuk bergerak.
Ketika botol dibuka, akan terdengar suara seperti mendesis dan beberapa molekul udara akan keluar. Dengan demikian akan memberikan ruang untuk pergerakan molekul udara. Disinilah terjadi perubahan tekanan sesuai dengan perubahan volume. Biasanya, ketika kita mengguncang botol soda tersebut, setelah tutup dibuka, maka sodanya akan mengembang dan bahkan menumpah ke tangan. Hal tersebut terjadi karena gas di dalam botol tengah mencoba keluar dan tercampur ke dalam fluida, sehingga ketika gas itu dilepas maka akan mengeluarkan cairan berbusa. Tekanan di dalam botol menjadi turun, sementara volume gas menjadi naik.
3. Penggunaan Jarum Suntik
Jarum suntik yang kerap digunakan sebagai peralatan medis ini juga menggunakan prinsip kerja Hukum Boyle. Pada sebuah jarum suntik itu terdiri atas silinder yang berfungsi untuk menampung fluida dan pendorong untuk memvariasikan tekanan. Ketika plunger ditekan, maka volume fluida akan berkurang sehingga tekanan akan meningkat. Begitu pula ketika kita menarik plunger, maka volume akan dinaikkan sementara tekanan dikurangi.
4. Pakaian Astronot
di luar angkasa sana itu tidak memiliki udara atau atmosfer, maka dari itu disebut dengan ruang hampa. Jika menganut pada prinsip kerja Hukum Boyle, ketika gas bertekanan maka akan memasuki wilayah vakum, kemudian akan mengembang tanpa batas. Hal itu kemudian diterapkan dalam pakaian khusus para astronot yang hendak menuju luar angkasa. Apabila pakaian khusus tersebut pecah, tentu saja akan berakibat fatal pada astronot yakni berupa darah dan cairan mendidih dan menyebabkannya terluka parah.
E. Referensi
https://www.gramedia.com/literasi/hukum-boyle/#Bagaimana_Bunyi_Hukum_Boyle
https://id.wikipedia.org/wiki/Robert_Boyle
https://www.biografiku.com/biografi-robert-boyle-perintis-kimia/
Komentar
Posting Komentar