Perubahan Suhu dan Tekanan dalam Ban Mobil
Ban mobil adalah salah satu komponen penting dalam kendaraan yang perlu diperhatikan. Selain memastikan keandalan dan kekuatan ban, tekanan dalam ban juga harus dijaga agar kendaraan dapat beroperasi dengan baik. Dalam artikel ini, kita akan membahas tentang perubahan suhu dan tekanan dalam ban mobil, serta bagaimana hal tersebut dapat mempengaruhi kinerja ban. Saat ban mobil diisi dengan gas nitrogen, tekanan dalam ban diukur menggunakan tekanan gauge. Tekanan gauge adalah tekanan yang dihasilkan oleh gas dalam ban saja, sedangkan tekanan mutiak gas adalah tekanan gauge ditambah dengan tekanan atmosfer. Dalam kasus ini, ban mobil bervolume 5,6×10³ CC diisi dengan gas nitrogen hingga tekanan gauge mencapai 2,07×10⁵ pa pada suhu ruang 27°C. Namun, saat kendaraan bergerak dan ban terkena panas dari gesekan dengan jalan atau paparan sinar matahari, suhu ban akan meningkat. Dalam kasus ini, suhu ban meningkat menjadi 57°C selama perjalanan. Pertanyaannya adalah, berapakah tekanan gauge gas dalam ban saat suhu ban mencapai 57°C? Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu memahami hubungan antara suhu dan tekanan gas dalam ban. Menurut hukum gas ideal, tekanan gas dalam ban berbanding lurus dengan suhu gas tersebut. Artinya, semakin tinggi suhu gas, semakin tinggi pula tekanan gas dalam ban. Dalam kasus ini, suhu ban meningkat dari 27°C menjadi 57°C. Kita dapat menggunakan rumus hukum gas ideal, yaitu PV = nRT, untuk menghitung tekanan gas dalam ban saat suhu ban mencapai 57°C. Dalam rumus ini, P adalah tekanan gas, V adalah volume gas, n adalah jumlah mol gas, R adalah konstanta gas, dan T adalah suhu gas dalam satuan Kelvin. Namun, dalam kasus ini, kita hanya diberikan volume ban (5,6×10³ CC) dan tekanan gauge gas saat suhu ruang (2,07×10⁵ pa pada 27°C). Kita tidak diberikan informasi tentang jumlah mol gas atau konstanta gas. Oleh karena itu, kita tidak dapat menggunakan rumus hukum gas ideal secara langsung untuk menghitung tekanan gas dalam ban saat suhu ban mencapai 57°C. Dalam hal ini, kita dapat menggunakan hukum Charles, yang menyatakan bahwa volume gas berbanding lurus dengan suhu gas dalam satuan Kelvin pada tekanan yang konstan. Dalam kasus ini, tekanan gas dalam ban dianggap konstan karena kita hanya mengukur tekanan gauge gas dalam ban. Dengan menggunakan hukum Charles, kita dapat menghitung perubahan volume gas dalam ban saat suhu ban meningkat dari 27°C menjadi 57°C. Dalam kasus ini, perubahan suhu adalah 57°C - 27°C = 30°C. Kita juga perlu mengubah suhu dalam satuan Celsius menjadi Kelvin dengan menambahkan 273,15. Jadi, perubahan suhu dalam satuan Kelvin adalah 30°C + 273,15 = 303,15 K. Dalam kasus ini, volume gas dalam ban adalah 5,6×10³ CC. Kita dapat mengubah volume dalam satuan CC menjadi satuan liter dengan membaginya dengan 1000. Jadi, volume gas dalam ban adalah 5,6×10³ CC / 1000 = 5,6 liter. Dengan menggunakan hukum Charles, kita dapat menghitung perubahan volume gas dalam ban saat suhu ban meningkat dari 27°C menjadi 57°C. Rumus hukum Charles adalah V₁ / T₁ = V₂ / T₂, di mana V₁ adalah volume awal gas, T₁ adalah suhu awal gas dalam satuan Kelvin, V₂ adalah volume akhir gas, dan T₂ adalah suhu akhir gas dalam satuan Kelvin. Dalam kasus ini, kita ingin mencari volume akhir gas (V₂) saat suhu akhir gas (T₂) adalah 303,15 K. Volume awal gas (V₁) adalah 5,6 liter dan suhu awal gas (T₁) adalah 27°C + 273,15 = 300,15 K. Dengan menggantikan nilai-nilai yang diketahui ke dalam rumus hukum Charles, kita dapat menghitung volume akhir gas (V₂) saat suhu akhir gas (T₂) adalah 303,15 K. Setelah menghitung, kita mendapatkan volume akhir gas (V₂) sebesar 5,6 liter * 303,15 K / 300,15 K = 5,66 liter. Dengan mengetahui perubahan volume gas dalam ban (5,6 liter - 5,66 liter) saat suhu ban meningkat dari 27°C menjadi 57°C, kita dapat menyimpulkan bahwa tekanan gauge gas dalam ban saat suhu ban mencapai 57°C adalah sama dengan tekanan gauge gas saat suhu ruang (2,07×10⁵ pa pada 27°C). Dalam kesimpulan, tekanan gauge gas dalam ban mobil saat suhu ban meningkat menjadi 57°C adalah 2,07×10⁵ pa. Hal ini menunjukkan bahwa tekanan gas dalam ban mobil tidak berubah meskipun suhu ban meningkat. Oleh karena itu, penting untuk memeriksa dan menjaga tekanan dalam ban secara teratur untuk memastikan kinerja kendaraan yang optimal.