Hukum Gas Gabungan

Selesaikan untuk P₁, V₁, T₁, P₂, V₂, T₂.

Hukum Gas Gabungan

Select your unknown variable and configure the initial and final states of the gas.

Selesaikan untuk:

State 1: Initial Conditions

P₁ Initial Pressure

Starting absolute pressure

V₁ Initial Volume

Starting gas volume

T₁ Initial Temperature

Must be above absolute zero (0 K)

State 2: Final Conditions

P₂ Final Pressure Target

Ending pressure after change

V₂ Final Volume

Ending gas volume

T₂ Final Temperature

Must be above absolute zero (0 K)

Decimal Precision:

Live Result

Ready

Calculated Output

P₂ = — atm

Isolated Formula P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

P₂ = (P₁ × V₁ × T₂) / (V₂ × T₁)

Numerical Substitution

Substitute your values to see the full mathematical expansion.

Hukum Gas Gabungan

P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

Selesaikan untuk Hukum Gas Gabungan

Hukum Gas Gabungan (P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂)

SI Unit Normalization

Tekanan, Isipadu, Suhu (Kelvin)

Langkah-by-Langkah

Formula & Keputusan

Kalkulator hukum gas bergabung ini menyelesaikan tekanan akhir, isi padu akhir atau suhu akhir bagi suatu gas apabila keadaannya berubah. Masukkan keadaan awal (P1, V1, T1) dan mana-mana dua nilai keadaan akhir, dan alat ini akan mencari pemboleh ubah yang hilang menggunakan formula P1V1/T1 = P2V2/T2. Ia memaparkan persamaan yang digantikan dan setiap langkah pengiraan secara terperinci bagi menyemak kerja rumah atau mengesahkan keputusan makmal.

Kalkulator ini menerima unit tekanan umum (atm, kPa, mmHg, torr, bar, psi), unit isi padu (L, mL, m³) dan unit suhu (Kelvin, Celsius, Fahrenheit). Suhu ditukar kepada Kelvin secara automatik, menghapuskan punca kesilapan paling lazim dalam penyelesaian hukum gas.

Rujukan Pantas

Perkara	Nilai
Formula	P1V1/T1 = P2V2/T2
Skala suhu diperlukan	Kelvin (K = °C + 273.15)
Jumlah gas	Mesti kekal malar
Kebolehgunaan	Gas unggul dan gas nyata pada tekanan sederhana
Kes-kes khas	Hukum Boyle, Hukum Charles, Hukum Gay-Lussac

Apakah Itu Hukum Gas Bergabung?

Definisi

Hukum gas bergabung ialah hukum fizik yang menghubungkan tekanan, isi padu dan suhu mutlak bagi sejumlah gas yang tetap dalam satu persamaan tunggal. Ia menyatakan bahawa hasil darab tekanan dan isi padu dibahagikan dengan suhu adalah malar bagi suatu sampel gas. Apabila salah satu sifat berubah, dua yang lain akan menyesuaikan diri agar nisbah ini terpelihara.

Hukum ini menggabungkan tiga penemuan saintifik utama: Hukum Boyle (1662), Hukum Charles (diterbitkan oleh Gay-Lussac pada 1802 berasaskan kajian Jacques Charles) dan Hukum Gay-Lussac. Pada 1834, Émile Clapeyron menyatukan hubungan-hubungan ini ke dalam satu ungkapan yang kemudiannya menjadi asas kepada hukum gas unggul.

Perkara Yang Boleh Dikira

Hukum gas bergabung meramalkan keadaan baharu gas selepas mengalami perubahan keadaan. Anda boleh menggunakannya untuk mencari:

Tekanan akhir gas selepas dimampatkan, dikembangkan, dipanaskan atau disejukkan.
Isi padu akhir sampel gas selepas tekanan dan suhu kedua-duanya berubah.
Suhu akhir yang diperlukan untuk mencapai tekanan dan isi padu sasaran.
Nilai keadaan awal sekiranya keadaan akhir diketahui dan ingin mengira secara berundur.

Ini sangat penting apabila lebih daripada satu pemboleh ubah berubah serentak, iaitu keadaan di mana hukum Boyle, Charles atau Gay-Lussac secara berasingan tidak memadai.

Jumlah Gas Yang Malar

Hukum gas bergabung hanya sah digunakan apabila bilangan mol (n) tidak berubah. Sampel gas mesti berada dalam sistem tertutup tanpa sebarang kebocoran, penambahan gas atau tindak balas kimia. Dalam keadaan ini, sebutan nR dalam hukum gas unggul (PV = nRT) adalah malar, menjadikan PV/T juga sentiasa malar.

Mengapa Hukum Ini Berfungsi

Menurut teori kinetik molekul, tekanan gas terhasil daripada perlanggaran zarah-zarah dengan dinding bekas, dan suhu mencerminkan purata tenaga kinetik zarah tersebut. Memampatkan gas memadatkan zarah ke dalam ruang yang lebih kecil, lalu perlanggaran berlaku lebih kerap dan tekanan meningkat. Memanaskan gas membuatkan zarah bergerak lebih laju dan menghentam dinding dengan lebih kuat. Hukum gas bergabung merangkumi kedua-dua kesan ini dalam satu formula.

Formula Hukum Gas Bergabung

Formula asasnya ialah:

P1V1 / T1 = P2V2 / T2

Ia juga boleh ditulis sebagai PV/T = pemalar.

Dari Mana Formula Ini Diperoleh

Mulakan dengan persamaan hukum gas unggul:

PV = nRT

Bahagikan kedua-dua belah dengan suhu mutlak T:

PV/T = nR

Bagi kuantiti gas yang tetap, n adalah malar dan pemalar gas R sentiasa malar. Oleh itu nR adalah malar, yang bermaksud PV/T mempunyai nilai yang sama pada keadaan awal dan akhir:

P1V1/T1 = P2V2/T2

Jadual Pemboleh Ubah

Pemboleh Ubah	Maksud	Unit Biasa	Catatan
P1	Tekanan awal	atm, kPa, mmHg, torr, bar, psi	Gunakan tekanan mutlak, bukan tekanan tolok
V1	Isi padu awal	L, mL, m³	Mesti dalam unit yang sama dengan V2
T1	Suhu awal	K	Mestilah suhu mutlak dalam Kelvin
P2	Tekanan akhir	atm, kPa, mmHg, torr, bar, psi	Mesti dalam unit yang sama dengan P1
V2	Isi padu akhir	L, mL, m³	Mesti dalam unit yang sama dengan V1
T2	Suhu akhir	K	Mestilah suhu mutlak dalam Kelvin

Cara Menggunakan Kalkulator Ini

Ikuti langkah-langkah mudah ini untuk menyelesaikan sebarang masalah hukum gas:

1 Pilih pemboleh ubah tidak diketahui. Pilih sama ada ingin mencari P2, V2, T2 atau nilai keadaan awal.
2 Masukkan keadaan awal. Taipkan P1, V1 dan T1 tepat seperti yang diberikan dalam soalan.
3 Masukkan nilai akhir yang diketahui. Isikan dua nilai akhir yang diketahui. Biarkan medan sasaran kosong.
4 Pilih unit bagi setiap medan. Pilih atm atau bar untuk tekanan; L atau mL untuk isi padu; K, °C atau °F untuk suhu.
5 Klik Kira. Alat ini menukar suhu kepada Kelvin, menyusun formula dan mengira jawapan.
6 Semak langkah penyelesaian. Lihat langkah penggantian dan kiraan algebra yang dipaparkan.
7 Buat semakan logik fizik. Pastikan arah perubahan jawapan selaras dengan logik fizik.

Semakan logik fizik pantas:

Jika tekanan meningkat pada suhu malar, isi padu mesti berkurang.
Jika suhu meningkat pada tekanan malar, isi padu mesti bertambah.
Jika suhu meningkat pada isi padu malar, tekanan mesti meningkat.

Cara kalkulator ini berfungsi: Alat ini menukar semua suhu kepada Kelvin secara automatik, menukar tekanan dan isi padu ke dalam unit rujukan dalaman yang seragam, menggunakan formula yang disusun dan menukar jawapan akhir kepada unit pilihan anda tanpa pembundaran awal.

Apakah Yang Boleh Dikira Oleh Kalkulator Ini?

Tekanan

Cari tekanan akhir (P2) selepas perubahan isi padu atau suhu gas. Sesuai untuk bekas tertutup yang dipanaskan. Untuk alat khusus tekanan: Kalkulator Tekanan Gas.

Isi Padu

Cari isi padu akhir (V2) gas apabila tekanan dan suhu berubah serentak. Sesuai untuk belon kaji cuaca atau gas makmal. Untuk alat khusus isi padu: Kalkulator Isi Padu Gas.

Suhu

Tentukan suhu akhir (T2) yang diperlukan untuk mencapai tekanan dan isi padu tertentu. Untuk alat khusus suhu: Kalkulator Suhu Gas.

Setiap halaman khusus mengandungi contoh tambahan dan latihan praktikal untuk pemboleh ubah tersebut.

Mengapa Suhu Mesti Dalam Kelvin?

Penerangan Ringkas

Hukum gas memerlukan suhu mutlak kerana tekanan dan isi padu berkadar terus dengan tenaga kinetik haba sebenar zarah gas. Skala Kelvin, dinamakan sempena Lord Kelvin, bermula pada sifar mutlak (0 K), iaitu suhu terendah di mana gerakan zarah berhenti. Skala Celsius dan Fahrenheit mempunyai takat sifar sebarangan yang menghasilkan pembahagian dengan sifar atau nisbah negatif yang tidak masuk akal.

Pada 0 °C, gas masih memiliki tenaga haba yang besar; oleh itu membahagi dengan sifar atau membandingkan nisbah dalam Celsius tidak bermakna secara fizik. Skala Kelvin membetulkan perkara ini kerana nisbah seperti T2/T1 mencerminkan perubahan tenaga sebenar.

Penukaran Celsius dan Fahrenheit kepada Kelvin

Celsius ke Kelvin: K = °C + 273.15

Fahrenheit ke Kelvin: K = (°F − 32) × 5/9 + 273.15

Sifar mutlak: 0 K = −273.15 °C = −459.67 °F

Celsius	Fahrenheit	Kelvin
0 °C	32 °F	273.15 K
20 °C	68 °F	293.15 K
25 °C	77 °F	298.15 K
37 °C	98.6 °F	310.15 K
100 °C	212 °F	373.15 K

Banyak buku teks membundarkan 273.15 kepada 273. Kedua-duanya diterima; gunakan nilai yang dikehendaki oleh guru anda. Untuk penukaran pantas: Kalkulator Suhu.

Contoh Soalan Beserta Langkah Pengiraan Lengkap

Berikut ialah empat contoh kerja langkah demi langkah untuk setiap pemboleh ubah dan bagi unit bercampur.

Contoh 1: Mencari Isi Padu Akhir (V2)

Cari V₂

Masalah: Suatu gas mempunyai isi padu 10.0 L pada 2.0 atm dan 27 °C. Tekanan meningkat kepada 4.0 atm dan suhu meningkat kepada 127 °C. Cari isi padu baharu.

Langkah 1: Tukar suhu kepada Kelvin. T1 = 27 + 273 = 300 K; T2 = 127 + 273 = 400 K

Langkah 2: Susun semula untuk V2. V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1)

Langkah 3: Gantikan nilai. V2 = (2.0 × 10.0 × 400) / (4.0 × 300) = 8000 / 1200

Jawapan: V2 = 6.67 L

Isi padu berkurang kerana tekanan berganda (+100%), manakala suhu mutlak hanya meningkat sebanyak satu pertiga (+33%).

Contoh 2: Mencari Tekanan Akhir (P2)

Cari P₂

Masalah: Bekas tertutup 2.50 L mengandungi gas pada 101.3 kPa dan 20 °C. Gas dipanaskan ke 80 °C dan mengembang kepada 4.00 L. Cari tekanan akhir.

Langkah 1: Tukar kepada Kelvin. T1 = 20 + 273.15 = 293.15 K; T2 = 80 + 273.15 = 353.15 K

Langkah 2: Susun untuk P2. P2 = (P1 × V1 × T2) / (V2 × T1)

Langkah 3: Gantikan nilai. P2 = (101.3 × 2.50 × 353.15) / (4.00 × 293.15) = 89,435 / 1172.6

Jawapan: P2 ≈ 76.3 kPa

Tekanan jatuh kerana peningkatan 60% dalam isi padu mengatasi kesan kenaikan suhu.

Contoh 3: Mencari Suhu Akhir (T2)

Cari T₂

Masalah: Sampel 500 mL gas pada 1.00 atm dan 25 °C dimampatkan kepada 250 mL pada 2.50 atm. Apakah suhu akhirnya?

Langkah 1: Tukar T1 kepada Kelvin. T1 = 25 + 273.15 = 298.15 K

Langkah 2: Susun untuk T2. T2 = (P2 × V2 × T1) / (P1 × V1)

Langkah 3: Selesaikan. T2 = (2.50 × 250 × 298.15) / (1.00 × 500) = 186,343.75 / 500

Jawapan: T2 ≈ 372.7 K (kira-kira 99.5 °C)

Unit mL saling memansuhkan dalam nisbah pecahan, jadi ia tidak perlu ditukar kepada liter.

Contoh 4: Unit Bercampur (mmHg, mL, °F)

Unit Bercampur

Masalah: Gas memenuhi 750 mL pada 760 mmHg dan 68 °F. Tentukan isi padunya pada 600 mmHg dan 86 °F.

Langkah 1: Tukar suhu ke Kelvin. T1 = (68 − 32) × 5/9 + 273.15 = 293.15 K; T2 = (86 − 32) × 5/9 + 273.15 = 303.15 K

Langkah 2: Guna formula V2. V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1)

Langkah 3: Gantikan dan kira. V2 = (760 × 750 × 303.15) / (600 × 293.15) = 172,795,500 / 175,890

Jawapan: V2 ≈ 982 mL

Unit tekanan (mmHg) dan isi padu (mL) termansuh dalam nisbah persamaan. Hanya suhu yang wajib ditukar ke Kelvin.

Formula Terbitan Hukum Gas Bergabung

Setiap pemboleh ubah boleh diasingkan menggunakan algebra asas. Sentiasa kekalkan suhu dalam Kelvin.

Selesaikan untuk Tekanan

P2 = (P1 × V1 × T2) / (V2 × T1)

P1 = (P2 × V2 × T1) / (V1 × T2)

Selesaikan untuk Isi Padu

V2 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × T1)

V1 = (P2 × V2 × T1) / (P1 × T2)

Selesaikan untuk Suhu

T2 = (P2 × V2 × T1) / (P1 × V1)

T1 = (P1 × V1 × T2) / (P2 × V2)

Petua mengingati: Darab silang persamaan asal: P1V1T2 = P2V2T1. Kemudian bahagikan kedua-dua belah dengan sebutan di sebelah pemboleh ubah yang dicari.

Unit-Unit Dalam Hukum Gas Bergabung

Penerangan Ringkas

Hukum gas bergabung ialah persamaan nisbah, jadi sebarang unit boleh digunakan asalkan kekal konsisten antara keadaan awal dan akhir. Satu-satunya unit wajib ialah Kelvin untuk suhu. Jika P1 dalam kPa, P2 juga keluar dalam kPa.

Tekanan

Unit	Setara
1 atm	101.325 kPa
1 atm	760 mmHg
1 atm	760 torr
1 atm	1.01325 bar
1 atm	14.696 psi
1 bar	100 kPa

Sentiasa gunakan tekanan mutlak. Tekanan tolok menolak tekanan atmosfera, jadi tambahkan sekitar 14.7 psi (atau 101.3 kPa / 1 atm).

Isi Padu

Unit	Setara
1 L	1000 mL
1 L	1 dm³
1 mL	1 cm³
1 m³	1000 L

Suhu

Suhu mesti dalam Kelvin (K). Tukar dari Celsius atau Fahrenheit sebelum membuat kiraan atau gunakan alat kami secara automatik.

Hukum Gas Bergabung vs Hukum Gas Lain

Hukum gas bergabung mengandungi tiga hukum asas yang lebih mudah, di mana setiap satunya menetapkan satu pemboleh ubah sebagai malar.

Hukum Gas	Formula	Nilai Dimalarkan	Hubungan Fizik
Hukum Boyle	P1V1 = P2V2	Suhu dan mol	Tekanan dan isi padu berkadar songsang
Hukum Charles	V1/T1 = V2/T2	Tekanan dan mol	Isi padu dan suhu berkadar terus
Hukum Gay-Lussac	P1/T1 = P2/T2	Isi padu dan mol	Tekanan dan suhu berkadar terus
Hukum Avogadro	V1/n1 = V2/n2	Tekanan dan suhu	Isi padu dan mol berkadar terus

Hukum Boyle

Robert Boyle membuktikan bahawa pada suhu malar, memampatkan gas ke dalam isi padu lebih kecil meningkatkan tekanannya. Picagari yang ditutup hujungnya ialah contoh klasik. Gunakan: Kalkulator Hukum Boyle untuk soalan tekanan dan isi padu.

Hukum Charles

Jacques Charles memerhatikan bahawa pada tekanan malar, gas mengembang apabila dipanaskan. Belon udara panas terbang atas prinsip ini. Gunakan: Kalkulator Hukum Charles untuk soalan isi padu dan suhu.

Hukum Gay-Lussac

Joseph Louis Gay-Lussac membuktikan bahawa pada isi padu malar, tekanan meningkat seiring peningkatan suhu. Gunakan: Kalkulator Hukum Gay-Lussac untuk soalan tekanan dan suhu.

Cara memilih hukum yang betul: Jika hanya dua pemboleh ubah berubah, gunakan hukum tunggal yang berkaitan. Jika tekanan, isi padu dan suhu semuanya berubah, gunakan hukum gas bergabung. Jika kuantiti mol gas turut berubah, gunakan: Kalkulator Hukum Gas Unggul.

Bilakah Hukum Gas Bergabung Boleh Digunakan?

Gunakan hukum gas bergabung apabila semua syarat berikut dipenuhi:

Jumlah Gas Malar

Bilangan mol kekal sama dari awal hingga akhir. Tiada gas bocor, ditambah atau bertindak balas.

Sampel Gas Yang Sama

Anda memerhatikan sampel gas yang sama sepanjang proses perubahan keadaan.

Dua Keadaan Ditakrifkan

Masalah mentakrifkan keadaan sebelum (P1, V1, T1) dan selepas (P2, V2, T2).

Suhu Mutlak

Kedua-dua suhu mesti dinyatakan dalam unit Kelvin.

Aplikasi Dalam Kehidupan Sebenar

• Belon kaji cuaca: Isi padu mengembang apabila belon naik ke altitud bertekanan rendah, diimbangi udara sejuk.
• Selaman skuba: Isi padu gas dalam tangki dan paru-paru berubah mengikut kedalaman air (tekanan) dan suhu air.
• Enjin pembakaran dalam: Gas dalam silinder dimampatkan dan dipanaskan dengan kuat dalam lejang enjin.
• Tin aerosol dan bekas bertekanan: Tekanan dalaman berubah mengikut suhu persekitaran dan isi padu baki.
• Makmal kimia: Isi padu gas yang dikumpul pada suhu bilik dibetulkan kepada keadaan piawai (STP).

Batasan Hukum

Hukum ini sangat tepat untuk gas unggul. Gas nyata mengalami sedikit sisihan pada tekanan sangat tinggi atau suhu sangat rendah kerana saiz zarah dan daya tarikan antara molekul tidak lagi boleh diabaikan. Dalam keadaan melampau sedemikian, persamaan van der Waals memberikan anggaran yang lebih tepat.

Kesilapan Lazim Hukum Gas Bergabung

Kesilapan	Sebab Gagal	Cara Memperbaiki
Menggunakan °C atau °F secara terus	Hukum gas memerlukan skala tenaga haba mutlak	Sentiasa tukar dengan formula K = °C + 273.15
Ketidakpadanan unit	P1 dalam atm dan P2 dalam kPa merosakkan nisbah	Tukar kedua-duanya ke unit yang sama sebelum mengira
Tertukar P1 dan P2	Menjadikan keadaan awal sebagai keadaan akhir	Labelkan semua pemboleh ubah dengan jelas sebelum menyelesaikan
Tertukar V1 dan V2	Membalikkan nisbah isi padu dalam persamaan	Padankan setiap isi padu dengan keadaan yang betul
Guna tekanan tolok	Mengabaikan tekanan atmosfera sekeliling	Tambah tekanan atmosfera untuk mendapatkan tekanan mutlak
Jumlah gas berubah	Bilangan mol gas wajib kekal malar	Sebaliknya gunakan hukum gas unggul (PV = nRT)
Membundar terlalu awal	Ralat pembundaran terkumpul dalam langkah pengiraan	Kekalkan titik perpuluhan dan bundarkan pada jawapan akhir sahaja
Silap olahan algebra	Kesilapan mengasingkan pemboleh ubah di bahagian penyebut	Darab silang dahulu (P1V1T2 = P2V2T1), kemudian bahagi
Tidak menyemak logik fizik	Jawapan yang mustahil secara fizik tidak disedari	Bandingkan arah perubahan dengan prinsip sains

Hukum Gas Bergabung vs Hukum Gas Unggul

Ciri	Hukum Gas Bergabung	Hukum Gas Unggul
Formula	P1V1/T1 = P2V2/T2	PV = nRT
Bilangan keadaan	Dua (keadaan awal dan akhir)	Satu keadaan pegun
Bilangan mol (n)	Mesti kekal malar	Boleh dikira sebagai pemboleh ubah
Pemalar gas R diperlukan?	Tidak	Ya, wajib
Kegunaan terbaik	Sampel tetap yang mengalami perubahan keadaan	Mencari mol, jisim atau sifat keadaan statik

Nilai pemalar gas R yang biasa digunakan:

R = 0.08206 L·atm/(mol·K)

R = 8.314 J/(mol·K)

R = 8.314 L·kPa/(mol·K)

R = 62.36 L·mmHg/(mol·K)

Gunakan hukum gas bergabung apabila sampel gas yang sama berpindah dari satu keadaan ke keadaan lain. Gunakan Kalkulator Hukum Gas Unggul apabila anda perlu mencari jisim, mol atau hanya mempunyai satu keadaan tunggal.

Knowledge Base