×

Petunjuk penggunaan

Tangki 1 berisi gas bertekanan tinggi, tangki 2 dalam keadaan vakum. Saat katup penghubung dibuka, gas mengalir dari tangki 1 ke tangki 2 sampai tekanan keduanya sama, tanpa ada perpindahan panas ke lingkungan (adiabatik).

Langkah percobaan:

1. Atur Tekanan Awal dan Suhu Awal Tangki 1, serta Volume kedua tangki.
2. Klik Buka Katup. Amati jarum/pembacaan tekanan dan suhu kedua tangki bergerak menuju nilai akhirnya.
3. Klik Catat ke Tabel untuk menyimpan hasil percobaan ini (berguna untuk membandingkan beberapa kondisi awal).
4. Klik Reset, ubah salah satu parameter (mis. volume tangki 2, atau tekanan awal), lalu ulangi.

Yang perlu diamati mahasiswa: bagaimana suhu tangki 1 (yang gasnya berekspansi) dan suhu tangki 2 (yang menerima aliran gas) berubah secara berbeda meski keduanya gas yang sama; bagaimana rasio volume kedua tangki memengaruhi tekanan akhir; dan mengapa hasil pengukuran sedikit menyimpang dari prediksi teori ideal — terutama pada tekanan/suhu awal yang ekstrem.

×

Tentang simulasi ini

Model yang dipakai adalah penurunan baku untuk ekspansi adiabatik gas ideal antar dua tangki kaku-terisolasi. Tekanan akhir didekati dari neraca massa dengan asumsi awal suhu seragam:

$$P_f \approx P_i \frac{V_1}{V_1+V_2}$$

Gas yang tersisa di tangki 1 diperlakukan berekspansi secara isentropik (reversibel, adiabatik) mendorong gas yang keluar, sehingga suhunya mengikuti relasi gas ideal:

$$T_1 = T_i \left(\frac{P_f}{P_i}\right)^{(\gamma-1)/\gamma}, \qquad \gamma = \tfrac{7}{5} \text{ (gas diatomik)}$$

Suhu akhir tangki 2 diperoleh dari neraca massa keseluruhan (mol yang meninggalkan tangki 1 = mol yang masuk ke tangki 2), memakai hukum gas ideal di kedua tangki pada keadaan akhir:

$$T_2 = \frac{P_f V_2}{V_1\left(\dfrac{P_i}{T_i} - \dfrac{P_f}{T_1}\right)}$$

Pendekatan ini adalah penyederhanaan baku yang umum diajarkan untuk soal dua-tangki semacam ini — bukan solusi persamaan diferensial penuh untuk proses pengisian tangki yang sebenarnya berlangsung bertahap.

Galat pengukuran: hasil yang ditampilkan (bertanda "terukur") sengaja diberi penyimpangan acak dari nilai teori di atas, dengan rentang penyimpangan yang membesar seiring tekanan dan suhu awal yang makin ekstrem — meniru perilaku gas nyata yang makin menyimpang dari model gas ideal pada kondisi jauh dari tekanan/suhu ruang. Centang "Tampilkan nilai teori ideal" untuk melihat nilai tanpa galat ini sebagai pembanding.

Diadaptasi dan diimplementasikan ulang secara independen dari eksperimen digital "Adiabatic Gas Expansion Between Two Tanks" milik LearnChemE (learncheme.github.io/lab-experiments), dikembangkan oleh tim di Departemen Teknik Kimia dan Biologi, University of Colorado Boulder, dengan dukungan National Science Foundation (NSF). Mekanisme tiga katup pada sumber aslinya disederhanakan di sini menjadi satu tombol "Buka Katup"; model fisika dan galat pengukuran mengikuti pendekatan yang sama dengan sumber aslinya.