Tulisan Prof. Mikrajudin Abdullah Tentang Teori Gas Idela | Fisika Gue

Di sini saya tulis satu pelajaran yang menarik betapa pentingnya memahami sejumlah asumsi atau hipotesis yang menjadi landasan penurunan persamaan-persamaan fisika. Sekali lagi, ini hanya dapat dicapai dengan membaca secara komprehensif text book-text book standar yang biasanya mengandung cerita yang panjang.

Kita masih ingat persamaan gas ideal yang sangat terkenal itu: PV = NkT. Persamaan ini mampu menjelesakan dengan sangat baik hasil pengamatan Boyle, Gay Lussac, Charles tentang saling ketergantungan antara volum, tekanan dan suhu gas.

Tetapi ada satu masalah serius yang tidak dapat dijelaskan, yaitu teori gas ideal GAGAL menjelaskan fenomena pencairan gas (perubahan wujud dari gas ke cair). Kebanyakan gas mencair pada suhu negatif celcius dan teori gas ideal gagal total menjelaskan fenomena tersebut. Lalu apa masalahnya?

Van der Waals menganalisis ulang hipotesis yang digunakan dalam membangun teori gas ideal. Salah satu hipotesis adalah: tidak ada interaksi antar molekul atau atom gas ideal. Van der Waals menduga, mungkin hipotesis ini yang menyebabkan kegagalan teori gas ideal menjelaskan fenomena pencairan gas. Oleh karena itu dia merombak hipotesis tersebut.

Van der Waals berhipotesis ulang bahwa ada interaksi antar molekul atau atom gas ideal tetapi “hanya dirasakan” jika jarak antar atom atau molekul gas sangat dekat. Interkasi inilah yang berperan mengikat molekul-molekul gas pada suhu rendah sehingga berubah menjadi fase cair. Dengan hipotesis baru ini, van der Walls menurunkan persamaan baru untuk gas yang kita kenal dengan persamaan van der Waals (P + a.n²/V²)(V – b.n) = NkT.

Persamaan ini dapat menjelaskan sifat hampir semua gas di sekitar titik cair yang tidak dapat dijelaskan saat itu. Atas karya ini van der Waals mendapat hadiah Nobel di bidang Fisika tahun 1910. Jika saja van der Waals tidak menganalisis sejumlah hipotesis dalam penurunan persamaan gas ideal, mungkin beliau tidak akan berhasil atau terpikir untuk membangun persamaan baru untuk gas. Dan mungkin ahli setelah dia yang akan menemukan persamaan tersebut serta mendapatkan hadiah Nobel.

Kalau kita hanya menghafal rumus yang sudah ada tanpa mau memelajari bagaimana rumus itu diturunkan, maka inovasi baru tidak akan pernah terjadi. Fisika menjadi sekedar pelajaran matematika, hanya saja bentuk soalnya dikaitkan dengan fenomena alam. Sangat tidak menginspirasi, bahkan menjadi beban dan membosankan!