A. Pelaksanaan Praktikum
1. Tujuan : a. Menentukan kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c) dari beberapa logam dengan menggunakan kalorimeter blok. b. Menentukan hubungan kalor (Q) yang diserap oleh suatu zat dengan perubahan suhu (∆T).
2. Hari, tanggal : Rabu, 18 November 2015
3. Tempat : Laboratorium Fisika, FKIP Universitas Mataram.
B. Landasan Teori
Kalor adalah tenaga yang mengalir dari sebuah benda ke benda lain karena adanya perbedaan temperatur di antara kedua benda tersebut. Ketika kalor mengalir dari benda panas ke benda dingin, energilah yang ditransfer dari yang panas ke yang dingin. Dalam satuan SI, satuan kalor adalah Joule. Satu kalori sama dengan 4,18 Joule, dimana kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air sebesar 1°C. Sedangkan 1 kkal adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suatu temperature 1 Kg air sebesar 1°C (Halliday, 2004 : 722).
Kapasitas kalor adalah jumlah energi kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sejumlah zat tertentu sebesar 1°K atau 1°C. Kapasitas kalor suatu benda adalah konstanta kesebandingan antara sejumlah kalor dan perubahan suhu yang dihasilkan oleh kalor ini pada objek yang bersangkutan. Besarnya kapasitas kalor paa material sebanding dengan massanya. Material yang digunakan adalah berupa logam, besi, tembaga, kuningan, dan aluminium (Ishaq, 2007 : 240).
Energi termal adalah energi kinetik acak dari partikel – partikel yang menyusun suatu sistem. Panas (Q) adalah energi termal yang dapat berpindah dari suatu sistem pada suatu temperature ke suatu sistem lain yang mengalami kontak dengannya, tetapi berada pada suatu temperature yang lebih rendah. Suatu zat dapat berubah dari fase satu ke fase yang lain. Hal itu terjadi jika menerima atau suatu zat mengeluarkan sejumlah kalor pada tekanan tetap (Bueche, 2006 : 133).
C. Alat dan Bahan
Alat dan bahan pada praktikum ini adalah : 1. Alat
a. Termometer 1 buah
b. Stopwach 1 buah
c. Catu daya (12 Volt AC) 1 buah
2. Bahan
a. 4 silinder logam pejal terdiri atas batangan aluminium, tembaga,
kuningan, dan besi 1 set
b. Pemanas celup 1 set
D. Langkah Kerja
Untuk mendapatkan hasil yang baik maka dilakukan suatu langkah – langkah sebagai berikut :
1. Menyiapkan alat dan bahan.
2. Merangkai alat percobaan sesuai gambar berikut.
Gambar 2.1 Rangkaian Alat Percobaan untuk Kalorimeter Blok.
3. Memeriksa tegangan keluaran dari catu daya yang digunakan pada pemanas celup. 4. Memastikan catu daya dalam keadaan mati (off).
5. Memeriksa kalorimeter blok yang digunakan (aluminium, kuningan, tembaga, dan besi).
7. Mencatat suhu ruang (suhu kamar).
8. Mengusahakan suhu awal dari kalorimeter dan pemanas celup berada di bawah suhu ruang.
9. Memastikan setting tegangan keluaran untuk catu daya sebesar 12 Volt sumber DC.
10.Memastikan rangkaian alat percobaan sudah terpasang dengan benar. 11.Menyalakan tegangan catu daya untuk beberapa saat.
12.Mematikan catu daya untuk sementara waktu selama kira – kira 5 menit. 13.Menyalakan catu daya dan stopwach secara bersamaan.
14.Memanaskan kalorimeter sampai suhunya naik 10°C. 15.Mematikan catu daya dan stopwach.
16.Mengamati selama lebih kurang 600 detik.
17.Menunggu beberapa saat sampai suhu yang ditunjukkan oleh termometer tidak naik kembali.
18.Menulis hasilnya sebagai suhu T2.
19.Membaca waktu yang diperlukan untuk memanaskan t. 20.Mencatat nilainya.
21.Menghitung kalor (Q) yang dihasilkan pemanas dengan memakai persamaan antara energi, daya, dan waktu.
22.Menghitung kapasitas kalor (C) masing – masing kalorimeter blok. 23.Menghitung kalor jenis (c) masing – masing kalorimeter.
E. Hasil Pengamatan
1. Tabel Pengamatan
Jenis m P T1 t Q T2 C c
Kalorimeter (Kg) (Watt) (°C) (detik) (J) (°C) (J/°C) (J/Kg°C)
Aluminium 0,4 20 29 245 4900 40 445,45 1.113,63
Kuningan 0,375 20 29 158 3160 44 210,67 561,78 Tembaga 0,425 20 28 170 3400 41 261,53 615,38 Besi 0,375 20 29 198 3960 43 282,85 754,28
Tabel 1.1 Hasil Pengamatan Kalorimeter untuk Masing-Masing Bahan.
F. Analisis Data 1. Aluminium Diketahui : T1 = 29 °C T2 = 40 °C ∆T = 11 °C m = 0,4 Kg P = 20 Watt t = 245 s Ditanya : a) Q = ...? b) C = ...? c) c = ...? Penyelesaian : a) Q = P . t = 20 Watt . 245 s = 4900 J
Jadi, kalor yang dihasilkan pemanas dari aluminium adalah 4900 J.
b) C =
=
=
=
= 445,45 J/°C
Jadi, kapasitas kalor aluminium adalah 445,45 J/°C.
c) c = = = = 1.113,63 J/Kg°C
Jadi, kalor jenis aluminium adalah 1.113,63 J/Kg°C.
2. Kuningan Diketahui : T1 = 29 °C T2 = 44 °C ∆T = 15 °C m = 0,375 Kg P = 20 Watt t = 158 s Ditanya : a) Q = ...? b) C = ...? c) c = ...? Penyelesaian : a) Q = P . t = 20 Watt . 158 s = 3160 J
Jadi, kalor yang dihasilkan pemanas dari kuningan adalah 3160 J. b) C = = =
=
= 210,67 J/°C
Jadi, kapasitas kalor kuningan adalah 210,67 J/°C.
c) c = = = = 561,78 J/Kg°C
Jadi, kalor jenis kuningan adalah 561,78 J/Kg°C.
3. Tembaga Diketahui : T1 = 28 °C T2 = 41 °C ∆T = 13 °C m = 0,425 Kg P = 20 Watt t = 170 s Ditanya : a) Q = ...? b) C = ...? c) c = ...? Penyelesaian : a) Q = P . t = 20 Watt . 170 s = 3400 J
Jadi, kalor yang dihasilkan pemanas dari tembaga adalah 3400 J. b) C = = = =
= 261,53 J/°C
Jadi, kapasitas kalor tembaga adalah 261,53 J/°C.
c) c = = = = 615,38 J/Kg°C
Jadi, kalor jenis tembaga adalah 615,38 J/Kg°C.
4. Besi Diketahui : T1 = 29 °C T2 = 43 °C ∆T = 14 °C m = 0,375 Kg P = 20 Watt t = 198 s Ditanya : a) Q = ...? b) C = ...? c) c = ...? Penyelesaian : a) Q = P . t = 20 Watt . 198 s = 3960 J
Jadi, kalor yang dihasilkan pemanas dari besi adalah 3960 J.
b) C = = = = = 282,85 J/°C
Jadi, kapasitas kalor besi adalah 282,85 J/°C. c) c = = = = 754,28 J/Kg°C
Jadi, kalor jenis besi adalah 754,28 J/Kg°C.
G. Pembahasan
Tujuan dari praktikum ini adalah untuk menentukan kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c) dari beberapa logam dengan menggunakan kalorimeter blok, serta untuk menentukan hubungan kalor (Q) yang diserap oleh suatu zat dengan perubahan suhu (∆T). Kalor adalah tenaga yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain yang disebabkan karena adanya perbedaan temperature di antara kedua benda tersebut. Ketika kalor mengalir dari benda panas ke benda yang leih dingin, energilah yang ditransfer dari yang panas ke yang dingin. Dalam satuan SI, satuan kalor adalah Joule. Satu kalori sama dengan 4,1868 Joule, dimana kalori didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air sebesar 1 °C. Sedangkan 1 kkal adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 1 °C.
Berdasarkan praktikum ini, praktikan melakukan pengukuran pada perubahan suhu yang terjadi pada aluminium, kuningan, tembaga, dan besi. Praktikan harus menggunakan tegangan pada catu daya sebesar 12 Volt dan daya sebesar 20 Watt. Praktikan mengukur suhu ruangannya terlebih dahulu. Berat bahan yang digunakan yaitu aluminium 0,4 Kg, 0,375 Kg pada kuningan, pada tembaga sebesar 0,425 Kg, dan besi sebesar 0,375 Kg. Praktikan juga menghitung jumlah kalor yang dihasilkan pemanas, kapasitas kalor (C), serta kalor jenis (c).
Berdasarkan hasil analisis data, praktikan mendapatkan hasil kalor pada aluminium dengan perubahan suhu 11 °C yaitu 4900 Joule, pada kuningan dengan perubahan suhu 15 °C yaitu 3160 Joule, pada tembaga yaitu sebesar 3400 Joule dengan perubahan suhu 13 °C, dan besi sebesar 3960 Joule dengan perubahan suhu 14 °C. Kapasitas kalor yang praktikan peroleh dari hasil perhitungan pada aluminium, kuningan, tembaga, dan besi berturut – turut yaitu 445,45 J/°C, 210,67 J/°C, 261,53
J/°C, dan 282,85 J/°C. Kalor jenis (c) pada aluminium sebesar 1.113,63 J/Kg°C, kuningan sebesar 561,78 J/Kg°C, tembaga sebesar 615,38 J/Kg°C, dan pada besi sebesar 754,28 J/Kg°C.
Berdasarkan teorinya, besar kalor jenis pada aluminium yaitu 9,1 x 102 J/Kg K, pada kuningan sebesar 3,8 x 102 J/Kg K, pada tembaga sebesar 3,9 x 102 J/Kg K, dan besi 4,7 x 102 J/Kg K. Perbandingan antara hasil perhitungan dengan teorinya sangat berbeda. Faktor penyebab dari perbedaan ini adalah perubahan suhu yang terjadi antara suhu ruangan dengan bahan yang telah dipanaskan, massa dari bahan yang digunakan, serta jumlah kalor (Q) yang dihasilkan berbeda-beda. Hubungan antara kalor (Q) dengan perubahan suhu (∆T) adalah berbanding lurus. Artinya apabila jumlah kalor yang dibutuhkan sangat besar, maka perubahan suhu yang terjadi akan besar juga. Dan apabila jumlah kalor yang dibutuhkan kecil, maka perubahan suhunya akan kecil juga.
H. Kesimpulan dan Saran
1. Kesimpulan
Dari hasil pengamatan yang praktikan lakukan, dapat disimpulkan bahwa : a. Kalor pada aluminium, kuningan, tembaga, dan besi yaitu 4900 J, 3160 J,
3400 J, dan 3960 J.
b. Kapasitas kalor (C) aluminium adalah 445,45 J/°C. c. Kapasitas kalor (C) kuningan adalah 210,67 J/°C. d. Kapasitas kalor (C) tembaga adalah 261,53 J/°C. e. Kapasitas kalor (C) besi adalah 282,85 J/°C.
f. Kalor jenis (c) pada aluminium yaitu 1.113,63 J/Kg°C. g. Kalor jenis (c) pada kuningan yaitu 561,78 J/Kg°C. h. Kalor jenis (c) pada tembaga yaitu 615,38 J/Kg°C. i. Kalor jenis (c) pada besi yaitu 754,28 J/Kg°C.
j. Hubungan kalor (Q) yang diserap oleh suatu zat dengan perubahan suhu (∆T) adalah berbanding lurus.
2. Saran
Tetap semangat untuk kakak Co-Ass dan terima kasih karena sudah membimbing praktikum kami dengan sabar. (^-^)
Daftar Pustaka
Bachtiar. 2010. Fisika Dasar 1. Yogyakarta : Kurnia Kalam Semesta. Bakti, S. 2007. Desain Mengukur Gravitasi Bandul. Mataram : Garvity. Beiser, Arthur. 2007. Fiska Dasar. Jakarta : departemen P dan K. Bueche, Frederick. 2006. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga. Darminto. 2009. Konsep Fisika. Bandung : Ganesca.
Giancoli, C Douglas. 2001. Fisika Dasar Edisi 5. Jakarta : Erlangga. Giancoli, C Douglas. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga. Giancoli, C Douglas. 2001. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Giancoli, C Douglas. 2001. Fisika Edisi 5 Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Halliday, David. 2000. Fisika Dasar Edisi 1 Jilid 1. Jakarta: Erlangga Halliday, David. 2004. Fisika Edisi Ketiga Jilid I. Jakarta : Erlangga. Halliday, David. 2005. Fisika Dasar. Jakarta : Erlangga.
Ishaq, Muhammad. 2007. Fisika Dasar. Yogyakarta : Graha Ilmu.
Murdaka, Bambang Eka Jati. 2013. Pengantar Fisika 1. Yogyakarta : UGM. Murdaka, Bambang Eka Jati. 2013. Pengantar fisika 1. Yogyakarta : UGM. Sarojo.2002. Fisika 1. Surakarta : widya Duta.
Soedojo, P.2004.Fisika Dasar. Yogyakarta : Andi.