MODUL PRAKTIKUM THERMODINAMIKA

(1)

MODUL FISIKA DASAR II i

LABORATORIUM FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF DR HAMKA

U H A M K A

MODUL

(2)

MODUL FISIKA DASAR II ii

KATA PENGANTAR

Buku penuntun praktikum fisika dasar ini sebagai pegangan untuk memahami lebih jelas kebenaran teori-teori dasar ilmu fisika yang diberikan didalam perkuliahan. Pengamatan-pengamatan yang dilakukan sedikit lebih banyak dipengaruhi oleh ketelitian praktikum yang didalamnya melakukan percobaan.

Pada pembagian pendahuluan dibahas mengenai tata tertib yang wajib ditaati oleh setiap peserta praktikum, yang dilanjutkan dengan cara pembuatan laporan serta system penilaiannya lalu dibahas pula dengan cara menggunakan alat –alat yang sering digunakan, dan terakhir mengenai teori kesalahan yang membahas cara menganalisa data dengan menggunakan teori ketidakpastian.

Dalam petunjuk setiap mata percobaan, alat – alat yang digunakan, teori singkat mengenai materi yang akan di praktekkan, jalannya percobaan dan pertanyaan – pertanyaan yang wajib dijawab yang selanjutnya di akhiri dengan arahan kesimpulan.

Besar harapan kami tidak lain, semoga buku ini dapat bermanfaat dan dapat digunakan sebagaimana mestinya, khususnya bagi para peserta praktikum fisika dasar.

Jakarta, Maret 2020

Tim Dosen Pend Fisika FKIP UHAMKA

(3)

MODUL FISIKA DASAR II iii

DAFTAR ISI

MODUL ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iii

PERATURAN DAN TATA TERTIB PRAKTIKUM THERMODINAMIKA ... iv

CONTOH COVER ... vi

CARA BUAT LAPORAN PRATIKUM ... vii

PENGENALAN ALAT PENGUKURAN ... ix

TEORI KESALAHAN ... xvi

PERCOBAAN IKALORIMETER ... 1

PERCOBAAN IITERMOMETRI ... 4

PERCOBAAN IIITEORI KINETIK GAS ... 7

PERCOBAAN IVHUKUM BOYLE-GAY LUSSAC ... 10

PERCOBAAN VHUKUM BOYLE ... 14

PERCOBAAN VIKONDUKTIFITAS THERMAL ... 18

(4)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA iv

PERATURAN DAN TATA TERTIB PRAKTIKUM THERMODINAMIKA

1. Sepuluh menit sebelum kegiatan dimulai, praktikan sudah siap di laboratorium. 2. Tas/tempat buku dan sebagainya diletakkan ditempat yang telah disediakan.

3. Setiap alat yang akan dipergunakan harus dipinjam dari petugas laboratorium dengan mengisi dan menandatangani bon peminjaman alat.

4. Keselamatan alat-alat yang dipinjam pada butir tiga merupakan tanggung jawab peminjam/ kelompok peminjam. Jika terjadi kerusakan, kehilangan alat peminjam / kelompok peminjam harus mengganti / memperbaiki alat tersebut.

5. Setiap praktikan bertanggung jawab dan berkewajiban untuk menjaga kebersihan alat-alat dan ruang laboratorium.

6. Praktikan harus mempersiapkan diri atas keperluan untuk praktikum sebelum masuk laboratorium (misalnya teori-teori yang mendukung kegiatan yang dilakukan, lembar data, bahan yang tidak tersedia di laboratorium) .

7. Setiap kali praktikum selesai, tiap praktikan harus membuat laporan sementara berupa: hasil pengamatan, daftar alat yang digunakan lengkap dengan spesifikasinya, diagram rangkaian dsb. Laporan ini harus disahkan oleh asisten.

8. Berdasarkan laporan sementara pada butir tujuh, tiap praktikan wajib membuat laporan resmi dengan ketentuan:

a. Halaman pertama ditulis pada kertas yang disediakan oleh laboratorium. b. Halaman berikutnya pada kertas folio bergaris atau polos.

c. Laporan resmi berisi:

1. Tujuan kegiatan/praktikum.

(5)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA v

3. Teori yang mendukung kegiatan guna mencapai tujuan. 4. Jalannya percobaan/kegiatan.

5. Perhitungan: hasil-hasil perhitungan / pengukuran dibuat dalam bentuk tabel. 6. Kesimpulan dan jawaban pertanyaan. Bila adagrafik maka grafik

tersebut dibuat pada kertas milimeter.

d. Laporan resmi ini diserahkan paling lambat sebelum praktikum berikutnya.

Demikian peraturan dan tata tertib ini dikeluarkan untuk diperhatikan dan ditaati. Pelanggaran terhadap peraturan dan tata tertib ini dapat dikenakan sanksi.

Tim Penulis Maret 2020

(6)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA vi

CONTOH COVER

Kode laporan (LP / LL) J U D U L P E R C O B A A N ……… Nama : ……… No Induk Mahasiswa : ……… Jurusan : ……… Hari / Jam : ……… Tgl Percobaan : ………

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF DR HAMKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

LABORATORIUM FISIKA DASAR JAKARTA

(7)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA vii

CARA BUAT LAPORAN PRATIKUM

Untuk setiap jenis percobaan, seorang pratikan diwajibkan untuk membuat dua macam laporan pratikum, yang terdiri dari :

a. Laporan Pendahuluan (LP), yaitu laporan yang dibuat sebelum melakukan percobaan. Pada tahap ini juga diadakan kuis yang dilaksanakan secara lisan (interview), dengan maksud untuk mengetahui kesiapan pratikan dalam memahami jenis percobaan yang akan dilakukan. b. Laporan Lengkap (LL), yaitu laporan hasil percobaan yang telah dilakukannya. Pada tahap

ini diharapkan pratikan dapat menganalisa hasil pengamatan atau pengukuran yang di dapat selama melakukan percobaan.

Baik laporan pendahuluan maupun laporan lengkap ditulis tangan dengan menggunakan tinta berwarna hitam pada kertas polio. Isi masing-masing laporan adalah :

a. Laporan Pendahuluan (LP), berisi :

1) Tujuan : menerangkan secara singkat dan jelas apa tujuan dari percobaan yang akan kita lakukan.

2) Teori : uraian singkat dan lengkap tentang teori percobaan. 3) Peralatan : alat-alat yang digunakan dalam melakukan percobaan.

4) Jalannya percobaan : menjelaskan langkah-langkah yang akan di lakukan dalam melakukan percobaan.

5) Tugas perndahuluan (jika ada) : pertanyaan yang wajib dijawab/dikerjakan sebelum melakukan percobaan.

b. Laporan Lengkap (LL), berisi :

1) Tujuan : menerangkan secara singkat dan jelas apa tujuan dari percobaan itu. 2) Teori : uraian singkat dan lengkap tentang teori percobaan.

3) Peralatan : alat-alat yang digunakan dalam melakukan percobaan.

4) Jalannya percobaan : menjelaskan langkah-langkah yang dilakukan dalam melakukan percobaan.

5) Data percabaan : hasil pengamatan atau pengukuran yang didapat selama melakukan percobaan.

(8)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA viii

6) Pengolahan data : perhitungan dengan teori kesalahan / ketidakpastian (disesuaikan dengan pertanyaan tugas akhir), dimana hasil akhir ditulis dengan jelas dan lengkap dengan angka berarti serta satuan yang tepat.

7) Tugas akhir : menjawab semua pertanyaan termasuk jawaban yang berkaitan dengan hasil perhitungan pada pengolahan data ( yang sifatnya hanya melaporkan saja ).

8) Kesimpulan : pembahasan secara singkat dan jelas mengenai hasil analisanya sesuai dengan kenyataan yang didapat dari percabaan, termasuk sumber-sumber kesalahan yang mungkin.

9) Daftar Pustaka : buku-buku yang digunakan sebagai referensi dalam pembuatan laporan. 10) Lampiran-lampiran : Gambar alat-alat, Lembar data (asli), Grafik (jika ada) Catatan :

(9)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA ix

PENGENALAN ALAT PENGUKURAN

A. Akurasi Pengukuran

Pengukuran merupakan proses yang melibatkan tiga pihak yaitu: benda yang diukur, alat ukur, dan orang yang mengukur. karena ketidaksempurnaan dari ketiga pihak tersebut maka dalam setiap pengukuran selalu ada kesalahan (ketidakpastiaan), yaitu adanya perbedaan antara hasil pengukuran dengan harga yang dianggap benar. Besar-kecilnya kesalahan ini ditentukan oleh kondisi alat ukur, kondisi benda yang diukur, metode pengukuran, dan kecakapan si pengukur.

Ada dua aspek penting yang perlu dipertim-bangkan dalam pengukuran, yaitu

ketelitian (akurasi) dan ketepatan (presisi). Dengan memahami dua aspek ini, kita dapat

mengetahui faktor-faktor apa saja yang menimbulkan kesalahan dalam pengukuran.

1. Ketelitian (akurasi)

a. Pengertian ketelitian dan kesalahan sistematis

Ketelitian adalah persesuaian antara hasil pengukuran dengan harga sebenarnya (ukuran sebenarnya benda yang diukur). Harga sebenarnya ini tidak pernah diketahui, yang dapat ditentukan hanyalah harga pendekatan atau harga yang dianggap benar. Perbedaan antara harga yang diukur dengan harga yang dianggap,benar disebut kesalahan sistematis. Semakin kecil kesalahan, maka pengukuran dikatakan semakin teliti atau lebih teliti.

b. Beberapa sumber kesalahan sistematis

Sebagai penyebab terjadinya kesalahan sistematis dalam pengukuran antara lain sebagai berikut.

1) Kesalahan kalibrasl

Kesalahan ini disebut juga kesalahan mate-matis, yaitu pemberian atau pembagian skala alat ukur yang tidak tepat. Hal ini mungkin terjadi pada waktu

(10)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA x

pembuatan alat ukur itu .sendiri, atau mungkin karena usianya; atau karena pengaruh suhu, kelembaban, dan faktor-faktor fisis lain. Kesalahan ini dapat diperiksa dengan membanding-kan hasjl pengukuran menggunakan alat ukur tersebut dengan hasil pengukuran menggunakan alat ukur standar. Perlakuan seperti ini disebut kalibrasl ulang (ditera ulang).

2) Kesalahan tltik nol

Bila alat ukur saat sebelum dipakai atau saat setelah dipakai tidak menunjukkan angka nol, berarti alat ukur tersebut mengalami kesalahan titik nol (zero error). Kesalahan penunjukan angka nol ini dapat dikoreksi dengan mudah, yaitu dengan memutar kenop pengatur pada alat ukur itu. Tetapi apabila tidak bisa diatur kembali ke posisi nol, maka harga kelebihan atau kekurangan dari harga nol itu harus ditambahkan atau dikurangkan pada setiap hasil pengukuran dengan alat itu.

3) Kesalahan mutlak dari alat ukur

Setiap alat ukur mempunyai kepekaan (sensi-tivitas) tertentu, yaitu kemampuan alat ukur menunjukkan suatu perbedaan yang relatif kecil dengan harga sebenarnya yang diukur. Misalnya, jangka sorong dapat kita katakan lebih peka daripada mistar ukur, tetapi mikrometer lebih peka lagi daripada jangka sorong dan mistar ukur. Dengan demikian, alat ukur yang kurang peka dapat menimbulkan kesalahan yang relatif lebih besar daripada alat ukur yang lebih peka. Kesalahan aMbat tingkat kepekaan alat ukur disebut

kesalahan mutlak dari alat ukur.

4) Kesalahan paralaks

Kesalahan paralaks adalah kesalahan pem-bacaan si pengukur akibat posisi pengamatannya yang tidak tepat. Gambar 1.18 memperlihatkan bagaimana membaca mistar ukur yang paling tepat dan yang tidak tepat. Perlu diperhatikan, letak mata kita hendaknya tepat pada garis yang tegak lurus mistar, yang

(11)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xi

ditarik dari titik yang diukur. Bila letak mata di luar garis itu maka panjang yang terbaca akan lebih kecil atau lebih besar dari yang sebenarnya.

Gambar 1.15

Pembacaan mistar ukur yang tidak tepat dapat menimbulkan

kesalahan paralaks

5) Kesalahan kosinus dan sinus

Apabila garis pengukuran membuat sudut 0 dengan garis yang diukur (karena pengambilan posisi pengukuran yarig salah) maka akan terjadi kesalahan yang disebut kesalahan kosinus (gambar 1.19). Bahkan dalam pengukuran dengan mikrometer mungkin terjadi kesalahan kombinasi, yaitu kesalahan kosinus dan kesalahan sinus (perhatikan gambar 1.20). Untuk menghindari kesalahan ini maka saat kita mengukur, perhatikanlah dengan cermat bahwa garis

pengukuran harus berimpit atau sejajar dengan garis ukuran benda yang di-ukur!

Gambar 1.16

(12)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xii

L, tetapi karena salah posisi alat ukur, hasilnya menjadiM. PadahalhargaL=Mcos 0, atauM = L/cosd

Gambar 1.17

Kesalahan kosinus dan sinus. Seharusnya ukuran benda sebenarnya adalah L, tetapi malah menjadi M.

Dalam hal ini L =Mcos d - d sin 6, atauL ~M-d 6 atau M » L + d 9.

6) Kesalahan karena benda yang diukur

Benda yang diukur dapat saja mengalami perubahan bentuk (deformasi) sewaktu diukur; misalnya karena tertekan (terjepit) oleh alat ukur, atau benda melengkung oleh beratnya sendiri karena penyimpanannya tidak tepat. Hal ini mudah terjadi pada pengukuran benda-benda lunak atau benda-benda yang tipis. Gambar 1.18 memper-lihatkan contoh kesalahan pengukuran akibat benda berubah bentuk karena tekanan dari alat ukur.

Gambar 1.18

Silinder berdinding tipis berubah bentuk sewaktu diukur. Harga sebenarnya d, tetapi terukur d'.

(13)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xiii 7) Kesaiahan karena ada gesekan

Bila pada alat ukur ada bagian-bagian yang bergesekan ketika alat itu dipakai, lama-kelamaan bagian itu akan aus, sehingga menimbulkan kesalahan pada hasil pengukuran. Kesalahan ini dapat agak dikurangi dengan pemeliharaan alat ukur yang baik.

8) Kesalahan fatigue pada pegas

Fatigue pegas berarti melembeknya pegas karena usia (kelelahan zat). Alat ukur

yang memiliki pegas dan pegasnya sudah lembek, harus diganti dengan pegas yang sesuai dan ditera kembali. Ciri khas pengukuran dengan kesalahan siste-matis adalah

hasil pengukuran menyimpang ke arah tertentu dari harga sebenarnya;

kemungkin-an menyimpang ke arah positif atau ke arah negatif. Gambar 1.19 memperlihatkan contoh pengukuran yang menghasilkan suatu harga yang lebih kecil daripada harga sebenarnya (Xo).

Gambar 1. 19

Kesalahan sistematis memberikan penyimpangan hanya ke satu arah saja terhadap harga sebenarnya(X0)

2. Ketepatan (presisi)

a. Pengertian ketepatan dan kesalahan acak

Ketepatan adalah kemampuan proses pengukuran untuk menunjukkan hasil yang sama dari pengukuran yang dilakukan berulang-ulang dan identik (sama). Hasil pengukuran selalu terpencar di sekitar harga rata-ratanya. Semakin dekat harga-harga tersebut dengan harga rata-ratanya maka dikatakan hasil pengukuran mempunyai ketepatan yang tinggi. Penyimpangan yang berkaitan dengan ketepatan pengukuran disebut kesalahan

(14)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xiv

Andaikan kita dapat mengatasi atau meng-hilangkan semua kesalahan sistematis yang disebut di atas, tetapi hasil pengukuran selalu menunjukkan penyimpangan dari harga sebenarnya, hal itu disebabkan masih ada jenis kesalahan lain yang disebut kesalahan acak.

b. Beberapa sumber kesalahan acak

Beberapa sumber yang menimbulkan kesalahan acak antara lain sebagai berikut.

1) Gerak brown molekul

Jarum alat ukur yang halus dapat terganggu penunjukannya oleh adanya gerak yang sangat tidak teratur (gerak brown) dari molekul-molekul udara, sehingga ketepatan penunjukan skalanya menjadi terganggu.

2) Fluktuasi tegangan llstrik

Dalam pengukuran besaran listrik, tegangan pada suatu rangkaian listrik sering mengalami fluktuasi. Artinya, tegangan mengalami perubahan kecil yang tidak teratur dan berlalu sangat cepat, sehingga hasil pengukuran menjadi tidak tepat. Fluktuasi tegangan dapat terjadi, baik dari sumber listrik PLN maupun dari sumber listrik baterai (aid).

3) Alas benda yang diukur bergetar

Alat ukur yang sangat peka dapat terganggu oleh bergetarnya alas (meja) tempat menyimpan benda yang diukur. Sumber getarannya misalnya: getaran mesin, getaran kendaraan berat yang me-lewati lokasi pengukuran, getaran ombak dalam pe-ngukuran di samudera, getaran gempa, dan lain-lain. Pepe-ngukuran dalam kondisi seperti ini, memer-lukan penambahan alat untuk meredam getaran.

4) Nois

Nois adalah gangguan yang sering kita temui pada alat elektronik, yaitu berupa

(15)

komponen-MODUL PRAK THERMODINAMIKA xv

komponen alat ukur naik suhunya. Nois dapat dikurangi dengan memakai komponen khusus (frendingin) pada alat ukur itu.

5) Radiasi latar belakang

Alat pencacah (pengukur) radioaktif selalu terganggu oleh adanya radiasi kosmik (radiasi yang datang dari angkasa luar). Oleh karena itu, gangguan ini harus ikut dihitung sewaktu kita mengukur radiasi bahan radioaktif. Radiasi latar belakang ini dapat dikurangi dengan melapisi peralatan pencacah dengan bahan timbal yang cukup tebal.

Dari uraian di atas, jelaslah bahwa kesalahan acak ini bersumber pada gejala-gejala yang tidak dapat kita cegah sepenuhnya karena pengaturan dan pengontrolannya sering di luar kemampuan kita. Ciri khas adanya kesalahan acak ini yaitu

memberikan hasil pengukuran yang terpencar agak ke kiri dan ke kanan dari harga

sebenarnya, seperti ditunjukkan gambar 1.20.

Gambar1.20

(16)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xvi

TEORI KESALAHAN

Dalam melakukan percobaan yang di dasarkan pada sejumlah pengukuran selalu di berlakukan teori kesalahan. Hal ini di dasarkan pada suatu keyakinan bahwa setiap pengukuran selalu di hinggapi kesalahan. Ada tiga jenis pengukuran, yaitu :

a. Kesalahan bersistem, seperti kesalahan kalibrasi, kesalahan titik nol, kesalahan komponen alat, gesekan antar bagian di dalam suatu alat, kesalahan paralak, dan kesalahan akibat perbedaan saat bekerja dan keadaan saat alat di kalibrasi.

b. Kesalahan acak, seperti kesalahan akibat gerak Brown, fluktuasi pada tegangan listrik, landasan yang bergetar dan lain sebagainya.

c. Kesalahan pengamat, di akibatkan karena kurang terampilnya pemakai alat terutama pada peralatan modern yang rumit pemakainya.

Sumber-sumber kesalahan tersebut wajib kita ketahui dan kita wajib untuk menghilang-kannya, tetapi nyata bahwa tidak semua kesalahan dapat di hilangkan. Ini adalah suatu fakta yang harus kita terima.

1. Kesalahan Pengukuran.

Hasil dari suatu pengukuran pada umumnya di sajikan dalam bentuk x = xo  x.

Dengannya kita dapat mengetahui kesalahan x pada hasil pengukuran yang kita peroleh. Hasil pengukuran yang di wakili oleh x tidak dapat di harapkan tepat sama dengan nilai benar xo.

Tetapi selama xo terdapat di dalam interval x - x dan x + x, percobaan kita sungguh

mempunyai arti dan dapat di pertanggung jawabkan. Di sini x di sebut dengan salah mutlak. a. Pengukuran tunggal, yaitu pengukuran suatu besaran yang di lakukan cukup hanya satu kali

saja atau beberapa kali hasilnya tetap sama, oleh karena pengukuran yang kita lakukan tidak menghasilkan nilai yang berbeda. Hasil pengukuran tunggal di sajikan dalam bentuk : x = x1

 x

di mana : x1 = hasil dari pengukuran tunggal

(17)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xvii

b. Pengukuran berulang, yaitu pengukuran suatu besaran yang apabila di lakukan berulang kali hasilnya berbeda-beda. Misalkan hasil epngukuran dari suatu populasi x adalah x1, x2, x3, …

,xn , maka nilai yang terbaik mewakili data tersebut adalah nilai rata-rata, yaitu :

n n

X =

x

1+

x

2+

x

3++

x

n =



x

i

dan salah mutlak x adalah simpangan baku nilai rata-rata, yaitu :

( )

(

1

)

1 2 2 2 1 −  − = 



n n x

n

x

Sedangkan hasil pengukurannya di sajikan dalam bentuk :

x x x=  di mana : ) (data populasi jumlah n sampel rataan baku simpangan sampel rata rata nilai X = =  − = c. Kesalahan relative

Untuk menyatakan kesalahan pengukuran suatu besaran adalah dengan kesalahan relatifnya yaitu x/x (tidak berdimensi), dan seringkali di nyatakan dalam %, yaitu dengan cara mengalikan harga x/x dengan 100%. Kesalahan relatif selalu di hubungkan dengan ketelitian pengukuran, makin kecil kesalahan relatif berarti makin tinggi ketelitian pengukuran tersebut.

2. Angka Berarti

Ketelitian pengukuran dapat pula di nyatakan dengan memperhatikan banyaknya angka yang di pakai. Angka-angka ini di sebut dengan angka berarti atau angka signifikan.

Sebagai contoh : 26,73 m mempunyai 4 angka berarti 8,50 gr mempunyai 3 angka berarti 0,70 cm mempunyai 2 angka berarti

(18)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xviii

Dalam menyajikan hasil pengukuran, banyaknya angka berarti yang di gunakan berkaitan dengan besarnya kesalahan relatif pengukuran tersebut. Makin kecil kesalahan relatif pengukuran, maka makin besar jumlah angka berarti yang boelh di ikut sertakan. Dalam hal ini kita dapat berpegang pada aturan praktis sebagai berikut :

- Kesalahan sekitar 10% memberi hak atas dua angka berarti - Kesalahan 1% memberi hak atas tiga angka berarti

- Kesalahan 0,1% memberi hak atas empat angka berarti - Kesalahan 0,01% memberi hak atas lima angka berarti

3. Perambatan Kesalahan

Banyak besaran fisis yang tidak dapat di tentukan dengan pengukuran secara langsung, tetapi merupakan fungsi dari besaran-besaran lain yang dapat di ukur langsung. Misalnya untuk mengetahui harga z harus di ukur terlebih dahulu besaran x dan y, maka di sini z = z(x,y). Tentunya besarnya kesalahan z di pengaruhi oleh kesalahan-kesalahan x dan y, dan di katakan sebagai kesalahan akibat perambatan.

Contoh sederhana : mengetahui massa air dalam kalorimeter, mengetahui pertambahan panjang dari pemuaian suatu logam, dan lain sebagainya.

a. Fungsi satu variabel

Misalkan besaran z hanya bergantung pada satu besaran lain yang mana merupakan hasil pengukuran, sebut besaran itu adalah x, sehingga dapat di tulis z = z(x). Untuk fungsi tersebut ada dua kasus, yaitu :

1. Jika besaran x merupakan hasil pengukuran tunggal, maka :

x dx dz

z= 



2. Jika besaran x merupakan hasil pengukuran berulang, maka :

( )

x

dx

dz

z











=  2 2

(19)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xix

b. Fungsi dua variable atau lebih.

Misalkan besaran w bergantung pada besaran lain yang lebih dari satu yang mana besaran-besaran tersebut merupakan hasil pengukuran, sebut besaran-besaran tersebut adalah x, y dan z, sehingga dapat di tulis w = w(x, y, z). Untuk fungsi tersebut dapat di bagi menjadi tiga kasus, yaitu :

1. Jika besaran x, y dan z adalah hasil pengukuran tunggal atau x, y dan z kesemuanya merupakan ½ spt, maka : z z w y y w x x w w    +    +    = 

2. Jika besaran x, y dan z adalah hasil pengukuran berulang atau x, y dan z kesemuanya merupakan simpangan baku nilai rata-rata sample, maka :

( )

z

w

y

w

x

w









































+ =  2 2 2 2 2 2

3. Jika besaran x, y dan z merupakan kombinasi antara hasil pengukuran tunggal dan berulang, maka kesalahan dalam bentuk ½ spt dapat di rubah menjadi simpangan baku dengan cara mengalikannya dengan 2/3, kemudian w di hitung dengan cara seperti nomor 2

4. Perbandingan Terhadap Literatur.

Untuk mengetahui apakah percobaan yang kita lakukan sudah benar atau belum (minimal mendekati kebenaran), perlu di lakukan perbandingan antara hasil akhir yang di peroleh dari percobaan dengan harga literaturnya. Hasil perbandingan ini merupakan suatu kesalahan terhadap literatur yang biasa di nyatakan dalam %. Cara perhitungannya yaitu :

Kesalahan terhadap literatur = 100% %

1 1 . 1− ₌_ x

x

i perc i

Makin kecil prosentase kesalahannya, maka semakin baik. Hal ini menunjukkan bahwa percobaan yang kita lakukan sudah mendekati kebenaran.

(20)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA xx 5. Pembuatan Grafik.

Selain dengan cara analitik seperti di atas, untuk membuktikan suatu rumus maupun perhitungan suatu konstanta (koefisien) dalam rumus, dapat juga di tentukan secara grafik. Dengan cara ini kita dapat pula melihat hubungan antara variabel yang satu dengan variabel lainnya. Untuk keperluan tersebut di gunakan grafik yang paling sederhana, yaitu grafik yang berbentuk linier dan memiliki persamaan :

y = m1x + n1

di mana : m1 = slope (gradien)

n1 = untercept

Untuk mencari harga n1 dan n1 kita gunakan persamaan :

( )



 − − =

x

y

x

y

x

m

i N i i N i i i i i ₂ 2

( )



 − − =

x

y

x

y

x

n

i N N i i i i i i i 2 2 2

(21)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 1

PERCOBAAN I

KALORIMETER

1. Tujuan

1. Mampu memahami sistem kerja kalorimeter.

2. Mampu menentukan nilai tara panas

2. Alat yang digunakan

a. Kalorimeter dilengkapi dengan kumparan pemanas dan pengaduk b. Termometer c. Voltmeter d. Amperemeter e. Gelas ukur f. Stopwatch g. kabel penghubung 3. Dasar Teori

Kita mengetahui bahwa arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian juga menghasilkan panas. Pada peralatan–peralatan yang menggunakan arus listrik sebagai sumber energinya, apabila kita aktifkan dalam jangka waktu tertentu, maka akan timbul panas pada bagian rangkaian listrik yang merupakan tempat/pusat aktifitas arus listrik. Kenyataan tersebut perlu dikaji lebih lanjut mengingat panas yang ditimbulkan tergantung oleh beda potensial, arus listrik serta waktu yang diperlukan.

Kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu kalorimeter sebesar 10C pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimetri. Dalam proses ini berlaku azas Black yaitu:

(22)

Q lepas = Q terima

Q air panas = Q air dingin + Q kalorimeter

m1 c (Tp – Tc) = m2 c (Tc – Td) + C(Tc – Td)

keterangan:

m1 = massa air panas

m2 = massa air dingin

c = kalor jenis air

C = kapasitas kalorimeter Tp = suhu air panas Tc = suhu air campuran Td = suhu air dingin

Sedang hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energi disebut termodinamika. Termodinamika dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja, dan bentuk lain energi dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan. Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energy dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan ke sistem. Hukum kedua termodinamika yaitu membahas tentang reaksi spontan dan tidak spontan. Proses spontan yaitu reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar. Sedangakan reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak ialah nol. Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak menunjukkan keteraturan tertinggi yang dimungkinkan dalam sistem termodinamika. Jika suhu ditingkatkan sedikit diatas 0 K, entropi meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif Kalor reaksi dapat diperoleh dari hubungan massa zat (m), kalor jenis zat (c) dan perubahan suhu (ΔT), yang dinyatakan dengan persamaan berikut q = m . c . ΔT .

Keterangan :

q = jumlah kalor (Joule) m = massa zat (gram)

Δt = perubahan suhu (takhir - tawal) c = kalor jenis

(23)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 3 4. Jalannya Percobaan

1. Menyusun alat-alat percobaan seperti gambar

2. Mengisi kalorimeter dengan air suling sebanyak 100 mL dan menghitung berapa massa air suling pada kalorimeter tersebut.

3. Menghubungkan arus dalam waktu yang singkat dan mengatur arusnya sebesar 1A, kemudian mematikan sumber tegangan DC.

4.Mengaduk air dan mencatat suhu sebagai suhu awal T1.

5. Mengalirkan kembali arus listrik (sumber tegangan DC diaktifkan). Mencatat tegangan yang terukur pada voltmeter.

6.Mencatat suhu pada saat 3 menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit dan 15 menit, isikan sebagi suhu T2. Setelah 15 menit matikan sumber tegangan DC.

7 Mengganti air di dalam kalorimeter dan mengulangi percoabaan diatas dengan besar arus yang mengalir 3A.

8 Mengisikan data pada tabel yang tersedia.

9 Menghitung tara panas listrik untuk masing-masing percobaan dan menghitung rata-ratanya. 10 Menghitung ketelitian percobaan dengan literatur (1kalori = 4,2 Joule)

(24)

PERCOBAAN II

TERMOMETRI

1. Tujuan

Memahami Konsep Temperatur dan Hukum ke Nol Termodinamika dan menentukan grafik Temperatur terhadap Waktu (grafik perubahan Fase Es)

2.Alat yang digunakan

a. Termometer b. Stopwatch c. Busen d. kasa e. Beker gelas f. Es g. Kaki tiga 3. Dasar Teori

Kalor yang diberikan pada proses kenaikan temperatur bergantung pada jenis benda dan

sebanding dengan massa benda serta kenaikan temperatur benda. Jenis benda ditandai dengan besaran yang disebut kapasitas kalor benda. Kapasitas kalor didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah panas yang diberikan kepada suatu benda dengan kenaikan temperatur benda. Definisi ini dapat diformulasikan secara matematissebagai berikut.

C = dQ / dT dengan satuan J K-1………. (1)

Kapasitas kalor jenis didefinisikan sebagai kapasitas kalor per massa benda. Definisi ini dapat diformulasikan secara matematis sebagai berikut.

c = C : m = dQ / m dT dengan satuan J kg-1 K-1 ……… (2) Persamaan 2 biasa ditulis seperti persamaan 3 berikut.

(25)

Air (H₂O) dalam fase padat bentuk dan volumenya tidak berubah. Air dalam fase padat disebut es. Jika es dinaikkan temperaturnya, es mulai mencair dan akhirnya es berubah menjadi air semuanya. Dalam perubahan fase dari fase padat ke fase cair temperatur zat tetap dan disebut sebagai titik lebur. Kalor yang terlibat dalam perubahan fase ini disebut kalor laten, dalam hal ini disebut kalor lebur. Sedangkan proses perubahan fase padat ke fase cair disebut mencair.

Air (H

2 O) dalam fase cair disebut air. Air volumenya tetap tetapi bentuknya

berubah-ubah sesuai dengan wadahnya. Jika air dinaikkan temperaturnya, maka air mulai mendidih dan berubah sifatnya menjadi uap air (H

2 O). Dalam perubahan fase dari fase cair ke fase gas

temperatur zat tetap dan disebut sebagai titik uap. Kalor yang terlibat dalam perubahan fase

Perubahan Fase Zat (Benda)

4. Jalannya Percobaan

1. Menyusun alat-alat percobaan seperti gambar di bawah.

2. Masukkan sebongkah es (kira-kira sebesar kepalan tangan) dengan massa m kilogram (kg) ke dalam beker gelas dan letakkan pada kasa kaki tiga seperti gambar berikut.

(26)

3. Catat Berapa derajat Celsius temperatur es mula-mula ?

4. Nyalakan bunsen bersamaan dengan mengaktifkan jam henti (stop watch).

5. Amati baik-baik apa yang terjadi dalam proses pemanasan ini. Peristiwa apa yang mula-mula terjadi ? Peristiwa apa yang terjadi pada saat proses berlangsung ? Peristiwa apa yang terjadi pada akhir proses ?

6. Mengganti es dan mengulangi percobaan diatas

7. Gambarkan semua peristiwa yang terjadi dalam satu grafik !

8. Apakah grafik yang diperoleh dari percobaan sesuai dengan grafik menurut teori (literature)?

(27)

PERCOBAAN III

TEORI KINETIK GAS

I. Tujuan

Menentukan hubungan volume, tekanan, suhu dan jumlah partikel

2.Alat dan Bahan

1. Piston 2. Power Supply 3. Pelor 4. Beban 3. Dasar Teori : Hukum Boyle

“Apabila suhu gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas

berbanding terbalik dengan volumenya”.

pV = konstan atau

p1V1 = p2V2

Hukum Gay Lussac

“Apabila volume gas yang berada pada ruang tertutup dijaga konstan, maka tekanan gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya”.

(28)

Hukum Charles

“Apabila tekanan gas yang berada dalam ruang tertutup dijaga konstan, maka volume gas berbanding lurus dengan suhu mutlaknya.”

Hukum Boyle-Gay Lussac

“Apabila tekanan, volume, dan suhu gas dalam suatu bejana mengalami perubahan, maka berlaku penggabungan Hukum Boyle dan Hukum Gay Lussac.”

PV = N k T Jika N = n NA dan n NA = R

Maka : PV = n R T

4. Jalannya Percobaan

Tekanan (P) dengan Volume (V)

1. Model teori kinetik gas dihubungkan ke power supply. Sejumlah pelor dimasukkan ke dalam model teori kinetik gas. Pelor ini diumpamakan sebagai partikel gas yang bergerak di suatu ruang tertutup.

2.Setelah pelor dimasukkan, piston yang telah ditambah beban dimasukkan dalam model teori kinetik gas dan ditutup dengan penutup

3.Tekan tombol on dan volume diamati.

(29)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 9 Volume (V) dengan Suhu (T)

1.Model teori kinetik gas dihubungkan ke power supply. Sejumlah pelor dimasukkan ke dalam model kinetik gas. Pelor ini diumpamakan sebagai partikel gas yang bergerak di suatu ruang tertutup.

2.Setelah pelor dimasukkan, tutup model teori kinetik gas dengan piston dan penutupnya. 3.Kemudian tekan tombol on dan volume diamati dan dicatat perubahannya ketika suhu

dinaikkan dan diturunkan dengan mengatur nilai volt.

Tekanan (P) dengan Suhu (T)

2.Setelah pelor dimasukkan, piston yang telah ditambah beban dimasukkan dalam model tori kinetik gas dan ditutup dengan penutup.

3.Tekan tombol on pada power supply dan volume diamati.

4.Lalu dimulailah untuk mengatur suhu dari power supply dengan menaikan nilai volt.

5. Diulangi dengan jumlah beban berbeda dan nilai volt yang berbeda, lalu dicatat perubahan volume yang terjadi.

Jumlah Partikel (N) dengan Volume (V)

2. Setelah pelor dimasukkan, piston yang telah ditambahkan beban dimasukkan ke dalam model teori kinetik gas dan ditutup dengan penutupnya.

3. Tekan tombol on pada power supply dan volume diamati.

(30)

PERCOBAAN IV

HUKUM BOYLE-GAY LUSSAC

1. Tujuan

Setelah menyelesaikan modul ini mahasiswa diharapkan mampu:

1. Mengukur tekanan, volume, dan suhu serta memeriksa berlakunya hokum Boyle-Gay Lussac. 2.Menggunakan Boyle-Gay Lussac untuk meyelesaikan permasalahan tentang gas ideal.

II. Alat - Alat

a. Manometer terbuka b. Pipa c. Termometer d. Barometer e. Tabung Elenmeyer f. Alat pemanas g. Gelas Kimia h. Pembakar spiritus

III. DASAR TEORI

Sebelum mempelajari tentang hukum Boyle-Gay Lussac, perlu dipelajari terlebih dahulu hukum Boyle hukum Gay Lussac dan persamaan gas ideal.

Hukum Boyle

Gas dengan jumlahnya tertentu dan dijaga pada suhu tetap, apabila volumenya berubah maka tekanannya akan berubah. Demikian juga sebaliknya, apabila tekanannya berubah maka volumenya juga akan berubah. Hasil kali antara tekanan dan volume akan tetap. Secara matematis dapat dinyatakan dengan:

PV= konstan ...(1)

Persamaan (1) merupakan ungkapan bagi hukum Boyle. Dalam kenyataannya, hukum Boyle hanya berlaku untuk gas ideal.

Hukum Gay Lussac

(31)

adanya perubahan suhu dan telah melakukan pengukuran koefisien ruang dari berbagai macam gas pada tekanan tetap. Hasil percobaannya dapat dinyatakan dalam rumusan matematis sebagai berikut:

V=Vo {1+ ß(t-to)}……….. (2) dengan,

V: volume gas pada suhu t. Vo: volume gas pada suhu to.

ß: koefisien muai ruang gas pada tekanan tetap.

Persamaan (2) merupakan ungkapan bagi hukum Gay Lussac. Harga numerik ß bergantung pada skala suhu yang diambil dan suhu acuan to. Jika suhu acuan to diambil pada 0oC, maka persamaan (2)

menjadi:

V=Vo(1+ßot)……….(3)

Dengan ßo adalah ß untuk suhu acuan to = 0oC. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa harga ßo hampir sama untuk semuan gas, yaitu sebesar 0,003660/oC atau (1/273)/ oC.

Jadi gas yang jumlahnya tertentu dengan tekanan tetap, volumenya akan bertambah sebesar 1/273 tiap kenaikan suhu sebesar 1oC.

Hukum Gay Lussac selain dinyatakan dalam bentuk persamaan (2) juga dapat dinyatakan dalam bentuk P/T = konstan dan V/T = konstan.

Persamaan Keadaan Gas Ideal

Hukum Boyle dan hukum Gay Lussac dapat digabungkan untuk mendapatkan suatu persamaan yang menghubungkan tekanan, volume dan suhu gas ideal. Apabila terdapat suatu proses pemuaian pada tekanan tetap (proses isobarik) dan dilanjutkan dengan proses pemampatan pada suhu tetap (proses isotermis), maka berlaku hukum Gay Lussac yang dinyatakan dengan:

V1=Vo(1+ßot)………(4)

(32)

PV = PoV1………(5) Dengan mensubstitusikan persamaan (4) dan (5) didapat:

PV = PoVo (1 + ßot)

PV = PoVo ßo (t + 1/ßo) ……….. (6)

Hukum Avogadro menyatakan bahwa untuk semua gas ideal sebanyak 1 mol pada keadaan standar (1 atm, 0oC) memiliki volume 22,4 l dan pada tekanan Po dan volume Vo untuk n mol gas berlaku:

PoVo ßo = n x 8,31 x 107 erg/oC.

Dengan R = 8,31 x 107 erg/moloC = 8,31 joule/moloC dan disebut dengan tetapan gas universal, persamaan (6) dapat dinyatakan dengan:

PV = n R (t + 273)

PV = nRT ……… (7)

Persamaan (7) disebut dengan persamaan keadaan gas ideal.

Hukum Boyle-Gay Lussac

Berdasarkan persamaan (7), untuk gas ideal yang memiliki jumlah tertentu akan berlaku: PV T =konstan ……….. (8)

IV. Jalannya Percobaan

a. Catat suhu ruang dan tekanan udara luar yang terukur oleh barometer. b. Tentukan titik setimbang permukaan air raksa pada manometer. c. Rangkai alat seperti pada gambar; Rangkai alat seperti pada gambar;

(33)

(34)

PERCOBAAN V

HUKUM BOYLE

I TUJUAN

1. Untuk mencari hubungan antara tekanan dan volume zat cair untuk suhu tetap.

2. Untuk membuktikan bahwa hasil kali antara tekanan dan volume pada sistem atau keadaan konstan.

II.Teori Singkat

Untuk jumlah gas tertentu, ditemukan secara eksperimen bahwa sampai pada pendekatan yang cukup baik, volume gas berbanding terbalik dengan tekanan yang diberikan padanya ketika temperatur dijaga konstan (Giancoli, 2001: 460).

Bila kita menekan gas sambil menjaga temperaturnya konstan, maka kita akan mendapatkan bahwa tekanan berubah atau bertambah bila volumenya berkurang. Demikian pula ketika kita menyebabkan gas memuai pada temperatur konstan, tekanannya akan berkurang bila volumenya bertambah, ini berarti bahwa hasil kali antara tekanan dan volume gas adalah konstan. Hal ini ditemukan secara eksperimen oleh Robert Boyle (1627 – 1691), rekan sezaman yang lebih mudah dari pada Galileo dan lebih tua dari pada Newton (Tipler, 1991: 572).

Hukum Boyle berlaku untuk setiap dua keadaan setimbang, yaitu 1 dan 2 di mana c adalah konstanta dalam arti umum (kita katakan, ketika T=c maka PV=c, tetapi T tidak sama dengan PV) (Faires, 1970: 144).

Hukum boyle menyatakan hasil dari volume gas dikali dengan tekanan adalah konstans. Atau secara matematis dinyatakan oleh

𝑃𝑉 = 𝑘 Dimana 𝑘 adalah kontantan

(35)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 15 III. Alat - Alat

1. Heat enginee/Gas Law Apparatus 4. Stopcock Valve

2. Locking screw 5. Pressure sensor adapter tubing 3. Main connector tubing 6. PASCO Pressure sensor

Jalannya Percobaan

1. Menyediakan alat dan bahan yang dilakukan pada percobaan ini.

2. Merangkai alat dan bahan seperti pada gambar.

3. Longgarkan sekrup pengunci sehingga piston dapat bergerak dengan bebas ke atas dan ke

bawah. Mulailah dengan piston di posisi paling atas. Kencangkan sekrup dengan ibu jari untuk menahan piston pada tempatnya.

• Anda dapat merekam posisi piston menggunakan skala metrik di sisi silinder.

4. Pasang tubing konektor utama ke port konektor pelepas cepat di Heat Engine. Tambahkan

(36)

5. Pasang adaptor tubing Pressure Sensor pada female luer barb pada ujung konektor tubing

6. Hubungkan PASCO Pressure Sensor ke tubing adaptor pressure sensor.

7. Tutup katub pada stopcock.

8. Connect PASCO Pressure Sonsor pada computer device.

Software Setup

1. Start PASCO data collecting software dan atur tampilan untuk merekam tekanan. Atur

perekaman data untuk pengambilan sampel manual (catat data untuk posisi).

2. Buat perhitungan untuk volume silinder berdasarkan ketinggian (posisi) piston.

Tambahkan perhitungan Anda.

Catatan: Volume dalam silinder tergantung pada posisi piston dan luas permukaan

piston. Diameter piston adalah 32,5 milimeter

Data Collection

1. Bersiaplah untuk mencatat tekanan dan posisi piston. Longgarkan sekrup pengunci. Tekan platform ke bawah ke serangkaian level (seperti setiap 5 mm) dan catat secara manual posisi piston dalam tabel. Perhatikan nilai tekanannya. (CATATAN: Jaga tekanan di bawah 340 kilopascal (kPa) untuk meminimalkan kemungkinan kebocoran udara di sekitar piston.)

2. Berhenti merekam data saat Tekanan sebesar (120 kPa).

Data Analysis

Gunakan data perekaman untuk membuat grafik hubungan Volume (𝑉) terhadap invers dari Tekanan (𝑃−1)

(37)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 17 HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan ρair : 1 gram/cm 3 : 1000 g/m3 g : 10 m/s 2 No. 𝑉 (𝑚3₎ _{ℎ ( 𝑚𝑚 )} _{𝑃 ( 𝑃𝑎 )} _{ℎ (𝑚𝑚)} _𝑃−1 1 2 3 Pertanyaan

Seberapa baik grafik volume terhadap tekanan untuk mendukung gagasan bahwa volume gas pada suhu konstan berbanding terbalik dengan tekanan gas?

(38)

PERCOBAAN VI

KONDUKTIFITAS THERMAL

I. Tujuan

1. Mengukur konduktivitas termal beberapa material yang berbeda

2. Menentukan tipe material sampel yang digunakan apakah konduktor atau isolator.

II. Alat-alat

Peralatan yang digunakan dalam kegiatan pengukuran dapat diperhatikan pada gambar 1.

No. Nama Peralatan Jumlah

1 Stand with insulating pad 1

2 Generator uap 1

3 Tabung 1 1

4 Tabung 2 1

5 Material berbeda 1 set

6 Termometer 1

7 Jangka sorong 1

8 Stopwatch 1

III. Teori

Konduksi termal adalah suatu fenomena transport di mana perbedaan temperatur menyebabkan transfer energi termal dari satu daerah benda panas ke daerah yang lain dari benda yang sama pada temperatur yang lebih rendah. Panas yang ditransfer dari suatu titik ke titik yang lain melalui salah satu dari tiga metoda yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Bila panas yang di transfer tidak diikuti dengan perpindahan massa dari benda disebut dengan peristiwa konduksi.

(39)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 19 Penyelidikan terhadap konduktivitas termal adalah untuk menyelidiki laju dari konduksi termal melalui beberapa material. Jumlah panas yang dikonduksikan melalui material persatuan waktu dilukiskan oleh persamaan:

Q T kA t x   =  

Dalam kasus perubahan temperatur sebagai akibat perubahan posisi yang sangat kecil di mana Δx → 0, maka berlaku: 2 1 (T T) dT dx x − =

Bila garis dari aliran panas adalah parallel , maka gradien temperatur pada setiap penampang adalah sama. Untuk kondisi ini jumlah panas yang dikonduksikan persatuan waktu dapat dituliskan dalam bentuk : 2 1 (T T) Q kA t h −  ₌ 

Dalam penampang ∆Q = energi panas total yang dikonduksikan , A= luas dimana konduksi mengambil tempat, ∆T = perbedaan temperatur dua sisi dari material, ∆t = waktu selama konduksi terjadi , h= ketebalan dari material dan k= konduktivitas termal dari material.

Koefisien konduktivitas termal k didefinisikan sebagai laju panas pada suatu benda dengan suatu gradien temperatur. Nilai konduktivitas termal penting untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi panas yang baik (good conductor) dan penghantar panas yang tidak baik(good insulator). Karena itu nilai dari konduktivitas termal menjadi penting untuk dibahas. Nilai konduktivitas termal suatu material dapat ditentukan melalui pengukuran tak langsung. Dengan melakukan pengukuran secara langsung terhadap beberapa besaran lain, maka nilai konduktivitas termal secara umum dapat ditentukan melalui persamaan:

Qh K A T t  =  

Dalam teknik pengukuran konduktivitas termal, suatu plat material yang akan diuji di jepitkan di antara satu ruang uap (stem chamber) dengan mempertahankan temperatur konstan sekitar 100 ℃ dan satu blok es yang di pertahankan pada temperatur konstan 0 ℃ . Berarti perbedaan temperatur di antara dua permukaan dari material adalah 100 ℃ . Panas yang di transfer diukur dengan mengumpulkan air yang berasal dari es yang melebur . Es melebur pada suatu laju 1 gram per 80

(40)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 20 kalori dari aliran panas (panas laten untuk peleburan es). Karena itu konduktivitas termal dari suatu material dapat ditentukan menggunakan persamaan:

es kin M K A T t =  

Dalam system CGS kalor lebur es adalah 80 kal/gram(Tim eksperimen fisika,2009). Konduktivitas termal

Konduktivitas termal adalah suatu fenomena transport dimana perbedaan temperatur menyebabkan transfer energi termal dari suatu daerah benda panas ke daerah yang lain dari benda yang sama pada temperatur rendah. Panas yang di transfer dari satu titik ke titik lain melalui salah satu dari tiga metoda yaitu konduksi, konveksi dan radiasi.

➢ Konduksi: atom-atom hanya bergetar acak ditempat, sambil saling bertumbukan.

➢ Konveksi: atom-atom pindah tempat sambil membawa energy kinetic / energy getar acak. ➢ Radiasi: atom-atom bergetar, menghasilkan gelombang elektromagnetik yang membawa

energipotensial listrik magnet. Konduksi

Yang menunjukan suatu batang logam yang pada keadaan kontak termal dengan sebuah reservoir panas(tandon kalor) dan sebuah reservoir dingin, suhu reservoir panas adalah Tpanas , sedangkan suhu reservoir dingin Tdingin. Batang logam dibalut dengan bahan yang tidak bisa menghantarkan panas(isolator).

Molekul-molekul pada reservoir panas memiliki energy yang lebih besar , yang kemudian dipindahkan melalui tumbukan kepada atom-atom pada ujung batang logam hingga bersingungan Atom-atom pada batang logam kemudian mentransfer energi kepada atomatom disebelahnya. Proses ini terus berlanjut , hingga akhirnya energi kalor berpindah ke reservoir dingin, dan baru berhenti setelah mencapai kesetimbangan termal Perpindahan kalor dengan cara seperti ini disebut konduksi . Jadi konduksi adalah perpindahan kalor melalui sesuatu benda akibat interaksi molekuler. Kelajuan kalor berpindah secara konduksi ternyata sebanding dengan luas penampang batang atau medianya, selisih suhu antara kedua benda(kedua reservoir misalnya), dan berbanding terbalik dengan panjang bidang batang. Terdapat konduktivitas termal menyatakan kemampuan bahan menghantarkan kalor.(Hasra, Amran:2008)

(41)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 21 Energi termal dihantarkan dalam zat padat menurut salah satu dari dua modus berikut : melalui getaran kisi (lattice vibration) atau dengan angkutan melalui elektron bebas. Dalam konduktor listrik yang baik, diman terdapat elektron bebas yang bergerak di dalam stuktur kisi bahan –bahan , maka elektron di samping dapat mengangkut muatan muatan listrik, dapat pula membawa energy termal dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah, sebagaimana halnya dalam gas. Bahkan elektron ini sering di sebut gas elektron (electron gas). Energi dapat pula berpindah sebagai energi getaran dalam stuktur kisi bahan. Namun , pada umumnya perpindahan energi melalui gataran ini tidaklah sebanyak dengan cara angkutan elektron. Karena itu, penghantar listrik yang baik selalu merupakan penghantar kalor yang baik pula, seperti halnay tembaga, alumunium dan perak. Sebaliknya isolator listrik yang baik merupakan isolator kalor pula. Konduktivitas termal beberapa zat padat tertentu.

Konduktivitas termal berbagai bahan isolator juga diberikan dalam table.Sebagai contoh, nilai untuk wol kaca(glass wol) ialah 0.038W/m ℃ dan untuk kaca jendela 0.78 W/m ℃ . Pada suhu tinggi , perpindahan energy pada bahan isolator berlangsung dalam beberapa cara:konduksi melalui bahan berongga atau padat, konduksi melalui udara yang terkurung dalam rongga –rongga dan jika suhu cukup tinggi melalui radiasi.(j.P. Holman,1993:6-10).

(42)

MODUL PRAK THERMODINAMIKA 22 IV. Jalannya Percobaan

1. Mengisi benjana es dengan air lalu bekukan dalam freezer . Pekerjaan ini dilakukan sebelum pelaksanaan kegiatan pratikum.

2. Mengukur ketebalan dari setiap material sampel yang digunakan dalam pratikum(h). 3. Memasang material sampel pada tabung ruang uap seperti yang ditunjukan pada gambar 2 4. Mengukur diameter dari bloke s dan nilai ini dilambangkan dengan d1. Tempatkan es tersebut

di atas sampel.

5. Membiarkan es berada di atas sampel selama beberapa menit sehingga es mulai melebur dan terjadi kontak penuh antara es dengan permukaan material sampel.

6. Mentukan massa dari tabung kecil yang digunakan untuk menampung es yang melebur(Mt). 7. Mengumpulkan es yang melebur dalam tabung untuk suatu waktu pengukuran ta Misalnya

sekitar 3 menit, lakukan untuk 3 kali pengukuran.

8. Menentukan massa dari tabung yang berisi es yang melebur tadi(Mta)

9. Menentukan massa es yang melebur (Ma) dengan cara mengurangi Mta dengan Mt

10. Mengalirkan uap ke dalam ruang uap .biarkan uap mengalir untuk beberapa menit sampai temperature mencapai stabil sehingga aliran panas dalam keadaan mantap (steady), artinya temperature pada beberapa titik tidak berubah terhadap waktu.

11. Mengosongkan tabung yang digunakan untuk mengmpulkan es yang melebur. Ulangi langkah 6 sampai 9 tetapi pada waktu ini dengan uap dialirkan ke dalam ruang uap dalam suatu waktu tertentu tau(missal sekitar 3 menit). Ukurlah massa es yang melebur (Mau). Lakukan lah untuk 3 kali pengukuran.

12. Melakukanlah pengukuran ulang diameter bloke s yang dinyatakan dengan d2.

(43)

VII. Buku Acuan

Serway, R. “Physics for scientist & Engineers With Modern Physics” , James Madison University Harrison burg, Virginia, 1989 Bab 28.

(44)

DAFTAR PUSTAKA

Faiser, Virgil Moring. 1970. Thermodynamics Sixt Edition. New York : Collar Macnillam Internasional

• Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga

• Jones, E.R. dan Chiulders, R.L. 1994. Contemporary College Physics, Second Edition. New York: Addison Wesley Longman. Fisika Universitas, 2002

• Kanginan, Marthen.2004. Fisika untuk SMA Kelas XI. Bandung: Erlangga

• Kaufman, Myron. 2001. Principles Of Thermodynamics. New York : Marcell Dekker. • Pippard, AB. 1957. Elements Of Classical Thermodynamics. New York : Cambridge

University Press.