BAB I
PENDAHULUAN
I.I Tujuan Percobaan
Setelah mengikuti praktikum ini, mahasiswa diharapkan:
1. Mampu menentukan kalor lebur es
2. Mampu menentukan panas jenis suatu benda berdasarkan Azas Black I.II Alat-alat Percobaan
1. Satu set kalorimeter dan pengaduknya 2. Thermometer
3. Stopwatch
4. Bongkah es batu secukupnya
5. Benda yang akan diukur kalor jenisnya 6. Neraca teknis
BAB II
PEMBAHASAN
II.1 Teori Dasar
Apabila dua benda yang berlainan temperaturnya disentuhkan, maka benda yang lebih panas akan memberikan sebagian panasnya kepada benda yang lebih rendah temperaturnya, sampai akhirnya dicapailah temperatur akhir yang sama (keseimbangan temperatur).
Satuan yang dipakai pada perpindahan panas adalah kalori, yang didefinisikan sebagai “Jumlah panas yang dibutuhkan oleh setiap 1 gram air untuk menaikkan temperatur 1oC”.
Apabila ke dalam kalorimeter yang berisi air dimasukkan benda yang berbeda temperaturnya (misal lebih panas), akan terjadi aliran panas dari benda ke kalorimeter dan air.
Setelah dicapai keadaan setimbang, maka :
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4) (1) Dimana :
W1, W2, W3 = Berat kalorimeter, berat air, dan berat benda C1, c2, c3 = Kalor jenis kalorimeter, air, dan benda T1, T2, T3 = Temperatur awal kalorimeter, air, dan benda
T4 = Temperatur akhir kalorimeter, air, dan benda setelah dicapai kesetimbangan
Bila yang dimasukkan ke dalam kalorimeter tersebut adalah bongkah es yang kalor leburnya P, berat G, maka persamaan (1) menjadi :
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = P G – W3 c3 (T3 – T4) (2) II.1 Teori Tambahan
Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor jenis suatu zat. Salah satu bentuk kalorimeter adalah kalorimeter campuran. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bejana logam kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan didalam bejana lain yang agak lebih besar. Kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat misalkan gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai isolator agar pertukaran kalor dengan sekitar kalorimeter dapat dikurangi.
Kalorimeter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan didalam kalorimeter, air dalam kalorimeter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai akibat pencampuran dua zat yang suhunya berbeda.
Asas penggunaan kalorimeter adalah Asas Black. Setiap dua benda atau lebih dengan suhu berbeda dicampurkan maka benda yang bersuhu lebih tinggi akan melepaskan kalornya, sedangkan benda yang bersuhu lebih rendah akan menyerap kalor hingga mencapai keseimbangan yaitu suhunya sama. Pelepasan dan penyerapan kalor ini besarnya harus imbang. Kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap sehingga berlaku hukum kekekalan energi. Pada sistem tertutup, kekekalan energi panas (kalor) ini dapat dituliskan sebagai berikut :
Q lepas = Q terima Dengan Q = m . c. ∆t Dengan :
Q = banyaknya kalor yang diperlukan (J) m = massa suatu zat yang diberi kalor (kg) c = kalor jenis zat (J/kgoC)
∆t = kenaikan/perubahan suhu zat (oC) C = kapasitas kalor suatu zat (J/oC)
Pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor.
Untuk melakukan pengukuran kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat digunakan kalorimeter. Salah satu kegunaan yang penting dari kalorimeter adalah dalam penentuan kalor jenis suatu zat. Pada teknik yang dikenal sebagai
“metode campuran”, suatu sampel zat dipanaskan sampai temperatur tinggi yang diukur dengan akurat, dan dengan cepat ditempatkan pada air dingin kalorimeter.
Kalor yang hilang pada sampel tersebut akan diterima oleh air dan kalorimeter.
Dengan mengukur suhu akhir campuran tersebut, maka dapat dihitung kalor jenis zat tersebut.
Zat yang ditentukan kalor jenisnya dipanasi sampai suhu tertentu. Dengan cepat zat itu dimasukkan kedalam kalorimeter yang berisi air dengan suhu dan massa yang sudah diketahui. Kalorimeter diaduk sampai suhunya tidak berubah lagi. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi, kalor jenis yang dimasukkan dapat dihitung.
BAB III
Langkah Percobaan
III.1 Kalor Lebur Es
1. Menimbang bejana kalorimeter dan bejana pengaduknya dengan ketelitian yang maksimal. Bila pada pengaduk terdapat gagang yang terbuat dari bahan lain, maka dilepas terlebih dahulu
2. Mengisikan air ke dalam bejana kalorimeter sampai kurang lebih ¾ nya. Lalu bejana kalorimeter dan pengaduk yang telah berisi air ditimbang dengan teliti.
3. Memasukkan kalorimeter ke dalam bejana pelindung lalu ditutup.
Termometer dipasangkan , sehingga hanya bola yang erisi air raksa saja yang tercelup dengan air. Jangan terlalu dekat dengan dasar bejana, diamkan sebentar sambil dibaca suhunya dan ditimbang beratnya.
4. Mengambil beberapa bongkah batu es, lalu ditimbang dengan neraca teknis.
5. Bongkahan batu es tersebut dimasukkan ke dalam bejana kalorimeter, lalu ditutup beserta thermometernya dengan hati-hati. Sambil diaduk, suhunya dibaca setiap 30 detik sampai suhu tidak mengalami perubahan lagi.
6. Menimbang berat akhir kalorimeter.
III.2 Campuran Air dengan Air Panas
1. Kalorimeter dengan pengaduknya dikosongkan lalu dikeringkan.
2. Menimbang bejana kalorimeter dan pengaduknya.
3. Mengisikan air ke dalam bejana kalorimeter sampai kurang kebih ¼ nya. Lalu bejana kalorimeter dan pengaduk yang telah berisi air ditimbang dengan teliti.
4. Kalorimeter dimasukkan ke dalam bejana pelindung lalu ditutup.
Termometer dipasang, sehingga hanya bola yang berisi air raksa saja yang tecelup dalam air. Jangan terlalu dekat dengan dasar bejana, diamkan sebentar sambil dibaca suhunya dan ditimbang beratnya.
5. Mengambil gelas kimia, dikeringkan, lalu ditimbang beratnya.
6. Gelas kimia diisi dengan air, kemudian ditimbang berat keseluruhan gelas dan air.
7. Gelas kimia berisi air dipanaskan hingga mendidih. Suhu air dicatat.
8. Memasukkan air panas ke dalam kalorimeter, lalu kalorimeter beserta termometer ditutup dengan hati-hati. Sambila diaduk, suhu nya dibaca setiap 30 detik sampai suhu tidak mengalami perubahan lagi.
9. Menimbang berat akhir kalorimeter.
III.3 Kalor Jenis Benda
1. Kalorimeter dengan pengaduknya dikosongkan lalu dikeringkan.
2. Menimbang bejana kalorimeter dan pengaduknya.
3. Mengisikan air ke dalam bejana kalorimeter sampai kurang kebih ¼ nya. Lalu bejana kalorimeter dan pengaduk yang telah berisi air ditimbang dengan teliti.
4. Kalorimeter dimasukkan ke dalam bejana pelindung lalu ditutup.
Termometer dipasang, sehingga hanya bola yang berisi air raksa saja yang tecelup dalam air. Jangan terlalu dekat dengan dasar bejana, diamkan sebentar sambil dibaca suhunya dan ditimbang beratnya.
5. Menimbang massa benda yang akan diukur kalor jenisnya dengan neraca teknis.
6. Mengisi gelas kimia dengan air, kemudian memasukkan benda dan memanaskan gelas hingga air mendidih. Suhu air yang mendidih dicatat (sama dengan suhu benda).
7. Memasukkan benda tadi ke dalam kalorimeter. Kalorimeter ditutup beserta termometernya dengan hati-hati. Sambil diaduk suhunya dibaca setiap 30 detik sampai suhu tidak mengalami perubahan lagi.
8. Menimbang berat akhir kalorimeter.
9. Langkah 2-8 diulangi dengan benda yang berbeda.
BAB IV Analisa Data
IV.1 Data Pecobaan Percobaan 1
W1 = Berat kalorimeter kosong : 125,54 g W2 = Berat Air (3/4) : 181,00 g
W3 = Berat Es : 50,80 g
c1 = 0,205 Kal/goC c2 = 1,000 Kal/goC c3 = ?
Berat (gram) Suhu (oC)
W1 125,54 T1 27
W2 181,00 T2 26,5
W3 50,80 T3
T4
4 14,8 Perubahan suhu setiap 10 detik
No t (detik) Suhu (oC)
1 10 22
2 20 19
3 30 15
4 40 14
5 50 14
6 60 13,5
7 70 13
8 80 13
9 90 12,5
10 100 12
Percobaan 2
W1 = Berat kalorimeter kosong : 109,14 g W2 = Berat Air (3/4) : 228,94 g W3 = Berat Air Panas : 57,68 g c1 = 0,205 Kal/goC
c2 = 1,000 Kal/goC c3 = ?
Berat (gram) Suhu (oC)
W1 109,14 T1 26
W2 338,08 T2 26
W3 395,76 T3
T4
68 37 Perubahan suhu setiap 10 detik
No t (detik) Suhu (oC)
1 10 36
2 20 37
3 30 37
4 40 37
5 50 37
6 60 37
7 70 37
8 80 37
9 90 37
10 100 37
Percobaan 3
W1 = Berat kalorimeter kosong : 109,14 g W2 = Berat Air (3/4) : 133,34 g W3 = Berat Benda : 63,80 g c1 = 0,205 Kal/goC
c2 = 1,000 Kal/goC c3 = ?
Berat (gram) Suhu (oC)
W1 109,14 T1 26
W2 242,48 T2 34
W3 306,28 T3
T4
93 37 Perubahan suhu setiap 10 detik
No t (detik) Suhu (oC)
1 10 41
2 20 39
3 30 37
4 40 37
5 50 37
6 60 37
7 70 37
8 80 37
9 90 37
10 100 37
IV.2 Analisa Matematis Percobaan 1
Besarnya kalor lebur es (P) dengan menggunakan persamaan (2) Mencari c3 (Kalor Jenis es)
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4) 125,54 . 0,205 (14,8-27) + 181 . 1,000 (14,8-26,5) = 50,80 . c3 (4-14,8)
25,7357 (12,2) + 181 (10,7) = 50,80 c3 (10,8) 313,9755 + 1936,7 = 548,64 c3
2250,6755 = 548,64 c3
c3 = 2250,6755
548,64
= 4,1023 Kal/goC
Mencari P (Kalor Lebur Es)
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = P G – W3 c3 (T3 – T4)
125,54 . 0,205 (14,8-27) + 181 . 1,000 (14,8-26,5) = P . 50,80 – 50,80 . 4,1023 (4-14,8)
25,7357 (12,2) + 181 (10,7) = 50,80P - 208,39684 (10,8) 313,9755 + 1936,7 = 50,80P – 2250,6859
2250,6755 = 50,80P – 2250,6859 2250,6755 + 2250,6859 = 50,80P
4501,3614 = 50,80P
P = 4501,3614 50,80
= 88,6095 oC
Percobaan 2
Kalor Jenis Campuran Air Dengan Air Panas
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4) 109,14 . 0,205 (37-26) + 228,94 . 1,000 (37-26) = 57,68 . c3 (68-37)
22,3737 (11) + 228,94 (11) = 57,68 c3 (31) 246,1107 + 2518,34 = 1784,98 c3
2764,4507 = 1784,98 c3
c3 = 2764,4507 1784,98 c3 = 1,5487 Kal/goC
Percobaan 3 Kalor Jenis Benda
W1 c1 (T4 – T1) + W2 c2 (T4 – T2) = W3 c3 (T3 – T4) 109,14 . 0,205 (37-26) + 133,34 . 1,000 (37-34) = 63,80 . c3 (93-37)
22,3737 (11) + 133,34 (3) = 63,80 c3 (56) 246,1107 + 400,02 = 3572,8 c3
646,1307 = 3572,8 C3
C3 = 646,1307 3572,8
