Menentukan Panas (Kalor) Jenis Logam

B. EKSPERIMEN 1. Mencampur Cairan

3. Menentukan Panas (Kalor) Jenis Logam

137

eksperimental berbeda secara signifikan dengan nilai tersebut, berikan alasannya!

138

jenis sampel logam (c). Panas jenis dapat diukur dengan menata ulang persamaan 6.5 menjadi:

c

_logam

=

^(mcΔT)air

−(mΔT)logam ……….. (6.6)

Jika diketahui panas jenis logam dan panas jenis air tidak diketahui, maka persamaan 6.6 tersebut dapat ditata ulang menjadi.

c

_air

=

^{−(mcΔT)𝑙𝑜𝑔𝑎𝑚}

(mΔT)_𝑎𝑖𝑟

………..

(6.7)

Jika melihat nilai panas jenis pada tabel panas jenis, perlu diingat bahwa ada dua cara menentukan panas jenis. Pertama, panas jenis ditentukan berdasarkan massa (seperti yang dilakukan pada percobaan laboratorium ini). Kedua, panas jenis ditentukan berdasarkan mol. Nilai panas jenis berdasarkan massa dinotasikan dengan huruf c kecil, sedangkan nilai panas jenis berdasarkan mol dinotasikan dengan huruf C besar. Harga nilai-nilai ini bisa sangat berbeda. Misalnya, panas jenis timbal dan besi C (berbasis mol) sangat mirip, dengan nilai masing-masing 26,4 dan 25,1 J/mol.K, sedangkan panas jenis besi berdasarkan massa, 0,450 J/g.K. lebih dari 3 kali panas jenis timbal, 0,127 J/g.K bersarkan massa.

Panas jenis sering dilambangkan dengan cp, cv, Cp, atau Cv. Hurup kedua pada lambang tersebut menunjukkan kondisi panas jenis ditentukan, yaitu pada tekanan konstan (p) atau volume konstan (v).

Kondisi pengukuran menjadi sangat penting jika mengukur panas jenis gas. Sedangkan perbedaan antara nilai panas jenis pada tekanan dan volume konstan untuk padatan dan cairan adalah kecil, dan dapat diabaikan untuk kegiatan lab ini.

139 Alat dan Bahan

1) Pelindung mata, sarung tangan, dan pakaian pelindung

2) Timbangan dan kertas timbangan 3) Kalorimeter

4) Themometer 5) Gelas ukur, 100 mL 6) Tabung reaksi 7) Penjepi tabung reaksi 8) Gelas kimia 600 mL 9) Pemanas

10) Timbal (timah hitam) dan besi (pluru senapan) 11) Air

Alternatif dan Modifikasi

• Anda dapat mengganti kertas timbangan dengan cawan Petri kecil atau wadah serupa.

• Anda dapat mengganti gelas kimia 600 mL dengan sauce pan atau wadah serupa yang lain.

• Anda dapat mengganti bentuk timbal dan besi lainnya, selama sampelnya pas di dalam tabung reaksi. Peluru timbal dapat diperoleh dari toko pemasok alat laboratorium atau dari toko alat olahraga yang menjual persediaan isi ulang senapan. (peluru timbal yang digunakan dalam peluru senapan adalah paduan, tetapi mengandung persentase timbal yang tinggi; beberapa peluru senapan menggunakan baja berlapis tembaga dan bukan timbal.) Dengan mengorbankan beberapa akurasi, anda dapat menggunakan pemberat roda (wheel weights) atau pemberat pancing. Karena barang-barang ini sering kali dibuat dari paduan timbal daripada timbal murni, hasil eksperimen anda mungkin berbeda secara signifikan dari nilai yang diperoleh dengan menggunakan sampel timbal murni. Anda dapat mengganti peluru besi dengan mur atau baut baja kecil. Toko peralatan olahraga menjual pelet senapan angin, yang hampir murni timah, dan peluru baja berlapis tembaga.

140 Prosedur

1) Gunakan kacamata pelindung, sarung tangan, dan pakaian pelindung.

2) Isi gelas kimia 600 mL dengan air keran hingga mendekati penuh, tambahkan batu didih, letakkan gelas kimia di atas pemanas, dan biarkan sampai air mendidih. Setelah air mendidih, kecilkan nyala pemanas hingga air mendidih secara perlahan.

3) Masukan timbal ke dalam salah satu tabung reaksi sampai ukuran kira-kira setengah tabung.

Celupkan tabung reaksi ke dalam air mendidih, usahakan tambung mencapai dasar gelas kimia.

4) Letakkan kertas timbangan (atau wadah lain) di atas timbangan dan nol-kan (tare) timbangan agar pembacaan 0,00 g pada layer timbangan.

5) Pindahkan timbal dari tabung reaksi ke dalam kertas timbangan dan tentukan massanya. Catat massa timbal pada baris A pada Tabel 6.3.

6) Pindahkan timbal kembali ke dalam tabung reaksi dan rendam tabung reaksi ke dalam penangas air mendidih, pastikan tidak ada air yang masuk ke dalam tabung reaksi. Jika perlu, jepit tabung reaksi dengan klem agar aman.

7) Ulangi langkah 3 sampai 6 dengan menggunakan besi.

8) Ukur suhu penangas air yang mendidih tersebut sampai ketelitian 0,1 °C dan catat nilainya pada baris B Tabel 6.3.

Perhatian!

Hati-hati dengan air panas dan kompor listrik untuk menghindari terjadinya luka bakar. Gunakan kacamata pelindung, sarung tangan, dan pakaian pelindung!

Commented [MC12]:

141

9) Letakkan tabung reaksi ke dalam penangas air mendidih setidaknya selama 10 sampai 15 menit sampai timbal dan besi mencapai suhu yang sama dengan penangas air mendidih.

10) Gunakan gelas ukur untuk mengukur sekitar 50,0 mL air dingin dengan ketelitian 0,1 mL, dan tuangkan ke dalam kalorimeter. Catat volumenya pada baris C Tabel 6.3.

11) Ukur suhu air dalam kalorimeter sampai ketelitian 0,1 °C dan catat nilainya pada baris D Tabel 6.3.

12) Gunakan penjepit tabung reaksi, angkat tabung reaksi dari penangas air mendidih, pindahkan timbal ke dalam kalorimeter, tutup kalorimeter.

13) Aduk isi kalorimeter, dan ukur suhu air di dalamnya. Saat suhu mencapai puncaknya, catat nilai tersebut dengan ketelitian 0,1 °C pada baris E Tabel 6.3.

14) Aduk isi kalorimeter, dan ukur suhu air di dalamnya. Catat hasil pengukuran tersebut sampai ketelitian 0,1 °C.

15) Kosongkan kalorimeter, dan ulangi langkah 10 sampai 13 dengan menggunakan besi.

16) Dengan menggunakan data hasil eksperimental untuk timah dan besi, hitung kalor jenis timbal dan besi dalam satuan J/g ·°C dan catat hasilnya pada baris G Tabel 6.3.

Limbah: Keringkan timbal (timah) dan besi kemudian simpan untuk digunakan lagi pada percobaan akan datang.

142 Tabel 6.3

Hasil Pengamata Pengukuran Panas Jenis Logam

Pariabel Timbal Besi

A. Massa logam ____.___ g ____.___ g B. Suhu penangas air ____.___ °C ____.___ °C C. Volume air ____.___ mL ____.___ mL D. Suhu awal air ____.___ °C ____.___ °C E. Suhu akhir air ____.___ °C ____.___ °C F. Perubahan suhu (E-D) ____.___ °C ____.___ °C G. Panas jenis ___.__ J/(g ·°C) ___.__J/(g · °C)

Opsi Percobaan

Jika anda memiliki waktu dan bahan yang diperlukan, anda dapat melakuka kegiatan berikut:

• Ulangi percobaan tersebut diatas dengan menggunakan berbagai jenis logam, seperti aluminium, tembaga, magnesium, timah, dan seng.

• Ulangi percobaan menggunakan logam paduan alloy.

Misalnya, anda dapat mencoba solder (timbal/timah), kuningan (tembaga/seng), perak nikel (tembaga/nikel), perunggu (tembaga/timah), dan sebagainya. Solder adalah pilihan yang baik, karena biasanya pada label mencantumkan persentase timbal dan timah dalam solder.

Ukur kalor jenis paduan dan bandingkan dengan kalor jenis dari logam komponen-komponenya untuk menentukan apakah kalor jenis paduan berbanding lurus dengan kalor jenis logam komponen.

• Ulangi percobaan dengan menggunakan mineral oil, vegetable oil, motor oil, atau cairan serupa sebagai pengganti air. Dengan menggunakan data kalor jenis timbal, tentukan kalor jenis cairan.

143 Post Test

1. Nilai aktual untuk panas jenis timbal dan besi masing-masing adalah 0,127 J/g·°C dan 0,450 J/g·°C. Hitung persen kesalahan dari nilai yang anda peroleh secara eksperimental!

2. Berikan beberapa penjelasan yang mungkin tentang kesalahan pada proses eksperimen yang anda lakukan!

3. Setelah selesai melakukan eksperimen ini, anda mengetahui bahwa termometer digital yang digunakan secara konsisten membaca 0,8°C.

Apakah kesalahan ini berpengaruh terhadap nilai panas jenis yang anda peroleh secara eksperimental? Mengapa?

4. Setelah selesai melakukan eksperimen ini, anda mengetahui bahwa gelas ukur yang digunakan secara konsisten menghasilkan cairan 5% lebih sedikit dari yang seharusnya. Apakah kesalahan ini berpengaruh terhadap nilai panas jenis yang anda peroleh secara eksperimental? Mengapa?