LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA LANJUT
Laporan Ini Disusun Guna Memenuhi Tugas Praktikum Mata Kuliah: Fisika Lanjut
Dosen Pengampu: Dr. Yulianto Agung Rezeki, S.Pd., M. Si.
TERMOMETRI
Disusun Oleh:
Rosa Gumara Ariani K2322073
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2024
A. Judul Termometri B. Tujuan
1. Memahami konsep temperatur dan hukum ke nol termodinamika
2. Menentukan grafik temperatur terhadap waktu (grafik perubahan fase es) C. Dasar Teori
Termodinamika adalah bagian penting dari bidang fisika yang mengkaji perpindahan panas dan prinsip-prinsip yang mengaturnya. Ini merupakan cabang ilmu yang memusatkan perhatian pada fenomena kalor serta mekanisme aliran panas (Sudarmo, 2018). Termodinamika memegang peran krusial dalam menganalisis sistem yang terlibat dalam transfer energi (Sari, 2013 dalam (Fatiatun, Pratiwi, Wirdati, & Avifatun, 2022). Termodinamika adalah mekanisme di mana energi berpindah dalam bentuk kalor dan kerja. Kalor merujuk pada transfer energi karena perbedaan suhu, sementara kerja mengacu pada perubahan energi yang bukan disebabkan oleh perubahan suhu (Hawa, Supriadi, & Prastowo, 2021).
Temperatur merupakan indikator dari tingkat panas atau dingin suatu benda atau medium. Di Indonesia, satuan yang umum digunakan untuk mengukur temperatur adalah derajat Celcius (°C) (Sarsinta, 2008 dalam (Mustamin, et al., 2017). Sedangkan menurut (Riyanto, 2009 dalam (Mustamin, et al., 2017), temperatur adalah representasi dari energi kinetik rata-rata molekul suatu benda. Semakin tinggi temperatur, semakin besar pula energi kinetik rata-rata.
Temperatur udara mengacu pada keadaan panas atau dinginnya udara di suatu lokasi. Perubahan temperatur udara dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti pergerakan udara, perbedaan kecepatan proses pemanasan dan pendinginan, serta jumlah uap air dan permukaan bumi. Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur temperatur udara (Wirastuti, et al, 2008 dalam (Mustamin, et al., 2017).
Peningkatan suhu suatu benda bisa menjadi acuan untuk menghitung jumlah kalor yang diserap oleh benda tersebut. Jika sejumlah kalor mengakibatkan
perubahan suhu benda sebesar (∆T), maka kapasitas kalor didefinisikan sebagai (Zelviani, Riska, & Fitriyanti, 2020):
𝐶 = 𝑄
∆𝑇
Jumlah kalor yang diberikan sebanding dengan perubahan suhu benda, yang berarti semakin besar kalor yang diberikan, semakin besar pula kenaikan suhu benda tersebut. Kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu benda sebesar 10°C setara dengan kalor yang diperlukan untuk meningkatkan suhu sebesar 1°C pada massa dan jenis benda yang sama (Zelviani, Riska, & Fitriyanti, 2020).
Ketika suhu suatu benda meningkat karena menerima tambahan kalor, terjadi peningkatan pada suatu konstanta yang bergantung pada sifat-sifat khusus benda tersebut. Konstanta ini dikenal sebagai kapasitas kalor jenis.
Dengan demikian, jumlah kalor yang dibutuhkan untuk mengubah suhu benda sebanding dengan massa benda, perubahan suhunya, dan kapasitas kalor jenis benda tersebut. Relasi ini dapat diungkapkan secara matematis sebagai berikut (Zelviani, Riska, & Fitriyanti, 2020):
𝑄 = 𝑚 ∙ 𝑐 ∙ ∆𝑇
Gambar 1. Grafik Skema Perubahan Fase Zat.
Sumber:https://cdn.utakatikotak.com/20181217/20181217_101248lor.jpg
Kalor jenis merupakan jumlah energi yang diperlukan oleh satu kilogram zat untuk mengalami perubahan suhu sebesar 10°C. Ini merupakan sifat termal khas dari suatu materi yang bervariasi tergantung pada jenis benda yang dipanaskan atau didinginkan. Kalor sendiri adalah bentuk energi yang mampu
menyebabkan perubahan suhu pada suatu benda (Zelviani, Riska, & Fitriyanti, 2020).
Hukum nol termodinamika menyatakan bahwa jika dua benda memiliki suhu yang sama dengan benda ketiga, maka semua benda tersebut memiliki suhu yang sama satu dengan yang lain (Supardianningsih, 2015 dalam (Saepuloh, 2022). Dengan kata lain, jika benda A memiliki suhu yang sama dengan benda B, dan benda B memiliki suhu yang sama dengan benda C, maka benda A juga memiliki suhu yang sama dengan benda C. Ini berarti ketiga benda tersebut berada dalam kondisi termal yang sama.
Gambar 2. Ketika ketiga benda berada dalam kondisi termal yang sama.
Situasi ini bisa dijelaskan sebagai berikut: Ketika dua benda dengan suhu yang berbeda bertemu, mereka dikatakan berada dalam kontak termal.
Permukaan di mana keduanya bersentuhan disebut sebagai permukaan kontak termal. Suhu sebuah benda, yang menentukan seberapa panas atau dinginnya, ditentukan oleh jumlah energi panas (kalor) yang diserap oleh molekul-molekul benda tersebut. Besar kecilnya suhu benda ini disebut sebagai suhu benda (Siswanto,et al., 2009 dalam (Saepuloh, 2022).
Dalam kehidupan sehari-hari, konsep kalor sangat mudah ditemukan, contohnya dalam tubuh manusia yang memiliki sistem kalor yang sensitif terhadap lingkungan sekitarnya. Ini sesuai dengan Prinsip Pertama Termodinamika, di mana kalor yang masuk sama dengan kalor yang diterima.
Ketika seseorang aktif dan bergerak banyak, tubuh akan melepaskan kalor melalui perpindahan panas. Ini merupakan prinsip alamiah bahwa kalor yang keluar dari tubuh harus seimbang dengan kalor yang diterima untuk menjaga suhu tubuh tetap stabil (Nurhidayat, Aprilia, Wahyuni, & Nana, 2020).
D. Alat dan Bahan
No Alat dan Bahan Jumlah Gambar 1 Termometer 1 buah
2 Stopwatch 1 buah
3 Busen 1 buah
4 Kasa 1 buah
5 Gelas Beaker 2 buah
6 Es Batu 4 buah
7 Kaki Tiga 1 buah
8 Korek Api 1 buah
9 Penjepit Kayu 1 buah
10 Statis 1 buah
Tabel 1. Alat dan Bahan
E. Prosedur Kerja
1. Alat dan bahan disiapkan
2. Alat-alat percobaan disusun seperti pada gambar di bawah
Gambar 3. Rangkaian Percobaan
3. Dua balok es batu dimasukkan ke dalam gelas beaker
4. Termometer diletakkan kemudian diperhatikan saat es mulai mencair merata dan permukaan cairan termometer yang tidak berubah (konstan) ditandai sebagai titik leleh air es.
5. Derajat celcius temperatur es mula-mula dicatat.
6. Busen dinyalakan bersamaan dengan dinyalakannya stopwatch. Air es tersebut dipanaskan hingga mendidih dan permukaan cairan termometer diperhatikan hingga menunjukkan ketinggian yang konstan dan ditandai sebagai titik didih air.
7. Proses yang terjadi dalam pemanasan ini diamati dengan cermat. Kemudian apa saja yang terjadi dicatat ke dalam tabel pengamatan.
8. Semua peristiwa yang terjadi digambarkan dalam satu grafik. Grafik yang diperoleh dari percobaan sesuai dengan grafik berikut:
Gambar 4. Grafik Hasil Percobaan
9. Grafik yang diperoleh dari percobaan dianalisis kesesuainnya dengan grafik menurut teori.
F. Skema Alat
Gambar 5. Skema Alat pada saat Persiapan Praktikum Gambar 6. Skema Alat saat Praktikum
G. Data Hasil Pengamatan
• Percobaan 1
𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝑚𝑒𝑠 = 30 𝑚𝑙 Titik Lebur = 23ºC
No Titik Fase Waktu (s) Durasi T (ºC)
1 A Es 0s 0s 2ºC
2 B Es Mencair 275s 275s 23ºC
3 C Air 363s 152s 23ºC
4 D Air Mendidih 777s 414s 93ºC
5 E Menguap 815s 22s 93ºC
Tabel 2. Tabel Data Hasil Pengamatan 1
• Percobaan 2
𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝑚𝑒𝑠 = 30 𝑚𝑙 Titik Lebur = 24ºC
No Titik Fase Waktu Durasi T (ºC)
1 A Es 0s 0s 2ºC
2 B Es Mencair 153s 153s 24ºC
3 C Air 286s 133s 24ºC
4 D Air Mendidih 731s 445s 97ºC
5 E Menguap 794s 63s 97ºC
Tabel 3. Tabel Data Hasil Pengamatan 2
H. Analisis Data
a. Analisis Kuantitatif Percobaan 1
▪ Titik AB 𝑄𝐴𝐵 = 𝑚𝑐∆𝑇
𝑄𝐴𝐵 = (30 𝑚𝑙 ∙ 1 𝑔/𝑚𝑙) ∙ 0,595 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃ ∙ (23 − 2)℃
𝑄𝐴𝐵 = (30 𝑔) ∙ 0,595 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃ ∙ (21)℃
𝑄𝐴𝐵 = 374,85 𝑘𝑎𝑙
▪ Titik BC 𝑄𝐵𝐶 = 𝑚𝐿
𝑄𝐵𝐶 = (30 𝑚𝑙 ∙ 1 𝑔/𝑚𝑙) ∙ 80 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃
𝑄𝐵𝐶 = (30 𝑔) ∙ 80 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃
𝑄𝐵𝐶 = 2400 𝑘𝑎𝑙
▪ Titik CD 𝑄𝐶𝐷 = 𝑚𝑐∆𝑇
𝑄𝐶𝐷 = (30 𝑚𝑙 ∙ 1 𝑔/𝑚𝑙) ∙ 1 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃ ∙ (93 − 23)℃
𝑄𝐶𝐷 = (30 𝑔) ∙ 1 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃ ∙ (70)℃
𝑄𝐶𝐷 = 2100 𝑘𝑎𝑙
▪ Titik DE 𝑄𝐷𝐸 = 𝑚𝑈
𝑄𝐷𝐸 = (30 𝑚𝑙 ∙ 1 𝑔/𝑚𝑙) ∙ 540 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃
𝑄𝐷𝐸 = (30 𝑔) ∙ 540 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃
𝑄𝐷𝐸 = 16200 𝑘𝑎𝑙
▪ Kalor Total
𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝐴𝐵+ 𝑄𝐵𝐶 + 𝑄𝐶𝐷+ 𝑄𝐷𝐸
𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 374,85 𝑘𝑎𝑙 + 2400 𝑘𝑎𝑙 + 2100 𝑘𝑎𝑙 + 16200 𝑘𝑎𝑙 𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 21074,85 𝑘𝑎𝑙
▪ Grafik
Grafik 1. Grafik Percobaan 1
Percobaan 2
▪ Titik AB 𝑄𝐴𝐵 = 𝑚𝑐∆𝑇
𝑄𝐴𝐵 = (30 𝑚𝑙 ∙ 1 𝑔/𝑚𝑙) ∙ 0,595 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃ ∙ (24 − 2)℃
𝑄𝐴𝐵 = (30 𝑔) ∙ 0,595 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃ ∙ (22)℃
𝑄𝐴𝐵 = 392,7 𝑘𝑎𝑙
▪ Titik BC 𝑄𝐵𝐶 = 𝑚𝐿
𝑄𝐵𝐶 = (30 𝑚𝑙 ∙ 1 𝑔/𝑚𝑙) ∙ 80 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃
𝑄𝐵𝐶 = (30 𝑔) ∙ 80 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃
𝑄𝐵𝐶 = 2400 𝑘𝑎𝑙
▪ Titik CD 𝑄𝐶𝐷 = 𝑚𝑐∆𝑇
y = 0,1214x - 7,3451 R² = 0,9564
-20 0 20 40 60 80 100
0 200 400 600 800 1000
Suhu (C)
Waktu (s)
Percobaan 1
𝑄𝐶𝐷 = 𝑚𝑐∆𝑇
𝑄𝐶𝐷 = (30 𝑚𝑙 ∙ 1 𝑔/𝑚𝑙) ∙ 1 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃ ∙ (97 − 24)℃
𝑄𝐶𝐷 = (30 𝑔) ∙ 1 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃ ∙ (73)℃
𝑄𝐶𝐷 = 2190 𝑘𝑎𝑙
▪ Titik DE 𝑄𝐷𝐸 = 𝑚𝑈 𝑄𝐷𝐸 = 𝑚𝑈
𝑄𝐷𝐸 = (30 𝑚𝑙 ∙ 1 𝑔/𝑚𝑙) ∙ 540 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃
𝑄𝐷𝐸 = (30 𝑔) ∙ 540 𝑘𝑎𝑙/𝑔℃
𝑄𝐷𝐸 = 16200 𝑘𝑎𝑙
▪ Kalor Total
𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝐴𝐵+ 𝑄𝐵𝐶 + 𝑄𝐶𝐷+ 𝑄𝐷𝐸
𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 392,7 𝑘𝑎𝑙 + 2400 𝑘𝑎𝑙 + 2190 𝑘𝑎𝑙 + 16200 𝑘𝑎𝑙 𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = 21182,7 𝑘𝑎𝑙
▪ Grafik
Grafik 2. Grafik Percobaan 2
b. Analisis Kualitatif
Pada tanggal 15 Maret 2024, di Laboratorium Elektronika Dasar Lantai 2 Gedung D FKIP UNS, telah dilaksanakan praktikum dengan judul
“Termometri”. Termodinamika adalah studi tentang perpindahan panas dan prinsip-prinsip yang mengaturnya. Ini memusatkan perhatian pada
y = 0,1256x - 0,5363 R² = 0,975
-20 0 20 40 60 80 100 120
0 200 400 600 800 1000
Suhu (C)
Waktu (s)
Percobaan 2
fenomena kalor dan aliran panas (Sudarmo, 2018). Ini juga krusial dalam menganalisis sistem yang terlibat dalam transfer energi (Sari, 2013 dalam Fatiatun, Pratiwi, Wirdati, & Avifatun, 2022). Temperatur adalah indikator panas atau dinginnya suatu benda, diukur dalam derajat Celcius (°C) di Indonesia (Sarsinta, 2008 dalam Mustamin, et al., 2017). Temperatur mencerminkan energi kinetik rata-rata molekul, di mana semakin tinggi temperatur, semakin besar energi kinetiknya (Riyanto, 2009 dalam Mustamin, et al., 2017). Perubahan temperatur udara dipengaruhi oleh berbagai faktor, dan termometer digunakan untuk mengukurnya (Wirastuti, et al., 2008 dalam Mustamin, et al., 2017).
Praktikum ini bertujuan untuk memahami konsep temperatur dan hukum ke nol termodinamika serta menentukan grafik temperatur terhadap waktu (grafik perubahan fase es). Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini, yaitu termometer, stopwatch, busen, kasa, kaki tiga, korek api, penjepit kayu, dan statis yang masing-masing berjumlah 1 buah. Selain itu, dalam praktikum ini juga memerlukan 2 buah gelas beaker, dan 4 buah es batu.
Langkah awal yang harus dilakukan setelah menyiapkan alat dan bahan, yaitu menyusun alat-alat percobaan sperti pada Gambar. 3.
Selanjutnya, masukkan 2 balok es batu ke dalam gelas beaker. Kemudian, letakkan termometer dan perhatikan ketika es telah mencair merata dan tandai permukaan cairan termometer yang tidak berubah (konstan) sebagai titik leleh air es. Lalu, catat derajat celcius temperatur es mula-mula.
Selanjutnya, nyalakan busen bersamaan dengan mengaktifkan stopwatch.
Panaskan air tes tersebut hingga mendidih perhatikan permukaan cairan termometer hingga menunjukkan ketinggian yang konstan dan tandai sebagai titik didih air. Kemudian amati baik-baik apa yang terjadi dalam proses pemanasan ini dan catat apa yang terjadi ke dalam tabel pengamatan.
Setelah itu, gambarkan semua peristiwa yang terjadi dalam satu grafik.
Grafik yang diperoleh dari percobaan sesuai dengan Gambar. 4. Langkah terakhir, analisis apakah grafik yang diperoleh dari percobaan sesuai dengan
grafik menurut teori. Ulangi semua langkah percobaan tersebut sebanyak dua kali percobaan.
Data yang diperoleh pada praktikum kali ini untuk percobaan 1 dengan mair = mes sebesar 30 ml dan titik lebur sebesar 23ºC, yaitu di titik A pada saat fase es diperoleh suhunya sebesar 2ºC dengan waktu selama 0s dan durasi selama 0s. Kemudian di titik B pada saat fase es mencair diperoleh suhunya sebesar 23ºC dengan waktu selama 275s dan durasi selama 275s. Kemudian di titik C pada saat fase air diperoleh suhunya sebesar 23ºC dengan waktu selama 363s dan durasi selama 152s. Kemudian di titik D pada saat fase air mendidih diperoleh suhunya sebesar 93ºC dengan waktu selama 777s dan durasi selama 414s. Terakhir, di titik E pada saat fase menguap diperoleh suhunya sebesar 93ºC dengan waktu selama 815s dan durasi selama 22s. Kemudian dari data tersebut diperoleh nilai kalor (Q) untuk titik AB sebesar 374,85 kal; titik BC sebesar 2400 kal; titik CD 2100 kal; titik DE sebesar 16200 kal; dan Kalor total sebesar 21074,85 kal. Selain itu, dari data hasil pengamatan didapatkan grafik y = 0,1214x - 7,3451 dan R² = 0,9564. Selanjutnya, untuk percobaan 2 dengan mair = mes
sebesar 30 ml dan titik lebur sebesar 24ºC, yaitu di titik A pada saat fase es diperoleh suhunya sebesar 2ºC dengan waktu selama 0s dan durasi selama 0s. Kemudian di titik B pada saat fase es mencair diperoleh suhunya sebesar 24ºC dengan waktu selama 153s dan durasi selama 153s. Kemudian di titik C pada saat fase air diperoleh suhunya sebesar 24ºC dengan waktu selama 286s dan durasi selama 133s. Kemudian di titik D pada saat fase air mendidih diperoleh suhunya sebesar 97ºC dengan waktu selama 731s dan durasi selama 445s. Terakhir, di titik E pada saat fase menguap diperoleh suhunya sebesar 97ºC dengan waktu selama 794s dan durasi selama 63s.
Kemudian dari data tersebut diperoleh nilai kalor (Q) untuk titik AB sebesar 392,7 kal; titik BC sebesar 2400 kal; titik CD 2190 kal; titik DE sebesar 16200 kal; dan Kalor total sebesar 21182,7 kal. Selain itu, dari data hasil pengamatan didapatkan grafik y=0,1256x - 0,5363 dan R²=0,975.
Kemudian, jika kita menganalisis grafik yang diperoleh dari percobaan
dengan grafik menurut teori cukup terlihat bahwa grafik yang diperoleh dari percobaan (Grafik. 1 dan Grafik. 2) sudah sesuai dengan grafik menurut teori.
Adapun faktor-faktor kesalahan yang mungkin terjadi dalam praktikum ini, yaitu kurang telitinya praktikan saat membaca suhu yang tertera pada termometer dan juga kurang kecekatan dalam menghentikan stopwatch untuk pembacaan waktu. Kemudian untuk penerapannya dalam kehidupan sehari-hari, yaitu terjadi ketika kita menggunakan termometer untuk memeriksa suhu, memasak nasi dengan rice cooker, mendinginkan air dengan kulkas, dan sebagainya.
I. Kesimpulan
1. Konsep temperatur merujuk pada ukuran dari tingkat panas atau dinginnya suatu benda, sedangkan hukum nol termodinamika menegaskan bahwa jika dua benda berada dalam keseimbangan termal dengan benda ketiga, maka keduanya akan berada dalam keseimbangan termal satu sama lain.
Dengan kata lain, jika benda A memiliki suhu yang sama dengan benda B, dan benda B memiliki suhu yang sama dengan benda C, maka benda A juga memiliki suhu yang sama dengan benda C. Ini menegaskan prinsip bahwa suhu adalah faktor penentu dalam menentukan arah aliran panas antara benda-benda yang berinteraksi secara termal.
2. Pada praktikum kali ini hasil dari analisis grafik hasil percobaan dengan grafik menurut teori didapatkan hasil yang sudah sesuai. Grafik percobaan 1 maupun grafik percobaan 2 sudah sesuai dengan grafik menurut teori.
J. Daftar Pustaka
Fatiatun, F., Pratiwi, A. D., Wirdati, A. C., & Avifatun, N. (2022). PENERAPAN
TERMODINAMIKA HEATING DAN COLLING PADA
DISPENSER. Jurnal Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat, Vol. 9 No. 2, 146-150.
Hawa, A. A., Supriadi, B., & Prastowo, S. H. (2021). EFEKTIVITAS PENGEMBANGAN PERANGKAT PEMBELAJARAN MODEL PBL
BERBANTUAN SIMULASI PhET PADA MATERI
TERMODINAMIKA UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN
BERPIKIR KRITIS SISWA. Jurnal Hasil Kajian, Inovasi, dan Aplikasi Pendidikan Fisika, Volume 7, Nomor 2.
Mustamin, T., Rahim, R., Baharuddin, Mulyadi, R., Jamala, N., & Kusno, A.
(2017). Analisis Fluktuasi Temperatur Udara dalam Ruang pada Ruang Seminar Laboratorium Sains dan Bangunan Kampus Gowa .
Nurhidayat, W., Aprilia, F., Wahyuni, D. S., & Nana. (2020). ETNO FISIKA BERUPA IMPLEMENTASI KONSEP KALOR PADA TARI MOJANG PRIANGAN. Jurnal Kajian Inovasi dan Aplikasi Pendidikan Fisika, Volume 6, Nomor 1.
Saepuloh, D. (2022). PENGEMBANGAN E-MODUL LABORATORIUM VIRTUAL (VIRTUAL LABORATORY) BERBASIS ANDROID SEBAGAI MEDIA PEMBELAJARAN FISIKA PADA MATERI TERMODINAMIKA KELAS XI.
Sudarmo, N. A. (2018). Analisis kemampuan berargumentasi ilmiah siswa SMA pada konsep termodinamika.
Zelviani, S., Riska, & Fitriyanti. (2020). NILAI TERMOFISIKA DAUN KAPUK, DAUN SIRIH, DAN DAUN BUNGA KEMBANG SEPATU SEBAGAI BAHAN KOMPRES DEMAM. Jurnal Fisika dan Terapannya, Vol. 7 (2), 107-113.
K. Lampiran
Gambar 7. Laporan Sementara
Gambar 8. Referensi
Gambar 9. Dokumentasi Tabel 4. Lampiran
