27
PERCOBAAN III PANAS SPESIFIK
A. Tujuan
1. Memahami konsep termodinamika yang terkait dengan aliran panas dari dan ke material.
2. Memahami hukum kekekalan energi yang diaplikasikan pada energi termal.
3. Menentukan panas spesifik dari alumunium dalam range temperatur antara air mendidih sampai dengan suhu ruangan.
(Monde, 2022) B. Dasar Teori
Kapasitas panas spesifik adalah jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu zat per satuan massa. Air memiliki kapasitas panas spesifik yang sangat tinggi, yang membuatnya baik untuk pengaturan suhu. Biasanya kalor dalam joule yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram sampel 1 kelvin ataupun 1 derajat celcius. Kapastitas panas spesifik didefinisikan sebagai rasio jumlah energi yang ditransfer ke bahan dan perubahan suhu, sehingga dihasilkan persamaan C = Q/T, dimana C merupakan kapasitas panas, Q merupakan energi (biasanya dinyatakan dalam joule), dan T merupakan perubahan suhu (biasanya dinyatakan dalam derajat celcius ataupun kelvin). Atau persamaan dapat ditulis dengan Q = m.c.ΔT.
panas spesifik dan kapasitas panas dihubungkan oleh massa, dengan persamaan
28
c = m . s. Dimana c merupakan kapasitas panas, m merupakan massa benda
dan s merupakan panas spesifik (Helmenstine, 2020).
Energi termal atau energi panas merupakan energi internal keseimbangan termodinamika yang sebanding dengan suhu mutlak dan dipindahkan sebagai panas dalam proses termodinamika. Pada tingkat mikroskopis dan dalam kerangka teori kinetik energi termal merupakan total energi rata-rata ada dalam kinetik sebagai hasil dari gerakan acak dari atom dan molekul, yang menghilangkana nol mutlak. Energi termal merupakan bagian dari potensial dan energi kinetik dari suatu benda atau sampel benda yang menghasilkan suhu sistem. Jumlah energi termal ini sulit ditentukan kecuali benda tersebut telah mencapai suhu melalui pendingin dan tidak menjadi sasaran untuk bekerja input dan output, atau energi perubahan lainnya dalam proses tersebut. Energi internal sistem juga sering disebut energi termodinamika, termasuk bentuk lain dari energi dalam suatu sistem termodinamika di samping energi panas, yaitu bentuk energi potensial yang tidak terpengaruh temeratur atau suhu (Templates, 2013).
Hukum kekekalan energi merupakan hukum termodinamika pertama/hukum termodinamika I, yang memiliki arti energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan. energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya (Mutia, 2019). Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang diterima atau dilepaskan oleh suatu benda. Dengan satuan joule atau kalori. Kalor sama dengan energi ppanas yang ditemui sehari-hari.
Pengertian dari kalor itu sendiri adalah suatu energi yang dimiliki oleh benda
29
atau zat yang bisa dideteksi alat ukur yang dinamakan termometer. Kalor merupakan energi yang memiliki karakterisitk berpindah dari suatu benda bersuhu tinggi ke benda yang memiliki suhu lebih rendah. Besaran kalor yang terkandung di dalam suatu benda atau zat yang dapat ditentukan dari tiga faktor, yaitu massa zat, kalor jenis serta perubahan suhu. Satuan resmi dari kalor adalah joule (Ikhtisar, 2022).
C. Alat dan Bahan 1. Alat
a. Beaker glass b. Hot plate c. Neraca analitik d. Cup sterofoam e. Termometer f. Tang penjepit
2. Bahan
a. Potongan logam b. Air
(Monde, 2022)
30 D. Prosedur Kerja
1. Ditimbang cup sterofom kosong,kemudian tuangkan air (Suhu ruangan) 50 ml dan timbang kembali, dihitung massa air didalamnya (MW).
2. Diukur temperatur aquades dalam cup sterofom. Sebagai initial temperatur air (TIW).
3. Ditimbang potongan logam (MAI).
4. Dipanaskan air dalam beaker glass menggunakan hot plater, disaat air sudah mendidih, dimasukkan potongan logam.
5. Diteruskan pemanasan, lalu pada suhu air dalam breaker glass yang berisi potongan logam mencapai 1000C kembali, catatlah suhu tersebut sebagai initial temperatur dari logam (TAIA).
6. Dipindahkan dengan cepat potongan logam tersebut kedalam cup sterofom yang berisi air dingin. Hati-hati jangan sampai ada yang tumpah.
7. Diaduk air dan potongan logam tersebut amati perubahan suhunya sampai setimbang dan catat suhu tersebut sebagai suhu kesetimbangan air dan potongan logam (Tf).
8. Diulangi langkah 1 s/d 7 dengan massa air yang berbeda.
(Monde, 2022)
31 E. Hasil Pengamatan
1. Data Percobaan
Tabel 3.1 data percobaan Nama Sampel Mo
(gr)
Mo+a
(gr)
Ms
(gr)
To+air
(oC)
Tos (oC)
TA (oC) Tembaga (50) 1.1 7,41 56,03 0,11 30,00 30,0 30,30 Tembaga (50) 1.2 71,4 55,80 0,12 30,28 30,0 30,15 Tembaga (100) 2.1 7,41 104,00 0,11 30,00 31,0 30,00 Tembaga (100) 2.2 7,41 106,00 0,21 31,00 30,0 30,00 Alumunium(50) 1.1 8,00 56,00 0,21 28,00 27,5 30,27 Alumunium(50) 1.2 8,00 56,00 0,47 28,00 27,5 30,27 Alumunium(50) 1.1 23,00 71,00 0,47 28,00 27,8 30,00 Alumunium(50) 1.2 23,00 71,00 0,21 28,00 27,5 30,00 Alumunium(100)1.1 8,00 103,00 0,21 28,00 27,5 30,50 Alumunium(100)1.2 8,00 103,00 0,47 28,00 27,5 30,50 Alumunium(100)1.1 29,00 1,80 0,47 28,00 27,8 30,80 Alumunium(100)1.2 29,00 1,80 0,21 28,00 27,8 30,80
Seng (50) 1.1 24,00 73,00 0,70 28,00 85,0 30,00
Seng (50) 1.2 24,00 73,00 1,65 29,00 85,0 39,00
Seng (50) 2.1 7,00 55,00 0,70 28,00 85,0 30,00
Seng (50) 2.2 7,00 55,00 1,65 28,00 85,0 30,00
Seng (100) 3.1 7,00 105,00 0,70 28,00 90,0 30,00 Seng (100) 3.2 7,00 105,00 1,65 29,00 90,0 30,00
32 Lanjutan tabel 3.1
2. Perhitungan persen Error Rumus mencari persen Error:
% Error = 𝑪𝑷 𝒆𝒌𝒔− 𝑪𝒑 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒕𝒊𝒔
𝑪𝒑 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒕𝒊𝒔 𝟏𝟎𝟎%
Perhitungan mencari persen error setiap komponen : 1. Tembaga
a. Untuk 50 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 4612,397− 389
389 100%
% Error = 1085%
Nama Sampel M0
(gr)
M0 + a (gr)
M seng (gr)
T0 + air (oC)
To S (oC) TA (oC) Seng (100) 4.1 24,00 122,00 0,70 2,90 90,0 30,00 Seng (100) 4.2 24,00 122,00 1,65 29,00 90,0 30,00 Besi (50) 1.1 0.59 57.12 0,51 28,00 29,0 95,00 Besi (50) 1.2 0,59 57,12 0,92 28,00 29,0 95,50 Besi (100) 1.1 0,59 104,00 0,51 28,00 29,0 95,00 Besi (100) 1.2 0,59 104,00 0,92 28,00 29,0 95,50 Tembaga II (50) 1.1 7,00 56,00 0,12 28,40 27,8 29,40 Tembaga II (50) 1.2 7,00 62,00 0,12 28,40 31,0 30,00 TembagaII(100)1.1 13,00 106,00 0,15 28,40 27,8 30,00 TembagaII(100)1.2 13,00 106,00 0,12 28,40 30,0 30,50
33 b. Untuk 100 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 83328,75 − 389
389 100%
% Error = 2131%
2. Aluminium a. Untuk 50 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 68237,99− 903
903 100%
% Error = 7456%
b. Untuk 100 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 161777,37 − 903
903 100%
% Error = 1781%
3. Seng
a. Untuk 50 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 406228,48 − 388
388 100%
% Error = 1046%
b. Untuk 100 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
34 % Error = 839905,57 − 388
388 100%
% Error = 2163%
4. Besi
a. Untuk 50 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 6350,6− 462
462 100%
% Error = 1274%
b. Untuk 100 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 12491,9 − 462
462 100%
% Error = 2603%
5. Tembaga II a. Untuk 50 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 211233,66 − 389
389 100%
% Error = 5420%
b. Untuk 100 ml
% Error = 𝐶𝑃 𝑒𝑘𝑠− 𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠
𝐶𝑝 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑡𝑖𝑠 100%
% Error = 220685,78 − 389
389 100%
% Error = 5663%
35 F. Pembahasan
Panas spesifik adalah jumlah panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebesar 1oC. Pengetahuan tentang panas spesifik sangat diperlukan untuk perhitungan proses-proses pemanasan atau pendinginan.
Pada suhu kamar, panas spesifik suatu bahan yang mengandung air dapat dihitung berdasarkan nilai-nilai panas spesifik dari bahan kering dan airnya.
Ketika suatu benda melepas panas disekitarnya, Q < 0 dan ketika benda-benda menyerap panas dari sekitarnya, Q > 0. Kalor berpindah dari media bersuhu tinggi kemedia yang bersuhu rendah. Terlihat adanya perbedaan antara suhu awal dengan suhu akhir dari bahan dan air. Panas spesifik suatu produk dapat diperkirakan dengan berbagai metode.
Didapatkan hasil panas spesifik pada Tembaga I, percobaan I; II; III dan IV berturut-turut yaitu 8.476,712 J/kg K; -7.728,63 J/kg K; 166.657,5 J/kg K;
0 J/kg K. Panas spesifik pada Alumunium, Percobaan I; II; III; IV; V; VI; VII;
dan VIII berturut-turut yaitu 33.153,81 J/kg K; 12.998,06 J/kg K; 14.813,40 J/kg K; 29.090,90 J/kg K; 72.519,08 J/kg K; 36.457,38 J/kg K; 32.402,14 J/kg K; dan 81.595,09 J/kg K. Panas spesifik pada Seng, Percobaan I; II; III; IV; V;
VI; VII; dan VIII berturut-turut yaitu 10.472,73 J/kg K; 4.691,53 J/kg K;
4.442,98 J/kg K; 10.888,89 J/kg K; 9.800 J/kg K; 4.157,58 J/kg K; 9.800 J/kg K; dan 4.157,58 J/kg K. Panas spesifik pada Besi, Percobaan I; II; III; dan IV berturut-turut yaitu 3.328,4 J/kg K; 6.044,5 J/kg K; 6.547,1 J/kg K; dan 11.889,6 J/kg K. Panas spesifik pada Tembaga II, Percobaan I; II; III; dan IV berturut-turut yaitu 28300,33 J/kg K; 365.866,67 J/kg K; 6.547,1 J/kg K; dan
36
107.657,34 J/kg K. Setelah dilakukan percobaan pada komponen yang berbeda didapatkan hasil panas spesifik yang berbeda. Jumlah panas tidak selalu sama untuk rentang suhu yang berbeda, suhu yang lebih tinggi laju kehilangan panas dari air akan lebih tinggi.
Setelah mendapatkan nilai panas spesifik dari logam yang ada, nilai yang sudah didapatkan dibandingkan dengan literatur dan dilakukan perhitungan persen error antara panas spesifik hasil eksperimen dan literatur.
Tabel 3.2 hasil perhitungan % Error
Nama Sampel % Error Cp teoritis
Tembaga I (50) 1085 389
Tembaga I (100) 2131
Aluminium (50) 7456 903
Aluminium (100) 1781
Seng (50) 1046 388
Seng (100) 2163
Besi (50) 1274 462
Besi (100) 2603
Tembaga II (50) 5420 389
Tembaga II (100) 5663
Sumber : Appendix 1,Table A-3 Properties of Solid Metal.
Setelah menghitung persen error antara panas spesifik hasil eksperimen dan literatur. Dari perhitungan persen error yang telah didapatkan, maka dapat diketahui pengaruh persen error dapat disebabkan karena alat yang digunakan sebagai wadah merendam logam tersebut dan alat untuk mengukur suhu kurang akurat atau dapat dikarenakan human error. Faktor lain yang menyebabkan perbedaan hasil yang diperoleh dari pengukuran dan literatur untuk setiap
37
sampel adalah kemungkinan sampel tersebut bukan merupakan logam murni dan kemungkinan ada air yang masuk bersamaan dengan sampel yang dipanaskan (massa air bertambah) dan isolator kalorimeter masih sehingga menyebabkan adanya panas yang terbuang kelingkungan (Simbolon dkk, 2009).
38 G. Kesimpulan
Dari percobaan praktikum yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa nilai Cp pada setiap sampel berbeda yaitu pada tembaga I 50ml sebesar 4612,4 dan 100ml sebesar 83328,7. Aluminium 50ml sebesar 68237,9 dan 100ml sebesar 161777,3. Seng 50ml sebesar 4062284,4 dan 100ml sebesar 839905,5. Besi 50ml sebesar 6350,6 dan 100ml sebesar12491,9. Tembaga II 50ml sebesar 211233,6 dan 100ml sebesar 220685,7.
39
DAFTAR PUSTAKA
Frank P. Incropera and David P. Dewitt. “Fundamentals of Heat and mess Transfer”. 3rd.,1990 This material is used by permission of Jhon Willey &
Sons inc.
Helmenstine, Anner Marie. 2020. “Kapasitas Panas Spesifik Dalam Kimia”.
Ikhtisar. 2022. “Pengertian Kalor : Rumus, Jenis Perpindahan dan Contoh Soal”.
Monde, Junety. 2022. “Panas Spesifik Praktikum Thermodinamika II”.
Laboratorium Kimia dan Penholahan Migas. Sekolah Tinggi Teknologi Minyak dan Gas Bumi. Balikpapan.
Mutia, Ida Farida. 2019. “Hukum I Thermodinamika”.
Simbolon Henny dkk.2009.”Penentuan Masssa Molar beberapa jenis Logam Menggunakan Hukum Dulong-Petit”. Universitas Riau. Pekanbaru
Templates, Sora. 2013. “Pengertian Energi Geotermal”.
