ALAT UKUR SEDERHANA FISIKA FKIP UNTAD

TEMAN - TEMAN BISA MENAMBAH ILMU DARI PENGGUNAAN ALAT - ALAT YANG SEDERHANA UNTUK MELAKUKAN PRAKTEKK,..

ALAT UKUR KALOR JENIS BENDA PADAT

A.      Latar Belakang

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang

menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor

berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas.

Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun

dilepaskan oleh suatu benda. Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric

ditemukan oleh ahli kimia perancis yang bernama Antonnie laurent lavoiser (1743

– 1794). Kalor memiliki satuan Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama

dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air naik 1

derajat celcius (Akbar, 2010).

Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat.

Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda

yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor

yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya

rendah maka kalor yang dikandung sedikit. Dari hasil percobaan yang sering

dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung

pada 3 faktor yaitu massa zat, jenis zat (kalor jenis), perubahan suhu (Purnomo,

2008)

B.       TUJUAN

1.      Memahami asas-asas mengenai perpindahan kalor.

2.      Memahami teori hantar kalor.

3.      Menjelaskan pengertian kalor jenis.

4.      Menjabarkan rumus untuk menentukan kalor jenis benda padat.

5.      Menentukan kalor jenis benda padat.

C.       ALAT & BAHAN

1.      arang 

2.      kalorimeter  buatan                                         

3.      Batu bata 3 buah                                              

4.      Termometer 1 buah

5.      Batang kuningan 1 buah

6.      Korek api / korek gas

7.      Seng

8.      Tissu

9.      Air

10.  Kaleng 1 buah

11.  Kayu

12.  Statif dan klem

13.  Neraca digital 1 bauh

14.  kawat

D.      PROSEDUR KERJA

1.      Menyiapkan alat dan bahan yang akan di gunakan.

2.      Mengukur suhu awal  kalorimeter menggunakan termometer.

3.      Menimbang  kaleng, pengaduk dan kuningan dengan menggunakan neraca digital.

4.      Menimbang massa air, kemudian Mengisi air ke dalam kaleng yang di dalamnya terdapat kuningan sampai kuningan tenggelam setengah..

5.      Memanaskan  kaleng berisi air menggunakan karbon hingga air mendidih.

6.      Mengukur suhu kuningan dengan termometer yang sementara di panasakan menggunakan kaleng.

7.      Memindahkan kuningan pada kaleng yang berisi air

8.      Mengaduk kuningan pada kaleng menggunakan pengaduk.

9.      Mengukur suhu air pada kaleng setelah mencapai kesetimbangan.

10.  Mencatat hasil pengamatan dalam tabel hasil pengamatan.

E.       Prinsip Kerja

Panas jenis air jauh lebih besar dari pada panas jenis zat lain. Sebagai contoh, panas jenis air sepuluh kali lebih besar dari pada panas jenis aluminium.Karena kapasitas panasnya yang sangat besar, air adalah bahan yang baik sekali untuk menyimpan energi termis, seperti misalnya dalam sistem pemanasan solar/matahari. Air juga merupakan pendingin yang baik. Air dalamjumlah  banyak, seperti danau atau lautan, cenderung membuat variasi temperatur tidak berlebihan didekatnya karena air dapat menyerap atau melepas energi termis dalam jumlah yang besar sementara mengalami perubahan tenperatur sangat kecil.

            Karena panas jenis air praktis konstan meliputi jangkauan temperatur yang lebar, panas jenis sebuah benda dengan mudahdapat diukur dengan memanaskan benda sampai suatu temperatur tertentu yangmudah diukur, dengan menempatkanya dalam bejana air yang massa dan temperaturnya diketahui, dan dengan mengukur temperatur kesetimbangan akhir. Jika seluruh sistem terisolasi dari sekitarnya maka panas yang keluar dari benda sama dengan panas yang masuk ke ai dan wadahnya. Prosedur ini dinamakan kalorimetri, dan wadah air yang terisolasi dinamakan kalorimeter

(Tipler, 1998).

Tidak ada usaha dikerjakan oleh sistem atau lingkungan. Sebagai

akibatnya perubahan suhu lingkungan (air) hanyalah karena kalor yang

dipertukarkan antara air dan sistem. Perubahan suhu ini diukur dengan sebuah

termometer, dan kalor yang dipertukarkan dihitung dari massa dan kalor jenis air

yang diketahui. Dari kekekalan tenaga, kalor yang diperoleh oleh sistem adalah

harga negatif dari kalor yang hilang dari lingkungan dan sebaliknya. Dengan

demikian kalorimeter mengukur kalor yang dipertukarkan oleh sistem dibawah

syarat-syarat tertentu (Cromer, 1994)

F.     Dasar Teori

 Kalor adalah suatu energi yang mudah di terima maupun dilepaskan sehingga dapa mengubah temperatur zat tersebut menjadi naik dan turun. Kalor jenis adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massa bahan sebesar 1 ^oC.

Kalori meter adalah alat untuk mengukur kalor jenis suatu zat. Salah satu bentuk kalori meter adalah kalori meter campuran. Kalori meter ini terdiri dari sebuah bejana logam yang 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 perukaran kalor dengan sekitar kalori meter dapat dikurangi.

Kalori meter juga dilengkapi dengan batang pengaduk. Pada waktu zat dicampurkan didalam kalori meter, air dalam kalori meter perlu diaduk agar diperoleh suhu merata sebagai akibat percampuran dua zat yang suhunya berbeda. Asas penggunaan kalori meter 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 keseim- bangan 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 d iberi kalor (kg)

c = kalor jenis zat (J/kg^oC)

∆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”, satu 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 kalori meter yang berisi air dengan suhu dan massanya sudah diketahui. Kalori meter diaduk sampai suhunya tidak berubah lagi. Dengan menggunakan hukum kekekalan energy, kalor jenis yang dimasukkan dapat dihitung.

            Sistem kerja kalorimeter dengan menggunakan teknik pencampuran dua zat didalam suatu wadah, kalorimeter umumnya digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Adapun beberapa jenis kalorimeter yang sering dipakai antara lain: kalorimeter alumunium, elektrik, gas dan kalorimeter bom.                              .
            Suatu benda yang mempunyai suhu lebih tinggi dari fluida bila dicelupkan kedalam fluida, maka benda tersebut akan melepaskan kalor yang akan diserap oleh fluida hingga tercapai keadaan seimbang (suhu benda = suhu fluida).                                          .
            Fenomena diatas sesuai dengan azas black yang menyatakan bahwa jumlah kalor yang dilepaskan oleh benda sama dengan jumlah kalor yang diserap fluida. Pada praktikum kali ini akan diukur panas jenis benda padat berupa logam dengan menggunakan kalorimeter. mula-mula benda dapat dipanaskan dalam gelas kimia sehingga diasumsikan bahwa tempratur benda sama dengan tempratur uap sehingga diasumsikan bahwa temperatur benda sama dengan temperatur uap. titk didih air tergantung pada tekanan udara dan kemudian menentukan titik didih air berdasarkan tabel yang ada.                                      .

Rumus menghitung massa jenis benda padat dapat dihitung menggunakan persamaan :
mb . Cb . ( tb-t2 ) = ( ma . Ca + H ) ( t2 - t1 )

Dimana :
 mb = massa benda
 Cb = panas jenis benda
 tb = temperatur benda mula-mula (setelah dipanaskan)
 t1 = temperatur air mula-mula
 t2 = temperatur kalorimeter saat keadaan seimbang
 ma = massa air
H = harga air kalorimeter

            Bila dua benda berbeda suhunya bersentuhan, maka kalor dari benda yang suhunya lebih tinggi akan berpindah ke benda yang suhunya lebih rendah, sehingga suhu kedua benda sama. Menurut asas Black banyaknya kalor yang diberikan sama dengan kalor yang diterima. Benda padat yang suhunya t_b dimasukan ke dalam kalorimeter yang berisi air yang suhunya t_r, setelah beberapa lama suhu campuran menjadi t_c. Menurut asas Black, banyaknya kalor yang diberikan oleh benda padat dan banyaknya panas yang diterima oleh air dan kalorimeter serta thermometer adalah sama.

Gb.Cb.(t_b-t_c) = {(G_k.C_k) + (G_a.C_a) + K}(t_c – t_r)

                                      {(G_k x C_k) + (Ga x C_a) + K)} (t_c – t_r)

                           C_b = Gb (t_b – t_c)

Dimana :

G_b     = massa benda padat

C_b     = panas jenis benda padat

G_k     = massa kalorimeter dan pengaduk

C_k     = panas jenis kalorimeter dan pengaduk = 0,107 kalori/gram ˚C

G_a     = massa air dalam kalorimeter

C_a     = panas jenis air = 1

K      = harga air dari thermometer yang tercelup dalam air = 0,46 kalori/˚C

Bila suhu kalorimeter tidak berbeda jauh dengan suhu udara sekelilingnya, maka pengaruh suhu sekeliling itu menurut Newton adalah :

dt = -K (tc-tr) . T

dimana :

dt      = koreksi kenaikan suhu karena pengaruh udara sekeliling

K      = konstanta pertukaran kalor

tr       = suhu ruangan

tc      = suhu rata-rata

T       = lama percobaan (dalam detik)

            Bila kita memanaskan air dan suhunya kita ukur dengan thermometer, ternyata suhu air itu akan naik. Makin lama air itu kita panaskan makin banyak pula kalor yang diterima air, sementara itu suhu air semakin tinggi.

            Kalor diartikan sebagai banyaknya energi yang diberikan pada benda, sedangkan suhu ialah derajat panas-dingin suatu benda. Perubahan suhu suatu benda merupakan akibat adanya kalor yang diterima atau dilepaskan benda itu. Benda yang suhunya naik dikatakan menerima kalor, sedangkan benda yang suhunya turun dikatakan melepaskan kalor, Makin tinggi kenaikan suhu suatu benda berarti makin banyak pula kalor yang diterima benda itu dan bila penurunan suhu suatu benda besar, besar pula kalor yang dilepaskan benda itu. Berdasarkan perubahan suhu pada suatu benda, dapat ditentukan jumlah kalor yang diterima atau yang dilepaskan benda itu. Sebagai patokan atau standar pengukuran kalor ialah kenaikan suhu pada air murni. Bila kita memanaskan air yang massanya berbeda dengan menggunakan api pemanas yang sama dalam waktu yang sama, akan menimbulkan kenaikan suhu yang berbeda. Air yang massanya lebih banyak, kenaikan suhunya lebih rendah padahal jumlah kalor yang diserapnya sama. Agar kenaikan suhu air yang massanya lebih besar sama dengan air yang massanya lebih kecil, maka pemanasannya harus lebih lama, berarti kalor yang diserapnya harus lebih banyak pula. Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa banyaknya kalor yang diterima suatu benda dapat ditentukan berdasarkan massa benda dan kenaikan suhu benda itu.

Kalorimetri adalah proses pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dalam suatu eksperimen.  Data ΔH reaksi yang terdapat pada tabel-tabel umumnya ditentukan secara kalorimetri.Kalorimetri yang sederhana ialah poses mengukur perubahan suhu dari sejumlah air atau larutan sebagai akibat dari suatu reaksi kimia dalam suatu wadah terisolasi.

            Kalorimeter adalah alat untuk menentukan kalor jenis tipis yang dimasukkan dalam bejana tembaga yang lebih besar. Pada alasanya diberi ganjalan beberapa potong gabus. Pada prinsipnya, antara bejana kecil (dinding dalam) dengan bejana besar (dinding luar) dibatasi oleh bahan yang tidak dapat dialiri kalor (adiabatic). Kemudian, diberi tutup yang mempunyai dua lubang untuk memasukkan / tempat thermometer dan pengaduk.                                    .
            Pengukuran kalor jenis dengan calorimeter didasarkan pada asas Black, yaitu kalor yang diterima oleh calorimeter sama dengan kalor yang diberikan oleh zat yang dicari kalor jenisnya. Hal ini mengandung pengertian jika dua benda yang berbeda suhunya saling bersentuhan, maka akan menuju kesetimbangan termodinamika. Suhu akhir kedua.

G.    Laporan

Hasil pengamatan pada percobaan yang telah di lakukan di lab pada praktikum adalah :

T1 :        °C

T2 :      °C

Tb :      °C

Massa kalorimeter  :             gram

Masssa pengaduk    :             gram

Massa kuningan      :             gram

Massa gelas kimia  :              gram

Massa air                :               gram

Cp dan Ck                       : 0.21

NST neraca digital  :               gram

NST termometer     : 1 °C

H.    Analisa data

Dengan menggunakan rumus :

mb . Cb . ( tb-t2 ) = ( m3 + mkck + mpcp  ) ( t2 - t1 )

c b = ( m3 + mkck + mpcp  ) ( t2 - t1 )  /  mb  ( tb-t2 )

      =         + (              ) (            ) + (           ) (            ) (          )  /  (      -     )

      =

      =        

I.   Kesimpulan

            Alat yang kami buat masih banyak memiliki kekurangan sehingga massa jenis kuningan yg di ukur jika menggunakan kalori meter yg sesungguhnya berbeda dengan apa yang kami buat.

Adapun perbedaan yg timbul ini disebabkan oleh jenis bahan kalorimeter yang di buat dan faktor titik didih yang berbeda disetiap tempat. Sehingga alat yang kami buat tidak memiliki ketelitian yang sempurna..

PERTANYAAN.

1.      Mengapa pada percobaan anda hanya menggunkan ½ air,  mengapa tidak  penuh atau rata dengan balok kuningan serta apa hubungannya hukum asas-asas dan teori hantar kalor pada percobaan anda. ??

jawab :

Pertama hanya menggunakan setengah air supaya air cepat mendidih dan tidak memakan waktu yang lama untuk memanaskan air.

Kedua, kenapa balok kuningan hanya direndam setengahnya hal ini di sebabkan oleh kita hanya mengukur suhu awal besi murni ketika di rendam. Sementara jika besi di rendam seluruhnya maka suhu yang di peroleh sudah tidak murni lagi sebab tercampur oleh panas air.

Ketiga, Bila dua benda berbeda suhunya bersentuhan, maka kalor dari benda yang suhunya lebih tinggi akan berpindah ke benda yang suhunya lebih rendah, sehingga suhu kedua benda sama. Menurut asas Black banyaknya kalor yang diberikan sama dengan kalor yang diterima. Benda padat yang suhunya t_b dimasukan ke dalam kalorimeter yang berisi air yang suhunya t_r, setelah beberapa lama suhu campuran menjadi t_c. Menurut asas Black, banyaknya kalor yang diberikan oleh benda padat dan banyaknya panas yang diterima oleh air dan kalorimeter serta thermometer adalah sama.

Pengukuran kalor jenis dengan calorimeter didasarkan pada asas Black, yaitu kalor yang diterima oleh calorimeter sama dengan kalor yang diberikan oleh zat yang dicari kalor jenisnya. Hal ini mengandung pengertian jika dua benda yang berbeda suhunya saling bersentuhan, maka akan menuju kesetimbangan termodinamika. Suhu akhir kedua.

2.      Apa kelebihan dan kekurangan alat yang dibuat dengan alat yang sebenarnya.?

Jawab :

Kelebihan : alat dan bahan yang di gunakan hampir semuanya menggunakan bahan yang mudah ditemukan di sekitar lingkungan dan sudah tidak terpakai. Seperti kaleng bekas, arang, air, dan sendok serta besi.

Kekurangannya ketelitian alat belum sempurna dan dalam menggunakan alat ini di butuhkan waktu yang lebih lama di bandingkan kalorimeter sesungguhnya.

3.      penggunaan tungku dan apakah air harus mendidih sampai 100^o c ?

Jawab :

tungku di gunakan dengan tujuan memanfaatkan arang yang ada dan jika pun di beli harganya sangat ekonomis..

Pada percobaan yang kami lakukan kami tidak memakai aturan

Air  harus mendidih sampai 100^o c karena titik didih air di setiap tempat itu berbeda..