LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I MODUL 3 KALORIMETER

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I MODUL 3 KALORIMETER Tanggal Praktikum : 6 Desember 2014 NAMA : Ikhsan Purnomo NIM : PRODI : TMM 12 INSTITUT TEKNOLOGI DAN SAINS BANDUNG

2 1. Judul Praktikum Kalorimeter 2. Alat-alat yang digunakan - Kalorimeter Lengkap - Keping Logam Tembaga - Termometer o C - Neraca Teknis - Pemanas Air 3. Teori Dasar Energi termal adalah energi kinetik acak dari partikel yang menyusun suatu sistem. Panas Q adalah energi termal yang berpindah dari suatu sistem pada suatu temperatur ke sistem yang lain yang mengalami kontak/bersentuhan dengannya, tetapi benda pada temperatur yang lebih rendah. Satuan Sinya adalah Joule, satuan-satuan lain yang digunakan untuk panas adalah kalori (1 kal=4,184 J) dan satuan panas Inggris atau British termal unit (1 Btu= 1054) (Bueche, 2006). Jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat adalah sebanding dengan perubahan temperatur suatu zat dan massanya (Giancoli, 1997). Q = m x c x t = C x t Dengan C adalah kapasitas panas zat. Kalor jenis c adalah kapasitas panas per satuan massa C = c x m Panas jenis air 1 kal/g o C atau 1 kal/kg o C. Dari definisi Btu panas jenis air adalah 1 Btu/16 o F. Kapasitas panas air sangat besar dibanding dengan zat lain sehingga air dapat menyimpan energi termis atau termal dengan baik sekali (Tipler, 2002). Panas jenis benda dengan mudah dapat diukur dengan memanaskan benda sampai temperatur tertentu yang mudah diukur dengan menempatkannya dalam bejana air yang massa dan temperaturnya diketahui dan dengan mengukur temperatur kesetimbangan akhir. Jika seluruh sistem terisolasi dengan sekitarny, maka panas yang keluar dari benda sama dengan panas yang masuk ke air dan wadahnya. Prosedur ini disebut dengan

3 kalorimetri dan wadah air yang terisolasi dinamakan kalorimeter. Misalkan m adalah massa benda, c adalah kalor jenis dan T o adalah temperatur awal. Jika T 1 adalah temperatur akhir benda dalam nejana air, maka panas yang keluar dari benda adalah Q keluar = m x c (T o T 1 ) Jika T o adalah temperatur awal air dan wadahnya dan T 1 adalah temperatur akhir benda dan air, maka panas yang diserap oleh air dan wadahnya adalah Q masuk = m a x c a (T 1 - T o ) + m w x c w (T 1 - T o ) Dengan m a dan c a adalah massa dan panas jenis air dan m w dan c w adalah massa dan panas jenis wadah. Karena jumlah panas ini sama, panas jenis c benda dapat dihitung dengan menuliskan panas yang keluar dan yang masuk. Q keluar = Q masuk m x c (T o T 1 ) = m a x c a (T 1 - T o ) + m w x c w (T 1 - T o ) Karena hanya beda temperatur yang ada dalam persamaan di atas dan karena kelvin dan celcius berukuran sama, maka semua temperatur dapat diukur dalam skala celcius maupun kelvin tanpa mempengaruhi hasil (Muran, 2004).

4 Sumber (Serway, 2004) Pada percobaan ini akan digunakan kalorimeter untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Perhatikanlah gambar 1. Kalorimeter ialah suatu bejana yang terbuat dari logam (BL) diselubungi oleh bejana pelindung (BP) yang menyekat terjadinya pertukaran kalor dengaan lingkungannya. Di dalam kalorimeter ada pengaduk yang biasanya terbuat dari bahan yang sama dengan kalorimeter (P). Tutup kalorimeter (T) terbuat dari bahan isolator yang berlubang di tengahnya untuk memasang termometer (TM). (Rahmat, 2009)

5 TM P T BP BK Gambar 1. Kalorimeter. (Rahmat, 2009) 4. Metode a. Bahan yang akan ditentukan kalor jenisnya ditimbang. b. Bahan yang akan ditentukan kalor jenisnya diukur temperaturnya. c. Kalorimeter dan pengaduknya ditimbang. d. Sejumlah air yang telah ditimbang dipanaskan selama 5 menit pada pemanas air, kemudian dimasukkan kedalam kalorimeter. e. Temperatur air dicatat. f. Bahan yang akan ditentukan kalor jenisnya dimasukkan kedalam kalorimeter yang berisi air panas, kemudian diaduk. g. Temperatur akhir campuran diukur. h. Kalorimeter beserta isinya ditimbang tanpa bejana pelindungnya. 5. Pengolahan Data Data Data Penimbangan Data Data 1 Data 2 Data 3 m m Massa bahan (g) Massa kalorimeter kosong (g) Massa kalorimeter + air (g)

6 Tabel Pengukuran Temperatur Awal Bahan Data T terukur T T Temperatur awal bahan ( o C) Temperatur awal air ( o C) Tabel Pengukuran Temperatur Campuran Data Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 T T Temperatur campuran ( o C) Pengolahan Data m air = massa kalorimeter dan air massa kalorimeter kosong = g - g = g m bahan = T bahan = 25 o C T air = o C T campuran = 54.2 o C c air = J/g o C (Serway, 2004) Asas Black Jika data yang digunakan adalah batas atas ketidakpastian maka

7 = J/g o C Jika data yang digunakan adalah batas bawah ketidakpastian maka = J/g o C 6. Analisis Data - Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan asas black dengan variabel Temperatur air, Temperatur bahan, Temperatur cmpuran, massa air dan massa bahan. Pada percobaan ini digunakan bahan tembaga ditentukan kalor jenisnya sebagai penerima kalor dan air panas sebagai pelepas kalor. Pengukuran temperatur dilakukan dengan menggunakan termometer dengan NST 1 o C, sehingga ketidakpastian pengukuran temperatur adalah ± 0.5 C. Dan pengukuran massa menggunakan neraca teknis dengan NST 0.01 g, sehingga ketidakpastian pengukuran massa adalah ± g. Ketidakpastian pengukuran ini mempengaruhi ketelitian hasil percobaan yang dilakukan, semakin kecil nilai ketidakpastian maka semakin teliti suatu pengukuran, sebaliknya semakin besar nilai ketidakpastian maka semakin kurang teliti suatu pengukuran. - Semakin jauh jarak antara Temperatur awal bahan yang melepaskan kalor dan bahan yang menerima kalor, maka semakin teliti penentuan kalor jenis dari bahan. Hal ini dikarenakan Temperatur akhir campuran yang akan terukur semakin jauh dari temperatur awal salah satu bahan. - Semakin besar kalor jenis suatu bahan, maka semakin besar kalor yang dapat diterima dalam jumlah bahan yang sama. - Bahan yang digunakan adalah logam tembaga. Berdasarkan literatur, logam tembaga memiliki kalor jenis sebesar J/g C. Namun pada saat percobaan menggunakan kalorimeter, kalor jenis yang didapat adalah J/g C J/g C (lebih mendekati kalor jenis aluminium, yakni J/g C). Hal ini dapat disebabkan karena : o Pada saat akan memasukan bahan kedalam kalorimeter yang berisi air panas, kondisi kalorimeter terbuka yang menyebabkan kalor dari air panas terlepas ke lingkungan. Hal ini menyebabkan hasil perhitungan kalor jenis bahan menghasilkan angka kalor jenis yang jauh lebih besar dari yang seharusnya. o Pengukuran variabel yang tidak sesuai, baik waktu maupun cara pengukurannya Contohnya Waktu, waktu pengukuran temperatur air panas yang tidak dilakukan sedekat mungkin dengan waktu pencampuran bahan dengan air didalam

8 kalorimeter menyebabkan data yang diambil tidak sesuai dengan yang seharusnya. Di mana temperatur awal air seharusnya sesaat sebelum pencampuran bahan. Sehingga hasil kalor jenis bahan menjadi lebih besar dari yang seharusnya. Cara pengukuran, kesalahan posisi membaca skala dapat menyebabkan hasil pengukuran temperatur menjadi lebih tinggi maupun lebih rendah. Sehingga hasil kalor jenis bahan yang didapat tidak sesuai. o Kalor yang diterima kalorimeter seharusnya dihitung, karena setiap kalorimeter memiliki kapasitas kalor yang menandakan bahwa kalorimeter tidak sepenuhnya adiabatis (tidak ada kalor yang terlepas ke lingkungan), dengan kata lain ada kalor yang diserap kalorimeter dan bocor ke lingkungan. Sehingga hasil perhitungan kalor jenis dari bahan menjadi jauh lebih tinggi dari seharusnya. 7. Kesimpulan - Kalor jenis bahan yang didapatkan pada percobaan adalah J/g o C J/g o C. - Berdasarkan hasil kalor jenis dari percobaan, maka bahan bukanlah logam tembaga. 8. Daftar Pustaka a. Bueche, Frederick dan Eugene Hectil. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh. Jakarta : Erlangga, b. Giancoli. Fisika. Jakarta : Erlangga,1997. c. Kardiawarman. Fisika Dasar II. Jakarta : Universitas Terbuka, d. Muran, Michael J dan Howard N Shapiro. Termodinamika Teknik Jilid I. Jakarta : Erlangga, e. Rahmat Hidayat, Sparisoma Viridi et coll, Modul Praktikum Fisika Dasar, Lab Fisika dasar ITB, f. Serway and Jewett, Physics for Scientist and Engineers, Pomona : California State Polytechnic University, g. Tipler, Paul A. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga, 2002.