BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Peristiwa yang melibatkan kalor sering kita jumpai dalam kehidupan seharihari. Misalnya, pada saat memasak air dengan menggunakan kompor. Air yang semula dingin lama kelamaan menjadi panas. Mengapa air menjadi panas? Air menjadi panas karena mendapat kalor, kalor yang diberikan pada air mengakibatkan suhu air naik. Dari manakah kalor itu? Kalor berasal dari bahan bakar, dalam hal ini terjadi perubahan energi kimia yang terkandung dalam gas menjadi energi panas atau kalor yang dapat memanaskan air. Setiap cabang khusus fisika awalnya dipelajari dengan memisahkan bagian ruang yang terbatas atau bagian materi dari lingkungannya. Bagian yang dipisahkan (nyata atau dalam khayal pikiran) yang merupakan pusat perhatian kita disebut sistem, dan segala sesuatu yang ada di luar sistem yang mempengaruhi kelakuan sistem secara langsung disebut lingkungan.(zemansky, Mark W, 1982). Kalor adalah energi yang mengalir, kalor tidak dimiliki karena kalor muncul dalam proses, yang dimiliki oleh benda adalah Energi Internal U, yang berhubungan dengan suhu benda. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yaitu dengan mengukur suhunya. Jika suhunya tinggi, maka energi dalam yang dikandung sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka energi dalam yang dikandung sedikit. Kalor mengalir dari suatu bagian sistem ke bagian lain atau dari satu sistem ke sistem lain karena ada perbedaan temperatur. Dua sistem berbeda temperatur yang saling disentuhkan pada satu sistem lingkungan maka temperatur akhir yang dicapai oleh kedua sistem itu akan berada diantara kedua temperatur awal. Bila dua benda yang berbeda suhunya saling disentuhkan, maka akan terjadi aliran energi (kalor) dari benda yang suhunya tinggi ke 2
3 benda yang suhunya rendah. Proses aliran energi berlangsung terus sampai terjadi kesetimbangan termal. Kalori pada awalnya didefenisikan sebagai jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu satu (1) gram air satu derajat Celcius (1 o C)pada tekanan standar satu atmosfer (1atm). Sejak tahun 1925 kalor didefenisikan dalam satuan Joule (J), defenisi sejak tahun 1948 dinyatakan bahwa satu (1) kalori sama dengan sekitar 4,2 Joule. Karena kuantitas panas diwakili oleh kalori diketahui berbeda pada temperatur yang berbeda (sebanyak 1 persen), akibatnya diperlukan metode untuk menentukan suhu di mana panas jenis air yang harus diambil sebagai 1 kalori. Dengan demikian "15 kalori" (juga disebut gram kalori, atau kalori kecil) didefinisikan sebagai jumlah panas yang akan menaikkan suhu 1 gram air dari 14,5 sampai 15,5 C-sama dengan 4,1855 joule. Kalor juga merupakan bentuk konversi energi sebab dalam energi berlaku hukum kekekalan energi. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain tapi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan atau lebih dikenal dengan Hukum Termodinamika I. Energi di alam semesta ini tetap, sehingga energi yang terlibat dalam proses fisika dan kimia hanya merupakan perpindahan atau perubahan bentuk energi. Misalnya, pada waktu memasak air dengan menggunakan kompor. Air yang semula dingin lama kelamaan menjadi panas. Mengapa air menjadi panas? Air menjadi panas karena mendapat kalor, kalor yang diberikan pada air mengakibatkan suhu air naik. Dari manakah kalor itu? Kalor berasal dari bahan bakar, dalam hal ini terjadi perubahan energi kimia yang terkandung dalam gas menjadi energi panas atau kalor yang dapat memanaskan air. Contoh lain adalah perubahan dari energi listrik menjadi energi kalor, energi mekanik menjadi energi kalor dan bentuk perubahan energi yang lain. Dalam energi berlaku hukum kekekalan tenaga.
4 Alat yang digunakan untuk mengukur kalor atau energi panas adalah kalorimeter. Pertukaran energi kalor merupakan landasan metode yang dikenal dengan nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor. Kalorimetri merupakan metode pengukuran kalor yang menggunakan alat kalorimeter. Alat kalorimeter ada dua jenis yaitu kalorimeter bom dan kalorimeter sederhana. Yang mendasari teori pada percobaan kalorimeter adalah teori asas Black. "Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah" bunyi dari teori asas Black. Bilangan yang menyatakan besarnya tenaga listrik yang setara dengan 1 satuan tenaga panas dinamakan angka kesetaraan kalor listrik. Angka kesetaraan kalor-listrik (tara kalorimeter) dapat dihitung dengan mengubah tenaga listrik menjadi tenaga panas dalam suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air yang berada di dalam kalorimeter. Salah satu praktikum yang terdapat di Laboratorium Fisika Dasar bagian Kalor adalah Praktikum Pengukuran Kesetaraan Kalor-Listrik. Peralatan praktikum ini terdiri dari kalorimeter dengan pengaduk dan pemanas, voltmeter, amperemeter, termometer, transformator step-down, hambatan geser, saklar, timbangan dan stopwatch. 1.2 Rumusan Masalah Di dalam Laboratorium Fisika Dasar ada mata praktikum kalor-listrik Kalorimeter. Pada praktikum ini sering dijumpai masalah seperti pengukuran dengan nilai ralat yang begitu besar. Serta hasil akhir yang sangat jauh berbeda dari referensi yang sebenarnya. Metode pada percobaan ekpserimen kalor listrik kalorimeter masih dijumpai kekeliruan yang sering terjadi. Pemahaman metode eksperimen yang kurang tepat. Metode yang benar pada eksperimen ini dapat dipahami melalui simulasi praktikum dengan bantuan perangkat lunak komputer.
5 Pengukuran dan analisis data dilakukan secara manual. Minimal dua (2) massa air yang digunakan pada percobaan kalorimeter harga air kalorimeternya tidak diketahui. Berdasarkan uraian diatas, dibutuhkan perangkat lunak berbasis pemrograman multimedia yang mudah dioperasikan sebagai alternatif untuk mempermudah mempelajari gejala fisis dan dapat membangun simulasi dari praktikum serta dapat menampilkan hasil perhitungan secara cepat. 1.3 Batasan Masalah Sistem dianggap berada dalam keadaan ideal (Hukum kekekalan energi), sehingga tidak terjadi pertukaran energi dengan lingkungan diluar sistem. Observasi komputasi yang dilakukan untuk menentukan nilai tara pada kalorimeter menggunakan software Multimedia Builder. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini dimaksudkan untuk membantu memahami cara pengukuran besar nilai tara kalorimeter pada eksperimen dengan bantuan Simulasi program menggunakan software Multimedia Builder. Percobaan kalorimeter jika dilakukan di laboratorium memerlukan waktu, ketelitian serta menggunakan metode pengukuran konvensional. Dengan aplikasi ini diharapkan dapat mempermudah percobaan kalorimeter dengan program Multimedia Builder.
6 Manfaat Penelitian Manfaat dilakukan penelitian ini, adalah: i. Sebagai salah satu alternatif dalam metode percobaan kalorimeter yang praktis dan efisien ii. Sebagai media belajar yang mandiri dan praktis untuk mengetahui nilai tara kalorimeter dengan aplikasi yang sederhana iii. Berperan sebagai pendukung bahwa percobaan kalorimeter dapat dilakukan dengan bantuan komputasi fisika. 1.5 Sistematika Penulisan Penulisan tugas akhir ini terdiri dari beberapa bab dan selanjutnya masingmasing bab dijelaskan dengan sub bab tambahan untuk menerangkan lebih lanjut bab tersebut, sehingga penyajian penulisan tugas akhir ini dapat dilakukan secara sistematis. BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V BAB VI Pendahuluan yang berisi latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan Tinjauan pustaka Dasar teori yang dapat digunakan sebagai acuan dalam penelitian. Cara Pembuatan Program Hasil pembahasan dan pengolahan data Kesimpulan dan saran atas eksperimen yang telah dilakukan
7 LAMPIRAN Bagian ini terdiri dari 3 lampiran, yakni antara lain Lampiran 1 Data Praktikum Kesetaraan Kalor-Listrik Lampiran 2 Jalannya Program secara keseluruhan Lampiran 3 Script Program Simulasi