MENGAMATI ARUS KONVEKSI, MEMBANDINGKAN ENERGI PANAS BENDA, PENYEBAB KENAIKAN SUHU BENDA DAN PENGUAPAN A. Pendahuluan 1. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari kita sering tidak menyadari mengapa es batu yang dimasukkan ke dalam air langsung mencair dan panas matahari bisa berpindah ke tubuh kita, air yang dimasak lama-kelamaan berkurang dan suhunya semakin tinggi. Semua peristiwa tersebut memiliki keterkaitan dengan perpindahan kalor. Kalor adalah suatu jenis energy yang dapat menimbulkan perubahan suhu pada suatu benda. Secara alami kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah, sehingga terjadi percampuran suhu dari kedua benda itu.pengaruh kalor terhadap suatu benda akan menimbulkan perubahan suhu dan perubahan bentuk atau wujudnya. Perubahan wujud zat terdiri dari membeku, melebur, menguap, mengembun, menyublim dan mengablur. Selain itu dalam hukum kekekalan energy kalor menyatakan bahwa banyaknya kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diserap. Perpindahan kalor dapat berpindah dengan cara konduksi, konveksi dan radiasi. Perpindahan kalor secara konduksi yaitu perpindahan kalor secara hantaran tanpa perpindahan bagian-bagian zatnya. Perindahan kalor secara konveksi yaitu perpindahan kalor melalui zat cair atau gas/udara karena gerakan atau perpindahan atau aliran bagian-bagiannya. Dan perpindahan kalor secara radiasi yaitu yaitu perpindahan panas secara langsung tanpa melalui zat perantara. Berdasarkan permasalahan di atas maka perlu dilakukan percobaan mengamati arus konveksi, membandingkan energi panas benda, penyebab
kenaikan suhu benda dan penguapan agar mengetahui bagaimana perpindahan kalor berlangsung sehingga mengubah suhu suatu benda. 2. Tujuan Tujuan dari percobaan ini yaitu sebagai berikut : a. Tujuan mengamati arus konveksi : 1) Untuk mengetahui arus konveksi b. Tujuan membandingkan energi panas benda : 1) Untuk mengetahui kandungan energi beberapa benda 2) Untuk mengetahui perbandingan suhu dari beberapa benda c. Tujuan penyebab kenaikan suhu benda : 1) Mampu membedakan beberapa perubahan wujud 2) Untuk mengetahui penyebab kenaikan suhu benda d. Tujuan penguapan : 1) Mengetahui faktor yang mempengaruhi cepatnya penguapan air B. Kajian Teori Perpindahan kalor adalah perpindahan energy yang terjadi pada benda atau material yang bersuhu tinggi ke benda material yang bersuhu rendah, hingga tercapainya kesetimbangan panas. Perpindahan kalor (heat transfer) adalah ilmu untuk meramalkan atau menggambarkan perpindahan energy yang terjadi karena adanya perubahan suhu di antara benda atau material. Bila dua sistem yang suhunya berbeda disinggungkan maka akan terjadi perpindahan energy. Proses dimana perpindahan itu berlangsug disebut perpindahan panas.perpindahan panas akan terjadi apabila ada perbedaan temperatur antara 2 bagian benda. Panas akan berpindah dari temperature tinggi ke temperature yang lebih rendah. Terdapat tiga
macam proses perpindahan energy kalor. Proses tersebut adalah perpindahan energy kalor. Proses tersebut adalah perpindahan secara konduksi, konveksi, dan radiasi.(rokhimi, 2015). Hukum Termodinamika ke nol terkait dengan konsep suhu. Hukum ini diperoleh dari pengamatan. Pernyataan hukum tersebut adalah sebagai berikut: Bila benda A dan benda B berada dalam keadaan kesetimbangan termal, kemudian bila benda B dan benda C berada dalam keadaan kesetimbangan termal, maka benda A dan benda C akan berada dalam keadaan kesetimbangan termal pula". Kondisi ini memungkinkan pengklasi_kasian benda-benda yang berada dalam kesetimbangan termal, serta memungkinkan mende_nisikan suatu besaran sebagai derajat/ukuran keadaan kesetimbangan termal. Dari hukum Termodinamika ke nol ini, dide_nisikan konsep suhu, yaitu benda-benda yang berada dalam kesetimbangan termal akan memiliki suhu yang sama. Bila suhu dua benda tidak sama, maka dua benda tersebut tidak akan berada dalam keadaan kesetimbangan termal, dan bila disetuhkan akan terjadi perpindahan panas dari benda yang suhunya lebih tinggi kse benda yang suhunya lebih rendah. (Satriawan, 2012). Kalor mengalir dengan sendirinya dari benda yang temperaturnya tinggi ke benda yang temperaturnya lebih rendah. Kalor didefenisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air sebesar 1 derajat celcius. Secara kuantitatif kerja 4,186 joule ternyata ekuivalen dengan 1 kalori. Nilai ini dikenal dengan tara kalor mekanik; 4,186 J = 1 kal. Sebagai hasil percobaan ini dan yang lainnya, para ilmuwan kemudian mengintepretasikan kalor bukan sebagai suatu zat, bahkan bukan sebagai bentuk energi. Melainkan kalor merupakan transfer energy : ketika panas benda mengalir ke benda yang lebih dingin, energilah ynag ditransfer dari yang panas ke yang dingin. Dengan demikina kalor merupakan energi yang ditransfer dari satu benda ke benda yang lainnya karena adanya perbedaan temperature (Giancoli, 2001).
Bila dua sistem yang temperaurnya berbeda-beda dipersatukan bersama, maka temperature akhir yang dicapai kedua tersebut berada diantara dua temperature permulaan tersebut. Kalor adalah sesuatu ynag dipindahkan diantara suatu sistem dan sekelilingnya sebagai akibat dari adanya perbedaan temperature. Satuan kalor Q didefenisikan secara kuantitatif dalam perubahan tertentu yang dihasilkan di dalam sebuah benda dalam proses tertentu ( Halliday, 1978). C. Metode Praktikum 1. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini dapat dilihat pada Tabel berikut. Tabel 1.1 Alat dan Bahan Percobaan Larutan Asam Basa, Campuran, Konsentrasi Larutan dan Perubahan Zat Materi No Alat dan Bahan Fungsi 1 Air Sebagai larutan 2 Es batu Sebagai bahan pengamatan 3 Es batu berwarna Sebagai bahan pengamatan 4 Gelas beaker Sebagai tempat larutan 5 Thermometer Untuk mengukur suhu 6 Stopwatch Untuk mengukur waktu 7 Minyak goreng Sebagai larutan 8 Pemanas Untuk memanaskan larutan 2. Prosedur Kerja
Prosedur kerja pada percobaan mengamati arus konveksi, membandingkan energy panas benda, penyebab kenaikan suhu benda dan penguapan yaitu sebagai berikut : 1) Percobaan mengamati arus konveksi a. Menyiapkan alat dan bahan b. Menyiapakan es batu berwarna (kuning, hijau, merah dan ungu) c. Mengambil gelas beaker, mengisinya dengan air hingga penuh d. Secara perlahan memasukkan es batu ke dalam air e. Mngambil gambar dan mencatat hasil pengamatan 2) Percobaan membandingkan energy panas benda a. Menyiapakan alat dan bahan b. Mengambil air 100 gr (100 ml), meletakkan di dalam gelas beaker, lalu mengukur suhunya. c. Memanaskan air itu dengan bantuan pemanas, mengukur waktu yang diperlukan untuk mencapai suhu. d. Mengulangi langkah 1 dan 2, untuk air 200 gram (200 ml) dengan pembakar pemanas yang sama. e. Mencatat waktu yang diperlukan pada tabel data pengamatan. 3) Percobaan penyebab kenaikan suhu benda a. Menyiapkan alat dan bahan b. Menyiapkan 200 gram minyak goreng dan 200 gram air c. Mengukur suhu mula-mula minyak goreng. Kemudian memanaskan dan mengukur waktu yang diperlukan untuk mencapai 60 menggunakan stopwatch. d. Mengulangi langkah 2, untuk air 200 gram dengan pemanas Yang sama. e. Mencatat waktu yang diperlukan pada tabel data pengamatan. 4) Percobaan penguapan a. Menyiapakan alat dan bahan b. Mengukur volume awal air c. Memasukkan air dalam gelar beaker 1 dan 2 d. Menunggu sampai beberapa saat e. Mengukur kembali volume akhir air f. Mencatat hasil pengukuran pada tabel data pengamatan
D. Hasil Dan Pembahasan 1. Hasil a. Data Pengamatan Data pengamatan pada percobaan mengamati arus konveksi, membandingkan enrgi panas benda, penyebab kenaikan suhu benda dan penguapan sebagai berikut : Tabel 1.2 Data Pengamatan Percobaan Mengamati Arus Konveksi Perubahan pada Es Batu Gambar Berwarna Berwarna hijau Berwarna kuning Berwarna merah Berwarna ungu
Tabel 1.3 Data Pengamatan Percobaan Membandingkan Energi Panas Benda No Jumlah Larutan Air (ml) Waktu yang diperlukan untuk Mencapai Suhu 1 100 3,12 2 200 17,5 Suhu awal : 30 Suhu akhir : 60 Tabel 1.4 Data Pengamatan Percobaan Penyebab Kenaikan Suhu Benda No Nama larutan Volume Larutan (ml) Waktu (Menit) 1 Minyak goreng 100 1,12 2 Air 200 3,14 Tabel 1.5 Data Pengamatan Percobaan Penguapan No Volume Awal Volume Akhir Penguranga Air Air n Volume Air (ml) (ml) Waktu (Menit (ml) ) 1 100 75 25 15 2 200 198 2 15 2. Pembahasan Pada percobaan ini dilakukan sebanyak empat kali percobaan yaitu mengamati arus konveksi, membandingkan energy panas benda, penyebab kenaikan suhu benda dan penguapan. Pada percobaan pertama yaitu menyediakan 4 gelas beaker yang masingmasing diisi air hampir penuh. Setelah itu dituangkan masingmasing es batu berwarna diantaranya warna kuning, hijau, merah dan ungu. kemudian mengamati perpindahan kalor secara konveksi yang terjadi dari es batu yang berwarna ke larutan air. Berdasarkan teori arus konveksi adalah perpindahan kalor melalui
zat cair yang melalui perantara dengan perpindahan partikelpartikelnya karena perbedaan suhu dan massa jenis. Jadi ketika es batu tadi dimasukan ke dalam larutan air maka secara perlahanlahan es batu akan mengecil hingga bercampur dengan larutan air. Hal ini karena suhu air lebih tinggi dibandingkan suhu es batu dan warna es batu lebih lebih dominan dibandingkan warna air sehingga warna air akan berubah warna sesuai warna es batu yang dimasukkan Percobaan kedua yaitu membandingkan energy panas antara larutan air 100 ml dan 200 ml sebelum dan sesudah dipanaskan. Pada larutan 100 ml air suhu sebelum dipanaskan yaitu 30 C sedangkan sesudah dipanaskan yaitu 60 C dan waktu yang diperoleh untuk mencapai suhu 60 adalah 3,12 menit. Pada larutan 200 ml air suhu sebelum dan sesudah dipanaskan juga 30 C dan 60 C dan suhu waktu yang diperoleh untuk mencapai suhu 60 adalah 17,5 menit. Berdasarkan percobaan larutan yang memiliki volume 100 ml lebih cepat mengalami perubahan suhu sedangkan volume larutan 200 ml lambat mengalami perubahan suhu. Hal ini karena semakin besar massa benda maka semakin lama benda tersebut mencapai suhu 60 C Percobaan ketiga, yaitu penyebab kenaikan suhu larutan antara 100 ml air dan 200 ml minyak goreng. Kedua larutan tersebut dipanaskan menggunakan pemanas dan suhunya diukur
menggunakan thermometer. Dimana suhu awal dan suhu akhir baik untuk minyak goreng maupun air yaitu 30 C dan 60 C. Sehingga diperoleh waktu untuk mencapai suhu 60 C untuk minyak goreng yaitu 1,12 menit dan air 3,14 menit. Berdasarkan percobaan tersebut diperoleh bahwa kenaikan suhu pada minyak goreng lebih cepat dibandingkan suhu pada air. Hal ini dikarenakan volume antara air dan minyak yang berbeda, dimana volume minyak lebih sedikit dibandingkan volume air sehingga larutan minyak lebih cepat mencapai suhu 60 C dibandingkan air. Berdasarkan percobaan tersebut dapat diketahui bahwa penyebab kenaikan suhu adalah kalor. Sewaktu air dipanaskan air menerima energi panas dari pemanas, air menerima energy panas ditandai dengan adanya kenaikan suhu. Semakin besar energy panas yang diterima air, semakin besar pula kenaikan suhu pada air. Percobaan terakhir yaitu penguapan yang terjadi pada larutan air yang dipanaskan, yaitu dilakukan dua kali pengukuran suhu larutan air dengan volume yang berbeda menggunakan thermometer. Dimana volume awal air 100 ml setelah dipanaskan selama 15 menit volume air menjadi 75 ml sehingga pengurangan volume air adalah 25 ml. sedangkan volume air 200 ml setelah dipanaskan selama 15 menit volume air menjadi 198 ml sehingga pengurangan volume air adalah 2 ml. berdasarkan percobaan tersebut dapat diketahui bahwa air yang dipanaskan lama-kelamaan
akan berkurang. Hal ini dikarenakan terjadi penguapan atau evaporasi dimana proses perubahan molekul dalam keadaan cair spontan menjadi gas karena terpapar pada gas dan volume yang signifikan. E. Kesimpulan dan Saran 1. Kesimpulan a. Perpindahan kalor secara konveksi terjadi dari es batu yang berwarna (kuning, hijau, merah dan ungu) ke larutan air. Setiap es batu tersebut melebur ke dalam air sehingga warna air berubah sesuai dengan warna es batu. b. Kandungan energy dari beberapa benda diantaranya energi panas, energy kimia, energy listrik, energy bunyi, energy nuklir, dan energy mekanik. Energi kalor dari matahari dapat diubah menjadi energy kimia pada proses fotosintesis tumbuhan hijau. c. Larutan yang memiliki volume 100 ml lebih cepat mencapai suhu 60 C sehingga air tersebut menjadi panas. Sedangkan volume larutan 200 ml lambat mengalami perubahan suhu untuk menjadi panas. Sehingga
semakin besar massa benda maka semakin lama benda tersebut mencapai suhu 60 C d. Perubahan wujud benda terdiri dari enam diantaranya membeku, mencair, menguap, mengembun, menyublim dan menghablur. Membeku adalah perubahan wujud benda dari cair ke padat, melebur adalah perubahan wujud benda dari padat ke cair, menguap adalah perubahan wujud benda dari cair ke gas, mengembun adalah perubahan wujud dari gas ke cair, mengembun adalah perubahan wujud benda dari gas ke cair, menyublim adalah perubahan wujud benda dari padat ke gas dan menghablur dalah perubahan wujud dari gas ke padat. e. Penyebab kenaikan suhu adalah kalor. Air yang dipanaskan menerima energy panas ditandai dengan adanya kenaikan suhu. Semakin besar energy panas yang diterima air, semakin besar pula kenaikan suhu pada air. f. Faktor-faktor yang mempengaruhi penguapan diantaranya yaitu suhu cairan, luas permukaan terkena cairan, ada atau tidak adanya zat lain dalam cairan, gerakan udara, dan konsentrasi zat yang menguap di udara. 2. Saran Saran yang dapat kami ajukan pada praktikum dinamika sistem katrol ini, yaitu: 1) Diharapkan agar asisten selalu mengarakan dan menjelaskan dengan baik kepada praktikan. 2) Sebaiknya alat-alat yang rusak di laboratorium agar segara di perbaiki.
3) Untuk teman-teman kelompokku agar selalu menjaga kekompakan dan selalu kerja sama. DAFTAR PUSTAKA Giancoli, Douglas C,2001. Fisika Jilid 1 Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga Halliday, David dan Resnick Robert. 1987. Fisika Jilid 2 Edisi Ketiga (Terjemahan). Jakarta : Erlangga Rokhimi, Pujianto. 2015.Alat Peraga Pembelajaran Laju Hantaran Kalor Konduksi. Vol 6 Nomo 1. Jurnal.fkip.uns.ac.id. Diakses pada tanggal 2 April 2017. Satriawan, Mirza. 2012. Fisika Dasar. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada.
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA SEKOLAH MENENGAH Mengamati Arus Konveksi, Membandingkan Energi Panas Benda, Penyebab Kenaikan Suhu Benda Dan Penguapan OLEH : OLEH : NAMA : JURMILA STAMBUK : A1K115041 KELAS : A (Ganjil) KELOMPOK : 1 (Satu) ASISTEN : SADAR DUNE
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI 2017