PENGUKURAN KOEFISIEN MUAI VOLUME ZAT CAIR DENGAN METODE KOLOM BERIMBANG

PENGUKURAN KOEFISIEN MUAI VOLUME ZAT CAIR DENGAN METODE KOLOM BERIMBANG KOLOQIUM Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat-syarat Dalam Mata Kuliah Seminar Fisika Oleh RIZQA SITORUS NIM: 0906103030006 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA DARUSSALAM, BANDA ACEH 2013

ABSTRAK Bila suatu zat dipanaskan maka molekul-molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah besar. Karena molekul penyusun zat cair lebih renggang maka molekulnya lebih cepat bergetar dan jarak antara molekul benda menjadi lebih besar sehingga terjadilah pemuaian zat cair. Berdasarkan uraian tersebut penulis melakukan penelitian untuk mengukur koefisien muai volum zat cair. Adapun zat yang akan diselidiki ialah zat cair berupa air yang mengalami kenaikan temperatur di atas 4 0 C dan etanol. Langkah yang dilakukan penulis ialah melakukan pengukuran koefisien muai volum dengan menggunakan alat yang disebut dengan kolom berimbang. Kolom berimbang merupakan dua bejana (tabung) dari gelas yang dihubungkan dengan pipa kapiler. Kedua tabung di isi dengan zat cair yang sama dan temperatur keduanya dibuat tidak sama, sehingga mempengaruhi ketinggian zat cair pada kedua bejana. Perbedaan temperatur dan ketinggian zat cair pada kedua kolom (tabung) ini dimanfaatkan oleh penulis untuk menyelidiki besarnya koefisien muai volum zat cair. Hasil dari penelitian ini akan dibandingkan dengan nilai koefisien zat cair yang ada pada literatur. Ternyata diperoleh besar koefisien muai volum zat cair untuk air, secara eksperimen sebesar 2,20 x 10-4 / 0 C dan secara teori sebesar 2,01 x 10-4 / 0 C sedangkan untuk etanol secara eksperimen diperoleh koefisien muai volum sebesar 7,22 x 10-4 / 0 C dan secara teori sebesar 7,50 x 10-4 / 0 C. Melihat hasil yang diperoleh dari eksperimen tidak berbeda jauh dengan yang ada pada teori, tentunya kolom berimbang dapat digunakan untuk mengukur koefisien muai volum zat cair. Kata Kunci: koefisien muai volum zat cair dan kolom berimbang

KATA PENGANTAR Puji beserta syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT, shalawat dan salam kepada Nabi Mumammad SAW atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga makalah yang berjudul Pengukuran Koefisien Muai Volum Zat Cair dengan Metode Kolom Berimbang ini dapat diselesaikan. Dalam penyelesaian penulisan makalah ini, penulis mendapat bimbingan, pengarahan, dan bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu, melalui kata pengantar ini disampaikan ungkapan rasa terima kasih kepada Drs. Abdul Hamid, M.Si, selaku pembimbing yang selama ini dengan penuh keikhlasan dan sungguh-sungguh telah memotivasi dan membimbing penulis sehingga makalah ini dapat diselesaikan dengan baik. Segala usaha telah dilakukan untuk menyempurnakan makalah ini. Namun, penulis menyadari bahwa dalam keseluruhan penyajianya bukan tidak mustahil dapat ditemukan kekurangan dan kekhilafan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran yang dapat dijadikan masukan guna perbaikan dimasa yang akan datang. Darussalam, 17 Juni 2013 Penulis iv

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR DAN TABEL... ABSTRAK... i ii iv v vii viii BAB I BAB II PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penelitian... 4 1.4 Manfaat Penelitian... 4 1.5 Pembatasan Masalah... 4 LANDASAN TEORI 2.1 Temperatur... 5 2.2 Tekanan... 6 2.3 Pemuaian... 8 2.4 Pemuaian Zat Cair... 9 2.5 Hubungan Pemuaian dan Tekanan... 12 2.6 Kolom Berimbang... 14 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian... 15 3.2 Alat dan Bahan... 15 3.3 Langkah Kerja... 15 3.4 Metode Pengolahan Data... 17 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Tabel Pengamatan... 18 4.2 Pengolahan Data... 18 4.3 Pembahasan... 22 v

BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan... 24 5.2 Saran... 24 DAFTAR PUSTAKA... 26 vi

DAFTAR GAMBAR DAN TABEL Gambar 2.1 Kolom air setinggi h dengan luas penampang A... 6 Gambar 2.2 Bejana berhubungan... 12 Gambar 3.1 Rancangan alat eksperimen... 16 Tabel 2.1 Koefisien muai volum zat cair... 11 Tabel 3.1 Hubungan antara temperatur dan tinggi zat cair... 17 Tabel 4.1 Hasil pengukuran koefisien muai volum air... 18 Tabel 4.2 Hasil pengukuran koefisien muai volum Etanol... 18 Tabel 4.3 Perbandingan koefisien muai zat cair dari eksperimen dan literatur... 22 vii

DAFTAR LAMPIRAN Foto-foto Penelitian... 26 viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Fisika merupakan ilmu yang mempelajari struktur materi dan energi serta keterkaitannya dalam kehidupan sehari-hari. Ilmu fisika diawali dengan mengamati alam, tetapi hanya duduk di kursi dan menyaksikan gejala alam tidaklah cukup. Pengamatan gejala alam haruslah disertai dengan data kuantitatif yang diperoleh dari hasil pengukuran. Menurut Zeamansky (2001:5), Lord Kelvin, seorang fisikawan mengatakan bahwa apabila kita dapat mengukur apa yang sedang kita bicarakan dan menyatakan dengan angka-angka berarti kita dapat mengetahui apa yang sedang kita bicarakan. Dalam mempelajari fisika kita menemukan banyak sekali besaran. Besaran merupakan sesuatu yang dapat diukur dan dapat dihitung. Besaran-besaran itu selalu dapat dinyatakan dalam kuantitas, sehingga fisika tidak terlepas dari persoalan mengukur dan menghitung. Akibatnya matematika dalam fisika memegang peranan yang sangat penting. Adapun salah satu besaran yang dapat dihitung dan diukur ialah temperatur (Mirza 2007:6). Temperatur merupakan ukuran panas atau dinginnya suatu benda. Secara lebih tepat, temperatur merupakan ukuran energi kinetik molekular internal rata-rata sebuah benda. Banyak sifat zat yang berubah terhadap temperatur. Sebagai contoh sebagian besar zat akan memuai ketika dipanaskan (Tipler 2001:560) 1

2 Zat tersusun atas atom. Kumpulan atom-atom membentuk molekul. Molekulmolekul pembentuk zat senantiasa bergerak. Jika zat dipanaskan, gerakan molekulmolekulnya makin cepat. Hal tersebut menyebabkan terjadinya dorongan antara satu molekul dan molekul yang lain sehingga jarak antar molekulnya menjadi lebih besar. Molekul-molekul akan menempati ruang yang lebih besar, peristiwa ini disebut pemuaian. Zat cair memiliki sifat dimana molekul-molekul penyusunnya lebih renggang dibandingkan dengan zat padat. Untuk itu, pemuaian pada zat cair tentunya lebih besar dibandingkan dengan zat padat. Hal tersebut dikarenakan, bila suatu zat dipanaskan maka molekul-molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah besar. Karena molekul penyusun zat cair lebih renggang maka molekulnya lebih cepat bergetar dan jarak antara molekul benda menjadi lebih besar sehingga terjadilah pemuaian zat cair (Kamajaya 2001:227). Air merupakan salah satu contoh suatu zat yang apabila dipanaskan akan mengalami pemuaian. Akan tetapi pada temperatur 0 0 C sampai 4 0 C air akan mengalami penyusutan bila dipanaskan atau diberi kalor. Sebagaimana yang dijelaskan oleh Zeamansky (2001:465), Air, pada rentang 0 0 C sampai 4 0 C, volumenya menyusut seiring kenaikan temperatur. Pada rentang ini koefisien ekspansi volume adalah negatif. Di atas 4 0 C, air berekspansi saat dipanaskan. Sifat zat cair yang mengalami pemuaian dimanfaatkan untuk mengetahui besar koefisien muai volum zat cair. Menurut Yudyanto (1997) sebagai peneliti koefisien muai zat cair : Dengan menggunakan kolom berimbang yang didesain sesederhana mungkin

3 tetapi memiliki ketelitian yang cukup tinggi dapat digunakan untuk mengukur koefisien muai volum zat cair. Oleh karena itu, penulis tertarik untuk melakukan sebuah penelitian dengan judul Pengukuran Koefisien Muai Volum Zat Cair Dengan Metode Kolom Berimbang. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka yang menjadi rumusan masalah adalah: 1. Apakah metode kolom berimbang dapat digunakan untuk menghitung koefisien muai volum zat cair? 2. Bagaimana hasil pengukuran besar koefisien muai volum zat cair dengan menggunakan metode kolom berimbang terhadap tabel tetapan koefisien muai volum zat cair yang ada pada literatur? 1.3 Tujuan Penelitan Berdasarkan latar belakang di atas, maka yang menjadi tujuan dari peneliti adalah : 1. Untuk mengetahui bahwa metode kolom berimbang dapat digunakan untuk menghitung koefisien muai volum zat cair.

4 2. Untuk membandingkan besar koefisien muai volum zat cair yang di dapat dari hasil praktikum dengan tabel tetapan koefisien muai volum zat cair yang ada pada literatur. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah: 1. Bagi penulis untuk membandingkan besar koefisien muai zat cair dengan menggunakan metode kolom berimbang dengan koefisien muai zat cair pada literatur. 2. Bagi pembaca untuk menambah wawasan tentang cara mengukur besar koefisien muai zat cair. 1.5 Pembatasan Masalah Dalam rangka untuk mencapai tujuan penulisan dari makalah ini maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas agar makalah ini dapat tersusun secara sistematis. Adapun masalah yang dibahas dalam penulisan makalah ini adalah hanya koefisien muai zat cair yang berupa air yang mengalami kenaikan temperatur dari temperatur 4 0 C dan etanol yakni alkohol dengan kemurnian 96%.

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Temperatur Temperatur merupakan ukuran panas atau dinginnya suatu benda. Pada hakikatnya, temperatur adalah ukuran energi kinetik rata-rata yang dimiliki oleh molekul-molekul suatu benda. Pada saat kita memanaskan atau mendinginkan suatu benda sampai pada temperatur tertentu, beberapa sifat fisik benda tersebut berubah (Tipler 1998:561) Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya perubahan temperatur benda disebut sifat termometrik. Contoh sifat termometrik tersebut antara lain perubahan panjang logam, volume zat cair, hambatan listrik suatu kawat, tekanan dan volume gas, serta warna filamen lampu pijar. Dengan demikian, perubahan suatu sifat termometrik menunjukkan adanya perubahan temperatur suatu benda. Berdasarkan sifat termometrik tersebut kita dapat membuat alat yang digunakan untuk mengukur temperatur suatu benda, yang disebut termometer. Ada banyak thermometer, tapi cara kerjanya selalu bergantung pada beberapa sifat materi yang berubah terhadap temperatur. Untuk mengukur temperatur secara kuantitatif, perlu didefenisikan semacam skala numerik. Skala yang paling banyak dipakai sekarang adalah skala celcius, kadang-kadang disebut centigrade. Skala yang paling penting dalam sains ialah skala absolute atau Kelvin (Giancoli 2001:451) 5

6 2.2 Tekanan Tekanan didefenisikan sebagai gaya per satuan luas. Jika gaya sebesar F bekerja merata dan tegak lurus pada suatu permukaan yang luasnya A, maka tekanan P pada permukaan dirumuskan sebagai Dalam fluida, konsep tekanan memegang peranan penting. Gaya ke atas yang timbul pada benda yang tercelup disebabkan adanya tekanan dalam fluida. Tekanan yang dihasilkan oleh fluida menyebar ke segala arah. Fluida yang ada di sekitar kita selalu mengalami pengaruh gaya gravitasi. Pada setiap bagian zat cair bekerja gaya gravitasi yang arahnya ke bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1. Gambar 2.1 Kolom air setinggi h dengan luas penampang A.

7 Untuk cairan seperti air yang kerapatannya konstan dimana-mana, tekanan bertambah linier dengan ke dalaman. Kita dapat melihat ini secara mudah dengan memperhatikan kolom cairan setinggi h dengan luas penampang A yang ditunjukkan pada gambar 2.1. Tekanan di dasar kolom harus lebih besar dari tekanan di bagian atas kolom untuk menopang berat zat cair secara keseluruhan (Tipler 1998:390). Massa kolom cairan ini ialah : Dan beratnya adalah Jika P o adalah tekanan di bagian atas dan P adalah tekanan di dasar, maka gaya neto ke atas yang disebabkan oleh beda tekanan ini ialah PA-P 0 A. dengan membuat gaya ke atas neto ini sama dengan berat kolom cairan, kita dapatkan Atau Kenyataaan bahwa tekanan pada kedalaman h lebih besar daripada bagian daripada tekanan dibagian atas sejumlah berlaku untuk cairan dalam bejana apapun, tak bergantung pada bentuk bejana. Selanjutnya, tekanan adalah sama di setiap titik pada kedalaman yang sama (Tipler, 1988:391).

8 2.3 Pemuaian Efek-efek yang lazim dari perubahan temperatur ialah perubahan ukuran dan perubahan keadaan bahan-bahan. Bila temperatur dinaikkan maka jarak rata-rata diantara atom akan bertambah, yang mengakibatkan suatu ekspansi dari seluruh benda tersebut. Perubahan setiap dimensi linear seperti panjangnya, dan lebarnya dinamakan ekspansi linear (Halliday, 1985:709). Zat tersusun atas atom, kumpulan atom-atom membentuk molekul. Molekulmolekul pembentuk senantiasa bergerak dan menimbulkan gaya tarik menarik. Jika zat dipanaskan, gerakan molekul-molekulnya makin cepat. Hal tersebut menyebabkan terjadinya dorongan antara satu molekul dengan molekul yang lain sehingga jarak antar molekulnya menjadi lebih besar. Molekul-molekul tersebut akan menempati ruang yang lebih besar. Peristiwa tersebut dinamakan pemuaian (Kamajaya 2007:227). Sebaliknya, jika suatu zat didinginkan, gerakan molekul-molekulnya menjadi lebih lambat. Gaya tarik menarik antar molekulnya menjadi lebih besar sehingga jarak antar molekulnya menjadi kecil. Zat tersebut mengalami penyusutan. Jadi, dapat disimpulkan bahwa pada umumnya semua zat jika dipanaskan akan memuai dan jika didinginkan akan menyusut. Secara umum bentuk suatu materi dapat dibedakan atas padatan, cairan dan gas. Jika sebuah gaya diberikan pada benda padat, benda padat cenderung mempertahankan bentuk dan ukurannya. Jika gaya ini diberikan pada zat cair, maka zat cair akan memberikan ruang namun tidak langsung dapat ditekan. Sedangkan gas tidak memiliki

9 bentuk maupun volume yang tetap, gas akan menyebar memenuhi tempatnya (Giancoli 2001:324). Besar pemuaian sebuah benda bergantung pada jenis zat penyusun benda, ukuran awal benda, dan besarnya kenaikan temperatur benda tersebut. Pemuaian zat padat lebih kecil dibandingkan zat cair. Demikian juga jika dibandingkan dengan gas. Pemuaian gas lebih besar dibandingkan pemuaian pada zat padat dan zat cair. Jika pemuaian zat padat tidak diberi sedikit ruang, pertambahan panjang dari zat padat akan memiliki gaya dorong yang sangat besar. Sebagai contoh, jika sambungan satu rel dengan rel yang lain pada rel kereta api tidak diberikan celah (jarak) saat terjadi pemuaian, rel tersebut akan melengkung. Lengkungan tersebut terjadi akibat dari daya dorong pemuaian. 2.4 Pemuaian Zat Cair Secara umum dapat dikatakan bahwa zat akan mengalami pemuaian jika dipanaskan. Namun, pemuian dan penyusutan pada zat seperti yang telah dijelaskan, tidak berlaku sepenuhnya pada air dan bismuth. Sebagai contoh, volume air akan menyusut jika temperaturnya dinaikkan dari 0 0 C sampai 4 0 C. Peristiwa tersebut dinamakan anomali. Di atas temperatur 0 0 C sampai 4 0 C air memenuhi hukum pemuaian. Jika air pada temperatur 0 0 C dipanaskan, kenaikan temperatur akan mengakibatkan penyusutan volume air hingga pada temperatur 4 0 C jika air tersebut terus dipanaskan, air pun akan memuai, seperti lazimnya zat-zat yang lain. Bagaimana kondisi es dan air pada temperatur 0 0 C untuk massa yang sama? Volume es akan lebih besar daripada volume air. Hal ini berarti bahwa massa massa jenis es lebih kecil daripada

10 massa jenis air karena massa jenis es berbanding terbalik dengan volume untuk massa yang sama (Young 2007:465). Terjadinya peristiwa anomali air atau kelainan pada air dapat diterangkan dengan mengamati bangun Kristal es. Hasil pengamatan terhadap Kristal es menunjukkan bahwa kedudukan molekul H 2 O cukup teratur dengan struktur segi enam (texagonal), struktur Kristal demikian menyebabkan molekul-molekul es menempati ruang yang lebih besar sehingga massa jenisnya mengecil. Pada temperatur 0 0 C sampai 4 0 C, struktur Kristal es terpecah. Akibat semua molekul air mengalami perubahan struktur seperti ini, gerakan molekul yang satu menakan molekul yang lain. Oleh karena itu, volume pada temperatur tersebut mengecil (Kamajaya 2007:230). Pada molekul H 2 O dalam bentuk zat cair, hasil penelitian menunjukkan susunan molekul-molekulnya lebih rapat dibandingkan dalam bentuk es. Selain rapat,molekulmolekul ini dapat bergerak sehingga dapat menempati ruang yan kosong yang ada. Oleh karena itu kerapatan air lebih besar dibandingkan dengan es. Sehingga es akan terapung di air. Peningkatan temperatur umumnya menimbulkan ekspansi volume, baik pada bahan padat atupun cair. Seperti pada pemuaian linear, percobaan menunjukkan bahwa jika perubahan temperatur sekitarnya), kenaikan volume tidak terlalu besar (kurang dari 100 0 C, atau di dapat dianggap berbanding lurus dengan perubahan temperatur dan volume awal V 0 :

11 Atau [ ] menyatakan sifat pemuaian volume pada bahan tertentu, disebut sebagai koefisien pemuaian volume. Satuan adalah K -1 atau (C 0 ) -1. Seperti pada pemuaian linear, berubah terhadap temperatur, dan persamaan (2.5) adalah hubungan yang disederhanakan dan hanya berlaku untuk perubahan temperatur yang kecil (Young & Freedman 2007:463). Beberapa nilai pada temperatur ruang dijabarkan pada tabel (2.1). Tabel 2.1 Koefisien muai volume zat cair NO Jenis Zat Cair Koefisien Muai Volum (/ 0 C) 1 Air 2,01 x 10-4 3 Etanol 7,50 x 10-4 4 Air Raksa 1,80 x 10-4 5 Gliserin 5,00 x 10-4 6 Bensin 9,50 x 10-4 (Sumber : Giancoli, 2001 : 455) 2.5 Hubungan pemuaian dan tekanan Seperti yang telah di jelaskan sebelumnya, bahwa untuk menghitung pemuaian volum zat cair dapat menggunakan persamaan 2.5 sebagai berikut: [ ] Apabila pemuaian volume yang diakibatkan oleh perubahan temperatur dikaitkan pada ketergantungan massa jenis zat cair didapatkan persamaan sebagai berikut: [ ]

12 Kembali mengingat persamaan (2.4). Persamaan tersebut menunjukkan bahwa tekanan yang ditimbulkan oleh zat cair hanya bergantung pada massa jenis dan kedalaman saja. Jadi bentuk bejana tidak mempengaruhi tekanan, artinya tekanan tetap sama disetiap titik yang mempunyai kedalaman yang sama, apapun bentuk atau ukuran bejananya. Perhatikan gambar berikut : Gambar 2.2 Dua tabung berisi zat cair yang sama, dengan temperatur yang berbeda dihubungkan dengan pipa kapiler. Gambar 2.2 memperlihatkan dua tabung A dan B yang dihubungkan dengan sebuah pipa kapiler yang fungsinya untuk memperlambat laju aliran antara kedua tabung tersebut. Tekanan di titik A dan B masing-masing diberikan oleh hubungan : Menurut hukum pokok hidrostatika untuk bejana berhubungan tekanan pada titik A sama dengan tekanan di titik B (P A = P B ) sehingga persamaan diatas menjadi :

13 hubungan Bila persamaan (2.6) dihubungkan dengan persamaan (2.8), maka diperoleh [ ] [ ] [ ] [ ] Persamaan (2.9) memberikan petunjuk cara mengukur koefisien muai ruang suatu zat cair. Dengan memvariasikan temperatur zat cair (t 2 dan t 1 ) kemudian mengukur beda ketinggian zat cair pada kedua tabung, maka dapat dihitung dengan persamaan tersebut (Yudyanto, 1997). 2.6 Kolom Berimbang Dalam menentukan koefisien muai ruang zat cair digunakan suatu alat ukur yang disebut dengan kolom berimbang. Adapun yang dimaksud dengan kolom berimbang ialah dua buah tabung yang memiliki ukuran yang sama dan dihubungkan dengan pipa kapiler. Selanjutnya ke dalam tabung tersebut di masukkan zat cair sehingga pada kedua buah tabung memiliki tinggi yang sama. Dengan menggunakan hukum pokok hidrostatika pada kedua buah tabung sehingga didapat persamaan 2.9 terhadap kolom berimbang, diharapkan kita dapat menentukan koefisien muai volum zat cair. Untuk itu diperlukan temperatur yang berbeda dan juga ketinggian yang berbeda pada kedua buah tabung.

14 Untuk mendapatkan temperatur yang berbeda maka salah satu tabung harus dipanaskan, pipa kapiler akan memperlambat laju zat cair pada tabung yang tidak di panaskan sehingga diperoleh temperature yang berbeda. Seiring dengan kenaikan temperatur maka zat cair akan mengalami pemuaian. Pemuaian yang paling besar tentunya dialami oleh tabung yang dipanaskan. Hal ini dapat dibuktikan dengan melihat perbedaan ketinggian zat cair pada kedua buah tabung. Dengan menggunakan persamaan 2.9 dan temperatur serta ketinggian yang berbeda, maka kita dapat menentukan besarnya koefisien muai air dan etanol.

BAB III METODELOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika Prodi pendidikan fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Syiah Kuala. Penelitian ini berlangsung pada tanggal 27 April sampai 3 Juni 2013. 3.2 Alat dan Bahan Alat dan bahan yang diperlukan adalah: 1. 1 set kolom berimbang 2. Xplorer GLX 1 buah 3. Adaptor 1 buah 4. Sensor temperatur 1 buah 5. Batang statif panjang 2 buah 6. Batang statif pendek 1 buah 7. Dasar statif 2 buah 8. Klem universal 1 buah 9. Pemanas air 1 buah 10. Air 75 ml 11. Etanol (Alkohol 96%) 75 ml 3.3 Langkah Kerja Setelah seluruh alat dan bahan disiapkan sesuai daftar di atas, maka : 15

16 1. Rancang alat kolom berimbang seperti gambar berikut : Gambar 3.1 Rancangan alat eksperimen Gantungkan kolom berimbang pada batang statif yang telah disusun. 2. Hubungkan 2 buah sensor temperatur pada xplorer GLX. Agar explorer GLX mampu membaca 2 temperatur sekaligus tekan menu home dan pilih digit. Explorer GLX lansung menunjukkan derajat temperatur. 3. Masukkan zat cair kedalam kolom berimbang. Hubungkan ujung sensor temperatur pada kedua buah tabung, t 1 untuk tabung yang tidak dipanaskan dan t 2 untuk tabung yang dipanaskan. Catat suhu dan tinggi mula-mula air sebelum salah satu tabung dipanaskan. Usahakan agar tinggi dan suhu kedua tabung bernilai sama. Masukkan hasil pengukuran pada tabel pengamatan 4. Hidupkan pemanas air sehingga uap mengalir pada salah satu tabung. Amati kenaikan temperatur dan juga tinggi zat cair. Catat untuk temperatur yang berbeda dan tinggi zat cair yang berbeda. Lakukan langkah ini hingga tiga kali untuk jenis zat cair yang berbeda. semua data yang telah diperoleh dapat dicatat pada tabel di bawah ini.

17 Tabel 3.1 hubungan antara temperatur dan tinggi zat cair No t 0 ( 0 C) 1 2 3 t 1 ( 0 C) t 2 ( 0 C) h 1 (cm) h 2 (cm) γ (/ 0 C) 3.4 Metode Pengolahan Data Setelah semua data pengamatan didapatkan, kemudian dilakukan pengolahan data untuk mendapatkan hasil tentang percobaan yang telah dilakukan. Langkah-langkah yang dilakukan untuk pengolahan data adalah sebagai berikut: 1. Mengamati kenaikan temperature pada xplorer GLX 2. Mengamati kenaikan zat cair pada kolom berimbang 3. Mengisikan hasil pengamatan pada tabel pengamatan yang sudah disediakan. 4. Menganalisis atau mengolah data berdasarkan persamaan (2.9) 5. Mencari rata-rata dari persamaan 2.9 untuk setiap zat cair. 6. Mengambil kesimpulan dari hasil yang telah dianalisis.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Tabel Pengamatan Dari hasil penelitian yang telah dilakukan mengenai pemuaian volum zat cair diperoleh data sebagai beriku: 1. Air Tabel 4.1. Hasil Pengukuran koefisien muai volum air No t 0 ( 0 C) t 1 ( 0 C) t 2 ( 0 C) h 1 (cm) h 2 (cm) γ (/ 0 C) 1 32,7 32,9 58 36 36,2 2,21 x 10-4 2 32,7 33,1 83,4 36 36,4 2,16 x 10-4 3 32,7 33,2 95,4 36 36,5 2,23 x 10-4 2. Etanol Tabel 4.2. Hasil Pengukuran koefisien muai volum alkohol etil No t 0 ( 0 C) t 1 ( 0 C) t 2 ( 0 C) h 1 (cm) h 2 (cm) 1 32 32,8 52,3 36 36,5 2 32 33,9 64,5 36 36,8 3 32 34,7 74,7 36,1 37,2 γ (/ 0 C) 4.2 Pengolahan Data Dari data yang diperoleh di atas. Kita dapat menentukan koefisien muai volum zat cair dengan menggunakan persamaan 2.9 sebagai berikut : Sehingga ( ) [ ( ) ( )] ( ) [ ( ) ( )] 18

19 1. Air Maka untuk masing masing pengamatan diperoleh hasil sebagai berikut ( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( )] [ ] ( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( )] [ ] ( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( )] [ ]

20 Adapun besar koefisien muai ruang (γ) dari air dapat kita ketahui dari ratarata tiga data di atas. Sehingga didapat Untuk mengetahui ralat kesalahan dari penelitian ini maka kita dapat menggunakan persamaan berikut : 2. Etanol 96% ( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( )]

21 [ ] ( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( )] [ ] ( ) [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( )] [ ]

22 Adapun besar koefisien muai ruang (γ) dari etanol dapat kita ketahui dari rata-rata tiga data di atas. Sehingga didapat Untuk mengetahui ralat kesalahan dari penelitian ini maka kita dapat menggunakan persamaan berikut : 4.3 Pembahasan Dari hasil percobaan yang dilakukan diatas dapat kita ketahui bahwa nilai koefisien muai volum air dan alkohol yang diperoleh tidak jauh berbeda dari hasil yang ada diliteratur. Untuk lebih jelasnya perhatikan tabel 4 berikut ini. Tabel 4.3 Perbandingan koefisien muai zat cair dari eksperimen dan teori No Jenis Zat Koefisien Muai Koefisien Muai Kesalahan Relatif Cair Volum literatur Volum Eksperimen 1 Air 9,4% 2 Etanol 3,4%

23 Berdasarkan tabel diatas dapat diketahui bahwa hasil perolehan koefisien muai volum secara eksperimen dengan literatur tidak jauh berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa kolom berimbang dapat digunakan untuk menentukan koefisien muai volum suatu zat cair. Adapun data yang diperoleh peneliti untuk masingmasing zat cair diperoleh sebanyak tiga kali percobaan, yakni dengan tinggi dan temperatur yang berbeda. Untuk kesalahan relatif dari hasil pengukuran air diperoleh sebesar 9%. Kesalahan ini masih dapat diperkecil dengan memperbaiki ketelitian dalam mengukur temperatur maupun perbedaan ketinggian cairan dari kedua tabung. Sedangkan untuk etanol diperoleh kesalahan yang relatif kecil yakni 3,7% hal ini dikarenakan peneliti sudah lebih teliti dalam mengukur temperatur dan mengukur perbedaan ketinggian pada kedua buah tabung.

BAB V PENUTUP 4.1 Simpulan Dari hasil penelitian di atas mengenai pengukuran koefisien muai volum zat cair dapat ditarik kesimpulan bahwa : 1. Metode kolom berimbang dapat digunakan dalam menghitung koefisien muai volum zat cair. Hal ini terbukti dari metode kolom berimbang diperoleh nilai koefisien muai zat cair yang besarnya hampir sama dengan nilai pada literatur. 2. Hasil pengukuran koefisien muai volum zat cair untuk air, secara eksperimen diperoleh koefisien muai volum sebesar 2,20 x 10-4 / 0 C dan secara teori sebesar 2,01 x 10-4 / 0 C sedangkan untuk etanol secara eksperimen diperoleh koefisien muai volum sebesar 7,54 x 10-4 / 0 C dan secara teori sebesar / 0 C. 4.2 Saran Pada penelitian ini penulis menyarankan agar ada penelitian tindak lanjut mengenai pengukuran koefisien muai zat cair dengan jenis zat cair yang berbeda, yakni selain air dan etanol. Penelitian hendaknya dilakukan lebih dari tiga kali pengambilan data. Hal ini dikarenakan dengan jumlah data yang lebih banyak akan dihasilkan ketelitian yang lebih tinggi lagi. 24

DAFTAR PUSTAKA Giancoli. 2001. Fisika Jilid I. Penerbit Erlangga : Jakarta Halliday, David. 1985. Fisika jilid I. Jakarta : Erlangga Marcelo Alonso, Edward J. 1998. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga. Sears, Zemansky.1992. Universitas Physics I. California : Addison Wesley Publishing Company, Inc. Sutrisno. 1994. Penelitian Eksperimental. ITB. Bandung. Tipler, Paul A. 1998. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga Yudyanto. 1997. Pengukuran Koefisien Muai Ruang Zat Cair Dengan Metode Kolom Berimbang. Malang 25

DAFTAR PUSTAKA Giancoli. 2001. Fisika Jilid I. Penerbit Erlangga : Jakarta Halliday, David. 1985. Fisika jilid I. Jakarta : Erlangga Marcelo Alonso, Edward J. 1998. Dasar-Dasar Fisika Universitas.Jakarta : Erlangga. Sears, Zemansky.1992. Universitas Physics I. California : Addison Wesley Publishing Company, Inc. Sutrisno. 1994. Penelitian Eksperimental. ITB. Bandung. Tipler, Paul A. 1998. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga Yudyanto. 1997. Pengukuran Koefisien Muai Ruang Zat Cair Dengan Metode Kolom Berimbang. Malang

LAMPIRAN Gambar 1. Alat-alat pengukuran koefisien muai volum zat cair Gambar 2. Set kolom berimbang lengkap