72160689-kalorimeter
DESCRIPTION
not providedTRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR
MODUL 8
KALORIMETER
NAMA : EKA DWI JULIANSYAH
NPM : 240210100035
TANGGAL/JAM : 16 DESEMBER 2010/15.00-17.00 WIB
ASISTEN : DINI KURNIATI
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJADJARAN
JATINANGOR
2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat
dimusnahkan dan diciptakan melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk
energi kebentuk energi yang lain. Di alam ini banyak terdapat jenis energi,
antara lain : energi kimia, energi listrik, energi kalor, energi potensial gravitasi,
energi kinetik dan lain-lain. Salah satu bnentuk penerapan hukum kekekalan
energi tersebut dapat dilihat pada saat pengkonversian energi dari energi listrik
menjadi energi panas dengan menggunakan kalorimeter.
1.2 Tujuan Praktikum
Mahasiswa diharapkan mampu memahami sistem kerja kalorimeter serta
mahasiswa juga dapat mengetahui arti fisis dari tara panas listrik.
BAB II
METODE PRAKTIKUM
3.1 Alat dan Bahan
1. Amperemeter, fungsi : sebagai alat pengukur arus listrik
2. Gelas ukur,fungsi : sebagai alat pengukur volume air yang harus dimasukkan
dalam kalorimeter
3. Kalorimeter dilengkapi dengan kumparan pemanas dan pengaduk, fungsi :
sebagai alat ukur utama dalam percobaan kali ini
4. Termometer, fungsi : sebagai alat pengukur suhu air
5. Voltmeter, fungsi : sebagai alat pengukur tegangan
6. Stopwatch,fungsi : untuk menghitung waktu kenaikan suhu
7. 5 kabel penghubung
3.2 Prosedur Praktikum
1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan
2. Rangkai sistem pada percobaan kalorimeter
3. Ukur 100 ml air suling menggunakan gelas ukur kemudian
dimasukan kedalam kalorimeter
4. Hubungkan arus listrik dan sistem
5. Atur arus sebesar 2 ampere (ditunjukkan oleh
amperemeter)
6. Catat nilai tegangan pada voltmeter
7. Catat nilai kenaikan suhu yang ditunjukkan termometer
setiap 3 menit sekali selama 15 menit menggunakan stopwatch
8. Ulangi prosedur diatas dengan arus listrik sebesar 4
ampere.
BAB III
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Hukum Kekekalan Energi
Hukum Kekekalan Energi menyatakan bahwa “Energi tak bisa diciptakan
atau dimusnahkan, energi hanya bisa diubah dari suatu bentuk menjadi bentuk
energi lain”
2.2 Hukum Termodinamika
Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam
suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan
jumlah kalor yang dipindahkan kesistem (Petrucci, 1987)
Hukum kedua termodinamika yaitu membahas tentang reaksi spontan dan
tidak spontan. Proses spontan yaitu reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar.
Sedangakan reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar.
Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari kristal
sempurna murni pada suhu nol mutlak ialah nol. Kristal sempurna murni pada
suhu nol mutlak menunjukkan keteraturan tertinggi yang dimungkinkan dalam
sistem termodinamika. Jika suhu ditingkatkan sedikit diatas 0 K, entropi
meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif (Petrucci, 1987)
Kalor reaksi dapat diperoleh dari hubungan massa zat (m), kalor jenis zat
(c) dan perubahan suhu (∆T), yang dinyatakan dengan persamaan berikut
q = m . c . ∆T
Keterangan :
q = jumlah kalor (Joule)
m = massa zat (gram)
Δt = perubahan suhu takhir - tawal)
c = kalor jenis
2.3 Kalorimeter
Kalorimeter berarti “mengukur panas”. Ketika aliran panas terjadi antara dua
benda yang terisolasi dari lingkungannya, jumlah panas yang hilang dari satu benda
harus setara dengan jumlah benda lainnya.
Panas adalah yang berpindah, jadi prinsipnya adalah prinsip kekekalan
energi.Kuantitas panas yang ditambahkan pada suatu benda sebagai positif dan pada
kuantitas yang meninggalkan benda sebagai negative.Ketika sejumlah benda
berinteraksi, jumlah aljabar dari setiap kuantitas panas yang dipindahkan pada semua
benda harus sama dengan nol.Ini adalah Azas Black yang dasarnya adalah kekekalan
energi.
Kalor selalu berkaitan dengan dua hal yaitu proses pemanasan atau proses
pendinginan yang melibatkan perubahan suhu dan proses perubahan wujud zat yang
terjadi pada suhu yang tetap.
Proses pemanasan dan pendinginan digunakan persamaan :
Q = m . c . ∆T
Dengan :
Q = kalor yang dilepaskan atau diterima ( Joule )
m = massa bahan ( kg )
c = kapasitas panas spesifik bahan ( J/kgoC )
∆T = perubahan suhu ( oC )
Proses perubahan wujud zat, digunakan persamaan :
Q = m . Lv
Dengan :
Q = kalor yang dilepaskan atau diterima ( Joule )
m = massa bahan ( kg )
Lv = kalor laten peleburan/pembekuan ( J/kg)
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan kapasitas
kalor suatu benda kapasitas kalor spesifik suatu bahan.
Di dalam kalorimeter terdapat pengaduk yang terbuat dari bahan yang sama
dengan bejana kalorimeter ( P ). Tutup kalorimeter ( T ) terbuat dari bahan
isolator yang berlubang di tengah untuk memasang termometer.
Pada teknik yang dikenal dengan teknik pencampuran, satu sampel zat
dipanaskan sampai temperature tinggi yang diukur dengan akurat dan dengan
cepat ditempatkan pada air dingin dalam kalorimeter.
Kalor yang hilang dari sampel tersebut akan diterima oleh air dan kalorimeter
(bejana dan pengaduk ). Thermometer digunakan untuk mengukur
temperature awal air dan calorimeter serta temperature akhir campuran.
Temperatur awal bejana, pengaduk, dan air diukur setelah seluruh bagian
calorimeter dan air tersebut berada dalam keseimbangan termal yang berarti
memiliki suhu yang sama.
Setelah dicamapur, suhu akhir diukur setelah dicapai keseimbangan termal
antara air, sample bejana calorimeter, dan pengaduk.
2.2 Dasar Teori Mengenai Kalorimeter
Menuturut Robert Mayor kalor merupakan salah satu bentuk energi,hal
ini dibuktikan ketika mngguncang guncang botol yang berisikan air setelah
diguncangkan naik.Pada tahun 1818-1889 james joule yang namanya
digunakan sebagai satuan SI menentukan bahwa munculnya atau hilangnya
sejumlah energi termis diikuti dengan munculnya atu hilangnya energi
mekanik yang ekiuvalen,
Menurut James Joule kalor adalah salh satu bentuk energi dan dibuktikan
melalui percobaan air dalam calorimeter ternyata kalornya sama dengan usaha
yang dilakukan.satuan kalor yang timbul dinyatakan dalam satuan kalor dan
usaha yang dilakukan oleh beban dan dinyatakan dalam satuan joule .
Kapasitas Panas dan Kapasitas Jenis
Bila energi panas ditambahkan suatu zat maka temperature zat itu biasanya
naik,jumlah energi panas Q yang dibutuhkan untuk menaikan temperature
suatu zat sebanding dengan perubahan temperature:
Q = C∆T = mc∆T
Dengan :
C = kapasitas panas zat yang didefinisikan sebagai energi panas yang
bibutuhkan untuk menaikan temperature suatu zat dengan satu drajat
Dengan :
c = kapasitas panas zat(joule/k),c adalah panas jenis (j/kg ),
m = massa (kg)
Berdasarkan asas black jumlah kalor yang dilepas sama dengan jumlah
kalor yang diterima.
Qterima=Qlepas
mc∆t+H∆t=mc∆t
mc(t2-t1)+H(t2-t1)=mc(t2-t1)
Suatu energi listrik yang menjadi energi panas energi yang di hasilkan
pada satu daya suatu resistor dinyatakan dengan
2.3 Jenis-jenis Kalorimeter
1) Kalorimeter Bom
Kalorimeter bom merupakan kalorimeter yang khusus digunakan
untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran.Kalorimeter ini terdiri
dari sebuah bom ( tempat berlangsungnya reaksi pembakaran, terbuat dari
bahan stainless steel dan diisi dengan gas oksigen pada tekanan tinggi ) dan
sejumlah air yang dibatasi dengan wadah yang kedap panas.Reaksi
pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap
oleh air dan bom.Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan,
maka :
qreaksi = – (qair + qbom )
Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus :
qair = m x c x DT
dengan :
m = massa air dalam kalorimeter ( g )
c = kalor jenis air dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K)
Jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan rumus :
qbom = Cbom x DT
dengan :
Cbom = kapasitas kalor bom ( J / oC ) atau ( J / K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K )
Reaksi yang berlangsung pada kalorimeter bom berlangsung pada
volume tetap ( DV = nol ). Oleh karena itu, perubahan kalor yang terjadi di
dalam sistem = perubahan energi dalamnya.
DE = q + w dimana w = - P. DV ( jika DV = nol maka w = nol )
maka
DE = qv
Contoh kalorimeter bom yaitu calorimeter makanan.Kalorimeter
makanan adalah alat untuk menentukan nilai kalor zat makanan karbohidrat,
protein, atau lemak.
Gambar 1. Kalorimeter makanan
Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca yang tingginya kurang lebih 19
cm dan garis menengahnya kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya
melengkung ke atas membentuk sebuah penyungkup. Penyungkup ini
disumbat dengan sebuah sumbat karet yang yang berlubang di bagian tengah.
Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan lempeng ebonit yang bundar. Di
dalam tabung kaca itu terdapat sebuah pengaduk, yang tangkainya menembus
tutup ebonit, juga terdapat sebuah pipa spiral dari tembaga. Ujung bawah pipa
spiral itu menembus lubang sumbat karet pada penyungkup dan ujung atasnya
menembus tutup ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit itu masih terdapat
lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah termometer ke dalam
tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah keping asbes dan
ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur sangkar yang sisinya
kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik yang
akan dihubungkan dengan sumber listrik bila digunakan. Di atas keping asbes
itu terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah
kawat nikelin yang berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping asbes.
Kawat nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam cawan bila
berpijar oleh arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan
oksigen.
2) Kalorimeter Sederhana
Pada pengukuran kalor reaksi, selain kalor reaksi pembakaran dapat
dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan
kalorimeter sederhana yang dibuat dari gelas stirofoam.Kalorimeter ini
biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung
dalam fase larutan (misalnya reaksi netralisasi asam – basa / netralisasi,
pelarutan dan pengendapan). Pada kalorimeter ini, kalor reaksi sama dengan
jumlah kalor yang diserap / dilepaskan larutan sedangkan kalor yang diserap
oleh gelas dan lingkungan; diabaikan.
qreaksi = – (qlarutan + qkalorimeter )
qkalorimeter = Ckalorimeter x DT
dengan :
Ckalorimeter = kapasitas kalor kalorimeter ( J / oC ) atau ( J / K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K )
Jika harga kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil; maka dapat
diabaikan sehingga perubahan kalor dapat dianggap hanya berakibat pada
kenaikan suhu larutan dalam kalorimeter.
qreaksi = – qlarutan
qlarutan = m x c x DT
dengan :
m = massa larutan dalam kalorimeter ( g )
c = kalor jenis larutan dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K )
DT = perubahan suhu ( oC atau K )
Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap (DP =
nol ) sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan
entalpinya.
DH = qp
3) Kalorimeter Larutan
Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur
jumlah kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan. Pada
dasarnya, kalor yang dibebaskan/diserap menyebabkan perubahan suhu pada
kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu per kuantitas pereaksi kemudian
dihitung kalor reaksi dari reaksi sistem larutan tersebut. Kini kalorimeter
larutan dengan ketelitian cukup tinggi dapat diperoleh dipasaran.
Kalor merupakan suatu bentuk energi dan memiliki satuan kalori.
Sedangkan energi memiliki satuan joule. Tara panas listrik merpakan suatu
faktor pembanding antara kedua satuan tersebut yaitu antara energi dan kalor
yang memiliki lambang (a). Tara panas listrik dinyatakan secara matematis
sebagai berikut.
a =
Hal ini terjadi jika kumparan (penghantar) yang terdapat pada
kalorimeter akan dilalui arus listrik, yang akan menimbulkan perubahan suhu
atau timbul panas Q, yang sebanding dengan kuadrat arus I, tahanan
penghantar R dan lamanya arus mengalir t. sehingga dapat digunakan
persamaan diatas. Jika pada kalorimeter pertukaran kalor dengan sekitarnya
diabaikan, maka akan berlaku rumus sebagai berikut.
a =
4) Kalorimeter Elektrik
Kalorimeter elektrik digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair.
Prinsip kerja kalorimeter elektrik adalah sebagai berikut. Sejumlah zat cair
contoh (m Kg) dimasukkan ke dalam bejana tembaga yang kapasitas kalornya
diketahui. Kemudian zat cair tesebut dipanaskan selama selang waktu t sekon
secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki elemen pemanas yang beda
potensialnya V volt dan dilalui arus listrik dengan kuat arus I ampere.
Kenaikan suhu selama selang waktu t diukur dengan temometer.,
Energi listrik yang diberika kepada zat cair dalam selang waktu adalah V I t
(joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang, maka energi kalor yang
diserap oleh kalorimeter dan zat cair adalah ( C ΔT + m c ΔT) = (mc + C) ΔT
sesuai kekekalan energi: V I t = (m c + C)ΔT. Dari persamaan tadi, dapat
dihitung kalor jenis zat cair.
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Pengamatan
Massa air suling = 100 gram
Tabel hasil pengamatan :
I (A) V (V) T (s) T1 (˚C) T2 (˚C) ΔT (˚C) A arata-rata
2 3
180
25,5
27 1,5 0,583×10-3
0,6634×10-3
360 29 3,5 0,6805×10-3
480 31 5,5 0,7129×10-3
720 32,5 7 0,6805×10-3
900 34 8,5 0,6611×10-3
3 5,25
180
25,5
35 9,5 1,055×10-3
1,0116×10-3
360 44,5 19 1,055×10-3
480 52 27,5 1,018×10-3
720 61 35,5 0,986×10-3
900 68 42,5 0,944×10-3
Nilai arata-rata pada saat I=2 Ampere dan V=3 volt adalah:
arata-rata = (0.583×10-3+0,6805×10-3+0,7129×10-3+0,6805×10-3+0,6611×10-3)/5
=0,6634×10-3 KJ.0C/avs
Nilai arata-rata untuk I=4 Ampere dan V= 5,25 Volt
arata-rata=(1,055×10-3+1,055×10-3+1,018×10-3+0,986×10-3+0,944×10-3)/5
=1,0116×10-3 KJ.0C/avs
Sedangkan pada literatur, nilai a adalah = 0,238
Nilai Hambatan pada kalorimeter adalah:
R untuk I=2 dan V=3 Volt
R= V / I = 3 / 2 = 1,5Ω
R untuk I=4 dan V= 5,25 Volt
R4 = V / I = 5,25 / 4 = 1,3125 Ω
Nilai daya pada kalorimeter adalah:
P untuk I=2Ampere V=3 Volt
P=V.I=3×2=6 Watt
P untuk I= 4 Ampere dan V= 5,25 Volt
P=V.I=5,25×4=21 Ω
Kesalahan relative :
Pada saat I= 2 Ampere
Ketelitian relative= │arata-rata – aair│
aair
= │0,6634×10-3-0,238│×100%
0.238
= 0,99721×100%
= 99,721%
Kesalahan relatif= │100 - arelatif │ x 100%
= 100 – 99,72%
= 0,28%
Pada saat I= 4 Ampere
Ketelitian relative= │arata-rata – aair│
aair
= │1,0116×10-3-0,238│×100%
0.238
= 0,995×100%
= 99,5%
Kesalahan relatif= │100 - arelatif │ x 100%
= 100 – 99,5%
= 0,5%
Jadi dengan kata lain, nilai kesalahan relatif pada praktikum ini adalah sebesar
0,28 % dan 0,5% rata-ratanya tingkat kesalahannya 0,39%
4.2 Pembahasan
Pada praktikum kali ini, praktikkan melakukan percobaan untuk
membuktikan kebenaran mengenai hukum termodinamika 1 mengenai energi
tyang tidak dapat di ciptakan dan di musnahkan tetapi energi dapat diubah dari
bentuk satu ke bentuk lainnya. Dalam melakukan percobaan ini praktikkan
menggunakan kalorimeter.
Percobaan yang dilakukan pada praktikum kali ini yaitu menghitung
waktu kenaikan suhu yang dihasilkan dari pemberianarus listrik sebesar 2 dan 4
ampere pada suatu sistem kerja kalorimeter sehingga dari data hasil yang di
peroleh tersebut praktikkan akan dapat mengetahui seberapa besar nilai tara panas
listrik rata-rata dari suatu kenaikan suhu tersebut. Selain dapat menentukan nilai
rata-rata, praktikkan juga dapat mengetahui nilai kesalahan relatif yang dilakukan
pada saat praktikkum berlangsung.
Dalam percobaan ini didapatkan hasil akhir yang diperoleh cukup jauh
dari nilai yang tertera pada literatur yaitu sebesar 0,238 KJ.0C/avs. Terdapat
beberapa faktor yang dapat memicu timbulnya penyimpangan pada hasil yang
didapat seperti tidak tepatnya dalam memulai dan mengakhiri stopwatch pada saat
menghitung waktu saat termometer menunjukan nilai suhu, tidak tepatnya volume
air yang digunakan dalam sistem, sistem terkena sentuhan atau pun adanya
kekeliruan atau kurang telitinya pada saat pengolahan data hasil baik dengan
menggunakan kalkulator ataupun dengan cara manual.
BAB VPENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang didapat, dapat disimpulkan bahwa :
1. Kalorimeter merupakan salah satu alat yang dapat
digunakan untuk membuktikan kebenaran dari hukum kekekalan
energi dengan dapat ditentukannya nilai dari tara panas listrik yang
dihasilkan.
2. Prinsip kerja sistem kalorimeter yaitu, arus listrik yang
dialirkan kedalam kalorimeter, masuk melewati kumparan, pada saat
arus listrik melewati kumparan terdapat daya disipasi yang berupa
panas, panas yang dihasilkan akan menaikkan suhu air.
5.2 Saran
1. Sebelum melakukan praktikkum,
praktikkan sebaiknya memahami materi yang praktikkum yang akan
di praktikan.
2. Pada saat melakukan praktikum,
praktikan sebaiknya berhati-hati dalam melakukan praktikum tersebut
atau pada saat melakukan perhitungan untuk meminimalkan
penyimpangan hasil dan memperoleh data hasil pengamatan yang
akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Anonimus. 2009. dalam http://massumadi.blogspot.com/2010/01/kalorimeter.html (diakses tanggal 01 Desember 2010 pukul 16.30 WIB)
Anonimus. 2009. dalam http://diannovitasari.wordpress.com/jenis-jenis-kalorimeter/ (diakses tanggal 01 Desember 2010 pukul 16.35 WIB)
Anonimus. 2010. dalam http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorimeter (diakses tanggal 01 Desember 2010 pukul 16.38 WIB)
Anonimus. 2010. dalam http://blogkita.info/kalorimeter/ (diakses tanggal 01 Desember 2010 pukul 16.40 WIB)
Zaida. 2008. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas Padjadjaran.
.