praktikum kalorimeter
Post on 02-Feb-2016
247 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
MODUL 8
Kalorimeter
Disusun oleh
Nama : Minanda Fachladelcada Primara
NPM : 240210130056
Kelompok / shift : Kelompok 1/ TIP A2
Hari / tanggal : Senin/ 23 September 2013
Waktu : 10.00 WIB
Asisten : Rigatul Fikri Risyda Sofyan
LABORATORIUM FISIKA DASAR
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJAJARAN
2013
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, salah
satunya yang berkaitan dengan panas atau kalor. Hampir seluruh aktivitas yang
dilakukan membutuhkan atau menghasilkan kalor. Kalor adalah bentuk energi
yang berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Berdasarkan hukum kekekalan
energi, energi dapat diubah dari satu bentuk energi kebentuk energi lainnya, tetapi
tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.
Pada percobaan kali ini akan dilakukannya perubahan energi listrik
menjadi energi kalor dengan menggunakan kalorimeter. Kalorimeter adalah alat
yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu
perubahan atau reaksi kimia. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang
dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika
suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga
sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit (Purnomo,
2008). Besar energi dalam bentuk panas yang setara dengan usaha, sebesar joule
suatu perbandingan dari suatu kalori yang bekerja setiap satuan usaha yang
disebut dengan tara panas listrik.
Percobaan ini dianggap penting bagi mahasiswa untuk mengetahui,
menguasainya, dan untuk memperdalam materi fisika tentang kalorimeter. Pada
percobaan kalorimeter ini juga kita dapat mengetahui besarnya tara panas listrik.
Selain itu juga kita dapat mengetahui besarnya arus listrik yang mengalir,
tegangan listrik, dan hambatannya.
1.2 Tujuan
1.2.1 Mampu memahami siste kerja calorimeter.
1.2.2 Memahami arti fisis tara panas.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kalor
Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari suhu tinggi ke suhu
rendah. Jika suatu benda menerima / melepaskan kalor maka suhu benda itu akan
naik/turun atau wujud benda berubah.
1 kalori adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar
1ºC.
1 kalori = 4.18 joule
1 joule = 0.24 kalori
Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk
menaikkan suhunya 1ºC (satuan kalori/ºC).
Jika kapasitas kalor diberi lambang C, maka:
Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan 1 gram atau 1 kg zat sebesar 1ºC (satuan
kalori/gram.ºC atau kkal/kg ºC).
Berikut ini adalah kalor Jenis Berbagai Zat (pada 20˚C dan tekanan uap 1
atm).
Zat Kalor Jenis (J Kg-1 K-1)
Alumunium 900
Tembaga 390
C= Q∆ T
Kaca 840
Besi atau baja 450
Timah hitam 130
Marmer 860
Perak 230
Kayu 1700
Alkohol 2400
Raksa 140
Air 4200
Badan manusia 3470
Udara 1000
Kalor yang digunakan untuk menaikkan/menurunkan suhu tanpa mengubah
wujud zat:
Q = H . Dt
Q = m . c . Dt
H = m . c
Keterangan :
Q = kalor yang di lepas/diterima
H = kapasitas kalor
Dt = kenaikan/penurunan suhu
m = massa benda
c= kalor jenis
Kalor yang diserap/dilepaskan (Q) dalam proses perubahan wujud benda:
Q = m . L
Keterangan :
m = massa benda kg
L = kalor laten (kalor lebur, kalor beku. kalor uap,kalor embun, kalor sublim,
kalor lenyap)
Jadi kalor yang diserap ( â ) atau yang dilepas ( á ) pada saat terjadi
perubahan wujud benda tidak menyebabkan perubahan suhu benda (suhu benda
konstan ).
Teori Kalor Dasar :
1. Kalor yang diterima sama dengan (=) kalor yang dilepas : Azas/asas Black
- Penemu adalah Joseph Black (1720 - 1799) dari Inggris.
Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan
oleh Joseph Black.
Asas ini menjabarkan:
2 Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang
panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama
3 Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang
dilepas benda panas-
4 Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang
diserap bila dipanaskan
Rumus Asas Black =
(M1 X C1) (T1-Ta) = (M2 X C2) (Ta-T2)
Catatan :
M1 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
C1 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
Ta = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
T1 = Temperatur akhir pencampuran kedua benda
M2 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah
C2 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah
T2 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah
2. Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan
- Penemunya adalah Benyamin Thompson (1753 - 1814) dari Amerika Serikat.
3. Kalor adalah salah satu bentuk energi
- Ditemukan oleh Robert Mayer (1814 - 1878).
4. Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi disebut kalor mekanik.
- Digagas oleh James Prescott (1818 - 1889).
Kalorimeter
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor
yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.
Tipe kalorimeter
1. Kalorimeter bom
Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur
jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna
(dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar.
Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup
dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar
oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung.
Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter makanan.
Kalorimeter makanan.
Kalorimeter makanan
adalah alat untuk
menentukan nilai kalor zat
makanan karbohidrat,
protein, atau lemak.
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 Aluminium
Pada gambar di atas menunjukan kalorimeter aluminium, dinding
di dalam kedua bejana dibuat mengkilap untuk mengurangi radiasi kalor
dan kehilangan kalor karena penyerapan dinding bejana. Cincin serat
(fiber) yang memisahkan kedua bejana. Ruang antara kedua dinding
bejana berisi udara yang berfungsi sebagai isolator kuat, sebab udara
adalah penghantar kalor yang jelek.
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= Q
I 2 R t
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=mc ∆ TV i t
Karena : m c = C, sehingga :
a=C ∆ TV i t
4. Kalorimeter Elektrik
Kalorimeter elektrik digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair.
Prinsip kerja kalorimeter elektrik adalah sebagai berikut, sejumlah massa zat
cair (misal m kg) dimasukan ke dalam bejana tembaga yang kapasitas
kalornya diketahui (JK-1). Kemudian zat cair tersebut dipanaskan selama
selang waktu t sekon secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki
elemen pemanas yang beda potensial V volt dan dilalui arus listrik dengan
kuat arus I ampere.
Kenaikan suhu (ΔT 0C) selama selang waktu t diukur dengan termometer.
Energi listrik yang diberikan kepada zat cair dalam selang waktu t adalah V I t
(joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang, maka energi kalor yang
diserap kalorimeter dan zat cair (sesuai hukum kekekalan energi) adalah:
V . I . t=(m . c+C )ΔT
Keterangan:
Q : kalor (J) m : massa (kg)c : kalor jenis (J/kg K) ΔT : perubahan suhu (K)C : kapasitas kalor (J/K) V : tegangan (volt)I : kuat arus (A) t : waktu (s)
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1 Alat dan Bahan
Alat :
1. Sebuah kalorimeter dilengkapi dengan kumparan pemanas dan
pengaduk,
2. Termometer, berfungsi untuk mengetahui suhu.
3. Sebuah voltmeter, berfungsi untuk mengetahui besarnya beda
potensial.
4. Sebuah amperemeter, berfungsi untuk mengetahui besarnya arus
listrik.
5. Sebuah gelas ukur, berfungsi untuk mengukur air yang dibutuhkan.
6. Sebuah stopwatch, berfungsi untuk mengetahui waktu yang
dibutuhkan.
7. 5 kabel penghubung, berfungsi untuk menyambungkan antara
voltmeter, amperemeter, dan sumber tegangan DC.
Bahan :
Air, digunakan sebagai media untuk mengetahui suatu kalorimeter.
3.2 Prosedur Praktikum
1. Ambil air sebanyak 100 ml, masukkan ke dalam kalorimeter,
2. Susunlah alat-alat percobaan. Sambung sumber tegangan DC,
amperemeter, voltmeter dan kalorimeter dengan 5 kabel
penghubung,
3. Catat suhu awal (T1),
4. Siapkan stopwatch,
5. Sambungkan sumber tegangan DC ke saklar,
6. Klik on pada sumber tegangan DC,
7. Atur arus sebesar 3 A, catat voltmeter,
8. Catat T2 3 menit sekali sampai 15 menit, setelah 15 menit
matikan sumber tegangan DC,
9. Gantilah air di dalam kalorimeter,
10. Ulangi percobaan di atas dengan besar arus 4 A,
11. Hitung tara panas listrik untuk masing-masing percobaan,
12. Hitung rata-rata,
13. Hitung hambatan ( R ) dan daya listrik kumparan (P),
14. Hitung ketelitian percobaan dengan literatur.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Massa air suling = 100 ml
ρair=1 gr/ml
ρ=mv
m=ρ v
= 1 gr/ml x 100 ml
=100 gr
I (A) V (V) T (s) T1 (°C) T2 (°C) ∆T (°C) a arata-rata
3 4,5
180
360
540
720
900
24
30
34,5
38,5
43
46
6
10,5
14,5
19
22
1,037 x10-3
0,91 x10-3
0,84 x10-3
0,82 x10-3
0,76 x10-3
0,8734 x10-3
4 5,25
180
360
540
720
900
24
32,5
40,5
48
55
61
8,5
16,5
24
31
37
0,94x10-3
0,92x10-3
0,89x10-3
0,86x10-3
0,82x10-3
0,886 x10-3
Contoh perhitungan
Diambil data pada arus 3 A dengan waktu 3 menit
a=m. c . ∆TV . I . t
× 10−3
a=100.4,2.64,5.3 .180
× 10−3
a=¿1,037 x10-3 kalori/joule
aair=ateori=1
Cair
= 14,2
=0,238
Perhitungan diambil dari data I = 3 A
Ketelitian Relatif ¿|a−aair
aair|x 100 %
¿|0,8734 .10−3−0,2380,238 |x 100 %
¿|−0,23712660,238 |x100 %
¿99,63%
Kesalahan relative = (100 – 99,63)%
= 0,37%
Hambatan
R=VI
¿4,53
¿1,5Ω
Daya
P = I. V
= 4,5 . 3
= 13,5 watt
Perhitungan diambil dari data I = 4 A
Ketelitian Relatif ¿|a−aair
aair|x 100 %
¿|0,886 .10−3−0,2380,238 |x 100%
¿|−0,2371140,238 |x 100 %
¿99,62 %
Kesalahan relative = (100 – 99,62)%
= 0,38 %
Hambatan
R=VI
¿4,54
¿1,3125Ω
Daya
P = I. V
= 4,5 . 4
= 21 watt
4.2 Pembahasan
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor
yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Pada percobaan kali ini
yang kita lakukan adalah percobaan yang menggunakan kalorimeter. Dengan
menggunakan kalorimeter ini kita dapat menentukan tara panas listrik. Tara panas
listrik adalah besar energi dalam bentuk panas yang setara dengan usaha, sebesar
joule suatu perbandingan dari suatu kalori yang bekerja setiap satuan usaha.
Rumus tara panas listrik :
a=m. c . ∆TV . I . t
Pada percobaan ini dilakukan 2 kali percobaan dengan arus dan tegangan
listrik yang berbeda dalam amperemeter dan voltmeter.
Data yang dihasilkan dari percobaan pertama dengan arus 3 Ampere dan
tegangan 5,5 volt. Pada percobaan ini dilakukan selama 15 menit. Setiap 3 menit
sekali dilakukan pengamatan perubahan suhunya. Setelah itu menghitung tara
panas listrik ,didapat 5 nilai tara panas listrik. Dari penghitungan tersebut lalu
diambil rata-rata tara panas listrik tersebut. Rata-rata tara panas listrik yang
didapat adalah 0,8734 x10-3 kalori/joule. Dari nilai rata-rata tara pans listrik ini
kita dapat mengetahui ketelitian relatif dengan menghitung menggunakan rumus :
Ketelitian Relatif ¿|a−aair
aair|x 100 %
Ketelitian relatif pada percobaan kali ini 99,63%, selain itu kita dapat
mengetahui presentase kesalahan relatif dan didapat kesalahan relatifnya adalah
0,37% .Kesalahan yang didapat itu bisa dikarenakan oleh beberapa faktor, yaitu
karena ada kesalahan pada saat pembacaan suhu, ketidaktepatan pemberhentian
waktu, ada kesalahan pada alat yang digunakan sehingga membuat data yang
dihasilkan kurang akurat.
Data yang dihasilkan dari percobaan kedua dengan arus 4 Ampere dan
tegangan 5,25 volt. Pada percobaan kedua ini juga dilakukan selama 15 menit.
Setiap 3 menit sekali dilakukan pengamatan perubahan suhunya. Setelah itu
menghitung tara panas listrik ,didapat 5 nilai tara panas listrik. Dari penghitungan
tersebut lalu diambil rata-rata tara panas listrik tersebut. Rata-rata tara panas
listrik yang didapat adalah 0,886 x10-3 kalori/joule. Dari data kedua ini kita dapat
mengetahui ketelitian relatif dengan menggunakan rumus yang sama pada
percobaan pertama. Ketelitian relatif pada percobaan kali ini 99,62 %, selain itu
kita dapat mengetahui presentase kesalahan relatif dan didapat kesalahan
relatifnya adalah 0,38 % . Faktor-faktor yang dapat menyebabkan kesalahan hasil
yang didapat sama dengan faktor-faktor yang menyebabkan kesalahan hasil yang
didapat oleh data pertama.
Dari percobaan ini kita dapat membandingkan antara hasil rata-rata tara
panas listrik yang didapat dari data pertama yang arus listriknya 3 A dengan dari
data kedua yang arusnya 4 A. Untuk mengetahui seberapa besar perbedaan tara
panas yang dihasilkan apabila arus yang diberikan lebih besar. Didapat :
Percobaan pertama : Percobaan kedua
0,8734 x10-3: 0,886 x10-3
1 : 1,014
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Semakin besar arusnya semakin besar pula rata-rata tara panas listrik.
Semakin lama waktu yang dibutuhkan semakin besar perubahan suhunya.
Semakin besar perubahan suhu semakin besar pula tara panas listriknya.
Arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial.
Daya berbanding lurus dengan beda potensial.
Hambatan berbanding terbalik dengan arus yang mengalir.
Tara panas listrik berbanding lurus dengan kalor
Tara panas listrik berbanding terbalik dengan usaha (W).
5.2 Saran
Harus lebih ditingkatkannya ketelitian dalam melakukan percobaan, agar
hasil yang didapat lebih akurat.
Tepat dalam pemberhentian waktu, agar hasil yang didapat pun lebih
akurat.
Lebih teliti pada saat pembacaan suhu yang ditunjukkan oleh termometer.
Pada saat pengolahan data harus lebih cermat dan teliti.
Sebaiknya benar-benar memahami prosedur praktikum, terutama dalam
menyusun alat-alatnya.
DAFTAR PUSTAKA
Zaida. 2009. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Fakultas Teknologi Industri
Pertanian. Universitas padjadjaran.
http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Fisika/
0281%20Fis-1-4d.htm. Diakses pada hari Kamis, 9 Desember 2010
pada pukul 20:38.
Kanginan, M.2004.FISIKA untuk SMA kelas X,Jakarta:Penerbit Erlangga.
http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorimeter. Diakses pada hari Kamis, 9 Desember
2010 pada pukul 20:45.
http://id.wikipedia.org/wiki/Asas_Black. Diakses pada hari Kamis, 9 Desember
2010 pada pukul 20:46.
http://organisasi.org/
pengertian_definisi_kalor_dan_teori_kalor_umum_dasar_kuantitas_ju
mlah_panas_pendidikan_ilmu_sains_fisika_via_internet_gratis.
Diakses pada hari Kamis, 9 Desember 2010 pada pukul 21:09.
Tripler,P.A.,1998.Fisika untuk Sains dan Tekhnik Jilid 1,Jakarta:Penerbit
Erlangga Jilid 1.
top related