bab 3 - kalorimeter

BAB III

KALORIMETER

3.1. MAKSUD DAN TUJUAN

Maksud dan tujuan dari praktikum ini adalah:

a. Memahami prinsip kerja kalorimeter.

b. Mengukur nilai kapasitas kalor dari kalorimeter.

c. Mengukur kalor jenis aluminium (logam).

d. Menentukan kesetaraan 1 Joule = … kalori.

3.2. DASAR TEORI

Pada percobaan kali ini berhubungan dengan dua bentuk energi yakni energi kalor

dan energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu

resistor dinyatakan dengan Persamaan 3.1:

W = v . i . t......................................................................................................... (3.1)

W = energi listrik (joule)

v = tegangan listrik (volt)

i = arus listrik (ampere)

t = waktu/lama aliran listrik (sekon)

Kalor ini dilepaskan oleh resistor dan diterima dan digunakan oleh air dan

kalorimeter untuk menaikkan suhu zat dinyatakan dengan Persamaan 3.2:

Q=m. c . ∆T ……..……………………………………………......……….……

(3.2)

Q = jumlah kalor uang diperlukan (kalori)

m = massa zat (gram)

c = kalor jenis zat (kal/gr°C)

∆ T = suhu akhir zat (°C)

20

Laporan Praktikum Fisika Dasar Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil 2011 BAB 3Kelompok G Kalorimeter

Hukum kekekalan energi kalor (azas black) menyatakan bahwa “Pada

pencampuran dua zat, banyaknua kalor yang dilepas zat bersuhu tinggi sama

dengan banyaknya kalor yang diterima zat bersuhu rendah.” Atau dapat

dirumuskan dalam Persamaan 3.3:

Qlepas = Qterima.................……………………………………………………….(3.3)

Persamaan (3.3) dapat dijabarkan menurut keadaan yang terjadi pada kalorimeter.

Seperti langkah kerja berikut, apakah melibatkan kalorimeter dan air saja, atau

terdapat logam di dalam kalorimeter.

3.3. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah:

3.3.1. Alat

a. Kalorimeter

b. Thermometer

c. Neraca

d. Catu Daya

e. Amperemeter

f. Voltmeter

g. Kabel Penghubung

h. Stopwatch

i. Gelas Ukur

3.3.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam percobaan kalorimeter ini adalah air.

21


3.4. GAMBAR ALAT DAN BAHAN

Pada percobaan calorimeter ini dipakai alat dan bahan yang di jabarkan pada sub-

bab 3.3.1. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3.1 – 3.8

Gambar 3.1 Termometer Gambar 3.2 Neraca

Gambar 3.3 Voltmeter Gambar 3.4 Amperemeter

Gambar 3.5 Kalorimeter Gambar 3.6 Stopwatch

22

A

V

Pengaduk

Termometer

Kalorimeter

Catu Daya


Gambar 3.7 Catu daya Gambar 3.8 Kabel

3.5. PROSEDUR PERCOBAAN

Rangkaian yang digunakan dalam Percobaan Kalorimeter dapat dilihat pada

Gambar 3.9 :

Gambar 3.9 Set Percobaan

Gambar rangkaian, susunan amperemeter secara seri terhadap rangkaian dan

voltmeter paralel.

a. Memasang rangkaian listrik seperti gambar di atas.

b. Menghubungkan dengan sumber tegangan, mengatur arusnya kira-kira 0,5-1

Ampere, kemudian mematikan lagi saklarnya.

c. Menimbang kalorimeter kosong (bejana dalam) dan pengaduk.

d. Mencatat massa kalorimeter kosong.

e. Mangisi kalorimeter dengan air secukupnya (kumparan tercelup) dan

menimbang kembali sehingga massa airnya diketahui.

f. Mencatat massa air dalam kalorimeter.

g. Memasang kalorimeter yang sudah berisi air. Mengukur suhu air dan

kalorimeter dan mencatat hasil pengukuran.

h. Menyalakan catu daya dan menghidupkan stopwatch. Mencatat penunjuk

tegangan dan arus setiap 2 menit dan mengaduk terus air dalam kalorimeter

dengan pengaduk.

i. Mencatat suhu air setiap 2 menit selama 20 menit.

23


j. Menghitung nilai kalor jenis kalorimeter rata-ratanya dan hitung nilai

kapasitas kalor dari kalorimeter.

3.6. ALUR KERJA

Untuk memperjelas prosedur percobaan yang telah dijelaskan di atas, berikut ini adalah Gambar 3.10 sebagai proses alur kerja Praktikum Kalorimeter :

24

Menimbang kembali kalorimeter yang terisi air dengan menggunakan neraca

Menimbang kalorimeter kosong dengan menggunakan neraca

Mengukur suhu awal air dengan thermometer

Menyimpulkan massa air

Menyiapkan alat dan bahan

Mencatat v,i,T yang dihasilkan setiap 60 s,120s, 180 s, 240 s, dan 300 s

Air mulai dipanaskan dan aduk terus

Mengisi kalorimeter dengan air

Menganalisis energi, kalor,kalor jenis,dan kapasitas kalor

Mengulang langkah 2-7 dengan massa air yang berbeda

Kesimpulan

Mulai


3.7 DATA PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan sesuai dengan prosedur percobaan dan dengan alur

kerja yang sudah dijabarkan sebelumnya didapat hasil percobaan dalam bentuk

Tabel 3.1 berikut:

Tabel 3.1 Data Percobaan

No

.V

(volt)I

(ampere)t

(sekon)mk

(kg)ma

(kg)T

(°K)Takhir

(°K)

1. 4,5 0,5 120 8,72x10-2 2,3x10-1 300 300,5

2. 4,5 0,51 240 8,72x10-2 2,3x10-1 300 301

3. 4,5 0,51 360 8,72x10-2 2,3x10-1 300 301

4. 4,5 0,51 480 8,72x10-2 2,3x10-1 300 302

5. 4,5 0,51 600 8,72x10-2 2,3x10-1 300 302

6. 4,5 0,51 720 8,72x10-2 2,3x10-1 300 302,5

7. 4,5 0,51 840 8,72x10-2 2,3x10-1 300 303

8. 4,5 0,51 960 8,72x10-2 2,3x10-1 300 303

9. 4,5 0,51 1080 8,72x10-2 2,3x10-1 300 303,5

10. 4,5 0,50 1200 8,72x10-2 2,3x10-1 300 304

25

Gambar 3.10 Alur Kerja Percobaan Kalorimeter

Selesai


3.8. ANALISIS DATA

Dari percobaan yang telah dijabarkan dalam sub bab sebelumnya, analisis data-

data hasil percobaan dapat dilihat pada sub-bab 3.8.1 berikut:

3.8.1 Menentukan Hasil Energi Listrik (W)

Energi Listrik dapat dihitung dengan Persamaan 3.1 :

W = v . i . t………………………........………………………………………………..(3.1)

W1= 4,5 V . 0,5 A . 120 s = 270 Joule

W2= 4,5 V . 0,51 A . 240 s = 550,8 Joule

W3= 4,5 V . 0,51 A . 360 s = 826,2 Joule

W4= 4,5 V . 0,51 A . 480 s = 1101,6 Joule

W5= 4,5 V . 0,51 A . 600 s = 1377 Joule

W6= 4,5 V . 0,51 A . 720 s = 1652,4 Joule

W7= 4,5 V . 0,51 A . 840 s = 1927,8 Joule

W8= 4,5 V . 0,51 A . 960 s = 2203,2 joule

W9= 4,5 V . 0,51 A . 1080 s = 2478,6 Joule

W10= 4,5 V . 0,5 A . 1200 s = 2700 Joule

Untuk menentukan rata-rata energy listrik yang diperoleh adalah :

W = W 1+W 2+W 3+W 4+W 5+W 6+W 7+W 8+W 9+W 10

10

W =270+550,8+826,2+1101,6+1377+1652,4+1927,8+2203,2+2478,6+2700

10

Joule

W =1508,76 Joule

Untuk mencari ∆W

26


∆W= √∑|W i−W|²

(n−1) =

√ (1238,76 )2+ (957,96 )2+(682,56 )2+( 407,16 )2+(131,76 )2+¿ (143,64 )2+ (419,04 )2+ (694,44 )2+(969,84 )2+ (1191,24 )2¿

(10−1)¿

= 825,924 Joule

Kesalahan Relatif (KR)= ∆ WW

x 100%

= 825,9241508,76

x 100%

= 0,5474 x 100 %

= 0,5474 %

Ketelitian = 100% - KR

= 100% - 0,5474% = 99,453 %

3.8.2 Menentukan Besarnya Energi Kalor Yang Diterima Kalorimeter

Rumus umum dari energi kalor dapat ditentukan dengan menggunakan

Persamaan (3.4)

Q=m⋅c⋅( ta−t )................................................................................................(3.4)

Untuk menentukan nilai energi kalor yang terjadi dapat menggunakan Persamaan

(3.5)

Q= {(mair . cair) + (mk . ck)} . ∆T……………….…………………………...(3.5)

Q1= {(0,1423 kg . 4180 Joule/Kg K ) + (0,0872kg . 900 Joule/Kg K)} . 0,5 K =

336,647 Joule

Q2= {(0,1423 kg . 4180 Joule/Kg K ) + (0,0872kg . 900 Joule/Kg K)} . 1 K =

673,294 Joule

27


Q3= {(0,1423 kg . 4180 Joule/Kg K ) + (0,0872kg . 900 Joule/Kg K)} . 1.5 K =

1009,941 Joule

Q4= {0,1423 kg . 4180 Joule/Kg K ) + (0,0872kg . 900 Joule/Kg K)} . 2 K =

1346,588 Joule


1346,588 Joule

Q6= {(0,1423 kg . 4180 Joule/Kg K ) + (0,0872kg . 900 Joule/Kg K)} . 2.5 K =

1683,235 Joule


2019,882 Joule


2019,882 Joule

Q9= {(0,1423 kg . 4180 Joule/Kg K ) + (0,0872kg . 900 Joule/Kg K)} . 3,5 K =

2356,529 Joule


2693,176 Joule

Untuk menentukan rata-rata energi kalor yang diterima kalorimeter adalah

Q= Q1+Q 2+Q3+Q 4+Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q10

10

Q=

Q= 1548,5762 Joule

Untuk mencari ∆Q adalah

28


∆Q= √∑|Qi−Q|²n−1

=

√ (1211,292 )2+ (875,282 )2+ (538,635 )2+ (201,988 )2+(201,988 )2+¿ (134,659 )2+(471,306 )2+ (471,306 )2+(807,953 )2+(1144,6 )2¿

10−1¿

= 747,730 Joule

Kesalahan relatif = ∆ QQ

x 100%

= 747,730

1548,5762 x 100%

= 0,4828 x 100 %

= 0,4828 %

Ketelitian = 100% - KR

= 100% - 0,4828% = 99,51 %

3.8.3 Menentukan Besarnya Nilai Kesetaraan Kalor Listrik

Rumus umum dari nilai kesetaraan kalor listik perbandingan antara energi listrik

dengan energi kalor yang diterima kalorimeter, secara matermatis dapat ditulis

dengan Persamaan (3.6)

γ= v⋅i⋅t(mk ck+ma ca )( ta−t )

…………………………………….........................(3.6)

29


γ1 = W 1

Q1 =

270336,647

= 0,802

γ2 = W 2

Q2 =

550,8673,294

= 0,818

γ3 = W 3

Q3 =

826,21009,941

= 0,818

γ4 = W 4

Q 4 =

1101,61346,588

= 0,818

γ5 = W 5

Q5 =

13771346,588

= 1,023

γ6 = W 6

Q6 =

1652,41683,235

= 0,982

γ7 = W 7

Q7 =

1927,82019,882

= 0,954

γ8 = W 8

Q8 =

2203,22019,882

= 1,091

γ9 = W 9

Q9 =

2478,62356,529

= 1,052

γ10 = W 10

Q10 =

27002693,176

= 1,003

Nilai γ rata-rata adalah

γ= γ 1+γ2+γ3+γ 4+γ5+γ6+γ7+γ8+γ 9+γ 10+γ 11+γ 12+γ13+γ 14+γ 15

15

γ=0,802+0,818+0,818+0,818+1,023+0,982+0,954+1,091+¿1.052+1,003

10

30


γ= 0,936

Untuk mencari ∆γ adalah

∆γ = √∑|γ i−γ|(n−1)

=

√ ( 0,134 )2+(0,118 )2+ (0,118)2+(0,087 )2+ (0,046 )2+¿ (0,018 )2+(0,155 )2+(0,116 )2+(0,067 )2+( 0,118)2¿

(10−1)¿

∆γ = 0,11125

Ralat relatif = ∆ γγ

x 100%

= 0,111250,936

x 100%

= 0,1188 x 100 %

= 0,1188%

Ketelitian = 100% - 0,1188% = 99,88 %

3.9. PEMBAHASAN

Percobaan yang kami lakukan di atas menggunakan alat kalorimeter. Yaitu alat

yang digunakan untuk mengukur kalor jenis suatu zat. Pada kalori meter terdapat

thermometer yang digunakan untuk mengukur suhu campuran.

Hasil yang kami peroleh mungkin belum sempurna. Karena ketelitian yang kita

dapatkan sebesar 99,88%. Hal ini dapat disebabkan karena:

a. Kurang teliti dalam menimbang air dan kalorimeter.

b. Kurang teliti dalam mengukur suhu air.

c. Kemungkinan ada energi yang diserap oleh benda lain atau suhu logam waktu

dipanaskan banyak yang hilang ke lingkungan.

d. Kesalahan dalam perhitungan

e. Dalam pengukuran suhu akhir campuran air belum tercampur seluruhnya.

31


3.10. KESIMPULAN

Dari percobaan di atas, dapat disimpulkan bahwa:

a. Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepas tiap

satu kilogram massa, untuk menaikkan atau menurunkan suhu sebesar satu

Kelvin.

b. Besarnya kalor jenis suatu zat sebanding dengan massa zat dan kenaikan

suhunya.

c. Perbandingan antara banyaknya kalor diberikan terhadap kenaikan suhu benda

dinamakan kapasitas kalor.

d. Dalam suatu kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima.

e. Bunyi hukum Black dapat dibuktikan dalam percobaan ini.

f. Aplikasi dalam bidang Teknil Sipil:

1) Dapat digunakan untuk membuat atau mengubah bentuk. Misal :

melengkungkan, meluruskan.

2) Dapat digunakan untuk memilih bahan bangunan yang memiliki kalor jenis

yang baik.

3) Untuk mengetahui pengaruh suhu tehadap bentuk dan kekuatan dari bahan

yang digunakan dalam kontruksi sebuah bangunan.

32

bab 3 - kalorimeter

Documents