Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 1 BAB III KALORIMETER 3.1 MAKSUD DAN TUJUAN 1.Menghitung nilai kalor jenis dari calorimeter 2.Menghitung nilai kesetaraan kalor listrik 3.2DASAR TEORI Pada percobaan kali ini berhubungan dengan dua bentuk energi yakni energi kalor sanenergilistrik.Energilistrikyangdihasilkanolehsuatucatudayapadasuatu resistor dinyatakan dengan persamaan. W = V.i.t ..(1) W = energi listrik (joule) V = tegangan listrik (volt) i = arus listrik (ampere) t = lama aliran listrik (sekon) Untuk melakukan proses pengukuran kalor digunakan kalorimeter.Dalam proses tersebutberlakuhukumkekekalanenergi.Apabiladuabuahbendayangbersuhu berbedadicampur,makabendayangbersuhutinggiakanmemberikankalornya kepadabendayangbersuhurendahsehinggaakhirnyaakanterbentuksuatu kesetimbangan termal (suhu kedua benda itu sama). Kaloryangdiberikanolehbendayangsuhunyatinggisamadengankaloryang diterima oleh benda yang bersuhu rendah. Prinsip itu disebut Asas Black, dirumuskan dengan: Kalor yang diserap=Kalor yang dilepas Q serap=Q lepas (2) DenganQ = m . c . t (3) Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 2 Keterangan : Q = kalor yang diserap atau dilepas ( Joule atau kalori ) m = massa zat ( kg atau gr ) c= kalor jenis zat ( Joule /kg K atau kal / g C ) t = perubahan suhu ( Kelvin atau C ) Dari rumus diatas, maka kalor jenis zat dapat dituliskan dengan: t mQcA=. (4) Satuan kalor jenis zat : kelvin kgjoulec.= atauC gkal0 Yaitu kemampuan suatu benda dalam menerima / melepas kalor untuk menaikkan atau menurunkan suhu benda itu sebesar C01atau 1 kelvin. Kapasitas kalor dapat dituliskan dalam persamaan: c m C . = (5) Keterangan: C = Kapasitas kalor) (Kjoule m = massa benda (kg) c = kalor jenis |.|

\|kgKj Kapasitaskalordarisebuahkalorimeterseringdisebutsebagaihargaair Kalorimeter.KapasitaskalordisimbolkandenganCdanmemilikisatuan Kjoule Adapunbesarnyanilaikesetaraankalorlistrikdapatdinyatakandengan persamaan:

( )( )() Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 3 Keterangan: = kesetaraan kalor ma= massa air dalamcalorimeter (gram) ca= kalor jenis air (kal/gr0C) mk= massa calorimeter (gram) ck= kalor jenis calorimeter (kal/gr0C) ta= suhu akhir (0C) t= suhu awal (0C) 3.3ALAT DAN BAHAN 3.3.1Alat a.KalorimetereAmperemeter b.NeracafVoltmeter c.ThermometergKabel penghubung d.Catu dayahStopwatch 3.3.2.Bahan a.Air 3.4GAMBAR ALAT DAN BAHAN Gambar 3.1 KalorimeterGambar 3.2 Catu Daya Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 4 Gambar 3.3 NeracaGambar 3.4 Amperemeter Gambar 3.5 ThermometerGambar 3.6 Voltmeter Gambar 3.7 Kabel PenghubungGambar 3.8 Stopwatch 3.4PROSEDUR PERCOBAAN Gambar 3.9 Set percobaan A V Pengaduk Termometer Kalorimeter Catu daya Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 5 1.Pasangrangkaianlistriknyasepertigambardiatasdanberitahukan kepadaAsistenlebihdahuluuntukdiperiksasebelumrangkaian tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan. 2.Setelahdiperiksa,kemudiandihubungkandengansumbertegangan, maka aturlah arusnya kirakira 0.5-1 Ampere, kemudian Anda matikan lagi saklarnya. 3.Timbang kalorimeter kosong (bejana dalam) dan pengaduk. 4.Catatlah massa kalorimeter kosong. 5.Isicalorimeterdenganairsecukupnya(kumparantercelup)dan timbanglahkembalisehinggamassaairnyadiketahui.Catatmassaair dalam calorimeter. 6.Pasangcalorimeteryangsudahberisiair.Ukursuhuairdan calorimeter dan catatlah hasil pengukuran Anda. 7.Nyalakan catu daya dan nyalakan stopwatch. 8.Catatlah penunjuk tegangan dan arus setiap 3 menit 9.Aduklah terus air dalam calorimeter dengan pengaduk. 10. Setelahtemperaturenaiksekitar50Chentikanaliranlistrik.Catatlah suhu air, lama pengaliran air. 11. Hitunglahnilaikalorjeniscalorimeterrata-ratanyadanhitungnilai kapasitas kalor dari calorimeter Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 6 3.6 ALUR KERJA Diagram 3.1 Alur Kerja Memasang rangkaian listrik seperti gambar diatas Menimbang kalorimeter dengan pengaduknya Menuangkan air pada kalorimeter Menimbang air dan kalorimeter Mengukur suhu air dan kalorimeter Mulai Percobaan Selesai Menyalakan catu daya dan stopwatch Mencatat suhu, tegangan, dan arus tiap 3 menit hingga suhu mencapai 500 Mengaduk air dalam calorimeter dengan pengaduk Kesimpulan Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 7 3.7DATA HASIL PERCOBAAN Tabel 3.1 Hasil Percobaan menentukan kapasitas kalor kalorimeter No V( volt )I( ampere )t( sekon )Mk( gram )Ma( gram )Tawal( C ) Takhir ( C ) 1111,5180120,7163,22831 2111,5180120,7163,23133 3111,6180120,7163,23336 4111,6180120,7163,23638 5111,6180120,7163,23840,5 6111,7180120,7163,240,542,5 7111,7180120,7163,242,545 8111,7180120,7163,24548 9111,7180120,7163,24850,5 10111,7180120,7163,250,553 Keterangan:Massa air dianggap tidak menguap 3.8 ANALISIS HASIL PERCOBAAN Cair = 4,2 Joule/gr 0C Menurut Asas Black Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t Keterangan:Ma : massa aircair : kalor jenis air Mk : massa calorimeterQkal : kalor kalorimeter Ck : kalor jenis calorimeter Qair: kalor air ATa : (takhir tawal) ATk : (takhir - tawal) V: TeganganI: Arus Qlistrik : W (daya) t: Waktu Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 8 Percobaan 1: Mencari kalor jenis kalorimeter : 1.Secara keseluruhan: Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 25 0C + 120,7 gr x Ck x 25 0C = 11 V x 1,63 A x 1980 s 17136 + 3017,5 Ck = 35501,4 3017,5 Ck = 18365,4 Ck = 6,08 J/g0C 2.Tiap 180 sekon a. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 3 0C + 120,7 gr x Ck x 3 0C = 11 V x 1,5 A x 180 s 2056,32 + 362,1 Ck = 2970 362,1 Ck = 913,68 Ck = 2,52 J/g0C b. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 2 0C + 120,7 gr x Ck x 2 0C = 11 V x 1,5 A x 180 s 1370,88 + 241,4 Ck = 2970 241,4 Ck = 1599,12 Ck = 6,62 J/g0C c. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 3 0C + 120,7 gr x Ck x 3 0C = 11 V x 1,6 A x 180 s Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 9 2056,32 + 362,1 Ck = 3168 362,1 Ck = 1111,68 Ck = 3,07 J/g0C d. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 2 0C + 120,7 gr x Ck x 2 0C = 11 V x 1,6 A x 180 s 1370,88 + 241,4 Ck = 3168 241,4 Ck = 1797,12 Ck = 7,4 J/g0C e. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 2,5 0C + 120,7 gr x Ck x 2,5 0C = 11 V x 1,6 A x 180 s 1713,6 + 301,75 Ck = 3168 301,75 Ck = 1454,4 Ck = 4,82 J/g0C f. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 2 0C + 120,7 gr x Ck x 2 0C = 11 V x 1,7 A x 180 s 1370,88 + 241,4 Ck = 3366 241,4 Ck = 1995,12 Ck = 8,26 J/g0C g. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 2,5 0C + 120,7 gr x Ck x 2,5 0C = 11 V x 1,7 A x 180 s Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 10 1713,6 + 301,75 Ck = 3366 301,75 Ck = 1652,4 Ck = 5,47 J/g0C h. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 3 0C + 120,7 gr x Ck x 3 0C = 11 V x 1,7 A x 180 s 2056,32 + 362,1 Ck = 3366 362,1 Ck = 1309,68 Ck = 3,62 J/g0C i. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 2,5 0C + 120,7 gr x Ck x2,5 0C = 11 V x 1,7 A x 180 s 1713,6 + 301,75 Ck = 3366 301,75 Ck = 1652,4 Ck = 5,47 J/g0C j. Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t 163,2 gr x 4,2 J/g0C x 2,5 0C + 120,7 gr x Ck x2,5 0C = 11 V x 1,7 A x 180 s 1713,6 + 301,75 Ck = 3366 301,75 Ck = 1652,4 Ck = 5,47 J/g0C Kalor jenis rata-rata:

Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 11 =

= 5,272 Ketidakpastian: Ck = ( Ck)2

=

= 3,416 Kesalahan rata-rata:

=64,795 % Ketelitian: Ket := 100 % - 64,795 % = 35,205 % Tabel 3.2 Hasil Percobaan No.Volt(V)I(Ampere) W (Joule) | W W | (Joule) (W-W)2 1111,52970257,466254,76 2111,5 2970 257,466254,76 3111,6 3168 59,43528,36 4111,6 3168 59,43528,36 5111,6 3168 59,43528,36 6111,7 3366 138,619209,96 7111,7 3366 13819209,96 8111,7 3366 13819209,96 9111,7 3366 13819209,96 10111,7 3366 13819209,96 W = 32274 (W -W)2= 239144,4 Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 12 W =

=

= 3227,4 W = (W)

=

= 163,007 Tabel 3.3 Hasil Percobaan No.Mk(gram)Ma(gram)Tawal(0C) Takhir(0C)Q(Joule) | Q Q | (Joule) (Q-Q)2 1120,7163,228312970257,466254,76 2120,7163,23133 2970 257,466254,76 3120,7163,23336 3168 59,43528,36 4120,7163,23638 3168 59,43528,36 5120,7163,23840,5 3168 59,43528,36 6120,7163,240,542,5 3366 138,619209,96 7120,7163,242,545 3366 13819209,96 8120,7163,24548 3366 13819209,96 9120,7163,24848,5 3366 13819209,96 10120,7163,248,550,5 3366 13819209,96 Q =32274 Q =

=

= 3227,4 ( Q -Q)2= 239144,4 Q = ( Q)

=

= 163,007 Keterangan : Ck = 0,9 J/gr0C Ca = 4,2 J/gr0C Kapasitas kalor dari calorimeter: Kesetaraan kalor listrik: Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 13

( )( ) a.

()()

( )() = 1,246741471 b.

()()

()() = 1,870112207 c.

()()

()() = 1,329857569 d.

()()

()() = 1,994786354 e.

()()

()() = 1,595829083 f.

()()

()() = 2,119460501 g.

()()

()() Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 14 = 1,695568401 h.

()()

()() = 1,412973667 i.

()()

()() = 1,695568401 j.

()()

()() = 1,695568401 Kesetaraan rata-rata:

=

= 1,6656466055 Ketidakpastian: = ( )2

=

= 0,282001977 Kesalahan rata-rata:

Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 15 =16,93048074% Ketelitian: Ket := 100 % - 16,93048074% = 83,06951926 % 3.9PEMBAHASAN Bunyi Azas Black Dalam suatu sistem jumlah kalor yang diberikan oleh suatu zat yang mempunyai suhulebihtinggisamadenganjumlahkaloryangditerimaolehzatlaindalam sistem yang mempunyai suhu lebih rendah. Untuk mengetahui energy menggunakan rumus: W = V.I.t Untuk mengetahui kapasitas kalor listrik menggunakan rumus:

(k

k

a

a)(a) Untuk mengetahui kalor jenis menggunakan rumus: Qditerima= Qlepas Qair + Qkal= Qlistrik ma . Ca . Ta + mk . Ck . Tk= V . I . t sehingga

k

k

a Kalorjeniscalorimeteryangdiperolehdarihasilpercobaansecarakeseluruhan adalah 6,08 J/g0C, sedangkan kalor jenis calorimeter yang diperoleh dari rata-rata tiap180sekonadalah5,272J/g0C.Jauhlebihbesardarikalorjeniscalorimeter yang sesungguhnya yaitu 0,9 J/g0C, hal ini disebabkan karena : 1.Kesalahandalammeimbangmassacalorimeter,yaituketikamenimbang calorimeterpraktikantidakmenimbangmassapengaduknyayangberbahan jenis sama dengan calorimeteryang juga mengalami penyerapan kalor ketika melakukanpercobaandanketikamenimbangcalorimeter,praktikan Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 16 menimbangjugapenyekatkalotimeteryangseharusnyatidakdiikutsertakan dalam melakukan penimbangan 2.Kekurangtelitian dalam membaca thermometer 3.Ketelitian alat yang belum tentu tepat dan akurat 4.Temperatur ruang yang berubah-ubah atau kurang stabil 5.Keterlambatan dalam mengukur suhu logam Untukmeminimalisirkesalahandalammelakukanpercobaan,makakitaperlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut : 1. Menstabilkan temperatur ruangan sebelum melakukan perobaan 2. Teliti dalam membaca skala thermometer 3. Menggunakan alat sekali, dalam setiap percobaan 3.10KESIMPULAN Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa : 1.Kalorjeniscalorimeteryangdiperolehdarihasilpercobaansecara keseluruhan adalah 6,08 J/g0C, sedangkan kalor jenis calorimeter yang diperoleh dari rata-rata tiap 180 sekon adalah 5,272 J/g0C. 2.Kapasitas kalor yang diperoleh adalah 1,6656466055. 3.Dalamsuatusistem,jumlahkaloryangdiberikanolehsuatuzatyang mempunyai suhu lebih tinggi, sama dengan jumlah kalor yang diterima zat lain yang bersuhu rendah.4.Bunyi Hukum Black dapat dibuktikan dengan percobaan ini. 5.Kalor mengalir dari yang bersuhu tinggi ke bersuhu rendah. 5.Setiap benda memiliki kalor jenis yang berbeda6.Kalorjenissuatuzatadalahbanyaknyakaloryangdiperlukanatau dilepastiapsatukilogrammassauntukmenaikkanataumenurunkan suhu sebesar satu Kelvin. 7.Besarnyakalorjenissuatuzatsebandingdenganmassazatdan kenaikan suhunya. 8.Perbandinganantarabanyaknyakaloryangdiberikanterhadap kenakan suhu benda dinamakan kapasitas kalor. Laporan Praktikum Fisika Dasar Jurusan Teknik Sipil 2011 Kelompok I BAB 3 17 9.Energi tidak dapat dimusnahkan dan tidak dapat diciptakan 3.11Aplikasi dalam Bidang Teknik Sipil a.Untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap bentuk dan kekuatan dari bahan yang digunakan dalam konstruksi bangunan. b.Dapat digunakan untuk merubah posisi dan bentuk benda, misalnyamembuat lengkungan, meluruskan, dan sebagainya. c.Dapat diketahui jenis bahan yang akan digunakan dalam sebuah konstruksi bangunan.