laporan konveksi

21
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA SEKOLAH 1 KONVEKSI Disusun Oleh Nama : Abdul Salim NPM : A1E008018 Asisten : Diya Novarina Dosen : Dra. Connie Fransiska, M.Pd

Upload: abdul-salim

Post on 18-Jun-2015

10.580 views

Category:

Documents


66 download

DESCRIPTION

laporan praktikum konveksi

TRANSCRIPT

Page 1: LAPORAN KONVEKSI

LAPORAN

PRAKTIKUM FISIKA SEKOLAH 1

KONVEKSI

Disusun Oleh

Nama : Abdul Salim

NPM : A1E008018

Asisten : Diya Novarina

Dosen : Dra. Connie Fransiska, M.Pd

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS BENGKULU

2010

Page 2: LAPORAN KONVEKSI

I. JUDUL :

Konveksi

II. TUJUAN :

Mengamati Perpinhan Kalor Pada Zat Cair Dan Gas

III. LANDASAN TEORI

Konveksi (aliran) adalah perpindahan kalor yang disebabkan oleh

perbedaan massa jenis. Cara perpindahan kalor secara konveksi (aliran) dapat

terjadi di dalam zat cair dan gas. Contoh peristiwa konveksi udara secara alami

yaitu: arus konveksi udara yang membantu asap bergerak naik atau cerobong

asap, konveksi udara pada sistem ventilasi rumah, terjadinya angin laut dan angin

darat.

(Kanginan, Marten. 2000: 27-29)

Konveksi terjadi diakibatkan adanya ekspansi termal dan konduksi.

Konveksi sendiri artinya= cairan yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu.

http://3gplus.wordpress.com/2008/05/20/radiasikonveksi-dan-konduksi/

Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan

partikel-partikelnya. Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian

fluida kebagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. konveksi terjadi

karena perbedaan massa jenis dan konveksi hanya terjadi pada zat cair dan gas.

Untuk menyelidiki perpindahan kalor secara mengalir , digunakan alat konveksi

air dan alat konveksi udara. Proses perpindahan kalor secara konveksi dibedakan

menjadi dua yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Konveksi alamiah

adalah perpindahan kalor yang terjadi secara alami, contoh: pemanasan air. Pada

pemanasan air, massa jenis air yang dipanasi mengecil sehingga air yang panas

naik digantikan air yang massa jenisnya lebih besar.

Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan sengaja (dipaksakan),

contoh: pada sistem pendingin mesin mobil. Peristiwa konveksi dapat dijumpai

pada contoh berikut: (1).Lampu minyak dan sirkulasi udara diruang tamu

Page 3: LAPORAN KONVEKSI

(2).Cerobong asap pabrik dan cerobong asap dapur(3). Terjadinya angin darat

maupun angin laut

(faculty.petra.ac.id/herisw/Fisika1/13-kalor.doc)

Angin laut bertiup pada siang hari. Daratan yang memiliki kalor jenis

kecil, pada siang hari lebih cepat menyerap panas matahari dibandingkan dengan

lautan yang memiliki kalor jenis besar. Dengan demikian, suhu udara di atas

daratan lebih tinggi daripada suhu udara di atas permukaan laut. Daratan yang

mempunyai suhu lebih tinggi menyebabkan tekanan udaranya lebih kecil daripada

tekanan udara di atas laut dengan suhu udara lebih rendah. Karena tekanan udara

di atas laut lebih besar, terjadilah aliran udara dari laut ke darat. Udara yang

mengalir dari laut ke darat disebut angin laut.Sebaliknya, pada malam hari,

daratan yang memiliki kalor jenis kecil lebih cepat melepas panas dibandingkan

dengan lautan yang memiliki kalor jenis besar. Dengan demikian, suhu udara di

atas daratan lebih rendah daripada suhu udara di atas lautan. Karena suhu udara di

atas lautan tinggi, tekanan udaranya rendah. Terjadilah aliran udara dari darat ke

laut. Udara yang mengalir dari darat ke laut disebut angin darat.

(Tim mgmp ipa sma. 2007 ; hal 14-15)

Besarnya konveksi tergantung pada :

a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A).

b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (T).

c. Koefisien konveksi (h), yang tergantung pada :

1) viscositas fluida

2) kecepatan fluida

3) perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida

4) kapasitas panas fluida

5) rapat massa fluida

6) bentuk permukaan kontak

(Zemansky, sears. 1982. Fisika Untuk Universitas)

Page 4: LAPORAN KONVEKSI

Konveksi proses berpindahnya kalor akibat adanya perpindahan molekul-

molekul suatu benda. Ingat ya, biasanya kalor berpindah dari tempat yang bersuhu

tinggi menuju tempat yang bersuhu rendah. Nah, jika terdapat perbedaan suhu

maka molekul2 yang memiliki suhu yang lebih tinggi mengungsi ke tempat yang

bersuhu rendah. Posisi molekul tersebut digantikan oleh molekul lain yang

bersuhu rendah. Jika suhu molekul ini meningkat, maka ia pun ikut2an mengungsi

ke tempat yang bersuhu rendah. Posisinya digantikan oleh temannya yang bersuhu

rendah. Demikian seterusny.

Perlu diketahui bahwa benda yang dimaksudkan di sini adalah zat cair atau

zat gas. Walaupun merupakan penghantar kalor (konduktor termal) yang buruk,

zat cair dan zat gas bisa memindahkan kalor dengan cepat menggunakan cara

konveksi. Contoh zat cair adalah air, minyak goreng, oli dkk. Contoh zat gas

adalah udara.

Untuk membantumu memahami perpindahan kalor dengan cara konveksi,

gurumuda menggunakan contoh saja…

Proses pemanasan air

Tataplah gambar di bawah dengan penuh kelembutan. Air yang berada di

dalam wadah dipanaskan dengan nyala api yang berasal dari kompor.

Page 5: LAPORAN KONVEKSI

Ketika kita memanaskan air menggunakan kompor, kalor mengalir dari

nyala api (suhu lebih tinggi) menuju dasar wadah (suhu lebih rendah). Karena

mendapat tambahan kalor, maka suhu dasar wadah meningkat. Ingat ya, yang

bersentuhan dengan nyala api adalah bagian luar dasar wadah. Karena terdapat

perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari bagian luar dasar wadah (yang

bersentuhan dengan nyala api) menuju bagian dalam dasar wadah (yang

bersentuhan dengan air). Suhu bagian dalam dasar wadah pun meningkat. Karena

air yang berada di permukaan wadah memiliki suhu yang lebih kecil, maka kalor

mengalir dari dasar wadah (suhu lebih tinggi) menuju air (suhu lebih rendah).

Perlu diketahui bahwa perpindahan kalor pada wadah terjadi secara konduksi.

Perpindahan kalor dari dasar wadah menuju air yang berada di permukaannya

juga terjadi secara konduksi.

Adanya tambahan kalor membuat air yang menempel dengan dasar wadah

mengalami peningkatan suhu. Akibatnya air tersebut memuai. Ketika memuai,

volume air bertambah. Karena volume air bertambah maka massa jenis air

berkurang. Kalau bingung, ingat lagi persamaan massa jenis alias kerapatan

(massa jenis = massa / volume). Massa air yang memuai tidak berubah, yang

berubah hanya volumeya saja. Karena volume air bertambah, maka massa

jenisnya berkurang. Berkurangnya massa jenis air menyebabkan si air bergerak ke

atas (kita bisa mengatakan air tersebut mengapung). Mirip seperti gabus atau kayu

kering yang terapung jika dimasukan ke dalam air. Gabus atau kayu kering bisa

terapung karena massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis air.

Karena bergerak ke atas maka posisi air tadi digantikan oleh temannya

yang berada di sebelah atas. Kali ini temannya yang menempel dengan dasar

wadah. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari dasar wadah

menuju temannya. Temannya ikut2an kepanasan juga (suhu meningkat) sehingga

massa jenisnya berkurang. Karena massa jenisnya berkurang maka ia bergerak ke

atas. Posisinya digantikan oleh temannya yang berada di sebelah atas. Demikian

Page 6: LAPORAN KONVEKSI

seterusnya sampai semua air yang berada dalam wadah mendapat jatah kalor.

Ingat ya, air yang memiliki suhu yang tinggi tidak langsung meluncur tegak lurus

ke atas tetapi berputar seperti yang ditunjukkan pada gambar. Hal ini disebabkan

karena temannya yang berada tepat di atasnya memiliki massa jenis yang lebih

besar. Perpindahan kalor pada proses pemanasan air merupakan salah satu contoh

perpindahan kalor secara konveksi.

Contoh lain dari perpindahan kalor secara konveksi adalah proses terjadinya angin laut dan angin darat

Angin laut Tataplah gambar di bawah

Kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat

cair). Akibatnya ketika dipanaskan oleh cahaya matahari pada siang hari,

kenaikan suhu daratan lebih besar daripada kenaikan suhu air laut. Kalau bingung

baca lagi pembahasan gurumuda mengenai kalor, kalor jenis dan kalor laten. Jadi

walaupun mendapat jatah kalor yang sama dari matahari, daratan lebih cepat

panas (suhu lebih tinggi) daripada air laut (suhu air laut lebih rendah).

Daratan yang sudah kepanasan tadi memanaskan udara yang berada tepat

di atasnya sehingga suhu udara pun meningkat. Karena mengalami peningkatan

suhu maka udara memuai. Ketika memuai, volumenya bertambah. Akibatnya

massa jenis udara berkurang. Karena massa jenis udara berkurang, maka udara

tersebut bergerak ke atas (1). Posisi udara yang bergerak ke atas tadi digantikan

oleh udara yang berada di atas permukaan laut. Hal ini disebabkan karena massa

jenis udara yang berada di atas permukaan laut lebih besar. Ketika bergerak ke

darat, posisi udara tadi digantikan oleh temannya yang berada tepat di atasnya (2)

Page 7: LAPORAN KONVEKSI

Sampai pada ketinggian tertentu, udara panas yang bergerak ke atas

mengalami penurunan suhu. Ingat ya, ketika suhu udara menurun, volume udara

juga berkurang. Berkurangnya volume udara menyebabkan massa jenis udara

bertambah. Akibatnya, udara yang sudah mendingin tadi meluncur ke bawah

untuk menggantikan posisi udara yang kabur dari permukaan laut (3). Proses ini

terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi udara sebagaimana yang

ditunjukkan pada gambar di atas. Dirimu menyebutnya dengan julukan angin laut.

Di sebut angin laut karena udara yang berada di atas permukaan air laut

melakukan pengungsian massal menuju darat. Angin laut hanya terjadi pada siang

hari Kalau malam hari kasusnya sudah berbeda.

Angin darat

Ketika malam tiba, daratan lebih cepat dingin daripada air laut. Dengan

kata lain, pada malam hari, suhu daratan lebih rendah daripada suhu air laut. Hal

ini disebabkan karena kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor

jenis air laut (zat cair). Walaupun jumlah kalor yang dilepaskan oleh daratan dan

air laut sama, tetapi karena kalor jenis daratan lebih kecil daripada kalor jenis air

laut, maka penurunan suhu yang dialami oleh daratan lebih besar daripada air laut.

Ingat saja rumus Q = (m)(c)(deltaT). Jika bingung berlanjut silahkan pelajari

kembali pokok bahasan kalor, kalor jenis dan kalor laten.

Air laut yang memiliki suhu lebih tinggi menghangatkan udara yang

berada di atasnya. Akibatnya suhu udara yang berada di atas permukaan laut

meningkat. Peningkatan suhu udara menyebabkan massa jenis udara berkurang

sehingga udara bergerak ke atas (1)

Page 8: LAPORAN KONVEKSI

Daratan yang memiliki suhu lebih rendah mendinginkan udara yang

berada di atasnya. Akibatnya suhu udara yang berada di atas daratan menurun.

Penurunan suhu udara menyebabkan massa jenis udara bertambah. Udara yang

berada di atas daratan segera meluncur ke laut (2)

Sampai pada ketinggian tertentu, udara yang bergerak ke atas mendingin

(suhunya menurun). Penurunan suhu menyebabkan massa jenis udara bertambah.

Si udara pun meluncur ke bawah, menggantikan posisi udara yang meluncur ke

laut tadi (3). Proses ini terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi

udara sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar di atas. Dirimu menyebutnya

dengan julukan angin darat. Di sebut angin darat karena udara yang berada di

daratan melakukan pengungsian massal menuju laut. Angin darat hanya terjadi

pada malam hari.

http://www.gurumuda.com/konveksi

IV. ALAT DAN BAHAN

IV.1. Tabel alat Dan Bahan Yang Digunbakan Dalam Praktikum

NO Kode Katalog Nama alat dan bahan jumlah

1 FME 51.01 Dasar statif 1

2 FME 51.02 Kaki statif 1

3 FME 51.03 Batang statif pendek 1

4 FME 51.04 Batang statif panjang 1

5 KST 36 Boss-head 1

6 FPA 12.05 Alat konveksi zat cair 1

7 KST 34 Klem universal 1

8 KBS 26 Pembakar spiritus 1

9 - Air Secukupnya

10 - Serbuk rokok Secukupnya

11 - Obat nyamuk 1

Page 9: LAPORAN KONVEKSI

IV.2. Persiapan Percobaan

Keterangan :

1. Di rakit peralatan seperti pada gambar 1

2. Dipasang boss-head dan klem universal pada batang statif.

3. Dengan menggunakan klem universal dipasang alat konveksi zat

cair.

V. LANGKAH PERCOBAAN

V.1. Langkah-Langkah percobaan

A. Konveksi gas (udara)

1. Dilepaskan pipa plastik dari alat konveksi zat cair.

2. Dipanaskan bagian tepi pipa logam dekat ujung A dengan pembakaran `

spiritus

3. Diletakan atau dipasang asap nobat nyamuk di depan mulut (lubang)

ujung pipa.

4. Diamati apa yang terjadi dengan arah aliran asap obat nyamuk.

B. Konveksi zat cair

1. Dipasang kembali pipa plastik pada alat konveksi zat cair seperti

keadaaan semula

2. Diisi alat konveksi dengan air sampai hampir penuh.

3. Pada tepi logam dipanaskan beberapa saat sampai pipa agak panas.

Page 10: LAPORAN KONVEKSI

4. Sekam padi ditaburkan pada lubang pipa dan diamati apa yang terjadi di

sepanjang alat konveksi.

V.2. Gambar Percobaan

I. Gambar percobaan konveksi pada gas

II. Gambar percobaan konvweksi pada zat cair

VI. HASIL PENGAMATAN

VI.1. Hasil Pengamatan

1. Konveksi gas (udara)

Arah aliran asap obat nyamuk masuk menuju alat konveksi zat cair tetapi

hanya sedikit. Asap obat nyamuk seolah-olah tersedot masuk kedalam alat

konveksi zat cair ( dari titik A ke titk B)

Batang statif

Klem universal

Obat nyamuk

Lilin yang nyala

Dasar statif

Batang statif

Klem universal

Dasar statif

Lilin yang nyala

Page 11: LAPORAN KONVEKSI

2. Konveksi gas (udara)

Aliran zat cair dan serbuk tembakau dari ujung pipa A menuju ke ujung pipa

B kemudian akan kembali lagi menuju ujung pipa A. Aliran serbuk

tembakau mengikuti aliran zat cair yang telah dipanaskan, sehingga dapat

disimpulkan bahwa aliran serbuk tembakau akan mengikuti aliran zat cair.

VI.2. Pembahasan

Pada percobaan ini adalah percobaan konveksi pasa udara dan zat cair ini

dengan tujuan yaitu mengamati perpindahan kalor pada zat cair dan gas. Adapun

alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah ( tercantum dalam

tabel alat dan bahan). Dalam literatur mengatakan bahwa konveksi adalah

perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Atau

Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida kebagian lain

fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. konveksi terjadi karena perbedaan massa

jenis dan konveksi hanya terjadi pada zat cair dan gas.

Pada percobaan konveksi ini telah dilakukan percobaan yang pertama

yaitu percobaan konveksi pada Gas ( udara), percobaan konveksi gas, disini

mengamati arah asap obat nyamuk. Pada konveksi gasi ini asap obat nyamuk

bergerak memutar vertical masuk kedalam lubang dititik A sesuai pada gambar

langkah percobaan sebagai titik yang bersuhu panas. Karena asap bergerak dari

suhu yang rendah (ruangan) bertekanan tinggi ke suhu yang lebih tinggi titik A

(dipanaskan dengan pembakar spritus) menyebabkan tekanan yang lebih kecil.

Titik A yang mempunyai suhu lebih tinggi menyebabkan tekanan udaranya lebih

kecil daripada tekanan udara di sekitar ruangan dengan suhu udara lebih rendah.

Karena tekanan udara di sekitar ruangan lebih besar, terjadilah aliran asap dari

luar (sekitar ruangan) menuju titik A yang tekanan udaranya kecil. Udara dingin

yang berada disekitar dekat titik A (dekat api lilin ) menekan udara panas keatas,

sehingga terjadilah arus konveksi udara. Arus konveksi udara inilah yang

membawa asap bergerak keatas melalui rongga tabung.

Percobaan konveksi yang kedua yaitu Konveksi Zat Cair. Pada percobaan

konveksi zat cair menggunakan msedium Serbuk tembakau. Untuk mengamati

Page 12: LAPORAN KONVEKSI

konvesi yang terjadi pada zat cair dengan memasukkan serbuk tembakau yang

hallus kedalam pipa yang telah diisi air. Kemudin pipa dipanaskan dengan

menggunakan nyala lilin. Di amati bahwa semula serbuk tembakau berada

dipermukaan air (diatas) bergerak turun kedasar menuju titik A (sesuia gambar)

karena adanya gaya berat. Kemudian serbuk tembakau naik kembali kepermukaan

karena air pada bagian bawah (titik A) mulai panas dengan api lilin sehingga

volume bertambah dan massa jenisnya menjadi kecil akibatnya serbuk tembakau

beserta air naik keatas menuju ke suhu yang rendah. Begitu seterusnya siklus

perjalanan serbuk tembakau dan air yang selalu memutar dari A ke titik B dan

seterusnya terjadi. Perpindahan molekul beserta partikel seperti ini disebut

konveksi atau aliran. Air yang diatas suhunya lebih rendah daripada yang

dibawah, sehingga massa jenis air di atas lebih besar daripada air di bawah.

Pada percobaan konveksi zat cair ini semakin lama pemanasan yang

dilakukanse hingga air semakinpanas, dan akhirnya perpindahan kalor besertqa

patikel atau yang dinamakan sebagai konveksi semakin tidak kelihatan.

PENERAPAN DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

a. Ketika kita memanaskan air menggunakan kompor, kalor mengalir dari nyala

api (suhu lebih tinggi) menuju dasar wadah (suhu lebih rendah). Karena

mendapat tambahan kalor, maka suhu dasar wadah meningkat. Yang

bersentuhan dengan nyala api adalah bagian luar dasar wadah. Karena terdapat

perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari bagian luar dasar wadah (yang

bersentuhan dengan nyala api) menuju bagian dalam dasar wadah (yang

bersentuhan dengan air). Suhu bagian dalam dasar wadah pun meningkat.

Karena air yang berada di permukaan wadah memiliki suhu yang lebih kecil,

maka kalor mengalir dari dasar wadah (suhu lebih tinggi) menuju air (suhu

lebih rendah). Perpindahan kalor dari dasar wadah menuju air yang berada di

permukaannya juga terjadi secara konduksi. Adanya tambahan kalor membuat

air yang menempel dengan dasar wadah mengalami peningkatan suhu.

Akibatnya air tersebut memuai. Ketika memuai, volume air bertambah.

Karena volume air bertambah maka massa jenis air berkurang. Massa air yang

memuai tidak berubah, yang berubah hanya volumeya saja. Karena volume air

Page 13: LAPORAN KONVEKSI

bertambah, maka massa jenisnya berkurang. Berkurangnya massa jenis air

menyebabkan si air bergerak ke atas (kita bisa mengatakan air tersebut

mengapung).sama dengan penerapan pada kesetimbangan benda dalam zat

cair. Karena bergerak ke atas maka posisi air tadi digantikan oleh air yang

berada di sebelah atas. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir

dari dasar wadah menuju air. Air badian atas yang turun ikut-ikutan kepanasan

juga (suhu meningkat) sehingga massa jenisnya berkurang. Karena massa

jenisnya berkurang maka ia bergerak ke atas kembali. Posisinya digantikan

oleh air yang berada di sebelah atas lagi. Demikian seterusnya sampai semua

air yang berada dalam wadah mendapat jatah kalor, air yang memiliki suhu

yang tinggi tidak langsung meluncur tegak lurus ke atas tetapi berputar seperti

yang ditunjukkan pada gambar. Hal ini disebabkan karena temannya yang

berada tepat di atasnya memiliki massa jenis yang lebih besar. Perpindahan

kalor pada proses pemanasan air merupakan salah satu contoh perpindahan

kalor secara konveksi.

b. Contoh lain dari perpindahan kalor secara konveksi adalah proses terjadinya

angin laut dan angin darat. Kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada

kalor jenis air laut (zat cair). Akibatnya ketika dipanaskan oleh cahaya

matahari pada siang hari, kenaikan suhu daratan lebih besar daripada kenaikan

suhu air laut walaupun mendapat jatah kalor yang sama dari matahari, daratan

lebih cepat panas (suhu lebih tinggi) daripada air laut (suhu air laut lebih

rendah).

Page 14: LAPORAN KONVEKSI

VII. KESIMPULAN DAN SARAN

VII.1. Kesimpulan

1) Udara / air mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang

bersuhu rendah

2) Udara disekitar pembakar lilin lebih panas dari pada udara yang jauh dari

nyala pembakar lilin.

3) Udara di titik A mmliki tekanan yang kecil disbandingkan tekanan udara

dititik B atau di sekitar ruangan.

VII.2. Saran

Diharapkan sebelum melakukn percobaan, praktika mengetahui tujuan

percobaan yang akan dilakukan

Hendaknya prakrikan berhati-hati dalam melakukan praktikum, hingga

diperoleh hasil yang maksimal.

Praktikum hendaknya dilaksanakan di tempata yang lapang

VIII. DAFTAR PUSTAKA

faculty.petra.ac.id/herisw/Fisika1/13-kalor.doc

http://3gplus.wordpress.com/2008/05/20/radiasikonveksi-dan-konduksi/

http://www.gurumuda.com/konveksi

Kanginan, Marthen. 2004. Fisika untuk SMA Kelas X 1B. Jakarta: Erlangga

TIM MGMP IPA SMA. 2007 . Pendalaman Materi Sukses Ujian Nasional.

Jakarta : Akasia

Zemansky, sears. 1982. Fisika Untuk Universitas 1. Bandung: Bina Cipta