laporan radiasi infra merah laili

7/24/2019 Laporan Radiasi Infra Merah Laili

1/4

JURNAL FISIKA MODERN Vol. 2, No. 1, (2013) 1-4 1

AbstrakPercobaan Radiasi Infra Merah bertujuan

untuk menentukan energi kalor yang diterima air,

untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap kalor,

dan untuk mengetahui hubungan panjang

gelombang dengan energi kalor. Alat dan bahan yang

digunakan pada percobaan ini adalah tabung hitam,

tabung polis, air es, termometer, lampu pijar,

stopwatch, gelas ukur, dan penggaris. Awalnya, lat

dan bahan dirangkai. Air sebanyak 80 mL

dimasukkan ke dalam tabung hitam. suhu air dan

ruangan diukur dan dicatat. Kemudian, termometer

diletakkan di dalam tabung hingga menyentuhpermukaan air. Tabung dan lampu pijar diletakkan

pada jarak 15 cm. Lampu pijar dinyalakan dan

kenaikan suhu setiap 30 detik dicatat hingga 8 kali.

Dilakukan variasi lampu pijar, yakni dengan daya

100 W, 60 W, dab 40 W. Serta yang digunakan,

tabung hitam dan tabung polis. Pada percobaan

Radiasi Infra Merah, didapatkan data berupa

kenaikan suhu terhadap waktu. Besar energi kalor

yang diterima oleh air semakin besar dengan

semakin besarnya daya pada lampu yang digunakan

dan panjang gelombang dengan range 6,41 x 10-28

m.

Panjang gelombang tersebut tidak memenuhi rangepanjang gelombang dari spektrum maupun

gelombang mana pun. Sehingga, dapat dikatakan

tujuan ketiga tidak terjawab

Kata KunciKalor, Suhu, Panjang Gelombang,

Lampu Pijar, Tabung hitam

I.

PENDAHULUAN

erpindahan panas dapat didefinisikan sebagaiberpindahnya energi dari satu daerah ke daerah

lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah-daerah tersebut. Perpindahan panas pada umumnya

mengenal tiga cara pemindahan panas yang berbeda :konduksi (hantaran), radiasi, dan konveksi (iliran).Konduksi adalah proses di mana panas mengalir dari

daerah yang bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhulebih rendah di dalam satu medium (padat, cair, atau gas)

atau antara medium-medium yang berlainan yangbersinggungan secara langsung. Radiasi adalah proses dimana panas mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke

benda yang bersuhu rendah bila benda-benda itu terpisah

di dalam ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa diantara benda-benda tersebut. Konveksi adalah prosestransport energi dengan kerja gabungan dari konduksi

panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur.Radiasi termal adalah radiasi elektromagnetik yang

dipancarkan oleh suatu benda karena suhunya. Radiasiselalu merambat dengan kecepatan cahaya 3 x 10

8m/s.

Perambatan radiasi termal berlangsung dalam bentukkuantum-kuantum yang diskrit atau farik, setiapkuantum mengandung energi sebesar

= (1)

Di mana h adalah konstanta Plank.Bila energi radiasi menimpa permukaan suatu bahan,

maka sebagian dari radiasi itu dipantulkan (refleksi),sebagian diserap (absorpsi), dan sebagian lagi diteruskan

(transmisi). Ada dua fenomena refleksi yang dapatdiamati bila radiasi menimpa suatu permukaan. Jikasudut jatuhnya sama dengan sudut refleksi, makadikatakan refleksi itu spektakular.

Setiap zat memancarkan radiasi elektromagnetikyang sifatnya bergantung dari sifat dan temperatur zatitu. Benda mampat seperti zat padat memancarkan

spektrum malar yang mengandung semua frekuensi;

atom dalam zat padat saling berdekatan, sehinggainteraksinya menghasilkan sejumlah besar keadaankuantum yang berdekatan yang terbedakan dari pitamalar yang energinya diperbolehkan.

Benda hitam adalah penyerap sempurna. Kemampuansebuah benda untuk meradiasi sangat berdekatan dengankemampuannya untuk mengabsorpsi (menyerap) radiasi.hal ini memang diharapkan, karena benda padatemperatur konstan berada dalam kesetimbangan termal

dengan sekelilingnya dan harus mengabsorpsi energidari sekelilingnya dengan laju yang sama seperti benda

itu memancarkan (mengemisi energi). Untuk

memudahkan, biasanya diambil benda ideal, suatu bendayang mengabsorpsi semua radiasi, yang jatuh padanya,

tak bergantung dari frekuensinya. Beda seperti itudisebut benda hitam. benda hitam adalah pemancar yang

paling baik. Kemampuan sebuah benda untukmemancarkan radiasi berbanding lurus dengankemampuannya untuk mengabsorpsi radiasi. Sebuah

benda hitam pada temperatur tertentu meradiasi energidengan laju lebih besar dari benda yang lain.

Gelombaang elektromagnetik adalah gelombang yangdapat merambat meskipun tidak ada mediumnya.

RADIASI INFRA MERAH

Laili Muflich, Ayu Ningsih, FitrianaJurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi

Sepuluh Nopember

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111E-mail: [email protected]

P


2/4


Gelombang elektromagnetik mempunyai beberapa tipe

yang membentuk spektrum elektromagnetik. Gelombangelektromagnetik bisa juga menghasilkan arus pada

penerima antena. Beberapa contoh dari gelombangelektromagnetik adalah gelombang radio, gelombangmikro, gelombang infra merah, cahaya tampak,

gelombang ultraviolet, sinar X, dan sinar gamma.Gelombang-gelombang ini diproduksi oleh molekul danobjek temperatur ruangan dan disiapkan untuk diserapoleh kebanyakan material.

Gelombang infra merah memiliki panjang gelombang

10-3

paling besar sampai dengan cahaya tampak yangterpanjang, yakni 7 x 10

-7m. Energi infra merah diserap

oleh substansi yang muncul sebagai energi dalam karenaenergi tersebut dibuat berdasarkan kenaikan vibrasi atau

gerak translasi yang mana hasil dari kenaikantemperatur. Radiasi infra merah memiliki karakteristikyang banyak dipakai, termasuk terapi fisik, photography

infra merah, dan spektroskop vibrasi. Radiasi inidihasilkan oleh benda pijar atau tanur atau bahan pijar

lain. Radiasi ini menimbulkan efek berupa katarak padalensa mata.

II. METODE

Untuk melakukan percobaan Radiasi Infra Merah,alat dan bahan yang dibutuhkan adalah sebuah tabunghitam, sebuah tabung yang dipolis, air es, termometer,lampu pijar, stopwatch, gelas ukur, dan penggaris.Awalnya, alat dan bahan disusun seperti pada gambar

2.1. Kemudian, air es sebanyak 80 mL dimasukkan kedalam tabung hitam. Suhu air dan ruangan diukur dandicatat. Stelah itu, termometer diletakkan pada tabung

hingga menyentuh air. Tabung dan lampu pijardiletakkan pada jarak 15 cm. Lampu pijar dinyalakan

dan kenaikan suhu setiap 30 detik dicatat. Selanjutnya,dilakukan pencatatan waktu sebanyak 8 kali. Dilakukanvariasi pada lampu pijar yang digunakan, yakni yang

memiliki daya 100 Watt, 60 Watt, dan 40 Watt.Kemudian, dilakukan pengulangan langkah yang sama

untuk tabung yang dipolis.Pada percobaan Radiasi Infra Merah, didapatkan data

berupa kenaikan suhu setiap 30 detik. Dari data suhu dan

waktu 30 detik tersebut, dapat dihitung besar energikalor yang diterima oleh air dengan menggunakan

persamaan :

= (2)

Dengan m adalah massa air, c adalah besar kalor jenisair, dan T adalah besar kenaikan suhu.

Setelah dilakukan perhitungan energi kalor, makadapat pula dilakukan perhitungan panjang gelombangradiasi dnegan menggunakan persamaan :

=

(3)

Dengan c adalah kecepatan cahaya 3 x 108m/s, h adalah

konstanta Planck 6,626 x 10-34

Js.

Flow Chart percobaan:

III. HASILDANPEMBAHASAN

Setelah dilakukan percobaan, didapatkan data

berupakenaikan suhu setiap 30 detik. Berikut adalah datapercobaan radiasi yang didapatkan.

Start

Alat dan bahan disiapkan

Air es dimasukkan ke tabung hitam

Suhu air dan ruangan diukur dan dicatat

Hasil

Tabung hitam diganti

dengan tabung polis

Variasi lampu 100

W, 60 W, dan 40 W

Finish/End

Termometer diletakkan pada tabung

Tabung dan lampu pijar diletakkan pada jarak

15 cm

Suhu air dan ruangan Lampu pijar dinyalakan

dan dicatat kenaikan suhu setiap 30 detik

diukur dan dicatat

Pengukuran dilakukan sebanyak 8 kali


3/4


Tabel 3.1 Data percobaan radiasi Infra Merah dengan

menggunakan tabung hitam

Jenis

Lampu

100

watt

suhu

awal(C)

40

watt

suhu

awal(C)

60

watt

suhu

awal(C)

1 20 19 22 21 25,5 25

2 23 19 22,5 21 26 25

3 25 19 23 21 27 254 28 19 23,5 21 27,5 25

5 29 19 24 21 28 25

6 30 19 25 21 29 25

7 31 19 25,5 21 30 25

8 33 19 26,5 21 31 25

Tabel 3.2 Data percobaan Radiasi Infra Merah denganmenggunakan tabung polis

jenis

lampu

100

watt

suhuawal

(C)

40

watt

suhuawal

(C)

60

watt

suhuawal

(C)

1 18,5 18 24,5 23 22,5 21

2 19 18 26 23 23,5 21

3 20 18 27 23 24,5 21

4 21 18 27,5 23 26 21

5 22 18 28,5 23 27 21

6 24 18 29 23 28 21

7 26 18 30 23 29 21

8 27,5 18 31 23 30 21

Dari data percobaan di atas, dapat dilakukanperhitungan besar energi kalor dari masing-masinglampu dan masing-masing tabung dengan menggunakan

persamaan 2.Tabel 3.3 Data hasil perhitungan energi kalor dengan

menggunakan tabung hitam

Energi pada masing-masing lampu

T 100 W T 60 W T 40 W

1 336 0,5 168 1 336

3 1008 0,5 168 0,5 168

2 672 1 336 0,5 168

3 1008 0,5 168 0,5 168

1 336 0,5 168 0,5 1681 336 1 336 1 336

1 336 1 336 0,5 168

Tabel 3.4 Data hasil perhitungan energi kalor denganmenggunakan tabung polis

Energi pada masing-masing lampu

T 100 W T 60 W T 40 W

0,5 168 1,5 504 1,5 504

0,5 168 1 336 1,5 336

1 336 1 336 1 336

1 336 1,5 504 0,5 504

1 336 1 336 1 336

2 672 1 336 0,5 336

2 672 1 336 1 336

Dari data perhitungan energi kalor untuk variasi

lampu di atas, maka dapat dilakukan perhitunganpanjang gelombang dengan menggunakan persamaan 3.Tabel 3.6 Data perhitungan panjang gelombang

Tabung Hitam Tabung Polis

100

W60 W 40 W 100 W 60 W 40 W

5,92E

-28

1,18321

E-27

5,92E

-28

1,1832

E-27

3,94405

E-28

3,94E

-28

1,97E

-28

1,18321

E-27

1,18E

-27

1,1832

E-27

5,91607

E-28

3,94E

-28

2,96E-28

5,91607E-28

1,18E-27

5,9161E-28

5,91607E-28

5,92E-28

1,97E-28

1,18321E-27

1,18E-27

5,9161E-28

3,94405E-28

1,18E-27

5,92E

-28

1,18321

E-27

1,18E

-27

5,9161

E-28

5,91607

E-28

5,92E

-28

5,92E

-28

5,91607

E-28

5,92E

-28

2,958E-

28

5,91607

E-28

1,18E

-27

5,92E

-28

5,91607

E-28

1,18E

-27

2,958E-

28

5,91607

E-28

5,92E

-28

2,96E-28

5,91607E-28

5,92E-28

3,944E-28

5,91607E-28

5,92E-28

RATA-RATA = 6,57E-28

RATA-RATA = 6,24474E-28

Pada percobaan radiasi infra merah, lampu pijar yang

menyala memancarkan radiasi yang kemudian ditangkapoleh tabung, kemudian diserap dan ditransfer ke air yang

ada di dalam tabung. Radiasi yang dipancarkan olehlampu pijar memiliki energi panas, sehingga energitersebut ditransfer ke air dan meenyebabkan suhu airsemakin lama semakin naik dan berubah terhadap waktu.

Setelah melakukan perhitungan panjang gelombang

dengan menggunakan persamaan 2, didapatkan paanjanggelombang rata-rata sebesar 6,41 x 10

-28m. Namun,

panjang gelombang yang didapatkan tidak memenuhi

panjang gelombang dari spektrum maupun gelombangmana pun. Sehingga, bisa dikatakan bahwa terjadi

kesalahan dalam percobaan yang dilakukan. Kesalahantersebut ada pada saat pengukuran suhu, termometer

yang digunakan berada di dasar permukaan air.Sedangkan air di dalam tabung tidak menerima energikalor yang sama. Hal ini dapat dirasakan ketika

menyentu permukaan air yang ada di atas, suhu air akanlebih besar jika dibandingkan dengan suhu air yang ada

di dasar permukaan.


4/4


Radiasi termal adalah radiasi elektromagnetik yang

dipancarkan oleh suatu benda karena suhunya. Padapercobaan Radiasi Infra Merah, fenomena seperti initerjadi pada saat lampu pijar dinyalakan. Ketika lampu

pijar dinyalakan, lampu pijar akan memancarkan energikalor. Karena air di dalam tabung adalah air es, sehingga

terjadi perbedaan suhu antara lampu pijar dengan air didalam tabung. Ketika lampu pijar dinyalakan, lampuakan meradiasi tabung dengan mentransferkan energikalornya untuk air di dalam tabung. Sehingga, suhu airdi dalam tabung lama kelamaan akan naik dan berubah

terhadap waktu.Radiasi Infra Merah adalah radiasi elektromagnetik

yang memiliki panjang gelombang antara 10-3 palingbesar sampai dengan cahaya tampak yang terpanjang,

yakni 7 x 10-7 m. Energi infra merah diserap olehsubstansi yang muncul sebagai energi dalam karenaenergi tersebut dibuat berdasarkan kenaikan vibrasi atau

gerak translasi yang mana hasil dari kenaikantemperatur. Pada percobaan Radiasi Infra Merah,

fenomena seperti ini terjadi ketika lampu pijar menyaladan memancarkan energi panas. Radiasi yangdipancarkan oleh lampu pijar inilah yang disebut dengan

radiasi infra merah. Sesuai dengan teori mengenairadiasi infra merah yang menyatakan bahwa radiasi infra

merah dihasilkan oleh benda pijar yang dalam hal iniadalah lampu pijar.

Radiasi Benda Hitam adalah radiasi yang terjadi pada

benda hitam untuk menyerap radiasi. Pada percobaanRadiasi Infra Merah, fenomena seperti ini terjadi padasaat percobaan menggunakan tabung hitam. Tabunghitam adalah salah satu contoh benda hitam. Benda

hitam adalah penyerap yang sempurna. Hal ini karenakemampuan sebuah benda untuk meradiasi sangat

berdekatan dengan kemampuannya untuk mengabsorbsiradiasi. Pada saat lampu pijar memancarkan energi kalor,ia juga akan meradiasi benda hitam untuk

mentransferkan energi panasnya pada air di dalamtabung. Hasilnya, tabung hitam dapat menyerap radiasiyang dipancarkan oleh lampu pijar dengan baik biladibandingkan dengan menggunakan tabung polis,sehingga energi kalor yang ditransferkan pada air akan

lebih besar. Hal ini dapat terlihat karena ketikamenggunakan tabung hitam, suhu air meningkat lebih

cepat dari ketika menggunakan tabung polis.

IV.

KESIMPULAN

Dari percobaan Radiasi Infra Merah yang telah

dilakukan, dapat disimpulkan bahwa besar kalor yang

diserap oleh air untuk tabung hitam adalah 588 Joule

pada lampu pijar 100 W, 252 Joule pada lampu pijar 60

W, dan 231 Joule pada lampu pijar 40 W. Dan energi

kalor untuk tabung polis adalah 399 Joule pada lampu

pijar 100 W, 378 Joule pada lampu pijar 60 W, dan 336

Joule pada lampu pijar 40 W. Sedangkan panjang

gelombang yang didapatkan pada percobaan ini adalah

6,41 x 10-28

m. Panjang gelombang tersebut tidak

termasuk dalam spektrum atau pun gelombang yang lain.

UCAPANTERIMAKASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten

laboratorium fisika modern, M. Taufiqi, Dian

Agustinawati, Inechia Gevanda, Phillin Yolanda, dan

Rahmania M., yang telah bersedia membantu baik

sebelum maupun pada saat percobaan hinggajurnal ini

selesai ditulis. Penulis juga mengucapkan terima kasih

kepada tim kelompok atas kerja samanya dalam

melaksanakan praktikum ini.

DAFTARPUSTAKA

[1]

Beisser, Arthur. 1982. Konsep Fisika Modern.

Erlangga : Jakarta`[2] Holman, J.P. 1997. Perpindahan kalor. Jakarta :

Erlangga[3] Kreith, Frank. 1997. Prinsip-Prinsip Perpindahan

Panas. Jakarta : Erlangga

[4] Serway Raymond A, Jewwet John W. 2004.Physics for Scientist and Engineers. Pomona :California State Polytechnik University

laporan radiasi infra merah laili

Documents