LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR PANAS JENIS DAN KALORIMETER PDF

Preview

Summary

Nilai Tanggal Revisi Tanggal Terima LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR PANAS JENIS & KALORIMETER Disusun Oleh: Nama Praktikan : Muhammad Desar Eka Syaputra NIM : 3334200010 Jurusan : Teknik Metalurgi Grup : C3 Rekan : Afif Rizky Tri Nugroho : Miftahul Jannah Ardani : Rafi Nurdwi Raharjo Tgl. Percoba...

Description

Nilai Tanggal Revisi Tanggal Terima

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR PANAS JENIS & KALORIMETER

Disusun Oleh: Nama Praktikan

: Muhammad Desar Eka Syaputra

NIM

: 3334200010

Jurusan

: Teknik Metalurgi

Grup

: C3

Rekan

: Afif Rizky Tri Nugroho : Miftahul Jannah Ardani : Rafi Nurdwi Raharjo

Tgl. Percobaan

: 19 MARET 2021

Asisten

: Nadya Fitri Asyuni

LABORATORIUM FISIKA TERAPAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON – BANTEN 2020 Jl. Jenderal Sudirman Km. 03 Cilegon 42435 Telp. (0254) 385502, 376712 Fax. (0254) 395540 Website: http://fisdas.untirta.ac.id Email: [email protected]

ABSTRAK Kalor merupakan suatu bentuk energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Benda yang menerima kalor wujudnya atau suhunya akan berubah. Benda yang melepas kalor, suhunya akan turun atau wujudnya berubah. Benda yang menyerap kalor, suhunya akan naik atau wujudnya berubah. Tujuan dilakukannya praktikum ini untuk mengetahui kalor jenis suatu benda yaitu kubus alumunium dan kuningan. Aplikasi kalor dalam kehidupan sehari-hari pada lemari es, prinsip kerja lemari es berdasarkan sifat kalor, yaitu zat yang menguap memerlukan kalor dan zat yang mengembun akan melepaskan kalor.Prinsip kerja lemari es adalah mengambil kalor yang ada di dalam ruangan lemari es, selanjutnya melepaskannya di luar, sehingga suhu di dalam lemari es menjadi turun. Prosedur percobaan ini dilakukan dengan cara memasukkan kubus materi panas ke kalorimeter yang berisi air, lalu catat perubahan suhu air akibat menyerap kalor dari kubus kemudian hitung kalor jenis bahan dengan menggunakan rumus kalor dan penerapan asas black. Pada percobaan ini didapatkan kalor jenis alumunium sebesar 895,1 J/kg o C K dan kalor jenis kuningan sebesar 361,3 J/kg o C K.

Kata Kunci : kalorimeter,kalor, kalor jenis, perpindahan kalor

ii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL…………………….....................................................................i ABSTRAK ...................................................................................................................ii DAFTAR ISI...............................................................................................................iii DAFTAR TABEL........................................................................................................v DAFTAR GAMBAR..................................................................................................vi DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang………….............................................................................1 1.2 Tujuan Percobaan........................................................................................2 1.3 Batasan Masalah…………..........................................................................2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kalor …………………………………………… ……………………….3 2.2 Asas black ………………………………………………………………………7 2.3 Kalorimeter …………………………………………………………………… .8 2.4 Jenis-Jenis kalorimeter…………………………………………………………..8 2.5 Hukum Termodinamika……………………………………………………… .. 9 2.6 Perpindahan Kalor…………………………………………………………… .. 9

BAB III METODE PERCOBAAN 3.1 Diagram Alir Percobaan.............................................................................10 iii

3.2 Prosedur Percobaan ...................................................................................13 3.3 Alat yang Digunakan .................................................................................13 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Percobaan ……….............................................................................. 15 4.2 Pembahasan...................................................................................................19 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ..................................................................................................23 5.2 Saran.............................................................................................................23 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN LAMPIRAN A. PERHITUNGAN ............................................................................ 25 LAMPIRAN B. JAWABAN PERTANYAAN DAN TUGAS KHUSUS ............... 27 LAMPIRAN C. GAMBAR ALAT YANG DIGUNAKAN....................................... 28 LAMPIRAN D. BLANKO PERCOBAAN................................................................ 31

iv

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

Tabel 2.1 Besarnya kalor jenis beberapa zat………………………………………..5 Tabel 4.1 Data Hasil Pengukuran Massa…………………………………………..15 Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Panas Jenis dan Kalorimeter…………………….15 Tabel 4.3 Ralat langsug dari pengukuran massa kalorimeter kosong…………….16 Tabel 4.4 Ralat langsug dari pengukuran massa Pengaduk kosong……………….16 Tabel 4.5 Ralat langsug dari pengukuran massa kalorimeter +1/2 bagian air……..16 Tabel 4.6 Ralat langsug dari pengukuran massa kubus Alumunium………………17 Tabel 4.7 Ralat langsug dari pengukuran massa kubus Kuningan…………………17

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

Gambar 2.1 Perubahan Suhu dan perubahan Wujud Benda…………………………6 Gambar 3.1 Diagram Alir Percobaan Panas Jenis dan Kalorimeter…………………10 Gambar C.1 Termometer…………………………………………………………….29 Gambar C.2 Benang Nilon………………………………………………………......29 Gambar C.3 Gelas Kimia……………………………………………………………29 Gambar C. Kalorimeter……………………………………………………………...29 Gambar C.5 Kompor Listrik…………………………………………………………29 Gambar C.6 Kubus Materi…………………………………………………………..29 Gambar C.7 Neraca Digital………………………………………………………….30 Gambar C.8 Statif……………………………………………………………………30 Gambar C.9 Stopwatch………………………………………………………………30

vi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

Halaman

Lampiran A. Perhitungan ……………………….......................................................25 Lampiran B. Jawaban Pertanyaan dan Tugas Khusus................................................27 B.1 Jawaban Pertanyaan.............................................................................................27 B.2 Tugas Khusus ......................................................................................................28 Lampiran C. Gambar Alat yang Digunakan...............................................................29 Lampiran D. Blanko Percobaan .................................................................................31

vii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Untuk mengetahui kalor suatu benda dapat dilakukan dengan alat yang dinamakan kalorimeter dengan mengukur suhu benda tersebut. Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda. Dari sisi sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimia perancis yang bernama Antonnie laurent lavoiser (1743 – 1794). Kalor memiliki satuan Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan untuk memanaskan 1 gram air naik 1 derajat celcius. Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. 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. Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor yaitu massa zat, jenis zat (kalor jenis), perubahan suhu. Percobaan panas jenis dan kalorimeter ini bertujuan untuk mengetahui kalor jenis suatu benda dan dalam percobaan ini yakni kubus alumunium dan kuningan. Aplikasi prinsip kalor dalam kehidupan sehari-hari yaitu Prinsip kerja lemari es berdasarkan

2

sifat kalor, yaitu zat yang menguap memerlukan kalor dan zat yang mengembun akan melepaskan kalor.Prinsip kerja lemari es adalah mengambil kalor yang ada di dalam ruangan lemari es, selanjutnya melepaskannya di luar, sehingga suhu di dalam lemari es menjadi turun.Untuk mengambil kalor yang ada di dalam ruang lemari es dan melepaskannya di luar, maka digunakan bahan yang mudah menguap, yaitu freon. 1.2 Tujuan Percobaan Adapun tujuan dilakukannya percobaan panas jenis dan kalorimeter adalah untuk menentukan kalor jenis benda menggunakan kalorimeter. 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada percobaan panas jenis dan kalorimeter terbagi menjadi dua yaitu variabel bebas dan variabel terikat. Variabel bebasnya yaitu jenis kubus materi yang berbeda-beda dan variabel terikatnya yaitu jumlah air dalam

kalorim

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kalor Kalor pertama kali diamati oleh A. Laouvisier yang kemudian menyatakan Teori Kalorik. Teori kalorik ini menyatakan bahwa “Setiap zat/benda mempunyai zat alir yang berfungsi untuk mentransfer panas”. Jadi, Laouvisier menyatakan bahwa pada saat dua benda / zat berbeda suhu bersentuhan, maka akan terdapat zat alir yang memindahkan panas dan menyebabkan perubahan suhu pada kedua benda tersebut. Selain itu, menurut Sir James Presscout Joule (1818-1819), menyatakan tentang kesetaraan antara usaha dan panas serta aliran panas tidak lain adalah perpindahan panas yang semata – mata terjadi karena perbedaan suhu. Jadi Kalor merupakan suatu bentuk energi yang berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Benda yang menerima kalor wujudnya atau suhunya akan berubah. Benda yang melepas kalor, suhunya akan turun atau wujudnya berubah. Benda yang menyerap kalor, suhunya akan naik atau wujudnya berubah. Besarnya kalor yang diserap atau dilepas oleh suatu benda berbanding lurus dengan : a. Massa benda, b. Kalor jenis benda. Dan c. Perubahan suhu Satuan kalor adalah kalori (kal) yang sampai saat ini masih dipakai. Satuan kalori ini didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur 1 gram air sebesar 10C (derajat celcius). Dalam setiap percobaan atau dalam suatu perhitungan yang berhubungan tentang kalor satuan yang paling sering digunakan adalah kilokalori. 1 kkal didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk

4

menaikkan temperatur 1 kg air sebesar 10C. Di dalam sistem satuan British, kalor diukur dalam satuan thermal british (British thermal unit / Btu). 1 Btu didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur air 1 lb sebesar 10F. 1 Btu setara dengan 0,252 kkal dan setara pula dengan 1055 Joule. Kalor dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut : Q = m . c . Δt……………………………………….(1) dengan : Q = Kalor (j) M = Masa benda (kg) C = kalor Jenis (j/kg. k) ΔT = Perubahan Suhu (K0 Faktor konstanta c adalah kalor jenis yang bergantung pada jenis dari benda pada bahan material tersebut. Kata panas lebih cocok digunakan jika berkaitan dengan metode perpindahan energi dan bila perpindahan itu selesai, menyebutkan jumlah energi yang berpindah ini. Pada abad ke – 18 kuantitas panas (kalor) didefinisikan sebagai kuantitas panas yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air dalam satu skala derajat celcius atau kelvin. Jika sistem mengalami perubahan suhu dt, kapasitas jenis c sistem didefinisikan sebagai perbandingan panas Q terhadap hasil kali massa m dan perubahan suhu Δt jadi : Q

C = 𝑚 ΔT …………………………………………(2)

Kapasitas panas jenis air dapat dianggap sama dengan 1 kal g-1(0C)-1 atau Btu lb- 1(0 F)-1 Hasil kali m.c disebut kapasitas panas mol dan dilambangkan dengan C berdasarkan definisi : C =m.c =

Q

𝑛 ΔT

…………………………………..(3)

5

Kapasitas panas jenis atau kapasitas kalor molar suatu zat bukanlah satu –satunya sifat fisis yang dapat ditentukan dengan eksperimen memerlukan suatu pengukuran kuantitas panas. Konduktivitas panas, panas peleburan, panas penguapan, panas larut, dan panas reaksi. Semua yang disebut sifat fisi materi disebut sifat termal materi. Pengukuran sifat – sifat termal ini dinamakan kalorimetri. Alat yang dipakai dalam pengukuran ini disebut kalorimeter. Kalorimeter yang sering digunakan adalah kalorimeter campuran, yaitu terdiri dari sebuah bejana logam yang kalor jenisnya telah diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan di dalam bejana bagian luar yang lebih besar. Keduanya dipisahkan oleh bahan penyekat gabus atau wol. Kalor jenis suatu benda terbagi menjadi dua yaitu : 1. Kalor sensible adalah panas yang menyebabkan terjadinya kenaikan/penurunan temperatur, tetapi phasa (wujud) tidak berubah. 2. Kalor laten adalah panas yang diperlukan untuk merubah phasa (wujud) benda, tetapi temperaturnya tetap. Terbagi menjadi : -

Kalor laten penguapan(latent heat of vaporization) adalah jumlah panas yang harus ditambahkan kepada zat (cair)pada titik didihnya sampai wujudnya berubah menjadi uap seluruhnya pada suhu yang sama.

-

Kalor laten pengembunan (latent heat of condensation) adalah jumlah panas yang harusdibuang/dikeluarkan oleh zat (gas/uap) pada titik embunnya, untuk mengubah wujud zat darigas menjadi cair pada suhu yang sama.

-

Kalor laten pencairan/peleburan (latent heat of fusion) adalah jumlah panas yangharus ditambahkan kepada zat (padat) pada titik leburnya sampai wujudnya berubah menjadicair semuanya pada suhu yang sama.

-

Kalor laten pembekuan (latent heat of solidification) adalah jumlah panas yang harus dibuang/dikeluarkan oleh zat (cair) pada titik bekunya untuk mengubah wujudnya dari cair menjadi padat pada suhu yang sama. Tabel 2.1 Besarnya kalor jenis beberapa zat

Zat

Kalor jenis (J

Zat

kg-1 K-1)

Kalor jenis (J kg-1 K-1)

Alkohol

2.400

Kayu

1.700

Es

2.100

Kuningan

380

6

Air

4.200

Marmer

860

Uap air

2.010

Minyak tanah

2.200

Alumunium

900

Perak

230

Besi/Baja

450

Raksa

230

Kalor pada perbahan wujud suatu benda terbagi atas : -

Melebur Besarnya kalor untuk perbahan wujud dari zat padat ke zat cair (melebur). Q = m.L……………………………………….(4)

-

Menguapa Besarnya kalor untuk perubahan wujud dari zat cair ke gas (menguap). Q = m.U………………………………………(5) dengan : L= Kalor lebur (kal/g atau J/Kg) U = Kalor uap (kal/g atau J/Kg)

Gambar 2.1 Perubahan Suhu dan perubahan Wujud Benda

7

2.2 Asas black Bila dua benda atau lebih mempunyai suhu yang berbeda-beda dan saling bersinggungan, maka akhirnya kedua benda tersebut akan berada dalam kesetimbangan (mempunyai suhu yang sama). Hal ini terjadi disebabkan karena adanya perpindahan kalor di antara bendabenda tersebut. Benda yang suhunya tinggi melepaskan kalor, sedangkan benda yang suhunya rendah akan menyerap kalor. Jumlah kalor yang dilepas dan diterima telah dinyatakan oleh JOSEPH BLACK dalam suatu “Azas Black” atau hukum pertukaran panas yaitu :“ jumlah kalor yang diterima sama dengan jumlah kalor yang dilepaskan” Pada percobaan ini benda yang diukur panas jenisnya pertama-tama dipanaskan dalam ceret listrik. Dengan demikian pada kondisi ini, dapat diasumsikan bahwa temperatur benda sama dengan temperatur air dalam ceret listrik tadi. Perlu diingat bahwa titik didih air bergantung pada tekanan udara pada saat itu, maka sebelum melakukan pengukuran terlebih dahulu catat tekanan udara baru tentukan titik didih air menurut tabel. Menurut Azas Black panas yang diterima air sama dengan panas yang diberikan benda yang dipanaskan tadi. Pada keadaan demikian dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: Mb Cb (Tb -T2) =(Ma Ca + Mk Ck ) ( T2 -T1 )………………………….(6) Dengan : Mb = massa benda

Ck = kalor jenis bahan kalorimeter

Cb = kalor jenis benda Tb = temperatur benda yang telah dipanaskan T1 = temperatur air mula-mula T2 = temperatur kesetimbangan Ma = massa air Ca = kalor jenis air Mk = massa kalorimeter

8

2.3 Kalorimeter Kalorimeter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter, yang menggunakan teknik pencampuran dua zat didalam suatu wadah, umumnya digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Beberapa jenis kalorimeter yang sering dipakai antara lain kalorimeter aluminium, kalorimeter elektrik, kalorimeter gas, dan kalorimeter bom. Yang akan kita gunakan dalam percobaan ini adalah kalorimeter aluminium.Menentukan kalor jenis suatu zat dengan kalorimeter, kita gunakan hukum kekekalan energi atau Azas Black. Prinsip kerja calorimeter didasarkan azas Black : 1. Jika suatu benda yang suhunya berbeda didekatkan satu sama lain maka suhu akhir kedua benda akan sama. 2. Jumlah kalor yang diterima sama dengan kalor yang diberikan. Kalorimeter tersusun dari wadah yang terbuat dari logam kalor seperti sterofom. 2.4 Jenis-Jenis kalorimeter Berikut ini terdapat beberapa jenis-jenis kalorimeter, terdiri atas: -

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 di pasaran.

-

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. Satu hal yang perlu diperhatikan dalam kalorimeter bom adalah kalorimeter bom adalah jenis kalorimeter volume tetap. Sehingga dalam perhitungan tidak ada perubahan volume (usaha termodinamika = 0) .

9

2.5. Hukum Termodinamika

Hukum Termodinamika terdiri atas 4 yaitu : 1. Hukum ke-nol termodinamika mengungkapkan bahwa jika dua buah sistem setimbang termal denga sistem ketiga maka keduanya juga setimbang termal satu dengan yang lain. Hukum ini dikenal pula sebagai hukum kesetimbangan termal. 2. Hukum Ke 1 Termodinamika ( Hukum Kekekalan Energi) Mengungkapkan bahwa Energi tidak bisa diciptakan maupun dimusnahkan. ntuk setiap proses apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan energi dalam ΔU = Q – W. 3. Hukum ke-2 Termodinamika Mengungkapkan bahwa aliran kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya. 4. Hukum ke-3 Termodinamika Mengungkapkan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut (temperatur Kelvin) semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.hukum ini jugga menyatakn bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol. 2.6 Perpindahan Kalor Perpindahan kalor umumnya dapat terjadi melalui tiga cara, yaitu : 1) Konduksi Perpindahan kalor melalui zat penghantar tanpa disertai perpindahan partikel. 2) Konveksi Perpindahan kalor dari suatu zat dengan disertai perpindahan partikel-partikel zat penyusun benda tersebut. 3) Radiasi Perpindahan kalor yang tidak menggunakan zat perantara tertentu.

10

BAB III METODE PERCOBAAN

3.1 Diagram Alir Percobaan Adapun diagram alir pada praktikum panas jenis dan kalorimeter sebagai berikit :

Mulai

Mempersiapkan alat dan bahan sesuai daftar

Megikat salah satu kubus materi d...