Modul-8-kalorimeter PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 8 KALORIMETER Nama : Nova Nurfauziawati NPM : 240210100003 Tanggal / jam : 9 Desember 2010 / 13.00-15.00 WIB Asisten : Dicky Maulana JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR 2010 BAB I PENDAHULUAN ...

Description

Accelerat ing t he world's research.

Modul-8-kalorimeter Yura Dhyan

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

LAPORAN PRAKT IKUM FISIKA DASAR MODUL 8 Osadya K

Laporan Resmi Kimia Fisika 1 T heo Filus Penent uan Kalor Pembakaran Zat .docx Vant y Nazila

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR MODUL 8 KALORIMETER

Nama

: Nova Nurfauziawati

NPM

: 240210100003

Tanggal / jam

: 9 Desember 2010 / 13.00-15.00 WIB

Asisten

: Dicky Maulana

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR 2010

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Kita mengetahui

bahwa arus listrik

yang mengalir

pada suatu

rangkaian juga menghasilkan panas. Pada peralatan–peralatan yang menggunakan arus listrik sebagai sumber energinya, apabila kita aktifkan dalam jangka waktu tertentu, maka akan timbul panas pada bagian rangkaian

listrik

yang merupakan

tempat/pusat aktifitas arus listrik.

Kenyataan tersebut perlu dikaji lebih lanjut mengingat panas yang ditimbulkan tergantung oleh beda potensial, arus listrik serta waktu yang diperlukan. Hukum kekekalan energi menyatakan energi didak dapat dimusnahkan dan dapat diciptakan melainkan hanya dapt diubah dari satu bentuk kebentuk lain. Di alam ini bnayak terdapat energi seperti energi listri, energi kalor, energi bunyi, namum energi kalor hanya dapat dirasakan seperti panas matahari. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat alat-alat pemanas yang menggunakan energi listrik seperti teko pemanas, penanak nasi, kompor listrik ataupun pemanas ruangan. Pada dasarnya alat-alat tersebut memiliki cara kerja yang sama yaitu merubah energi listrik yang mengalir pada kumparan kawat menjadi energi kalor/panas. Sama halnya dengan kalorimeter yaitu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan. 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. Besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor berikut: 1.

massa zat

2.

jenis zat (kalor jenis)

3.

perubahan suhu

1.2 Tujuan 1.2.1 Mampu memahami sistem kerja kalorimeter. 1.2.2 Mampu memahami arti fisis tara panas.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kalorimeter

Gambar 2.1. Kalorimeter

Energi mekanik akibat gerakan partikel materi dan dapat dipindah dari satu tempat ke tempat lain disebut kalor. (Syukri S, 1999). Pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dengan eksperimen disebut kalorimetri. Sedangkan alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan adalah kalorimeter. Dengan menggunakan hukum Hess, kalor reaksi suatu reaksi kimia dapat

ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi

pembentukan standar, energi ikatan dan secara eksperimen. Proses dalam kalorimeter berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada energi yang lepas atau masuk dari luar ke dalam kalorimeter. (Petrucci,1987). Kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu kalorimeter sebesar 1 0 C pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimetri (Petrucci,1987). Dalam proses ini berlaku azas Black yaitu: q lepas = q terima q air panas = q air dingin + q kalorimeter m1 c (Tp – Tc) = m2 c (Tc – Td) + C(Tc – Td) keterangan: m1 = massa air panas

m2 = massa air dingin c = kalor jenis air C = kapasitas kalorimeter Tp = suhu air panas Tc = suhu air campuran Td = suhu air dingin Sedang hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energi disebut termodinamika. Termodinamika dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja, dan bentuk lain energi dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan (Keenan, 1980). Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan ke sistem (Petrucci, 1987). Hukum kedua termodinamika yaitu membahas tentang reaksi spontan dan tidak spontan. Proses spontan yaitu reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar. Sedangakan reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar. Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak ialah nol. Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak menunjukkan keteraturan tertinggi yang dimungkinkan dalam sistem termodinamika. Jika suhu ditingkatkan sedikit diatas 00 K, entropi meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif (Petrucci, 1987). Kalor reaksi dapat diperoleh dari hubungan massa zat (m), kalor jenis zat (c) dan perubahan suhu (∆T), yang dinyatakan dengan persamaan berikut q = m . c . ∆T (Petrucci, 1987). Keterangan : q = jumlah kalor (Joule) m = massa zat (gram) Δt = perubahan suhu (takhir - tawal) c = kalor jenis

2.2 Kalorimetri Kalorimetri adalah ilmu dalam pengukuran panas dari reaksi kimia atau perubahan fisik. Kalorimetri termasuk penggunaan kalorimeter. Kata kalorimetri berasal dari bahasa Latin yaitu calor, yang berarti panas. Kalorimetri tidak langsung (indirect calorimetry) menghitung panas pada makhluk hidup yang memproduksi karbondioksida dan buangan nitrogen (ammonia, untuk organisme perairan, urea, untuk organisme darat) atau konsumsi oksigen. Lavosier (1780) mengatakan bahwa produksi panas dapat diperkirakan dari konsumsi oksigen dengan menggunakan regresi acak. Hal itu membenarkan teori energi dinamik. Pengeluaran panas oleh makhluk hidup juga dapat dihitung oleh perhitungan kalorimetri langsung (direct calorymetry), dimana makhluk hidup ditempatkan didalam kalorimeter untuk dilakukan pengukuran. Jika benda atau sistem diisolasi dari alam, maka temperatur harus tetap konstan. Jika energi masuk atau keluar, temperatur akan berubah. Energi akan berpindah dari satu tempat ke tempat lainnya yang disebut dengan panas dan kalorimetri mengukur perubahan suhu tersebut, bersamaan dengan kapasitas panasnya, untuk menghitung perpindahan panas. Kalorimetri adalah pengukuran panas secara kuantitatif yang masuk selama proses kimia. Kalorimeter adalah alat untuk mengukur panas dari reaksi yang dikeluarkan. Berikut adalah gambar kalorimeter yang kompleks dan yang sederhana. Kalorimetri adalah pengukuran kuantitas perubahan panas. Sebagai contoh, jika energi dari reaksi kimia eksotermal diserap air, perubahan suhu dalam air akan mengukur jumlah panas yang ditambahkan. Kalorimeter digunakan untuk menghitung energi dari makanan dengan membakar makanan dalam atmosfer dan mengukur jumlah energi yang meningkat dalam suhu kalorimeter. Bahan yang masuk kedalam kalorimetri digambarkan sebagai volume air, sumber panas yang dicirikan sebagai massa air dan wadah atau kalorimeter dengan massanya dan panas spesifik. Keseimbangan panas diasumsikan setelah percobaan perubahan suhu digunakan untuk menghitung energi tercapai.

2.3 Jenis Kalorimeter Berdasarkan jenisnya, kalorimeter dibedakan menjadi: 1. 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. Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung. Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka : qreaksi = – (qair + qbom ) Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus : qair = m x c x DT dengan : m = massa air dalam kalorimeter ( g ) c = kalor jenis air dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K ) DT = perubahan suhu ( oC atau K )

Jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan rumus : qbom = Cbom x DT dengan : Cbom = kapasitas kalor bom ( J / oC ) atau ( J / K ) DT = perubahan suhu ( oC atau K )

Reaksi yang berlangsung pada kalorimeter bom berlangsung pada volume tetap ( DV = nol ). Oleh karena itu, perubahan kalor yang terjadi di dalam sistem sama dengan perubahan energi dalamnya. DE = q + w dimana w = - P. DV ( jika DV = nol maka w = nol ) Maka: DE = qv

Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter makanan.

Gambar 2.2. Kalorimeter makanan.

2. Kalorimeter larutan Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan misalnya reaksi netralisasi asam – basa / netralisasi, pelarutan dan pengendapan. 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 dipasaran. Pada kalorimeter ini, kalor reaksi sama dengan jumlah kalor yang diserap / dilepaskan larutan sedangkan kalor yang diserap oleh gelas dan lingkungan; diabaikan. qreaksi = – (qlarutan + qkalorimeter ) qkalorimeter = Ckalorimeter x DT dengan : Ckalorimeter = kapasitas kalor kalorimeter ( J / oC ) atau ( J / K ) DT = perubahan suhu ( oC atau K )

Jika harga kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil maka dapat diabaikan sehingga perubahan kalor dapat dianggap hanya berakibat pada kenaikan suhu larutan dalam kalorimeter.

qreaksi = – qlarutan qlarutan = m x c x DT dengan : m = massa larutan dalam kalorimeter ( g ) c = kalor jenis larutan dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K ) DT = perubahan suhu ( oC atau K )

Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap (DP = nol ) sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem sama dengan perubahan entalpinya. DH = qp

BAB III METODE PRAKTIKUM

3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Sebuah kelorimeter dilengkapi dengan kumparan pemanas dan pengaduk 3.1.2 Termometer 3.1.3 Sebuah voltmeter 3.1.4 Sebuah amperemeter 3.1.5 Sebuah gelas ukur 3.1.6 Sebuah stopwatch 3.1.7 5 kabel penghubung

3.2 Prosedur 3.2.1 Mengisi kalorimeter dengan air suling sebanyak 100 mL dan menghitung berapa massa air suling pada kalorimeter tersebut. 3.2.2 Menyusun alat-alat percobaan sepeti pada gambar berikut! Termometer

Pengaduk

Catu daya

A V

Kalorimeter

3.2.3 Menghubungkan arus dalam waktu yang singkat dan mengatur arusnya sebesar 1 A, kemudian mematikan sumber tegangan DC. 3.2.4 Mengaduk air dan mencatat suhu sebagai suhu awal T1. 3.2.5 Mengalirkan kembali arus listrik (sumber tegangan DC diaktifkan). Mencatat tegangan yang terukur pada voltmeter.

3.2.6 Mencatat suhu pada saat 3 menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit dan 15 menit, isikan sebagi suhu T2. Setelah 15 menit matikan sumber tegangan DC. 3.2.7 Mengganti air di dalam kalorimeter dan mengulangi percoabaan diaas dengan besar arus yang mengalir 3A. 3.2.8 Mengisikan data pada tabel yang tersedia. 3.2.9 Menghitung tara panas listrik untuk masing-masing percobaan dan menghitung rata-ratanya. 3.2.10 Menghitung ketelitian percobaan dengan literatur (1kalori = 4,2 Joule) 3.2.11 memberikan kesimpulan dari percobaan ini.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Massa air suling ρ = 1 gr/mL ρ=

兼 懸

m = ρ.V m = 1 gr/mL . 100 mL = 100 gram

Tabel data I (A)

V (V)

1,5

1

4,2

3

t (s)

T1 (0C) T2 (0C)

1

1,556

360

30

2

1,556

1,4546

31

3

1,556

x 10-3

720

31,5

3,5

1,361

900

32

4

1,244

180

37

9

1,667

360

44,5

16,5

1,528

1,4286

51

23

1,420

x 10-3

720

57

29

1,343

900

60

32

1,185

540

540

28

28

untuk I = 1 A

a=

m c ∆T VIt 100 . 4,2 . 1 1,5 . 1 . 180 100 . 4,2 . 2 1,5 . 1 . 360

arata-rata

29

aair = 1/C = 0,238 J/kg

a=

a x 10-3

180

C = 4,2 J/kg

a=

ΔT(0C)

= 1,556 x 10-3 J/kg = 1,556 x 10-3 J/kg

a= a= a=

100 . 4,2 . 3 1,5 . 1 . 540

= 1,556 x 10-3 J/kg

100 . 4,2 . 3,5

= 1,361 x 10-3 J/kg

1,5 . 1 . 720 100 . 4,2 . 4 1,5 . 1 . 900

= 1,244 x 10-3 J/kg

untuk I = 3 A a= a= a= a= a=

100 . 4,2 . 9 1,5 . 1 . 180

= 1,667 x 10-3 J/kg

100 . 4,2 . 16,5 1,5 . 1 . 360 100 . 4,2 . 23 1,5 . 1 . 540 100 . 4,2 . 29 1,5 . 1 . 720 100 . 4,2 . 32 1,5 . 1 . 900

= 1,528 x 10-3 J/kg

= 1,420 x 10-3 J/kg = 1,343 x 10-3 J/kg = 1,185 x 10-3 J/kg

untuk I = 1 A Ketelitian relaif = 嵳 =嵳

ā - aair aair

嵳 x 100%

(怠,替泰替滞 淡 怠待貼典 ) - 0,238 0,238

= 99,389%

嵳 x 100%

Untuk I = 3 A Ketelitian relaif = 嵳 =嵳

ā - aair aair

嵳 x 100%

(怠,替態腿滞 淡 怠待貼典 ) - 0,238

= 99,399%

0,238

嵳 x 100%

4.2 Pembahasan Dari data diatas, dapat diketahui bagaimana panas dihasilkan kalorimeter. Adanya arus listrik yang mengalir yang menyebabkan adanya beda potensial antara kedua ujung rangkaian listrik sehingga terjadilah aliran muatan listrik. Muatan listrik tersebut bertumbukan dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibat pembawa muatan yang bertumbukan dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya (E) maka akan terjadi suatu efek panas. Hal ini sesuai dengan hukum Ohm yang menyatakan bahwa tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yang berupa energi panas. Dapat dikeahui pula bahwa semakin besar arus yang diberikan, maka perubahan kalor yang ditunjukan akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan semakin besarnya arus maka jumlah muatan listrik yang mengalir semakin banyak sehingga tumbukan antara muatan dengan logam akan semakin besar. Begitu pula dengan hambatan yang bekerja. Semakin banyak arus yang diberikan, maka semakin banyak pula hambatan yang bekerja yang dinyatakan dengan satuan  (Ohm).

Hubungan antara arus listrik dengan tara panas listriknya berbanding terbalik. Semakin besar arus yang diberikan, maka justru nilai tara panas listriknya akan semakin kecil. Pada praktikum kali ini, dengan media utama air suling dapat kita ketahui tara panas listrik pada kalorimeter, jika dialiri listrik maka perubahan suhu pun terjadi. Voltmeter yang dipakai untuk mengukur V menunjukkan angka 1,5 Volt ketika arus mengalir sebesar 1 Ampere, dan 4,2 Volt ketika arus mengalir sebesar 3 Ampere. Kemudian suhu dapat kita amati pada waktu 3 menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit, dan terakhir 15 menit. Untuk mengetahui suhu air suling pada kalorimeter maka dilakukan dua kali yaitu suhu awal dan suhu akhir, suhu yang kita gunakan pada tara panas listrik ini adalah selisih antara suhu akhir dengan suhu awal, maka didapatlah nilai tara panas listrik yang pertama dan yang kedua, kemudian jumlah nilai tara panas listrik ini dibagi dengan jumlah percobaan yang dilakukan, sehingga didapatkan nilai tara panas rata-rata.

Tara panas tersebut dapat kita ketahui besarnya massa air suling pada kalorimeter (m), kapasitas kalor air ialah 1 kall/°C gram (1 kall = 4,2 Joule) (c), juga suhu (selisih T2 dengan T1)(∆T) yang dibagi oleh besarnya arus listrik (I), tegangan listrik tersebut (V), dan lamanya arus mengalir (t). Sehingga tara panas listrik dapat kita ketahui dengan, rumus sebagai berikut : a = m.c.∆T V. I. t Setelah diperoleh nilai tara listrik, maka dilakukan perhitungan ketelitian percobaan. Dengan menggunakan literatur 1 kalori = 4,2 joule didapatkan nilai ketelitian relatif 99,389% untuk arus 1 Ampere dan ketelitian relatif 99,399% untuk arus 3 Ampere. Adapun mengenai kenaikan suhu yang kecil sekali, hal itu memang sejalan dengan apa yang Jaole temukan dalam percabaan penemuan tara panas listriknya. Ketika itu, Joule pun mendapati bahwa kenaikan suhu memiliki nilai yang amat kecil, bahkan Joule pun kesulitan membacanya. Walaupun ketelitian relatif dari percobaan tersebut mendekati 100% tapi masih terdapat beberapa kesalahan. Kesalahan ini tentu dapat disebabkan oleh beberapa faktor. Diantaranya ketika membaca suhu pada termometer, mungkin mata pengamat tidak benar-benar lurus sejajar dengan posisi tinggi air raksa yang ada dalam termometer. Selain itu juga praktikan kurang teliti dalam menghitung data-data yang didapatkan.

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan Prinsip kerja kalorimeter dimulai dari masuknya listrik melewati kumparan, ada daya disipasi yang berupa panas, dan selanjutnya akan menaikkan suhu air. Kalorimeter dapat digunakan untuk menentukan tara listrik dari suatu cairan. Tara panas rata-rata yang dihasilkan pada arus listrik 1 Ampere dan 1,5 voltmeter yang dihasilkan dengan menggunakan kalkulator yaitu 1,4546 x10-3 J/kg, tara panas dengan arus 3 Ampere dan 4,2 voltmeter yaitu 1,4286 x10-3 J/kg. Tara panas air yang datanya yang diketahui (literature) yaitu 0,238 J/kg. Kalor adalah bentuk energi yamg dapat berpindah-pindah dari suhu tinggi ke suhu yang lebih rendah yang menyebabkan perubahan suhu dan wujud benda.

5.2 Saran Bila kita ingin memperoleh hasil yang lebih akurat dalam pengukuran, sebaiknya pengukuran dilakukan berulang. Sebelum praktikum, sebaiknya peralatan diperiksa terlebih dahulu agar tidak mengganggu pada saat praktikum dilaksanakan. Selain itu, dibutuhkan ketelitian pada saat melakukan proses pengukuran waktu tempuh benda karena hal tersebut dapat mempengaruhi perhitungan dari hasil percobaan. Dalam proses perhitungan dibutuhkan pula pemahaman mengenai materi yang dipraktikkan, juga ketelitian dalam mengolah angka.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C., 2001, Fisika Jilid I (terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga Kanginan, Marthen.2004. Fisika untuk SMA Kelas XI. Bandung: Erlangga Zaida. 2008. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas Padjadjaran http://www.mahasiswasibuk.co.cc/1_11_Kalorimeter.html Sabtu, 11 Desember 2010, 22:19 WIB...