Sabtu, 25 Juni 2016


Laporan Praktikum Fisika Dasar 1
Kapasitas Kalor Air
Dosen Pengasuh : Suhadi,M.Si



Oleh:
Syarifah Nur Hikmah (1522240023)












Program Studi Pendidikan Fisika
Fakultas Tarbiyah dan Keguruan
Universitas Islam Negeri Raden Fatah Palembang
2015
BAB I
PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang
Dalam Ilmu Fisika, kita harus lebih memahami tentang kapasitas kalor. Di dalam kehidupan kita juga banyak terapan mengenai kalor. Contohnya adalah saat membuat susu menggunakan air panas. Tingkatan panas dari susu tersebut merupakan terapan dari kalor yang mengunakan air panas. Seperti susu yang diletakkan pada cangkir gelas, kita dapat merasakan panas dari cangkir tersebut dan juga panas dari sendok pengaduknya
Kalor adalah tenaga yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain karena adanya perbedaan temperatur di antara kedua benda tersebut. Hanyalah jika kalor tersebut mengalir, karena adanya perbedaan temperatur, bahwa tenaga tersebut dinamakan tenaga kalor. Seandainya kalor adalah sebuah zat, atau semacam kalor tertentu yang mempertahankan identitasnya sewaktu terkandung di dalam sebuah sistem, maka kalor tersebut tidak akan mungkin memindahkan kalor selama waktu yang tak terbatas dari sebuah sistem yang tak berubah (Bueche dan Hecht, 2006).
Kalor mengalir ke dalam sebuah obyek, temperatur dari obyek akan naik (dengan asumsi tidak ada perubahan fase). Jumlah dari kalor yang dibutuhkan untuk mengubah temperatur dari material yang ditentukan adalah proporsional terhadap massa dari material dan perubahan temperatur. Nilai dari c cukup tergantung pada temperatur (juga sedikit kepada tekanan) tetapi untuk perubahan temperatur yang tidak terlalu besar, c dapat dianggap konstan (Giancoli,2004).
Kapasitor adalah suatu alat yang menyimpan muatan. Seringkali, meskipun tidak terlalu, kapasitor terdiri dari dua penghantar listrik (konduktor) yang dipisahkan oleh sebuah hambatan (isolator) atau dielektrik (Bueche dan Hecht, 2006).
Berdasarkan latarbelakang diatas, dilakukanlah praktikum kapasitas untuk mengetahui kapasitas kalor jenis pada air agar bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari.
B. Tujuan
1. Memperlajari konsep kapasitas kalor jenis dari air
2. Menentukan besarnya kalor jenis air





























BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

A.  Kalor
Kalor adalah tenaga yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain karena adanya perbedaan temperatur diantara kedua benda tersebut. Kalor adalah sesuatu didalam sebuah benda, seperti yang dianggap oleh teori kalorik, menentang banyak kenyataan eksperimental. Kalor adalah sebuah zat, atau semacam kalor tertentu yang mempertahankan identitasnya sewaktu terkandung didalam sebuah sistem, maka kalor tersebut tidak akan mungkin memindahkan kalor selama waktu yang tak terbatas dari sebuah sistem yang tidak berubah (Halliday, Resnick dan Walker, 1960).
Menurut Ishaq (2006), kalor atau naiknya temperatur bukan satu-satunya penyebab perubahan fase. Secara umum terdapat tiga jenis ukuran kalor yang diperlukan agar sebuah zat berubah fase:
1.    Kalor Lebur : Jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk melebur (dari padat ke cair) tiap suatu satuan massa pada temperatur tetap.  Untuk air (H2O), kalor lebur pada temperatur 0°  adalah 80kal/g.
2.    Kalor Uap  : Jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk melebur (dari cair ke cair) tiap suatu satuan massa pada temperatur tetap.  Untuk air (H2O), kalor uap pada temperatur 100°C adalah 540kal/g
3.    Kalor Sublim: Jumlah kalor yang diperlukan suatu zat untuk melebur (dari padat ke uap) tiap suatu satuan massa pada temperatur tetap.
Menurut Giancoli (2014), Kalor jenis adalah karakteristik kuantitas dari material (c). Sehingga didapatkan persamaan
c =
Q= m.c.


B.  Kapasitor
Kapasitor adalah suatu alat yang menyimpan muatan. Seringkali, meskipun tidak terlalu, kapasitor terdiri dari dua penghantar listrik (konduktor) yang dipisahkan oleh sebuah hambatan (isolator) atau dielektrik. Kapasitas (C) dari sebuah kapasitor didefinisikan sebagai (Bueche dan Hecht, 2006):

Dalam kebanyakan hal, kapasitor terdiri dari dua pelat sejajar. Hampir pada tiap alat elektronika seperti radio, televisi, penguat dan sebagainya, anda dapat menjumpai kapasitor. Tetapan pembanding ini menyatakan kapasitas sistem untuk menyimpan muatan, atau juga menyimpan medan listrik. Makin besar C makin besar pula muatan atau medan listrik yang dapat disimpan dalam sistem (Sutrisno, 1979).
Menurut Ishaq (2006), Azas Black adalah apabila dua zat A dan Zat B yang pada awalnya memiliki tempratur masing-masing toA  dan toBdicampurkan secara baik sehingga pertukaran kalor terjadi secara sempurna maka akan terjadi pertukaran kalor secara terus-menerus sampai kedua zat mencapai keseimbangan termal yang ditandai temperatur keduanya menjadi sama. Dalam kasus ini kita anggap tidak ada kalor lain yang masuk atau keluar dari sistem. Hubungan ini dirumuskan oleh Azas Black:
Qarah= Qterima
QA=QB
mA. cA. mB. cB.
mA. cA. (toA-takhir)= mB. cB. (takhir-toB)
C.  Kalorimeter
Kalorimeter sesungguhnya “hanyalah” sebuah wadah diamana pencampura dua zat atau lebih dapat berlangsung pada keadaan yang mendekati keadaan ideal, yaitu keadaan yang tidak memungkinkan zat lain berinteraksi kedalam percampuran tersebut, sehingga menjamin pertukaran kalor mendekati sempurna, dimana kalor yang seluruhnya (atau mendekati 100%) bisa diserap oleh benda lain yang temperaturnya lebih rendah. Termometer pada kalorimeter digunakan untu mengamati perubahan temperatur selama proses searah terima kalor antar zat berlangsung dalam ruang/wadah pencampuran (Ishaq, 2006).
D.  Laju Perpindahan Kalor
Kalor dapat berpindah dari suatu zat ke zat lain dalam tiga cara yaitu: Radiasi, adalah perpindahan kalor dari dua sistem dalam keadaan vakum (ruang hampa udara). Contoh yang paling mudah adalah energi kalor yang menjalar dari matahari menembus ruang hampa menuju bumi. Konveksi adalah perpindahan kalor dari dua sistem dengan perantaraan udara. Contoh dari konveksi adalah aliran angin karena perbedaan temperatur antara dua daerah (Ishaq, 2006).
Menurut Ishaq (2006), Konduksi yaitu perpindahan kalor antara dua sistem yang bbersentuhan langsung akibat perbedaan temperatur atau dikenal dengan “gradien temperatur” diantara keduanya. Karena perbedaan dengan laju perpindahan sebesar:
H=  = kA
Besaran  ini sering disebut gradien temperatur dan k adalah koefisien konduktivitas termal dan benda. Koefisien k menujukkan seberapa cepat zat dapat memindahkan kalor, k yang besar menunjukan laju perpindahan kalor yang besar (Ishaq, 2006).

E.  Rangkaian Kapasitor
Sering kali kita perlu menggabungkan beberapa kapasitor. Kita dapat melakukan ini dengan berbagai cara. kita akan membahas dua cara dasar, yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Sehubungan dengan rangkaian kapasitor, dapat kita gunakan pengertian kapasistansi ekivalen, yaitu Cekivalen. Nilai kapasitansi ekivalen dapat dihitung dengan menghubungka rangkaian kapasitor pada suatu sumber tegangan V. Bila muatan yang ditarik dari sumber tegangan adalah Q, kapasistansi ekivalen
Cekivalen=

BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM

A.    Waktu dan tempat
Praktikum Bidang Miring ini dilaksanakan pada Sabtu, 26 Desember  2015, Pukul 10:00-12:00 WIB. Praktikum ini bertempat di Laboraturium Fisika Universitas Islam Negeri Raden Fatah Palembang.
B.  Alat dan Bahan
1.    Alat
Adapun alat yang  digunakan  dalam  praktikum  tentang   Kapasitas Kalor Air adalah:
a.            Power supply, berfungsi sebagai sumber tegangan
b.    Kabel koneksi, berfungsi sebagai penghubung dari multimeter ke kalorimeter
c.           Gelas baeker, berfungsi sebagai tempat penyimpanan air
d.          Kalorimeter, berfungsi untuk mengetahui kalor panas jenis zat cair
e.           Termometer, berfungsi untuk mengukur suhu
f.            Multimeter, berfungsi untuk mengukur kuat arus atau tegangan
g.           Air, berfungsi untuk mengetahui panas jenis suatu zat
2.      Bahan
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah air yang berfungsi untuk mengetahui panas jenis suatu zat.
C.  Cara Kerja
Adapun cara kerja yang dilakukan dalam praktikum tentang Kapasitas Kalor Air adalah sebagai berikut:
1.    Baca Bismillah sebelum memulai praktikum.
2.    Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
3.    Menentukan tegangan dengan cara menghubungkan power supply dengan kalorimeter dan multimeter mengunakan kabel koneksi.
4.    Menentukan tegangan dengan cara menghubungkan power supply dengan kalorimeter dan multimeter mengunakan kabel koneksi.
5.    Isi gelas beaker kosong dengan air 50 ml. Lalu masukkan ke dalam kalorimeter dan hubungkan dengan menggunakan kabel koneksi ke power supply
6.    Masukkan termometer ke dalam kalorimeter yang sudah di isi air
7.    Hidupkan power supply bersamaan dengan stopwatch
8.    Hitunglah pertambahan suhu setiap 1 menitnya hingga mencapai 70
9.    Catatlah data hasil pengamatan sebagai data laporan sementara.

























BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN

A.      Hasil
Diketahui :
Massa air           = 0,05 kg
Suhu awal          = 26
Arus listrik         = 8 A
Tegangan listrik = 11 V

Tabel hasil pengamatan praktikum kapasitas kalor air
NO
t (s)
T ()
c (J/kgK)
c2 (J/ kgK)
1
60
36
373,14
139233,46
2
120
37
770,81
594148,06
3
180
39
1152
1327104
4
240
41
1536
2359296
5
300
43
1920
3686400
6
360
44
2312,41
534734,27
7
420
46
2688
7225344
8
480
47
3083,21
9506194,26
9
540
49
3456
11943936
10
600
51
3840
14745600
11
660
52
4239,42
17972648,52
12
720
54
4608
21233664
13
780
55
5010,22
25102294,21
14
840
56
5195,6
29112499
15
900
58
5760
33177600
16
960
59
6166,4
38024489
17
1020
60
6551,8
42926083
18
1080
61
6937,2
48124744
19
2040
62
13103,6
171704333
20
3000
63
19270,07
371335598
21
3060
64
19655,47
386337676
22
4020
65
25821,89
666770406,5
23
4080
66
26207,30
686822535
24
5040
67
32373,72
1048057917
25
6000
68
38540,14
1485342853
26
6060
69
38925,55
1515198244
27
7020
70
45091,9708
2033285831

Σt = 50580
Σt2 = 1482
Σc = 324789,83
Σc2 = 8677401356

 J/kgK

B.Pemabahasan
Kalor adalah tenaga yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain karena adanya perbedaan temperatur di antara kedua benda tersebut. Bila kalor mengalir ke dalam sebuah obyek, temperatur dari obyek akan naik (dengan asumsi tidak ada perubahan fase). Pada abad ke delapan belas, para peneliti telah mengetahui bahwa jumlah dari kalor yang dibutuhkan untuk mengubah temperatur dari material yang ditentukan adalah proporsional terhadap massa dari material dan perubahan temperatur (Haliday,1985).
Menurut Hukum Kekekalan Energi, energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor. Begitu pun sebaliknya, energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sementara itu, energi listrik sendiri merupakan perkalian antara waktu dengan daya di mana daya merupakan perkalian antara tegangan dengan arus listrik. Berdasarkan hasil dari praktikum mengenai kapasitas kalor jenis air, bahwa pada hasil setiap percobaan terdapat beberapa perbedaan mulai dari percobaan 1 sampai 27. Perbedaan tersebut dapat terjadi dikarenakan pengaruh listrik. Pengaruh listrik dalam kapasitas kalor itu sangat berpengaruh. Karena adanya interaksi antara energi listrik dengan energi kalor. Yaitu energi listrik dapat dihasilkan dari energi kalor yang tersedia di alam. Begitu juga sebaliknya, energi kalor juga dapat dihasilkan dari energi listrik. Berdasarkan azas black bahwa kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diterima, maka energi listrik yang dilepaskan akan diterima oleh air dalam kalorimeter dan kalorimeter itu sendiri, sehingga akan terjadi perubahan panas pada air dan kalorimeter.



























BAB V
PENUTUP

A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil praktikum tentang Kapasitas Kalor Air dapat disimpulkan bahwa:
1.        Kalor adalah tenaga yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain karena adanya perbedaan temperatur di antara kedua benda tersebut. Bila kalor mengalir ke dalam sebuah obyek, temperatur dari obyek akan naik (dengan asumsi tidak ada perubahan fase).
2.        Untuk menentukan besar kalor jenis digunakan alat yaitu kalorimeter. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.

B. Saran
1.    Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, sebaiknya harus melakukan percobaan itu berulang-ulang.
2.    Harus lebih teliti pada saat menggunakan stopwatch untuk menghitung kecepatan saat kereta luncur melewati bidang miring dan harus teliti pada saat menghitung sudutnya.










Soal Evaluasi

1.      Apakah yang dimaksud dengan 1 kalori dan 1 joule?
2.      Bagaimanakah korelasi antara energi panas dengan temperatur?
3.      Apakah yang dimaksud dengan kalor dan kalor jenis zat?
4.      Jika 200 gram air dipanaskan menggunakan pemanas sehingga suhunya berubah dari suhu 20 menjadi 90. Maka tentukan besar kalor yang diperlukan? (nyatakan jawaban anda dalam joule dan kalori)

Penyelesaian:
1.      1 kalori adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature 1 gram air sebanyak 10C.   Sedangkan 1 joule adalah jumlah energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperature 2 gram air sebanyak 10C.
2.      Korelasi antara energi panas dengan temperatur adalah sebagai berikut:
a.    Semakin  tinggi  temperatur  semakin  banyak  energi panas yang terkandung asalkan  jumlah  partikel penyusunnya sama. Contohnya besi membara lebih panas dari pada saat tidak membara (besi  yang sama).
b.    Dua  benda  yang  temperaturnya  sama   jika  jumlah   partikel  penyusunnya berbeda,  yang  lebih  banyak  partikel  penyusunnya  memiliki  energi  panas  yang  lebih  besar.  Contohnya  air   seember lebih panas dari pada air segelas pada suhu  yang sama.    
3.      Kalor adalah tenaga yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain karena adanya perbedaan temperatur di antara kedua benda tersebut. Sedangkan kalor jenis ialah banyaknya kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 gram zat untuk menaikkan suhu sebesar 1C.
4.      Dik:    = 200 g = 0,2 kg
               =   20  
               =   90  
Dit: Q....................?
    Jawab:
                      = 90 - 20  
                      = 70
             
                      = 0,2.4200.70
                      = 58800 J
                      = 14112 kalori
























Gambar Alat-alat Praktikum Kapasitas Kalor Air

Gambar 1. Power Supply
Gambar 2. Multimeter
Gambar 3. Kabel Koneksi
Gambar 4. Kalorimeter
Gambar 5. Gelas Beaker
Gambar 6. Termometer

















DAFTAR PUSTAKA

Bueche,F.J dan Hecht,E. 2006. Fisika Universita. Erlangga. Jakarta.

Giancoli,D.C.2014.Fisika.Erlangga:Jakarta
Resnick, H. 1985. Fisika. Erlangga. Bandung.
Sutrisno. 1979. Fisika Dasar. ITB. Bandung.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar