fisika dasar kalorimetri

BAB 1

PENDAHULUAN

Pada bab pendahuluan ini akan membahas tentang latar belakang, tujuan dan fungsi dari masing-masing alat dan bahan yang digunakan pada Praktikum Fisika Dasar Modul Kalorimetri.

1.1         Latar Belakang

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur perubahan energi termal atau perpindahan panas. Lebih khusus lagi, mengukur kalori. Kalori adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan satu gram air dengan satu derajat Celcius. Dengan demikian, kalorimeter mengukur perubahan suhu yang telah diketahui jumlah airnya. Manfaat dari Kalorimeter yang merupakan alat untuk mengukur kalor.

Untuk mengetahui dan menuliskan hasil uji coba mengenai Kalorimeter beserta manfaatnya, maka Laporan Praktikum Fisika dasar Modul ini kami beri judul “Kalorimetri”

1.2         Tujuan

Berikut ini tujuan dari Praktikum Fisika Dasar Modul Kalorimeter sebagai berikut yaitu:

1.    Menentukan besarnya energi listrik yang dilepaskan dalam Kalorimeter.

2.    Menentukan besarnya energi kalor yang diterima Kalorimeter.

3.    Menentukan nilai kesetaraan kalor-listrik.

1.3         Fungsi alat dan bahan

Berikut ini alat dan bahan yang digunakan dalam Praktikum Fisika Dasar Modul Kalorimetri yaitu sebagai berikut:

Alat yang digunakan:

1.    Termometer, yaitu alat untuk melihat suhu yang ada pada kalorimeter.

2.    Kalorimeter, yaitu tempat untuk mendidihkan air atau tempat untuk mengubah energi listrik menjadi energi kalor.

3.    Amperemeter, yaitu alat untuk mengukur kuat arus yang keluar dari catu daya.

4.    Voltmeter, yaitu alat untuk mengukur tegangan yang keluar dari catu daya.

5.    Kabel penghubung, alat untuk menghubungkan catu daya dengan kalorimeter.

6.    Neraca teknis, yaitu alat untuk mengukur massa kalorimeter dengan ada air atau tidak ada airnya.

7.    Catu daya teknis, yaitu sumber energi listrik.

8.    Stopwatch, yaitu alat untuk mengukur waktu yang digunakan untuk mengubah energi listrik ke energi kalor.

Bahan yang digunakan:

1.    Air, bahan yang digunakan untuk mengubah energi listrik ke energi kalor.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab tinjauan pustaka ini akan membahas tentang Kalorimeter dan rumus yang digunakan untuk menghitung Kalorimetri.

2.1     Kalorimeter

James Prescott Joule, seorang ahli fisika dari inggris, mempelajari hubungan antara timbul dan hilangnya kalor terhadap perubahan energi mekanik. Kesetaraan energi mekanik terhadap kalor diselediki oleh Joule dengan alat percobaan yang disebut kalorimeter (Yunus dkk, 2012)

Q ∞ m. ∆T

Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkkan suatu zat tersebut tergantung berapa jumlah massa air, jenis zat, dan nilai kenaikan suhu zat tersebut. Secara umum jika kita memanaskan suatu zat tertentu maka jumlah kalor yang diperlukan akan sebanding dengan massa dan kenaikan suhunya. Jika suatu zat massa (m) maka untuk menaikkan suhunya sebesar ∆T diperlukan kalor Q yaitu:                                                                                                    

c =  atau Q = c . m . ∆T

Dari persamaan (2.1) ditunjukkan bahwa jenis zat sangat menentukan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat tersebut. Ketergantungan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu terhadap jenis zat disebut dengan istilah kalor jenis yang diberi simbol dengan c. Kalor jenis (c) zat adalah kapasitas kalor per satuan massa zat (merupakan karakteristik bahan dari zat tersebut) yaitu:

                                                                                                           ............ (2.2)

Dimana :

Q       = Jumlah kalor yang diberikan pada zat (kal atau j),

c        = Kalor jenis zat (kal/grºC atau j/grºC),

m       = Massa zat (kg)

∆T     = Kenaikan suhu zat (ºC atau K).

Pada percobaan kali ini berhubungan dengan dua bentuk energi yakni enegi kalor dan listrik. Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu resistor dinyatakan dengan persamaan:

Dimana :

W    = Energi listrik (Joule)

V     = Tegangan listrik (Volt)

I      = Arus listrik (Ampere)

T     = Waktu/lama aliran listrik (sekon)

Dalam percobaan ini energi listrik yang dilepaskan akan diterima oleh air dan kalorimeter. Berdasarkan azas Black bahwa kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima, maka energi listrik yang dilepaskan akan diterima oleh air dalam kalori meter dan kalori meteri itu sendiri, sehingga akan terjadi perubahan panas pada air dan kalorimeter.

Adapun besarnya nilai kesetaraan kalor listrik dapat dinyatakan dengan persamaan:

           

Dimana

V          = Tegangan listrik (Volt)

I           = Arus listrik (Volt)

T          = Waktu / lama aliran listrik (sekon)

m_k        = Massa kalorimeter kosong (gram)

c_k            = Kalor jenis kalorimeter (kal/gr⁰C)

m_a          = Massa air dalam kalorimeter (gram)

c_a            = Kalor jenis air (kal/gr⁰C)

t_a             = Suhu akhir zat (⁰C)

t               = Suhu mula-mula (⁰C)

BAB 3

PENGUMPULAN DATA

Pada bab pengumpulan data ini akan membahas tentang data pengamatan danlangkah kerja dari Praktikum Fisika Dasar Modul Kalorimetri.

3.1     Data Pengamatan

Berikut adalah tabel data pengamatan dari Praktikum Fisika Dasar Modul Kalorimetri.

Tabel 3.1 Hasil pengamatan dari percobaan modul Kalorimetri.

No.	Voltase	Ampere	Waktu (s)	M. Kal (gr)	M. air (gr)	Suhu Awal (To)	SuhuAkhir (Ta)
1.	175	0,05	6,55	316,5	188,5	28,8ºC	83ºC
2.	200	0,02	5,30	316,5	114,5	29,1ºC	85ºC
3.	225	0,01	3,00	316,5	103	32,5ºC	82,3ºC

3.2         Langkah Kerja

Berikut adalah langkah kerja dari Praktikum Fisika Dasar Modul Kalorimetri:

1.    Siapkan alat dan bahan.

2.    Timbang air dan air yang didalam heater/ pemanas dengan menggunakan neraca teknis untuk mengetahui massa.

3.    Cek suhu awal air.

4.    Siapkan stopwatch, nyalakan bersamaan saat alat pemanas di sambungkan ke aliran listrik.

5.    Cek kuat arus menggunakan amperemeter yang disambungkan di travometer.

6.    Tunggu beberapa menit sampai air mendidih.

7.    Catat waktu dan perubahan suhu pada saat air mendidih.           

BAB 4

PENGOLAHAN DATA

Pada bab pengolahan data ini akan membahas tentang data kuantitatif dan data kualitatif dari hasil Praktikum Fisika Dasar Modul Kalorimetri.

4.1         Data Kuantitatif

Berikut adalah perhitungan besarnya listrik, energi kalor, dan nilai kesetaraan pada Kalorimeter:

1.    Besarnya listrik yang lepas oleh Kalorimeter.

W  =  v . i . t

Percobaan  ke-1

W =  v . i . t

     = 175 . 0,05 . 6,55

     = 57,3125 Joule

Percobaan ke-2

W = v . i . t

     = 200 . 0,02 . 5,30

     = 21,2 Joule

Percobaan ke-3

W = v . i . t

     = 225 . 0,01 . 3,00

     = 6,75 Joule

2.    Besarnya energi kalor yang diterima Kalorimeter

Q = c . m . ∆T, dimana C air = 4,2 kal/grºC

Percobaan ke-1

Q = c . m . ∆T

     = 4,2 . 188,5 . (83ºC – 28,8ºC)

     = 42910,14 kalori

Percobaan ke-2

Q = c . m . ∆T

     = 4,2 . 114,5 . (85ºC – 29,1ºC)

     = 26882,31 kalori

Percobaan ke-3

Q = c . m . ∆T

     = 4,2 . 103 . (82,3ºC – 32,5ºC)

     = 21543,48 kalori

3.    Nilai kesetaraan kalor listrik

     Dimana,          C_k= 42,2 kal/grºC

     C_ɑ= 4,2 kal/grºC                                          

Percobaan ke-1

ᵞ=            

ᵞ =        

ᵞ = 7,47

Percobaan ke-2

ᵞ =

ᵞ =

ᵞ = 2,74

Percobaan ke-3

ᵞ =

ᵞ =

ᵞ = 9,83

4.2         Data Kualitatif

Berikut adalah grafik perhitungan energi listrik, energi kalor dan nilai kesetaraan kalor:

4.2.1        Hasil Perhitungan Besarnya Energi Listrik Yang Dilepaskan Kalorimeter.

Grafik 4.1 Besarnya Energi Listrik yang Dilepaskan Kalorimeter.

4.2.2        Hasil Perhitungan Besarnya Energi Kalor Yang Diterima Kalorimeter.

Grafik 4.2 Besarnya energi kalor yang diterima kalorimeter.

4.2.3        Hasil Perhitungan Nilai Kesetaraan Kalor – Listrik.

Grafik 4.3 Nilai Kesetaraan Kalor – Listrik

                                                                                                 

BAB 5

PENUTUP

Pada bab penutup ini akan membahas kesimpulan dan saran dalam laporan dan Praktikum Fisika Dasar Modul Kalorimetri.

5.1     Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1.    Besarnya gaya listrik yang dilepaskan oleh kalorimeter bergantung pada besar kecilnya, Voltase, Kuat Arus dan Waktu.

2.    Besarnya energi kalor yang diterima kalorimeter bergantung pada Massa, Kalor Jenis dan Perubahan Suhu.

3.    Nilai kesetaraan kalor – listrik bergantung pada hasil gaya listrik dan energi kalor itu sendiri.

4.    Dari hasil Praktikum Fisika Dasar  Modul Kalorimetri besarnya listrik yang dilepaskan oleh kalorimeter diperoleh rata – rata 28,42083 Joule, besarnya energi kalor yang diterima oleh kalorimeter diperoleh rata – rata 30445,31 kalori, dan nilai kesetaraan nilai kalor – listrik diperoleh rata – rata 6.68.

5.2     Saran

Sebelum melakukan percobaan disarankan agar mempelajari dan memahami dahulu teori dasar dan konsep dari kalorimeter ini. Semoga praktikum yang telah dilakukan akan lebih baik kedepannya.

DAFTAR PUSTAKA

Karyono, Dwi Satya Palupi, Suharyanto 2009. Fisika untuk SMA dan MA Kelas X. Jakarta: Pusat Pembukuan, Departemen Pendidikan Nasional.

Yunus dkk. 2012. Buku Pintar Belajar Fisika untuk SMA/MA Kelas X. Surabaya: Sagufindo Kinarya.