Harga Air Kalorimeter (P7)

HARGA AIR KALORIMETER ( P7 )

Nining Tri Sugiarti, Nida Wati, Nisa Hairina, Rakhmawati Ulfah, Riska Nita, Ulul Azmi Purnamasari, dan Misbah, M,Pd

Program Studi Pendidikan IPA, Jurusaan Pendidikan Matematika dan IPA, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Lambung Mangkurat

Jl. Brigjen H.Hasan Basry, Banjarmasin 70123 Indonesia

e-mail: info@unlam.ac.id

Abstrak— percobaan ini dilakukan  untuk menentukan harga air kalorimeter melalui serangkaiaan  percobaan. Harga air kalorimeter  ditentukan dengan  metode menimbang  massa air (m₁ dan m₂) dan kalorimeter  kemudian mencampur  air dengan  suhu (T₁) dan air dengan suhu (T₂) dimana (T₁>T₂) dalam kalorimeter, kemudian mengukur suhu air saat mencapai suhu setimbang. Dari percobaan diperoleh  harga air kalorimeter berturut-turut yaitu percobaan pertama sebesar -0,0114261kal/K, percobaan kedua sebesar 0,0272458 kal/K, pada percobaan ketiga sebesar 0,0621667 kal/K.

Kata    Kunci—Harga air kalorimeter, kalorimeter, panas, kapasitas panas, dan asas black.

I. PENDAHULUAN

E

nergi mekanika akibat gerakan partikel   materi dan dapat dipindah dari satu tempat ke tempat lain disebut kalor. Alat yang biasanya digunakan  untuk mengukur kalor jenis adalah kalorimeter,alat ini menggunakan teknik pencampuran zat  didalam suatu wadah. Menentukan harga air kalorimeter  dapat dilakukan  dengan cara dua macam zat yang berbeda  temperatur dicampurkan. Bahan kalorimeter  biasanya sering  tidak diketahui  panas jenisnya. Maka dari itu, digunakan persamaan Asas Black. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menjupai penerapan harga air kalorimeter yaitu memasak air dan air di dalam termos.

Berdasarkan latar belakang tersebut, dapat diambil suatu rumusan masalah  yaitu “Bagaimana menentukan harga air kalorimeter?”.

            Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu menentukan harga air kalorimeter.

II. KAJIAN TEORI

            Harga air kalorimeter adalah  banyaknya panas  yang diperlukan  untuk menaikkan  satu satuan derajat suhu kalorimeter tersebut . Harga air  tersebut sama  dengan kapasitas panas dari kalorimeter. Karena bahan kalorimeter  biasanya sering  tidak diketahui (panas jenisnya tidak diketahui), harga air kalorimeter sering  ditentukan dengan  Asas Black.

            Misalnya air bermassa m₁ dengan suhu  t₁ dimasukkan ke dalam kalorimeter  yang telah berisi air bermassa m₂ dengan suhu t₂, jika t₁>t₂ maka setelah terjadi perpindahan panas sampai dicapai kesetimbangan termal berlaku :

Jumlah panas yang diterima=jumlah panas yang diberikanm₁c_air(t₁-t_a) = ( M_kal c_kal+m₂ c_air)(t_a-t₂)   (1) karena cair  (panas jenis  air murni)= 1 dan M_kal c_kal =H, maka:

                      (2)

dengan : m₁ :massa air dengn suhu t₁

               m₂ : massa air dengan suhu t₂

               t_{a :}suhu akhir(suhu setimbang) ^[1]

            Bunyi hukum kekekalan kalor adalah banyaknya kalor yang dilepas pada suatu benda sama dengan banyaknya kalor yang diterima. Bunyi hukum ini  juga sering disebut “Asas Black” yaitu jumlah kalor yang diterima pada suatu benda atau sebanding dengan jumlah kalor yang diterima pada benda tersebut. ^[2]

            Prinsip hukum kekekalan kalor ditulis dengan persamaan:

Q_lepas  = Q_serap

m c ΔT₁ = m c ΔT₂                                             (3) ^[3]

            Panas merupakan suatu bentuk energi yang bila ditambahkan kesuatu benda akan menyebabkan kandungan energy didalamnya bertambah, dan oleh karena itu temperaturnya akan naik. Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1^oK pada benda disebut  kapasitas panas. Setiap benda memberikan respon yang berbeda terhadap pengamnbilan  atau penambahan panas dinamakan kapasitas panas jenis. ^[4]

            Bila energi panas ditambahkan pada suatu zat , maka temperatur zat itu biasnya naik (pengecualian kerja selama perubahan fasa, seperti air bila membeku atau menguap). Jumlah energi panas Q yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat adalah sebanding dengan perubahan temperatur dan massa zat itu.

     Q = c . ΔT = m . c . ΔT                                 (4)

dengan c adalah kapasitas panas zat, yang didefinisikan sebagai energy panas  yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat dengan satu derajat. Panas jenis c adalah kapasitas panas persatuan massa.

e =                                                            (5)

            Satuan energi panas historis kalori mula-mula didefinisikan sebagai jumlah energi panas dibutuhkan untuk menaikkan temperatur satu gram air satu derajat celcius  atau satuan karena derajat celcius  dan kelvin besarnya sama. Selanjutnya kilokalori  adalah banyaknya energi  panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur  satu kilogram air dengan  satu kilogram air dengan satu derajat celcius (“kalori”) yang digunakan dalam mengukur energi yang ekivalen dalam makanan sebenarnya adalah  kalorimeter karena sekarang kita mengakui bahwa panas hanyalah bentuk lain dari energi yang berbeda dari satuan energi lain. Kalori didefinisikan sebagai menyatakan dalam satuan SI untuk energi yaitu Joule 1  kal:4.184 J. ^[4]

            Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor. Kalorimeter umunya digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Kalorimeter mengunakan teknis pencampuran dua zat didalam satu wadah. Jika kalor jenis suatu zat diketahui, maka kalor jenis zat lain ynag dicampur dengan zat tersebut dapat dihitung. Ada beberapa jenis kalorimeter salah satunya yaitu kalorimeter aluminium.

            Kalorimeter aluminium memiliki dua dinding  dalam benjana (benjana dalan dan benjana luar) yang dibuat mengkilap untuk mengurangi radiasi  kalor dan kehilangan kalor karena penyerapan dinding benjana. Cincin serat (fiber) yang memisahkan kedua benjana dengan tutup kayu adalah penghantar kalor yang jelek (isolator). Ruang antara kedua dinding  benjana berisi udara yang berfungsi sebagai isolator kalor, sebab udara adalah penghantar kalor yang jelek. ^[3]

Satu kegunaan yang penting dari kalorimeter adalah dalam penentuan kalor jenis zat-zat, Pada teknis yang dikenal sebagai “metode pencampuran”. Satu sampel zat dipanaskan sampai temperatur tinggi yang diukur dengan akurat  dan dengan cepat ditempatkan pada air dingin kalorimeter. Kalor yang hilang pada sampel tersebut akan diterima oleh air dan kalorimeter. Dengan mengukur temperatur akhir campuran tersebut kalor jenis dapat dihitung . ^[5]

III. METODE PERCOBAAN

            Percobaan harga air kalorimeter  menggunakan alat  dan bahan sebagai berikut: neraca digital 1 buah, kalorimeter 1 buah, termometer 2 buah, kaki tiga 1 buah, pematik 1 buah, kawat kasa 1 buah, pembakar Bunsen 1 buah, statip dan klem 1 buah, gelas ukur 250 ml  1 buah, dan air murni 300 ml.

Gambar 1. Gelas Ukur 250 ml

   

Gambar 2. Kalorimeter      Gambar 3. Neraca Digital

 

 Gambar 4. Kawat Kasa          Gambar 5. Termometer

          

Gambar 6. Pembakar Bunsen  Gambar 7. Kaki Tiga

 

Gambar 8. air murni 100 ml  Gambar 9. Pematik

Rumusan hipotesis percobaan ini yaitu jika pada saat T₂ tetap dan suhu T₁ diperbesar maka suhu akhir campuran (T_a) juga akan semakin besar.

Identifikasi dan definisi operasional variabel dalam percobaan pertama ini yaitu identifikasi variabel berupa variabel manipulasi yaitu T₁, manipulasi respon yaitu T_a, dan manipulasi kontrol yaitu m₁, m₂, T₂. Definisi operasional variabel manipulasi adalah mengubah-ubah suhu (T₁) sebanyak tiga kali sebesar 328 K, 348 K, dan 365 K yang diukur dengan termometer. Definisi operasional respon adalah mencatat suhu akhir yaitu sebesar 324 K, 325 K, dan 325 K, suhu dari pencampuran air yang dipanaskan dengan air yang didalam kalorimeter diukur dengan termometer  dengan satuan derajat kelvin. Definisi operasional variabel kontrol adalah menjaga tetap m₁ sebesar 0,0493 kilogram, m₂ sebesar 0,02 kilogram, T₂ sebesar 301 K, dan suhu ruangaaan sebesar 301K selama percobaan.

            Langkah percobaan pada harga air kalorimeter yaitu menimbang massa air (m₂) kemudian memasukan air kedalam kalorimeter dan mengukur suhu (T₂). Kemudian menimbang kembali masasa air (m₁) yang dipanaskan dalam benjana logam sampai suhunya t₁>t₂  (t₁ dibuat di atas 60^oC). Kemudian dengan cepat menuangkan air yang telah dipanaskan tersebut ke dalam kalorimeter yang telah berisi air m₂ dan bersuhu t₂. Kemudian diaduk pelan-pelan sampai diperoleh suhu yang tidak berubah lagi (tetap) ulangi percobaan tersebut beberapa kali dengan variasi suhu t₁ yang berbeda-beda.

Gambar 10. rancangan percobaan harga air kalorimeter

            Adapun teknik analisis yang digunakan  untuk menentukan harga air kalorimeter yaitu menggunakan Asas Black  yang ditentukan dengan persamaan :

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Data Hasil Percobaan

            Percobaan ini bertujuan untuk  menentukan harga air kalorimeter. Hasil dari percobaan diperoleh data sebagai berikut:

NST termometer = 10/10= 1^oC

 = ½ . NST =1/2  x 1 = 0,5^oC = 273,5 K

NST neraca digital= 0,01 gram = 0,00001 kg

 = 1. NST = 1 x 0,001 = 0,001 gram

Suhu ruang= 28^oC = 301 K

Tekanan udara ruang= 1 atm

Perc ke	(m1±0,01)kg	(t1±Δ0,5)OC	(m2±0,01)kg	(t2±0,5)oC	(ta±0,5)OC
1	0,0493±0,01	55±0,5	0,02±0,01	28±0,5	51±0,5
2	0,0493±0,01	75±0,5	0,02±0,01	28±0,5	52±0,5
3	0,0493±0,01	92±0,5	0,02±0,01	28±0,5	52±0,5

Tabel 1.Hasil pengamatan percobaan harga air Kalorimeter  

B. Pembahasan

Dalam percobaan menggunakan alat percobaan seperti termometer dan neraca digital. Termometer berfungsi untuk mengukur suhu air yang dipanaskan dan suhu air setimbang. Neraca digital digunakan untuk mengukur massa benjana dan massa air. Perhitungan harga air kalorimeter ini menggunakan satuan kilogram dan kelvin. Dari data yang diperoleh terlihat bias seperti pada saat suhu  awal dinaikkan, suhu kesetimbangannya ada yang sama dengan suhu sebelumnya.  Seharusnya saat T₁ diperbesar maka suhu kesetimbangannya juga akan semakin besar.

Dari data yang didapat maka dapat digunakan persamaan:

H = m_kal x c_kal

dapat mencari hasil H secara  teoritis. Sedangkan untuk mencari H percobaan dapat menggunakan persamaan :

Dari persamaan tersebut diperoleh hasil sebesar: untuk percobaan pertama -0,0114261 kal/K, pada percobaan kedua sebesar 0,0272458 kal/K, pada percobaan ketiga sebesar 0,0621667.Dari hasil yang diperoleh kai tidak dapat membandingkan antara nilai teoritis dan nilai percobaan karena kami binggung yang mana menentukan massa kalorimeter sehingga hanya didapat hasil percobaan. Dari hasil percobaan terdapat nilai yang negatif hal ini bisa terjadi mungkin karena kesalahan saat praktikum yang kurang teliti dan bisa terjadi hasil yang negatif , mungkin karena saat mengaduk air di kalorimeter kurang mencapai suhu setimbang sehingga bisa menghasilkan hasil yang negatif. Dan juga suhu diruangan laboratorium bisa mempengaruhi hasil dari praktikum ini. Berikut faktor – faktor yang mempengaruhi kesalahan pada percobaan ini adalah keterlambatan  pada saat menuangkan air yang dipanaskan ke dalam kalorimeter, kurangnya ketelitian dalam menetralkan suhu air kalorimeter, suhu yang akan dipanaskan dan membaca skala suhu akhir campuran, tidak konstan pada saat mengaduk air dalam kalorimeter serta suhu ruangan yang mungkin berubah-ubah yang dapat mempengaruhi percobaan dan beberapa faktor sehingga hasilnya tidak seperti yang diharapkan. Banyak faktor yang dapat mempengaruhi harga air kalorimeter adalah massa air yang akan dipanaskan sebagai (m₁), massa air dalam kalorimeter sebagai (m₂), suhu air yang akan dipanaskan sebagai (T₁), suhu air dalam kalorimeter sebagai (T₂), suhu akhir campuran sebagai (T_a), suhu udara ruangan, massa kalorimeter utuh, kalor jenis kalorimeter. Sehinga sebaiknya saat menetralkan suhu harus lebih hati-hati dan memastikan kalau itu benr-benar sudah suhu setimbang. dan juga saat menuangkan air ke kalorimeter dengan cepat agar tidak terkena suhu ruangan yang dingin sehingga akan berpengaruh pada air.

V. SIMPULAN

Menentukan harga air kalorimeter  dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan yaitu :

dari persamaan tersebut diperoleh hasil sebesar : untuk percobaan pertama -0,0114261 kal/K, pada percobaan kedua sebesar 0,0272458 kal/K, pada percobaan ketiga sebesar 0,0621667.

Dan secara teoritis dengan menggunakan persamaaan:

H = m_kal x c_kal

Faktor – faktor yang mempengaruhi kesalahan pada percobaan ini adalah keterlambatan  pada saat menuangkan air yang dipanaskan ke dalam kalorimeter, kurangnya ketelitian dalam menetralkan suhu air kalorimeter, suhu yang akan dipanaskan dan membaca skala suhu akhir campuran, tidak konstan pada saat mengaduk air dalam kalorimeter serta suhu ruangan yang mungkin berubah-ubah yang dapat mempengaruhi percobaandan beberapa faktor sehingga hasilnya tidak seperti yang diharapkan

UCAPAN TERIMAKASIH

Puji syukur penyusun haturkan kehadirat allah karena atas berkat rahmatNya penyusun dapat menyelesaikan jurnal praktikum Harga Air Kalorimeter ini. Penyusun mengucapkan terimakasih kepada  Ulul Azmi Purnamasari selaku asisten praktikum  Harga Air Kalorimeter  yang dengan baik mengarahkan dan membimbing. Serta tidak lupa ucapkan terimakasih kepada kedua orang  yang selalu mendukung dan mendoakan. Dan juga teman-teman satu kelompok yang telah berpartisipasi dan berkerjasama sehingga praktikum dapat dilaksanakan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Tim Dosen. 2016. Modul Praktikum   Fisika Dasar 1. Banjarmasin: Tim Fisika Dasar FKIP UNLAM.

[2] Soeparno, 1994. Fisika untuk SMA Kelas X. Surakarta: PT.Pabelan.

[3] Kanginan,Marthen. 2006. Fisika untuk SMA. Jakarta: Erlangga

[4] Darytanto.2000. Fisika untuk SMA. Jakarta: Erlangga.

[5] Tipler,Paus A, 1998. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga.

[6] Giancoli,Dauglas. 2001. Fisika Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Erlangga.