Kalori Jenis Zat Padat (P8)

Kalor Jenis Zat Padat

(P8)

Rikka Thalia Rossalina, Hediyanti Rahayu, Hennisa Norjannah, Ika Rusdiana Dewi, Iin Nila sari, Riska Asyari putri dan Misbah, M.Pd
Program Studi Pendidikan IPA, Jurusan Pendidikan Matematika dan IPA, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Lambung Mngkurat
Jln. Brigjen H. Hasan Basri, Banjarmasin 70123
E-mail: Info@unlam.ac.id

Abstrak—Percobaan ini bertujuan untuk menentukan kalor jenis zat padat. Metode yang digunakan dalam percobaan ini yaitu memanaskan zat padat (aluminium) dengan suhu yang ditentukan dan memasukkannya ke dalam kalorimeter yang berisi air,sehingga setelah dicampurkan terjadi kesetimbangan suhu atau diperoleh suhu campuran. Pada percobaan ini menggunakan persamaan:

c_b=

Sehingga diperoleh nilai kalor jenis zat padat berturut-turut sebesar (0,325)/kgC^o, (0,296)/kgC^o, dan (0,86)/kgC^o. Nilai kalor jenis zat padat secara teoritis sebesar 900 J/kgC^o. Nilai kalor jenis zat padat ketiga percobaan tersebut tidak sesuai dengan teoritisnya. Ketidaksesuain ini disebabkan karena ketidaktelitian menggunakan alat ukur dan ketidakkonsisten dalam mengaduk massa air serta faktor lainnya.

Kata kunci—Kalor Jenis, Zat Tinggi, Suhu Padat, Suhu Rendah, Suhu Campuran dan Azas Black .

I.               PENDAHULUAN

S

ecara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang terkandung oleh benda sangat besar, begitupun sebaliknya. Kalor didefinisikan sebagai energi yang berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah ketika benda tersebut bersentuhan atau tercampur. Bila energi panas ditambahkan pada suatu zat maka temperatur zat itu biasanya naik. Jumlah energi panas Q yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat adalah sebanding dengan perubahan temperatur dan massa zat itu (Q=CT=mcT) dengan C adalah kapasitas panas zat,yang didefinisikan sebagai energi panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu zat dengan satu derajat. Panas jenis C adalah kapasitas panas persatuan massa. Kalor (panas) sangat berperan dalam kehidupan sehari-hari.

Penentuan kalor jenis zat padat dapat dilakukan dengan menggunakan banyak metode. Salah satu diantaranya adalah dengan menggunakan alat kalorimeter, yaitu denganmenggunakan asas Black. Untuk memahami penggunaan metode ini maka dilakukan percobaan menentukan kalor jenis zat padat.

Berdasarkan latar belakang di atas, dapat diambil suatu  rumusan masalah yaitu “Bagaimana menentukan kalor jenis zat padat?”

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah menentukan kalor kenis zat padat.

II.             KAJIAN TEORI

Kalor jenis zat adalah bilangan yang menunjukkan berapa kalori yang diperlukan untuk memanaskan satu satuan massa zat dengan kenaikan suhu sebesar 1. Untuk pemanasan m gram massa dengan kenaikan suhu sebesar T diperlukan waktu sebesar:

Q=mcT

Dengan c= kalor jenis zat.

Kalor jenis zat pada dasarnya tidak bergantung pada suhu. Kalor jenis dalam hal ini adalah panas rata-rata untuk rentanh suhu tersebut. Kalor jenis dapat ditentukan dengan kalorimeter, jika tidak ada pertukaran kalor antara kalorimeter dengan sekelilingnya maka berlaku:

Q_lepas           =Q_serap

m_bc_b(T_b-T₂)= (m_ac_a+ m_kc_k)(T₂-T₁)

dengan:

m_b =massa benda padat (kg), m_a =massa zat cair (kg), m_k =massa kalorimeter dan pengaduk (kg), c_k =kalor jenis kalorimeter dan pengaduk (J/kgC^o), T₂ =suhu akhir campuran (), T_b =suhu benda padat (), T₁ =suhu awal air ()

Dalam persamaan di atas, tidak ada suhu yang menyatakan kalor yang diperlukan untuk penguapan air berarti dalam percobaan ini dapat diabaikan.^[1]

Kalor jenis adalah sifat khusus suatu zat yang menunujukkan kemampuan untuk menyerap kalor jenisnya tinggi mampu menyerap kalor lebih banyak kalor untuk menaikkan suhu yang rendah.

Dalam istilah lain kalor jenis berarti persatuan massa, yang dalam satuan SI berarti per kg. Kalor jenis merupakan ciri suatu zat.^[2]

Kalor jenis suatu benda tidak bergantung dari massa benda, tetapi bergantung oada sifat dan jenis benda tersebut. Jika kalor tersebut akan cepat bila dipanaskan.^[3]

Karena kalor yang timbul akibat perbedaan suhu, maka sam pai dengan pertengahan abad ke-18 istilah kalor dan suhu memiliki arti yang sama. Joseph Black pada tahun 1760 merupakan orang pertama yang menyatakan perbedaaan antara suhu dengan kalor. Suhu adalah derajat panas dinginnya suatu benda yang diukur dengan termometer, sedangkan kalor adalah sesuatu yang mengalir  dari benda panas ke benda lebih dingin untuk menyamakan suhunya. Sedangkan dalam Fisika, istilah kalor selalu mengaju pada energi yang berpindah dari satu benda ke benda lainnya karena perbedaan suhu. Begitu proses perpindahan energi ini berhenti maka kalor tidak lagi  memiliki arti. Jadi, kalor bukanlah jumlah energi yang dikandung dalam suatu benda. Karena itu tidaklan tepat menyatakan bahwa suatu benda mengandung kalor.^[4]

Ketika kalor mengalir di dalam sistem yang terisolasi, kekekalan energi memberitahukan kita bahwa kalor yang diterima oleh satu bagian sistem sama dengan kalor yang dikeluarkan oleh bagian sisitem yang lain. Ini merupakan dasar kalorimetri yang merupakan pengukuran kuantitatif pertukaran kalor.^[5]

Tabel 1. Nilai-nilai c_p untuk beberapa benda (pada temperatur kamar dan untuk p=1,01 atm)

Zat	Kalor jenis kal/goC	Kalor jenis J/goC	Berat molekul g/mol	Kapasitas Kalor molar kal/moloC	Kapasitas Kalor molar J/moloC
Aluminium	0,215	0,900	27,0	5,82	24,4
Karbon	0,121	0,507	12,0	1,46	6,11
Tembaga	0,0923	0,386	63,5	5,85	24,5
Timbal	0,0305	0,128	270	6,32	26,5
Perak	0,0564	0,236	108	6,09	25,5
Tungsen	0,0321	0,134	184	5,92	24,8

^[6]

III.          METODE PERCOBAAN

Pada percobaan kalor jenis zat padat ini diperlukan alat dan bahan untuk melakukan suatu  praktikum agar berjalan  lancar  yaitu 1 buah neraca ohauss, 2 buah kalorimeter, 2 buah termometer, 1 buah bejana pemanas, 1 buah Bunsen spritus, 1 buah pemantik, 1 buah kawat kasa, 1 buah kaki tiga, dan air murni secukupnya serta 1 buah benda padat (balok aluminium).

Ganbar 1. Neraca ohauss

Gambar 2. Kalorimeter

Gambar 3. Termometer

Gambar 4. Bunsen Spritus

Gambar 5. Kawat Kasa

Gambar 6. kaki Tiga

Dalam percobaan ini rumusan hipotesisnya yaitu kalor jenis zat padat pada percobaan sama dengan kalor jenis zat padat secara teoritisnya yaitu semakin besar massa air maka semakin kecil suhu akhir campuran.

Adapun dalam percobaan ini yang menjadi variabel manipulasinya adalah suhu benda padat yang dipanaskan (T_b), yaitu mengubah massa air sebanyak tiga kali yaitu sebesar  (93,60±0,05)^oC, (143,20±0,05)^oC, dan (193,30±0,05)^oCyang mengukur menggunkan gelas ukur. Variabel responnya adalah suhu campuran /setimbang (T₂), yaitu mengukur  suhu sebanyak tiga kali yaitu sebesar (31,0  ±0,5)^oC, (30,0±0,5) ^oC, dan (29,0±0,5) ^oC yang diukur dengan menggunakan termometer.  Sedangkan variabel  kontrolnya adalah massa air m_k dan m_b yaitu menetapkan sebesar (135,2±0,05)x10^-3kg, dan (29,20±0,05)x10^-3kg yang diukur dengan menggunakan neraca digital, Suhu air T₁ yaitu sebesar  (28,0±0,5)^oC, jenis kalorimeter yaitu aluminium, jenis zat padat yaitu aluminium dan suhu ruangan 31^oC.

Langkah pada percobaan ini yaitu pertama, mengambil isi kalorimeter dan pengaduknya kemudian menimbang dan mencatat hasilnya sebagai m_k. Lalu, memasukkan sedikit air ke dalam kalorimeter dan pengaduknya kemudian menimbang dan mencatat sebagai m_total. Menentukan massa air dengan persamaan             m_a = m_total - m_k. Mengukur suhu air dalam kalorimeter sebagai T₁. Pada saat bersamaan, isi bejana dengan air dan benda padat seperti gambar 7. Setelah mencapai suhu T_b yang ditentukan, dengan cepat memasukkan ke dalam kalorimeter. Mengaduk pelan-pelan dan mencatat suhunya setelah mencapai kesetimbangan. Mengulangi langkah di atas dengan suhu benda padat dan massa air yang berbeda-beda.

Gambar 7. Rancangan percobaan kalo jenis zat padat

Adapun teknik analisis dalam percobaan ini adalah dengan menghitung nilai kalor jenis suatu benda dengan persamaan:

Q_lepas           =Q_serap

m_bc_b(T_b-T₂)= (m_ac_a+ m_kc_k)(T₂-T₁)

maka didapat,

          c_b=

Kemudian, membandingkan nilai kalor jenis pada percobaan dengan nilai kalor jenis secara teoritis.

IV.           HASIL DAN PEMBAHASAN

Jenis bahan kalorimeter     = Aluminium

Jenis bahan zat padat        = Aluminium

Suhu ruangan                       = 31

Tabel 2. Percobaan kalor jenis zat padat

Perc. Ke	1	2	3
(mk±0,05)x10-3kg	135,20	135,20	135,20
(ma±0,05)x10-3kg	93,60	143,20	193,30
(mb±0,05)x10-3kg	29,20	29,20	29,20
(Tb±0,5)	70,0	70,0	70,0
(T1±0,5)	28,0	28,0	28,0
(T2±0,5)	31,0	30,0	29,0

Dari hasil percobaan ini yang dilakukan sebanyak tiga kali  maka diperoleh nilai kalor jenis zat padat berturut-turut sebesar (0,325)  kkal/kgC^o, (0,296) kkal/kgC^o, dan (0,86) kkal/kgC^o. Dari ketiga percobaan tersebut hasil yang kami peroleh sangat berbeda dengan secara teoritis. Nilai kalor jenis zat padat secara teoritis sebesar  900 J/KgC^o. Seharusnya harga air kalorimeter pada percobaan kami sama dengan teori, sesuai hipotesis kami kalor jenis zat padat pada percobaan sama dengan kalor jenis zat padat secara teoritisnya. Ketidaksesuaian ini disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya kesalahan dalam praktikum seperti ketidaktepatan dalam membaca alat ukur, kesalahan dalam mengaduk air dalam kalorimeter atau ketidakkonsistenan praktikan dalam mengaduk-aduk air di dalam kalorimeter tersebut (terlalu cepat dalam mengaduk), tutup kalorimeter yang tidak rapat dengan kalorimeternya yang menyebabkan sebagian panasnya keluar dari termometer, selain itu ketika mengaduk airnya sedikit tumpah dari kalorimeter. Dan ketidaktepatan dalam mengukur suhu akhir/suhu campuran (T_a), faktor suhu ruangan dan faktor-faktor lainnya yang tidak diketahui. Dari hasil harga air kalorimeter yang kami peroleh yang tidak sesuai teoritis menunjukkan bahwa percobaan yang kami lakukan tidak berhasil.

Pemanfaatan kalor jenis dalam kehidupan sehari-hari dapat kita jumpai dari peralatan rumah tangga disekitar kita. Kalor adalah salah satu bentuk energi maka satuan kalor pun sama dengan satuan energi, yaitu joule atau kalori. Kalor dapat menaikkan suhu suatu zat dan dapat mengubah wujud zat. Benda yang mendapat kalor suhunya naik, sedang yang melepas kalor suhunya turun. Contohnya Pemanfaatan kalor pada termos yaitu berfungsi untuk menyimpan zat cair yang berada di dalamnya agar tetap panas dalam jangka waktu tertentu. Termos dibuat untuk mencegah perpindahan kalor secara konduksi, konveksi, maupun radiasi,  Pemanfaatan kalor pada seterika  dimana seterika terbuat dari logam yang bersifat konduktor yang dapat memindahkan kalor secara konduksi ke pakaian yang sedang diseterika. Adapun, pegangan seterika terbuat dari bahan yang bersifat isolator. Dan banyak lagi manfaat kalor atau kegunaan kalor dalam kehidupan sehari-hari.

V.             SIMPULAN

Dengan membandingkan nilai kalor jenis zat padat secara teoritis sebesar 900J/KgC^o.Selanjutnya, dengan menggunakan persamaan:

c_b=  

Diperoleh nilai kalor jenis zat padat pada hasil percobaan berturut-turut sebesar {(0,325)  kkal/kgC^o,  (0,296) kkal/kgC^o, dan  (0,86)  kkal/kgC^o }. Dari nilai kalor jenis zat padat ketiga percobaan tersebut tidak sesuai dengan teoritisnya. Ketidaksesuain hasil percobaan tersebut disebabkan oleh beberapa faktor, seperti yang telah disebutkan dalm analisis.

Dari hasil kalor jenis zat padat yang kami peroleh tidak sesuai dengsn teoritis. Maka disimpulkan  bahwa percobaan yang kami lakukan  tidak berhasil.

UCAPAN TERIMA KASIH

  Saya mengucapkan terima kasih kepada asisten praktikum “ Kalor Jenis Zat Padat“ yaitu Riska Asyari Putri yang memberikan panduan saat melakukan percobaan, pembuatan laporan serta membantu selama pengambilan data saat percobaan atau prktikum berlangsung. Dan tidak lupa pula kepada teman-teman praktikum satu kelompok yang telah mau bekerjasma dalam menyelesaikan percobaan ini sehingga bisa berjalan dengan lancar. Saya sebagai praktikan juga mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT. Karena berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar.

DAFTAR PUSTAKA

[1]   Giancoli, C. Douglas. 1999. Fisika. Jakarta: Erlangga.

[2]   Kanginan, Marthen. 2006. Fisika Untuk SMA Kelas XI. Jakarta: Erlangga.

[3]   Kanginan, Marthen. 1999. Seribu Pena Fisika 1. Jakarta: Erlangga.

[4]   Resnick, Halliday. 1999. Fisika Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

[5]   Tim Dosen Fisika.2015. Modul Praktikum Fisika Dasar 1. Banjarmasin: FKIP UNLAM.

[6]   Zaelani. 2006. 1700 Bank Soal Bimbingan Pemantapan Fisika. Bandung: Irama Widya.