Laporan Praktikum Ekspansivitas Dan Kompresibilitas
www.hajarfisika.com
I. Latar Belakang
Gas merupakan wujud zat yang paling sederhana, dimana partikel penyusunnya selalu bergerak bebas. Bentuk dan volume gas itu sendiri sanggup berubah-ubah sesuai dengan tempatnya. Berbeda dengan bentuk zat lainnya, karakteristik gas sangat dekat kaitannya dengan tekanan, temperatur, dan volume. Dalam kehidupan sehari-hari kita sering memakai kendaraan kendaraan beroda empat atau motor, dikala mengisi angin kondisi ban dihentikan terlalu penuh atau keras lantaran udara di dalam ban akan memuai disaat panas, sehingga sanggup menjadikan ban kendaraan beroda empat atau motor pecah. Dengan memhami prinsip ini, sanggup diketahui bahwa perubahan suhu akan menciptakan suatu materi mengalami pemuaian(Hamid,2007).
Oleh lantaran itu dilakukanlan percobaan ekspansivitas dan kompresibilitas ini, untuk sanggup memahami lebih dalam mengenai ekspansivitas dan kompresibilitas dari suatu gas serta sanggup mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.
II. Tujuan Percobaan
2.1 Menentukan hubungan antara volume dan suhu dari suatu gas
2.2 Menentukan hubungan antara volume dan tekanan dari suatu gas
2.3 Menunjukkan anomali air dan memilih suhu dimana air mempunyai massa jenis maksimum
2.4 Menentukan kompresibilitas gas (K)
III. Dasar Teori
Kompresibilitas ialah fraksi pengurangan volume penentuan kenaikan perubahan volume dalam suatu tekanan menyerupai persamaan berikut :
tanda negatif disebabkan lantaran volume selalu menyusut bila tekanan naik, jadi (∂V/∂P)T secara inheren bernilai negatif. Sehingga kompresibilitas merupakan besaran bernilai positif. Persamaan kompresibilitas untuk gas ideal sebagai berikut :
sehingga diperoleh nilai kompresibilitas yaitu :
dengan v sebagai volume gas, ΔP sebagai perubahan tekanan gas, ΔV sebagai perubahan volume gas terhadap temperature yang konstan(Daryus,2008).
Ekspansivitas merupakan fraksi perubahan volume perderajat perubahan temperature apabila tekanan dijaga konstan, dengan persamaan sebagai berikut :
untuk persamaan ekspansivitas gas ideal ialah sebagai berikut :
jika gas berada pada dua sistem tertutup yang mempunyai tekanan sama menjadi bentuk persamaan (5). Ekspansivitas pada bentuk persamaan (5) akan menjadi persamaan lain dikala dibatasi pada perbedaan temperature dengan bentuk persamaan sebagai berikut (7) :
dengan V sebagai volume gas, ΔV sebagai perubahan volume, ΔT sebagai perubahan temperature terhadap tekanan yang konstan(Hikman,2005).
Dalam tempat satu fasa, tekanan, dan temperature bersifat independen dan sanggup dianggap volume spesifik sebagai sebuah fungsi dari kedua properti, yaitu f = V(T,P). Ekspansivitas volume ialah indikasi perubahan volume yang terjadi ketika temperature berubah, sementara tekanan tetap konstan. Kompresibilitas isotermal merupakan indikasi perubahan volume yang terjadi ketika tekanan berubah sedangkan temperature konstan. Kompresibilitas isentropik (α) merupakan indikasi perubahan volume yang terjadi ketika tekanan berubah sedangkan entropi tetap konstan
dengan satuan untuk α yaitu kompresibilitas isentropik ialah kebalikan satuan dari tekanan(Moran dan Saphiro,2004).
Keadaan seimbang termal yaitu sistem berada dalam keadaan seimbang termal dengan lingkungannya, apabila koordinat-koordinatnya tidak berubah, meskipun sistem berkontak dengan lingkungannya melalui dinding diatermik. Keadaan keseimbangan termodinamika ialah sistem berada dalam keseimbangan termodinamika, jikalau memenuhi syarat tiga keadaan seimbang yaitu keadaan seimbang mekanik, keadaan seimbang kimiawi, dan keseimbangan termal. Persamaan keadaan ialah sebuah persamaan konstitutif yang menyediakan hubungan matematik antara dua atau lebih fungsi keadaan yang bekerjasama dengan materi, menyerupai temperature, tekanan, dan volume(Supriyanto,2005).
Anomali air merupakan fenomena penyusutan volume air pada suhu dari 0°C hingga dengan 4°C. Anomali air biasa disebut dengan penyimpangan yang terjadi pada air. Anomali air sanggup terjadi lantaran struktur antar molekul pada dikala bentuk es lebih renggang, sedangkan dalam bentuk air lebih rapat. Sehingga, pada dikala dipanaskan dari 0°C hingga dengan 4°C, molekul air yang berbentuk es akan merapat terlebih dahulu dan berakibat volumenya menyusut. Setelah suhu lebih dari 4°C, air akan kembali memuai menyerupai zat air pada umumnya. Akibat dari anomali air, maka air akan mempunyai volume minimum dan massa jenis maksimum dikala mencapai suhu 4°C. Jika temperature sudah melebihi 4°C maka air jikalau dipanaskan akan memuai, sedangkan jikalau didinginkan akan menyusut(Saputri,2014).
IV. Metodologi Percobaan
a. Bola beling (1 buah), berfungsi sebagai tempat perubahan volume
b. Piston (1 buah), berfungsi sebagai alat ukur perubahan volume
c. Selang (1 buah), berfungsi sebagai pengukur zat gas dari bola beling ke piston
d. Ember (1 buah), berfungsi sebagai wadah air dan bola kaca
e. Termometer (1 buah), berfungsi sebagai alat pengukur suhu dalam skala
f. Statif (1 buah), berfungsi sebagai penyangga piston
g. Air dan es kerikil (secukupnya), berfungsi untuk memvariasikan suhu
h. Variasi beban (secukupnya), berfungsi sebagai pemvariasi tekanan dan diletakkan diatas piston
i. Pengaduk beling (1 buah), berfungsi sebagai pengaduk semoga suhu cepat merata
j. Neraca (1 buah), berfungsi untuk mengukur massa beban
4.2 Gambar Rangkaian Alat
4.3 Langkah Kerja
4.3.1 Kompresibilitas
4.3.2 Ekspansivitas
4.4 Metode Grafik
4.4.1 Ekspansivitas
4.4.2 Kompresibilitas
V. Data dan Analisa
5.2 Analisa Data
Prinsip kerja dari kompresibilitas ialah dengan berkurangnya volume dari suatu zat jawaban laju perubahan volume terhadap tekanan pada suhu yang konstan (isothermal). Sistem yang terjadi pada kompresibilitas ialah sistem tertutup lantaran terjadi perpindahan energi berupa kalor dan kerja tetapi tidak terjadi perpindahan materi antara sistem dan lingkungan. Pada bencana kompresibilitas, kerja (W) bernilai positif lantaran lingkungan melaksanakan kerja terhadap sistem. Kompresibilitas pada percobaan ini dilakukan dengan meletakkan bola beling didalam baskom besamaan dengan es kerikil yang menutupi permukaan bola kaca, kemudian bola beling dihubungkan dengan piston memakai selang semoga sanggup diukur perubahan volume yang terjadi jawaban adanya beban yang diberikan serta divariasikan dan diletakkan diatas piston sebagai pemberi tekanan. Suhu es ini menciptakan gas H2O terbentuk dalam bola beling sehingga gas H2O sanggup menahan piston pada posisi 100 ml. Bola beling dipakai lantaran beling merupakan material yang baik dalam menghantarkan kalor dan material yang jelek dalam proses isolasi lantaran sanggup menghantarkan kalor keluar dari bola beling melalui perambatan pada dinding beling (keluar sistem). Tabel 1 merupakan data hasil percobaan kompresibilitas, sanggup dilihat bahwa semakin besar massa atau beban yang diberikan pada piston menjadikan perubahan volume yang semakin kecil. Hal ini mengatakan hubungan antara massa atau beban yang bertindak sebagai pemberi tekanan (P) dengan volume (V) yaitu berbanding terbalik (P 1/V). Data dari tabel 1 ini kemudian diplot ke dalam sebuah grafik, berikut ini ialah gambar grafiknya :
Gambar grafik diatas menujukkan kemiringan garis atau gradien atau slope yang negatif, yaitu sebesar -9,88.10-1 dan ketelitian sebesar 49%. Dari grafik hubungan antara volume (ΔV) terhadap tekanan (ΔP) diatas didapatkan nilai K = - 8,5.10-4/Pa. Pada perhitungan manual didapatkan nilai rata-rata kompresibilitas (K) sebesar - 2,84.10-7/Pa. Perbedaan antara metode perhitungan manual dengan metode grafik disebabkan oleh beberapa hal, antara lain menyerupai imbas suhu ruangan, suhu didalam bola beling yang tidak terisolasi sehingga suhu tidak benar-benar konstan, kesalahan paralaks dalam pembacaan skala termometer, pengukuran massa beban yang kurang tepat, dan lain-lain.
Selain itu pada percobaan kompresibilitas terjadi bencana anomali air. Anomali air ialah bencana penyusutan volume air yang terjadi pada suhu 0°C hingga dengan 4°C ketika dipanaskan. Terjadinya anomali air disebabkan lantaran molekul H2O dalam bentuk padat (es) penuh dengan rongga (volume membesar) sehingga massa jenis lebih kecil dibandingkan dalam bentuk cair (air). Dengan demikian, pada dikala dipanaskan, volume dari molekul H2O (es) menyusut terlebih dahulu, sehingga molekul H2O (es) merapat dan sehabis melewati 4°C akan kembali memuai (merenggang). Pada percobaan ini yang bertindak sebagai pemanas es ialah suhu ruangan, lantaran suhunya lebih tinggi. Es diambil bertahap semoga perubahan suhu yang terjadi naik secara perlahan-lahan dari 0°C. Inilah alasan mengapa dipakai suhu ruangan sebagai pemanas air dibandingkan dengan air panas, semoga perubahan suhu yang terjadi sanggup teramati lantaran suhu naik secara perlahan-lahan, berbeda jikalau dipanaskan memakai air panas maka suhu akan eksklusif tinggi ketika diukur oleh termometer. Perubahan wujud dari es menjadi cair atau penyusutan volume air pada percobaan ini didapatkan pada suhu 0°C hingga dengan 4°C ditandai dengan semua es berubah wujud menjadi cair dan sehabis suhu 4°C air mengalami pemuaian menyerupai zat cair pada umumnya, ditandai dengan berkurangnya volume pada air (penguapan). Berarti massa jenis air maksimum pada percobaan ini terjadi pada suhu 4°C lantaran massa jenis air maksimum (ρmax) didapatkan ketika volume air minimum yaitu pada suhu 4°C, alasannya massa jenis dan volume mempunyai hubungan yang berbanding terbalik (ρmax 1/Vmin). Hasil ini sesuai dengan literatur dari Dasar-Dasar Fisika Universitas karya Zemansky yang menyatakan bahwa air akan menyusut pada 0°C hingga dengan 4°C ketika dipanaskan dan memuai kembali sehabis 4°C.
Prinsip kerja dari ekspansivitas ialah dengan bertambahnya volume dari suatu zat jawaban laju perubahan volume terhadap suhu pada tekanan yang konstan (isobar). Sistem yang terjadi pada ekspansivitas ialah sistem tertutup lantaran terjadi perpindahan energi berupa kalor dan kerja tetapi tidak terjadi perpindahan materi antara sistem dan lingkungan. Pada bencana ekspansivitas, kerja (W) bernilai negatif lantaran sistem melaksanakan kerja terhadap lingkungan. Ekspansivitas pada percobaan ini dilakukan dengan meletakkan bola beling didalam baskom besamaan dengan air cuek kemudian ditambahkan bertahap air panas semoga suhu sanggup naik serta divariasikan. Kemudian bola beling dihubungkan dengan piston memakai selang semoga sanggup diukur perubahan volume yang terjadi jawaban adanya suhu panas yang diberikan. Suhu air panas ini menciptakan gas H2O terbentuk dalam bola beling sehingga gas H2O sanggup mendorong piston dari posisi 0 ml. Tabel 2 merupakan data hasil percobaan ekspansivitas, sanggup dilihat bahwa semakin besar suhu yang diberikan pada piston menjadikan perubahan volume yang semakin besar juga. Hal ini mengatakan hubungan antara suhu (T) dengan volume (V) yaitu berbanding lurus (T V). Data dari tabel 2 ini kemudian diplot ke dalam sebuah grafik, berikut ini ialah gambar grafiknya :
Gambar grafik 2 hubungan antara volume dengan suhu diatas menujukkan kemiringan garis atau gradien atau slope yang positif, yaitu sebesar 6,35.10-6 dan ketelitian sebesar 33%. Dari grafik ini kemudian didapatkan nilai ekspansivitas (β) sebesar 5,47.10-3/Kelvin. Pada perhitungan manual didapatkan nilai rata-rata ekspansivitas (β) sebesar 4.10-3/Kelvin. Perbedaan antara metode perhitungan manual dengan metode grafik disebabkan oleh beberapa hal, antara lain menyerupai imbas suhu ruangan, suhu didalam bola beling yang tidak terisolasi, kesalahan paralaks dalam pembacaan skala termometer, dan lain-lain.
VI. Kesimpulan
6.1 Volume dan suhu dari suatu gas mempunyai hubungan berbanding lurus, dibuktikan dengan gradien yang positif pada grafik hubungan antara volume dengan suhu. Jika suhu semakin besar maka volumenya juga semakin besar dan begitu pula sebaliknya.
6.2 Volume dan tekanan dari suatu gas mempunyai hubungan yang saling berbanding terbalik, dibuktikan dengan gradien grafik yang negatif pada grafik hubungan antara volume dengan tekanan. Jika tekanan semakin besar maka volumenya semakin kecil dan begitu pula sebaliknya.
6.3 Anomali air ialah bencana penyusutan volume air yang terjadi pada suhu 0°C hingga dengan 4°C ketika dipanaskan dan sehabis melewati 4°C akan kembali memuai (merenggang). Perubahan wujud dari es menjadi cair atau penyusutan volume air pada percobaan ini didapatkan pada suhu 0°C hingga dengan 4°C ditandai dengan semua es berubah wujud menjadi cair dan sehabis suhu 4°C air mengalami pemuaian menyerupai zat cair pada umumnya, ditandai dengan berkurangnya volume pada air (penguapan). Oleh lantaran itu, massa jenis air maksimum pada percobaan ini terjadi pada suhu 4°C lantaran massa jenis air maksimum (ρmax) didapatkan ketika volume air minimum yaitu pada suhu 4°C, alasannya massa jenis dan volume mempunyai hubungan yang berbanding terbalik (ρmax 1/Vmin). Hasil ini sesuai dengan literatur dari Dasar-Dasar Fisika Universitas karya Zemansky yang menyatakan bahwa air akan menyusut pada 0°C hingga dengan 4°C ketika dipanaskan dan memuai kembali sehabis 4°C.
6.4 a. Nilai kompresibilitas (K) :
1. Perhitungan manual :
2. Perhitungan grafik :
b. Nilai ekspansivitas
1. Perhitungan manual :
2. Perhitungan grafik :
VII. Daftar Pustaka
Hamid, S.2007. Persamaan keadaan Termodinamika. Bandung : ITB.
Hikman, M.2005. Termodinamika. Jakarta : UI Press.
Moran, M dan Saphiro, H.2004. Termodinamika Teknik Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
Saputri, M.2014. Pemuaian Zat Cair dan Anomali Air. Bandung : UNPAD.
Supriyatno.2005. Persamaan Gas Ideal. Jakarta : Erlangga.
Zemansky, Sears.1954. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Jakarta : Bina cipta.
VIII. Bagian Pengesahan
-
IX. Lampiran
9.1 Lampiran 1
9.2 Lampiran 2
9.3 Lampiran 3
Belum ada Komentar untuk "Laporan Praktikum Ekspansivitas Dan Kompresibilitas"
Posting Komentar