Laporan Praktikum Kalorimeter
www.hajarfisika.com
MENGUKUR KAPASITAS KALOR KALORIMETER DAN KALOR JENIS ALUMINIUM DENGAN KONSEP ASAS BLACK
I. Latar belakang
Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda atau dengan suatu alat yang dinamakan kalorimeter. pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimeter, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pengukuran kalori. ketika zat mendapatkan kalor maka zat itu akan mengalami kenaikan suhu hingga tingkat tertentu sehingga zat tersebut akan mengalami perubahan wujud, menyerupai perubahan wujud ar padat menjadi cair. Sebaliknya, kalau suatu zat mengalami perubahan wujud dari cair menjadi padat maka zat tersebut akan melepaskan sejumplah kalor.
Pada kehidupan sehari-hari sering ditemui beberapa bencana yang melibatkan perpindahan kalor. Misalnya satu gelas air cuek dicampur dengan satu gelas air panas, maka air panas akan melepaskan kalor sedangkan air cuek akan mendapatkan kalor. sehingga akan didapatkan suhu adonan yang seimbang.
Berdasarkan prinsip perpindahan kalor, berbagai manfaat didalam bidang pangan diaplikasikan sebagai pengering suatu materi kuliner lantaran dengan pengeringan mikroba pada kuliner akan mati dan tidak tumbuh, dan sebagai penggoreng bahana makanan(Giancoli,1997).
Oleh lantaran banyaknya bencana dalam kehidupan sehari-hari yang melibatkan perpindahan kalor maka percobaan ini penting untuk dipahami,sehingga sanggup mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.II. Tujuan
2.1 Memahami prinsip kerja kalorimeter
2.2 Mengukur nilai kapasitas kalor dari kalorimeter
2.3 Mengukur kalor jenis alumunium Kalorimeter merupakan suatu alat yang fungsinya utnuk mengukur kalori jenis suatu zat. Salah satu bentuk kalorimeter yaitu kalorimeter campuran. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah ember logam yang kalor jeninya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan dalam ember lain yang agak lebih besar. Kedua ember dipisahkan oleh materi penyekat misal gabus atau wol. Kegunaan ember luar yaitu sebagai isolator biar pertukaran kalor dengan sekitar kalorimeter sanggup dikurangi(Keenan,1980).
Energi termal yaitu energi kinetik acak dari partikel yang menyusun suatu sistem. Panas Q yaitu energi termal berpindah dari suatu sistem pada suatu temperatur ke sistem yang lain yang mengalami kontak/bersentuhan dengannya, tetapi benda pada temperatur yang lebih rendah. Satuan SI nya yaitu Joule, satuan-satuan lain yang dipakai untuk panas yaitu kalori (1 Kal = 4,184 J) dan satuan panas Inggris atau British termal unit (1 Btu = 1054)(Bueche,2006).
Sejumlah energi panas tertentu diharapkan untuk mengubah fasa sejumlah zat tertentu. Panas yang diharapkan sebanding denga massa zat. Panas yang diharapkan untuk mencairkan zat bermassa m tanpa perubahan temperaturnya yaitu :
Q = m.Lj ..........(1)
dengan Lj dinamakan panas laten peleburan zat tersebut. Untuk pencairan es menjadi air pada tekanan 1 atm. Panas laten peleburan yaitu 333,5 kj/kg = 79,7 kkal/kg. Bila perubahan fasa yaitu dari cairan menjadi gas, maka panas yang diharapkan yaitu :
Q = m.Lv ..........(2)
dengan Lv dinamakan panas laten penguapan. Untuk air pada tekanan 1 atm. panas laten penguapan yaitu 2,26 mj/kg = 540 kkal/kg(Tippler,2002).
Zat yang ditentukan kalor jenisnya dipanasi hingga suhu tertentu. Dengan cepat zat itu dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi air dengan suhu dan massanya yang sudah diketahui. Kalorimeter di aduk hingga suhunya tidak berubah lagi. Dengan memakai aturan kekekalan energi, kalor jenis yang dimasukkan sanggup dihitung(Syukri,1999).
Panas jenis benda dengan gampang dapar diukur dengan memanaskan benda hingga temperatur terterntu yang gampang diukur dengan menenmpatkannya dalam ember air yang massa dan temperaturnya diketahui dan dengan mengukur temperatur kesetimbangan akhir. Jika seluruh sistem terisolasi dengan sekitarnya, maka panas yang keluar dari benda sama dengan panas yang masuk ke air dan wadahnya. mekanisme ini disebut dengan kalorimetri dan wadah air yang terisolasi dinamakan kalorimeter. Misalkan m yaitu massa benda, c yaitu kalor jenis dan T0 adalah temperatur awal. kalau T1 adalah temperatur simpulan benda dalam ember air, maka panas yang keluar dari benda yaitu :
Qkeluar = m.c.(T0-T1) ..........(3)
Jika T0 adalah temperatur awal air dan wadahnya dan T1 adalah temperatur simpulan benda dan air panas, maka panas yang diserap oleh air dan wadahnya yaitu :
Qmasuk = ma.ca.(T1-T0) + mw.cw.(T1-T0) ..........(4)
dengan ma dan ca adalah massa dan panas jenis air dan mw dan cw adalah massa dan panas jenis wadah. Karena jumlah panas ini sama, panas jenis c benda sanggup dihitung dengan menuliskan panas yang keluar dan masuk :
Qkeluar = Qmasuk
lantaran hanya beda temperatur yang ada dalam persamaan diatas dan lantaran kelvin dan celcius berukuran sama, maka temperatur sanggup diukur dengan skala celcius maupun kelvin tanpa mensugesti hasil(Muran,2004).
4.1 Alat dan Bahan
a. Kalorimeter berfungsi untuk mengukur kalor jenis suatu zat benda (1 buah)
b. Termometer berfungsi untuk mengukur suhu air (2 buah)
c. Neraca berfungsi untuk mengukur massa kalorimeter dan massa air (1 buah)
d. Logam aluminium berfungsi sebagai benda yang akan diukur kalor jenisnya (1 buah)
e. Gelas ukur berfungsi sebagai daerah pengukuran air cuek yang akan dimasukkan ke dalam kalorimeter (1 buah)
f. Pemanas berfungsi untuk memanaskan air (1 buah)
g. Air (secukupnya)
4.2 Gambar Alat
-
4.3 Langkah Kerja
4.3.1 Mengukur kalor jenis kalorimeter
4.3.2 Mengukur kalor jenis logam aluminium
4.4 Metode Grafik
4.4.1 Grafik 1
4.4.2 Grafik 2
V. Data dan Analisa
5.1 Data Percobaan
5.2 Analisa Data
Prinsip pada percobaan ini yaitu memakai prinsip Asas Black yaitu dengan cara mencampurkan kedua zat yang memiliki perbedaan suhu dala kalorimeter, zat yang memiliki suhu tinggi akan melepaskan kalor dan zat yang memiliki suhu rendah akan mendapatkan kalor yang dilepaskan sehingga suhu simpulan atau adonan sanggup ditentukan, kemudian salah satu variabel yang belum diketahui menyerupai kalor jenis, kapasitas materi kalor, massa dan kalor sanggup ditentukan melalui persamaan. Proses dalam kalometri (metode untuk mengukur panas pada kalorimeter) berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada energi yang lepas atau masuk dari luar ke dalam kalorimeter.
Energi kalor yaitu energi kinetik acak dari partikel yang menyusun suatu sistem, zat yang memiliki suhu lebih tinggi melepaskan kalor lantaran mempunya energi kinetik partikel yang lebih tinggi(kecepatannya lebih tinggi Ek V) daripada zat yang bersuhu lebih rendah. Pada ketika pencampuran suatu zat, terjadi tumbukkan-tumbukkan secara acak dari partikel yang bersuhu lebih tinggi ke suhu yang lebih rendah, lantaran energi kinetik suhu yang lebih tinggi lebih besar daripada suhu yang lebih rendah maka tumbukkan pada partikel yang bersuhu lebih tinggi juga besar(Ek V P). Makara ketika partikel-partikel dari zat yang bersuhu lebih tinggi menumbuk zat-zat partikel yang bersuhu rendah, terjadi aturan kekekalan energi kinetik, yaitu energi kinetik yang dihasilkan oleh tumbukan partikel suhu tinggi akan berpindah ke partikel suhu rendah (Eki = Ekf, Ek infinit pada gas ideal). Jika sistem terisolasi tepat pada pencampuran zat maka seluruh partikel-partikel dari zat tersebut akan saling menumbuk, sehingga seluruh energi kinetik partikel pada sistem tersebut akan sama dan pada ketika inilah terjadi keseimbangan suhu(suhu campuran). Makara inilah alasan mengapa kalor dilepaskan oleh zat yang bersuhu lebih tinggi lantaran energi kinetiknya lebih besar dan terjadi aturan kekelan energi kinetik.
Pada percobaan ini juga terjadi konversi energi listrik menjadi energi kalor pada pemanas air. Kemudia definisi dari energi listrik itu sendiri yaitu energi yang diakibatkan oleh muatan listrik(statis) atau ion(positif atau negatif) yang menyebabkan medan listrik statis atau gerakan elektron dalam konduktor(penghantar listrik), gerakan partikel(energi kinetik) yang acak inilah yang menyebabkan munculnya energi kalor, jadi itulah mengapa sanggup terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor lantaran terjadi gerakan elektron dalam konduktor yang menghasilkan energi kalor(listrik --> mekanik(gerak) --> kalor). Dalam hal ini juga terjadi bencana Asas Black, yaitu energi listrik yang dilepas oleh pemanas air akan diterima oleh kalorimeter dan air, sehingga terjadi perubahan panas pada air dan kalorimeter. Perpindahan kalor yang terjadi pada air ini yaitu perpindahan jenis konverksi, lantaran hanya terjadi perpindahan partikel-partikel zat yang disebabkan oleh perbedaan massa jenis. Ketika air dibagian bawah memuai jawaban dipanaskan oleh pemasa air, massa jenisnya akan berkurang sehingga akan menciptakan air yang bersuhu tinggi dibagian bawah tersebut bergerak naik(ke atas), tempatnya digantikan oleh air yang suhunya lebih rendah, yang bergerak turun lantaran massa jenisnya lebih besar(ρ m 1/T).
Pada percobaan ini juga terjadi konversi energi listrik menjadi energi kalor pada pemanas air. Kemudia definisi dari energi listrik itu sendiri yaitu energi yang diakibatkan oleh muatan listrik(statis) atau ion(positif atau negatif) yang menyebabkan medan listrik statis atau gerakan elektron dalam konduktor(penghantar listrik), gerakan partikel(energi kinetik) yang acak inilah yang menyebabkan munculnya energi kalor, jadi itulah mengapa sanggup terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor lantaran terjadi gerakan elektron dalam konduktor yang menghasilkan energi kalor(listrik --> mekanik(gerak) --> kalor). Dalam hal ini juga terjadi bencana Asas Black, yaitu energi listrik yang dilepas oleh pemanas air akan diterima oleh kalorimeter dan air, sehingga terjadi perubahan panas pada air dan kalorimeter. Perpindahan kalor yang terjadi pada air ini yaitu perpindahan jenis konverksi, lantaran hanya terjadi perpindahan partikel-partikel zat yang disebabkan oleh perbedaan massa jenis. Ketika air dibagian bawah memuai jawaban dipanaskan oleh pemasa air, massa jenisnya akan berkurang sehingga akan menciptakan air yang bersuhu tinggi dibagian bawah tersebut bergerak naik(ke atas), tempatnya digantikan oleh air yang suhunya lebih rendah, yang bergerak turun lantaran massa jenisnya lebih besar(ρ m 1/T).
Pada ketika percobaan, air cuek diambil untuk melaksanakan percobaan selanjutnya lantaran pada percobaan ini dilakukan 5 kali variasi massa air panas, jadinya suhu pada kalorimeter masih tetap panas lantaran percobaan sebelumnya, dengan mengetahui konsep dari Asas Black maka kalorimeter diisi dengan air cuek hingga panas yang terdapat pada kalorimeter sanggup turun dan terjadi keseimbangan termal sehingga suhu pada kalorimeter menjadi tidak tinggi lagi. Konsep dari Asas Black ini juga sanggup diterapkan pada kehidupan sehari-hari, misalnya pada penghangatan es krim yang terlalu dingi dan pendinginan pada kopi yang terlalu hangat, udara yang dihembuskan melalui ekspresi akan bercampur dengan udara pada kopi atau es krim tersebut, sehingga sanggup tercapai keseimbangan termal yang menyebabkan suhu pada es krim dan kopi tersebut menjadi tidak terlalu rendah dan tinggi lagi.
Variabel bebas pada percobaan ini yaitu massa air panas lantaran faktor ini yang mensugesti terjadinya perubahan hasil atau variabel ini merupakan variabel yang divariasikan dalam percobaan, variabel terikatnya yaitu suhu(air panas, air dingin, campuran) lantaran faktor ini merupakan hasil dari imbas variabel bebas, variabel kontrolnya yaitu kalor jenis air, kalor jenis kalorimeter, massa air cuek dan massa kalorimeter lantaran faktor-faktor ini merupakan variabel pengendali yang menyebabkan kekerabatan antara variabel terikat dan variabel bebas sanggup berlangsung konstan atau faktor lain yang mendukung terjadinya kekerabatan antara variabel bebas dan variabel terikat.
Tabel data percobaan 5.1.1 pengukuran nilai kalorimeter mengatakan bahwa massa air panas mensugesti hasil dari suhu campuran, semakin banyak air panas yang dicampurkan pada air cuek semakin tinggi juga suhu adonan yang dihasilkan. Hasil itu sanggup terlihat pada data percobaan 2 hingga ke 5 pada tabel percobaan 5.1.1, pada data percobaan ke 1 tidak dipenuhi imbas dari air panas tersebut lantaran mungkin terdapat kesalahan dalam percobaan, kemungkinan dalam pengukuran suhu simpulan adonan air belum tercampur seluruhnya ataus secara merata. Pada tabel percobaan 5.1.2 pengukuran nilai kalor jenis logam aluminium terdapat konsep serupa dengan pengukuran nilai kalor jenis kalorimeter, yaitu massa air panas mensugesti hasil dari suhu campuran. Hasil itu sanggup terluhat pada data percobaan ke 1 hingga ke 5 pada tabel percobaan 5.1.2.
Menurut literatur dari fisika dasar karya Joseph w kane tahun 1991 menyatakan bahwa kalor jenis air dan aluminium masing-masing yaitu sebesar 4200 J/kg ̊C, harga kalor jenis air ini dipakai dalam percobaan ini dan harga dari kalor jenis aluminium dipakai sebagai perbandingan hasil dalam percobaan. Perhitungan yang dipakai pada percobaan ini yaitu dengan metode grafik, berikut ini yaitu 2 gambar grafik untuk menghitung kalor jenis dari kalorimeter dan kalor jenis dari logam aluminium :
Variabel bebas pada percobaan ini yaitu massa air panas lantaran faktor ini yang mensugesti terjadinya perubahan hasil atau variabel ini merupakan variabel yang divariasikan dalam percobaan, variabel terikatnya yaitu suhu(air panas, air dingin, campuran) lantaran faktor ini merupakan hasil dari imbas variabel bebas, variabel kontrolnya yaitu kalor jenis air, kalor jenis kalorimeter, massa air cuek dan massa kalorimeter lantaran faktor-faktor ini merupakan variabel pengendali yang menyebabkan kekerabatan antara variabel terikat dan variabel bebas sanggup berlangsung konstan atau faktor lain yang mendukung terjadinya kekerabatan antara variabel bebas dan variabel terikat.
Tabel data percobaan 5.1.1 pengukuran nilai kalorimeter mengatakan bahwa massa air panas mensugesti hasil dari suhu campuran, semakin banyak air panas yang dicampurkan pada air cuek semakin tinggi juga suhu adonan yang dihasilkan. Hasil itu sanggup terlihat pada data percobaan 2 hingga ke 5 pada tabel percobaan 5.1.1, pada data percobaan ke 1 tidak dipenuhi imbas dari air panas tersebut lantaran mungkin terdapat kesalahan dalam percobaan, kemungkinan dalam pengukuran suhu simpulan adonan air belum tercampur seluruhnya ataus secara merata. Pada tabel percobaan 5.1.2 pengukuran nilai kalor jenis logam aluminium terdapat konsep serupa dengan pengukuran nilai kalor jenis kalorimeter, yaitu massa air panas mensugesti hasil dari suhu campuran. Hasil itu sanggup terluhat pada data percobaan ke 1 hingga ke 5 pada tabel percobaan 5.1.2.
Menurut literatur dari fisika dasar karya Joseph w kane tahun 1991 menyatakan bahwa kalor jenis air dan aluminium masing-masing yaitu sebesar 4200 J/kg ̊C, harga kalor jenis air ini dipakai dalam percobaan ini dan harga dari kalor jenis aluminium dipakai sebagai perbandingan hasil dalam percobaan. Perhitungan yang dipakai pada percobaan ini yaitu dengan metode grafik, berikut ini yaitu 2 gambar grafik untuk menghitung kalor jenis dari kalorimeter dan kalor jenis dari logam aluminium :
Pada gambar grafik pengukuran kalor jenis kalorimeter didapatkan nilai gradien sebesar m = (0,011±1,510) dengan ketelitian sebesar 75,5%. Pada gambar grafik pengukuran kalor jenis logam aluminium didapatkan nilai gradien sebesar m = (0,011±1,515) dengan ketelitian sebesar 82,9%. Pada metode grafik ini didapatkan nilai kalor jenis kalorimeter dan aluminium serta kapasitas kalor kalorimeter sebesar ; ck = 864,354 J/kg ̊C, cl = 1063,28 J/kg ̊C, Ck = 128,529 J/kg ̊C. Hasil kalor jenis logam aluminium ini berbeda pada literatur dari fisika dasar karya Joseph w kane tahun 1991, perbedaan ini terjadi lantaran kesalahan-kesalahan yang terjadi selama percobaan, yaitu kurang teliti dalam menimbang air dan kalorimeter, kurang teliti dalam mengukur suhu air, kemungkinan ada energi yang diserap oleh benda lain atau suhu logam waktu dipanaskan banyak yang hilang ke lingkungan, dalam pengukuran suhu simpulan adonan air belum tercampur seluruhnya, dan kesalahan dalam perhitungan.
VI. Kesimpulan
6.1 Prinsip kerja dari kalorimeter yaitu memakai prinsip Asas Black yaitu dengan cara mencampurkan kedua zat yang memiliki perbedaan suhu dalam kalorimeter, zat yang memiliki suhu tinggi akan melepaskan kalor dan zat yang memiliki suhu rendah akan mendapatkan kalor yang dilepaskan, sehingga suhu simpulan atau adonan sanggup ditentukan, kemudian salah satu variabel yang belum diketahui menyerupai kalor jenis, kapasitas materi kalor, massa, dan kalor ditentukan melalui persamaan
6.2 Kapasitas kalor kalorimeter(Ck) yang didapatkan pada percobaan ini yaitu sebesar Ck = 128,529 J/kg ̊C
6.3 Kalor jenis logam aluminium(cl) yang didapatkan pada percobaan ini yaitu sebesar cl = 1063,28 J/kg ̊C
VII. Daftar Pustaka
Bueche, Frederick.2006. Fisika Universitas Edisi ke 10. Jakarta : Erlangga.
Giancoli, Douglas C.1997. Fisika Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Kane, Joseph W.1991. Fisika Dasar. Jakarta : Erlangga.
Keenan, Charles W.1980. Fisika untuk Universitas Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Muran, Michael J.2004. Termodinamika Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Syukri, S.1999. Fisika Dasar 1. Bandung : ITB.
Tippler, Paul A.2002. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta : Erlangga.
VIII. Bagian Pengesahan
-
IX. Lampiran
Belum ada Komentar untuk "Laporan Praktikum Kalorimeter"
Posting Komentar