Azas Black (Al Haytsam) [PDF]

Citation preview

MAKALAH AZAS BLACK



Kelompok



: Ibnu Al Hatsam



Anggota



: - Andri Kusman (1142070007) - Arief Muhammad (11420700) - Dewi Nopilawati (11420700) - Dinda Maulidiana (11420700) - Hana Intan Permatasari (11420700) - Mey Farida (11420700)



PRODI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKANMIPA FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2016



AZAS BLACK A. PENERAPAN AZAS BLACK DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI 1. Penguapan Tahukah kamu mengapa air dapat menguap? Penguapan adalah peristiwa meninggalkannya molekul-molekul zat dari kelompoknya. Penguapan terjadi pada permukaan zat dan dapat terjadi pada berbagai suhu. Pada saat di rumah, kaum juga dapat mengamati peristiwa penguapan. Sewajtu memasak air, apa yang terjadi seandainya air itu dipanasi terus menerus, habiskah air itu? Mengapa? Jadi setiap penguapan memerlukan kalor. Pernahkah kamu memperhatikan orang minum segelas minum panas? Orang itu kadang mengipasi ke permukaan gelas, atau menuangkan air panas itu ke piring kecil. Kedua cara itu dapat mempercepat penguapan. 2. Pendidihan Coba kamu mengamati proses memasak air. Pada saat iar mendidih, apakah suhunya terus naik? Zat cair disebut mendidih, jika pada seluruh bagian zat itu telah terjadi penguapan. Pada saat zat cair mendidih suhu zat cair tersebut tetap meskipun terusmenerus di beri kalor. Titik didih zat cair yang satu berbeda dengan titik didih zat cair yang lain. Jika kita mendidihkan zat cair, banyaknya kalor yang dibutuhkan bergantung pada banyaknya massa zat cair dan jenis zat cair. Makin besar massa zat cair yang akan kita didihkan, makin besar pula kalor yang dibutuhkan. 3. Peleburan Jika terdapat kaur barus diberi kalor, maka kapur barus itu akhirnya menjadi hilang. Hilangnya kapur barus merupakan perubahan wujud dari padat menjadi gas. Berdasarkan dua hal tersebut, dapat disimpulkan bahwa kalor mampu mengubah wujud suatu zat. Pada saat terjadi perubahan wujud zat, tidak terjadi erubahan suhu sebab kalor yang diberikan digunakan olah zat tersebut untuk mengubah wujudnya.



B. Konsep Dasar (Teori) Kalor merupakan bentuk energi yang dipindahkan karena adanya perbedaan temperatur atau suhu. Kalor biasanya diberi satuan dengan kalori. dimana 1 kalori sama dengan 4,18 joule. Besarnya kalor dipengaruhi massa zat, kalor jenis zat dan besarnya perubahan suhu. Artinya semakin besar massa zat, kalor jenis dan perubahan suhu semakin besar pula kalor yang ditimbulkan. Untuk mengukur kalor diperlukan alat yang disebut kalorimeter Secara matematik besarnya kalor dapat dirumuskan sebagai berikut: Q = m.c.Δt dimana : Q = besarnya kalor dalam kalori atau kilo kalori m = massa benda dalam gram atau kilogram c = kalor jenis zat dalam kal/gram oC atau kkal/kg oC Δt = perubahan suhu dalam oC Pada kenyataanya untuk menaikkan suhu 1 oC dari benda benda yang bermassa sama diperlukan jumlah kalor yang berbeda beda. Hal ini disebakan masing-masing benda tersebut memiliki kalor jenis yang berbeda beda. Kalor jenis adalah bilangan yang menunjukkan berapa kalori panas (kalor) yang diperlukan untuk menaikkan suhu tiap satuan massa zat sebesar 1 derajat celcius. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut. c = Q/ (m. Δt) Selain kalor jenis dikenal juga istilah kapasitas kalor atau kapasitas panas. Kapasitas kalor ini merupakan bilangan yang menunjukkan jumlah kalor yang diserap oleh suatu zat untuk menaikkan suhunya satu derajat. Secara matematik dapat kita tuliskan sebagai berikut. C = m.c Pada rumus di atas dapat kita lihat bahwa kapasitas kalor itu merupakan hasil perkalian antara massa zat dengan kalor jenis zat. Dengan demikian persamaan kalor bisa juga kita tuliskan sebagai berikut.



Q = C.Δt Dimana C merupakan kapasitas kalor dalam satuan kal/oC. Dari uraian diatas tentang kalor, maka seorang fisikawan Joseph Black melakukan suatu penelitian yang sekarang dikenal dengan zas black. Asas Black adalah hukum fisika yang berkaitan dengan suhu zat yang bercampur/bersentuhan. Secara singkat, asas black dapat dikatakan sebagai kalor yang diterima oleh suatu benda sama dengan kalor yang dilepas oleh benda lain. Pernyataan ini dikenal dengan asas Black. Asas Black merupakan kaidah yang berasal dari Hukum Kekekalan Energi, yaitu jumlah seluruh energi selalu tetap. Joseph Black (1728-1799), seorang fisikawan asal Inggris, adalah orang pertama yang mengukur kalor yang dilepas dan yang diterima jika dua benda yang berbeda suhu disentuhkan. Dari percobaan yang dilakukannya, Joseph Black memperoleh hasil sebagai berikut: 



Jika dua benda bercampur, benda yang panas akan memberikan kalornya kepada benda yang dingin. Akibatnya, suhu kedua benda menjadi sama.







Kalor yang diserap oleh benda yang dingin sama dengan kalor yang dilepaskan oleh benda yang panas.



Secara matematis, asas Black dapat dituliskan dengan rumus: Q(lepas) = Q (terima)



C. Metode Pembelajaran 1. Model a. Direct Instruction (DI) b. Cooperative Learning 2. Metode a. Diskusi kelompok b. Ceramah c. Observasi 3. Langkah-langkah Kegiatan



PERTEMUAN PERTAMA



A. Kegiatan Pendahuluan a. Motivasi dan Apersepsi  Apakah syarat terjadinya penerapan asas Black ? b. Prasyarat pengetahuan  Sebutkan bunyi asas Black? B. Kegiatan Inti a. Eksplorasi Dalam kegiatan eksplorasi 1. Guru membimbing peserta didik dalam pembentukan kelompok. (nilai yang



ditanamkan:



Jujur,



Toleransi,



Kerja



keras,



Mandiri,



Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 2. Peserta didik (dibimbing oleh guru) mendiskusikan asas Black. (nilai yang



ditanamkan:



Jujur,



Toleransi,



Kerja



keras,



Mandiri,



Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 3. Perwakilan peserta didik diminta untuk menyebutkan asas Black. (nilai yang



ditanamkan:



Jujur,



Toleransi,



Kerja



keras,



Mandiri,



Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) b. Elaborasi Dalam kegiatan elaborasi 1. Perwakilan dari tiap kelompok diminta untuk menyebutkan syarat terjadinya penerapan asas Black. (nilai yang ditanamkan: Jujur,



Toleransi,



Kerja



keras,



Mandiri,



Demokratis, Rasa



ingin



tahu,



Komunikatif, Tanggung Jawab.) 2. Peserta didik dalam setiap kelompok mendiskusikan perbedaan kalor yang diserap dan kalor yang dilepas. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi,



Kerja



keras,



Mandiri,



Demokratis, Rasa



ingin



tahu,



Komunikatif, Tanggung Jawab.) 3. Peserta didik mendiskusikan dengan kelompoknya mengenai aplikasi asas Black dalam kehidupan sehari-hari. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi,



Kerja



keras,



Mandiri,



Demokratis, Rasa



ingin



tahu,



Komunikatif, Tanggung Jawab.) 4. Setiap kelompok diminta untuk mempresentasikan hasil diskusinya di depan kelompok yang lain. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi, Kerja keras, Mandiri, Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 5. Guru menanggapi hasil diskusi kelompok peserta didik dan memberikan informasi yang sebenarnya. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi, Kerja keras, Mandiri, Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 6. Peserta didik memperhatikan penerapan asas Black untuk menyelesaikan soal analisis dan soal hitungan yang disampaikan oleh guru. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi, Kerja keras, Mandiri, Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 7. Peserta didik memperhatikan contoh soal mengenai penerapan asas Black yang disampaikan oleh guru. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi, Kerja keras, Mandiri, Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 8. Guru memberikan beberapa soal mengenai penerapan asas Black untuk dikerjakan oleh peserta didik. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi, Kerja keras, Mandiri, Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 9. Guru mengoreksi jawaban peserta didik apakah sudah benar atau belum. Jika masih terdapat peserta didik yang belum dapat menjawab dengan benar, guru dapat langsung memberikan bimbingan. (nilai yang



ditanamkan: Jujur, Toleransi, Kerja keras, Mandiri, Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) c. Konfirmasi Dalam kegiatan konfirmasi, Siswa : 1. Menyimpulkan tentang hal-hal yang belum diketahui (nilai yang ditanamkan:



Jujur,



Toleransi,



Kerja



keras, Mandiri,



Demokratis, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 2. Menjelaskan tentang hal-hal ditanamkan:



Jujur,



Toleransi,



yang belum Mandiri,



diketahui. (nilai



yang



Demokratis, Komunikatif,



Tanggung Jawab.) C. Kegiatan Penutup 1. Guru memberikan penghargaan kepada kelompok yang memiliki kinerja dan kerjasama yang baik. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi, Kerja keras, Mandiri, Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.); 2. Peserta didik (dibimbing oleh guru) berdiskusi untuk membuat rangkuman. (nilai



yang



ditanamkan:



Jujur,



Toleransi,



Kerja



keras,



Mandiri,



Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) 3. Guru memberikan tugas rumah berupa latihan soal. (nilai yang ditanamkan: Jujur, Toleransi, Kerja keras, Mandiri, Demokratis, Rasa ingin tahu, Komunikatif, Tanggung Jawab.) D. REDUKSI DIDAKTIK AZAS BLACK 1. Pengabaian Misalnya pada Qlepas = Qterima Untuk lebih mudah sering dianalogikan seperti “ketika orang memindahkan buku dari satu lemari ke lemari yang lain, orang tersebut ikut bergerak, yaitu berjalan membawa buku misalnya 5 buku dari satu lemari ke lemari yang lain.dan pada saat mengambilnya lagi pun masih dengan kelima bukunya” hal tersebut merupakan hasil reduksi dari hasil temuan yang sangat kompleks. Akan tetapi agar temuannya itu dapat dipahami oleh orang lain maka menyampaikannya seperti diatas 2. Penggunaan Tingkat Perkembangan Sejarah Asas black diambil dari nama tokoh penemunya yaitu Joseph Black. Ia adalah seorang fisikawan yang lahir pada 16 April 1728 dan meninggal pada 16 Desember 1799 dimana pada tahun 1760. Black menghabiskan banyak waktunya untuk



mengamati perpindahan kalor. Karena sering berkutat di laboratorium, ia berhasil mendapatkan penemuan yang sangat penting di tahun 1761, yaitu kalor laten. Kalor laten adalah kalor yang diserap oleh suatu zat, bukan untuk menaikkan suhu zat tersebut, tetapi digunakan untuk mengubah wujudnya. Kita dapat mengamati kalor laten dalam kehidupan sehari-hari, misalnya, ketika air (zat cair) yang dipanaskan berubah menjadi uap air (zat gas). Black juga membuktikan bahwa setiap benda menyerap kalor yang berbeda untuk menaikkan suhunya sebanyak satu derajat. Inilah yang sebenarnya kita ukur ketika menggunakan kalorimeter, alat yang diciptakan oleh Balck. Black jugalah orang yang dianggap sebagai penemu gas karbon dioksida. Joseph Black adalah guru dari James Watt, penemu mesin uap yang justru lebih terkenal daripada Black sendiri. temuan-tenuan black terbukti bermanfaat bagi Watt untuk semakin meningkatkan kinerja mesin uapnya Tahun 1799, Joseph Black melakukan penyelidikan tentang pelepasan dan penerimaan kalor. Hasilnya adalah teori yang disebut Asas Black yang berbunyi: "besarnya kalor yang dilepaskan oleh suatu benda sama dengan besarnya kalor yang diterima oleh benda lain." 3. Partikulasi Q lepas = Q terima Dilihat dari persamaan diatas dapat dijelaskan seperti berikut: a. Kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima b. Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang dterima zat yang suhunya lebih rendah c. Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama atau seimbang termal d. Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap bila dipanaskan. 4. Generalisasi Asas Black: “pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyaknya kalor yang dterima zat yang suhunya lebih rendah”. Dari teori diatas dapat dibentuk persamaan sebagai berikut: Q lepas = Q terima



Keterangan: Q lepas = banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi Q terima = banyaknya kalor yang dterima zat yang suhunya lebih rendah 5. Penggunaan penjelasan berupa gambar, simbol, sketsa, dan percobaan. Misalnya dilakukan praktikum perpindahan kalor dari zat yang suhunya lebih tinggi ke zat yang suhunya lebih rendah ini sebenarnya dapat diukur dengan menentukan perubahan suhu pada zat tersebut. Salah satu cara yang digunakan untuk mengukur yaitu dengan cara mencampurkan. Cara ini didasarkan pada azas yang menyatakan bahwa bila dua zat yang berbeda suhunya dicampurkan maka pada akhir suhu kedua zat tersebut akan sama. Alat yang digunakan untuk mengukur pertukaran kalor antara zat-zat yang dicampur adalah calorimeter. Jika salah satu kalor jenis suatu zat diketahui maka kalor jenis yang lain dapat ditentukan dengan menggunakan Asas Black. Dengan menentukan kalor jenis suatu logam secara eksperimen dengan metode mencampur, logam sampel yang massanya diketahui yang telah dipanaskan sampai dengan suhu tertentu lalu dicelupkan kedalam air yang suhunya lebih rendah. Setelah tercapai kesetimbangan, air didalam calorimeter mendapat kalor yang dilepas oleh logam. Kenyataan ini dinyatakan dengan persamaan: Q lepas = Q terima Mc (t1-t2) = (m + m1c1) (t2 – t3) Dengan: M = massa logam c = kalor jenis logam t1 = suhu logam sebelum mencapai setimbang t2 = suhu awal air dan calorimeter t3 = suhu akhir setelah pencampuran m1= massa cawan calorimeter m = massa air c1 = kalor jenis bahan pembuat cawan E. Soal dan Pembahasan Asas Black



1. Sebuah gelas berisi air dingin dengan massa 200 gram pada suhu 20 derajat celcius dicampurkan dengan air panas bermassa 100 gram pada 80 derajat celcius. Jika gelas dianggap tidak menerima kalor berapakah suhu campuran dari air panas dan air dingin tersebut? Jawab : Diketahui: m air dingin = 200 gram T air dingin = 20 derajat celcius m air panas = 100 gram T air panas = 80 derajat celcius c air panas = c air dingin = 1 kal/gr c Dit: Suhu Campuran (Tc) = ... ? Penyelesaian: Qlepas = Qterima Qairpanas = Qair dingin (mcΔT)airpanas = (mcΔT)air dingin 100.1 (80-Tc) = 200.1 (Tc-20) 80-Tc = 2Tc-40 3Tc = 120 Tc = 400C Sehingga Tc (suhu akhir campuran) adalah 40 derajat celcius. 2. Sebongkah es 100 gram pada suhu 0 derajat celcius dicampurkan dengan air 200 gram pada suhu 70 derajat celicus. Jika es melebur seluruhnya berapakah suhu akhir campuran es dan air tersebut?



Dari grafik bisa dilihat bahwa es berubah hingga menjadi air dengan menerima kalor melalui proses melebur dengan besar kalor Q1 dan diteruskan dengan Q2. Air panas pun melepaskan kalor dengan besar kalor Q3. Dik: m es = 100 gram T es = 0 derajat celcius m air panas = 200 gram T air panas = 70 derajat celcius c air = 1 kal/gr c Les = 80 kal/gr Dit: T campuran =....? Jawab: Qlepas = Qterima Q3 = Q1 + Q2 (mcΔT)airpanas = mesLes + mes.cair. ΔTes 200.1(70-Tc) = 100.80 + 100.1 (Tc - 0) 140 – 2 Tc = 80 + Tc 3Tc = 60



Tc = 200C 3. Dua buah batang logam P dan Q dengan luas dan panjang yang sama disambungkan ujung-ujungnya. Suhu batang P adalah80 derajat celcius, sedang suhu batang Q adalah 20 derajat celcius. Jika konduktivitas termal batang logam P dua (2) kalibatang logam Q, berapakah suhu sambungan dua batang logam tersebut? Dik: Ap = AQ Lp = LQ Kp = 2 KQ TP = 800 C TQ = 200 C Dit: Tc =...? Jawab: Qlepas = Qterima Qp = QQ (kAΔT/L)p = (kAΔT/L)Q kP(80-Tc) = kQ (Tc – 20) 2kQ (80-Tc) = kQ (Tc – 20) 2 (80 – Tc) = Tc – 20 160 – 2 Tc = Tc – 20 3 Tc = 180 Tc = 600C F. Miskonsepsi 1. Konsep suhu dan kalor



a. Suhu merupakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Seberapa panas dan seberapa dingin itulah yang disebut dengan suhu. Sering kita mendengar kalau suhu itu dibedakan menjadi suhu panas dan suhu dingin, kadang-kadang juga ada yang mengatakan suhu hangat. Ketiga suhu yang kita dengar tersebut tidaklah sesuai degan konsepsi ilmiah atau salah konsep. Gambaran mengenai istilah suhu dan kalor yang tepat adalah suhunya rendah atau suhunya tinggi dan bisa juga dinyatakan dengan angka misalnya 10°C (10 derajat celsius). b. Kalor merupakan energi yang berpindah dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang bertemperatur rendah. Kalor akan terus berpindah selama masih ada perbedaan suhu dan akan terhenti ketika suhu benda sama (mencapai kesetimbangan termal). Ingat kalor itu merupakan energi yang berpindah karena adanya perbedaan temperatur dan bukan energi yang dimiliki oleh suatu benda. energi yang sudah mencapai benda, tidak disebut kalor lagi tapi dia menjadi energi dalam (U). energi dalam ini nanti kita bahas pada pembahasan termodinamika.



2. Di pegunungan pada malam hari maupun pagi hari kita merasa lebih hangat jika menggunakan sweather (baju tebal)



Berdasarkan penelitian yang penulis lakukan di salah satu sekolah di Bali. Penulis menukan bahwa sebagian besar siswa mengatakan karena hawa dingin tidak dapat masuk ke badan karena terhalang oleh swether. Jawaban siswa tersebut termasuk kategori miskonsepsi. Konsepsi ilmiahnyaadalah pada saat suhu udara rendah sedangkan suhu tubuh kita lebih tinggi daripada suhu lingkungan, maka akan terjadi transfer kalor dari tubuh ke lingkungan sehingga kita merasa kedinginan. Penggunakan baju tebal dapat menghambat transfer kalor tersebut sehingga kalor yang keluar dapat dikurangi dan kita akan merasa lebih nyaman.



3. Dinding luar gelas yang berisi es timbul titik-titik air



Berdasarkan penelitian yang penulis lakukan dapat diketahui bahwa sebagian siswa berpikir kalau titik-titik air tersebut berasal dari dalam gelas. Titik-titik air tersebut keluar melalui pori-pori gelas. Beberapa siswa juga ada yang mengatakan es menguap dan membasahi dinding gelas. Konsepsi siswa tersebut bersifat miskonsepsi (salah konsep). Bintik-bintik air tersebut sebenarnya berasal dari peristiwa pengembunan udara yang berada di sekitar dinding gelas. Udara mengalami pengembunan karena udara di sekeliling gelas melepaskan kalor kepada es dalam gelas sebab suhu udara lebih besar daripada suhu es dalam gelas. Karena udara melepaskan kalor makanya udara berubah wujud menjadi air, yang kita lihat berupa titik-titik air di luar gelas. Fenomena tersebut dapat kalian buktikan dengan cara mencapur zat pewarna dalam campuran air dengan es tersebut. Titik-titik air tersebut tetap berwarna bening dan tidak berwarna seperti pewarna kalian. Temuan tersebut menunjukkan bahwa titik-titik air tersebut tidak berasal dari dalam gelas. 4. Dua buah sendok dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air dingin Dua buah sendok dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air dingin. Sendok yang satu terbuat dari besi dan sendok lainnya terbuat dari plastik. Setelah selang waktu yang cukup lama, kedua sendok di pegang dengan tangan. Ternyata sendok besi terasa lebih dingin daripada sendok plastik. Jika suhu kedua sendok tersebut diukur dengan termometer maka?



Berdasarkan penelitian yang penulis lakukan, kepada 70 orang reponden.100% siswa mengalami miskonsepsi. Seluruh siswa mengatakan kalau suhu sendok besi lebih rendah daripada suhu pada sendok plastik. Mereka berpikir begitu karena mereka memegang besi terasa dingin sedangkan plastik tidak. Konsepsi ilmiahnya adalah suhu sendok plastik dan sendok besi jika diukur dengan menggunakan termometer akan menunjukkan nilai yang sama karena antara sendok plastik, sendok besi, dan air es sudah terjadi kesetimbangan termal. sendok besi kita pegang terasa lebih dingin karena sendok besi menyerap kalor dari tangan kita (besi merupakan konduktor) sedangkan sendok kayu tidak menghantarkan kalor dari tangan ke air es sehingga sendok besi tidak terasa dingin.