Jurnal Sifat Listrik Fix [PDF]

Citation preview

ANALISIS KONDUKTIVITAS KAPUR YANG DICELUPKAN PADA BEBERAPA VARIASI KONSENTRASI LARUTAN



Fifi Bailin Lestari 1109100042 Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopembersurabaya



ABSTRAK Efek kelistrikan yang terjadi pada bahan menentukkan sifat konduktivitas suatu bahan. Suatu sifat konduktivitas bahan dapat ditingkatkan dengan beragam cara, contohnya dilarutkan pada suatu larutan elektrolit. Pada percobaan ini digunakan kapur dan berbagai larutan yaitu, air, larutan Nacl 1 M dan 3 M. Setelah dilakukan percobaan dan analisa data, maka dapat diketahui konduktivitas rata-rata kapur satu (kapur yang direndam air) adalah 1786 sedangkan resistivitasnya adalah 2,03 Sedangkan konduktivitas rata-rata pada kapur dua (kapur dicelup NaCl 1M ) adalah 3903 dan resistivitasnya adalah 1. Pada kapur tiga (kapur dicelup Nacl 3M) konduktuvitas rata-ratannya adalah 3342 dan resistivitasnya sebesar 1,12. Sehingga dapat diketahui bahwa konduktivitas terbesar ada pada kapur yang dicelup NaCl 1 M, dan terkecil pada kapur yang dicelup air. Kata kunci : konduktivitas PENDAHULUAN Secara harfiah, setiap material di dunia ini tersusun dari atom-atom. Dimana pada bagian atom tersebut terdapat elektron-elektron. Pergerakan elektron memicu terjadinnya efek kelistrikan. Efek kelistrikan yang terjadi pada bahan menentukkan sifat konduktivitas suatu bahan. Suatu sifat konduktivitas bahan dapat ditingkatkan dengan beragam cara, contohnya dilarutkan pada suatu larutan elektrolit. Pada berbagai penelitian, batu kapur (CaCO3) merupakan sutu material yang memiliki konduktivitas cukup baik. Berdasar hal itu, kami melakukan percobaan ini dengan tujuan untuk mengukur konduktivitas batu kapur dalam berbagai variasi konsentrasi larutan.



DASAR TEORI Resistivitas Bahan Kerapatan arus J dalam sebuah konduktor bergantung pada medan listrik E pada sifat2 material itu. Kerapatan arus



berbanding langsung dengan E, dan rasio besarnya E dan J adalah konstan. Hubungan ini dinamakan hokum Ohm yang ditemukan pada tahun 1826 oleh Jerman Georg Simon Ohm (1787 – 1854). Resistivitas (rho) didefinisikan sebagai rasio dari besarnya medan listrik dan kerapatan arus. ………………………………(1) Semakin besar resistivitas, semakin besar pula medan yang diperlukan untuk menyebabkan sebuah kerapatan arus yang diberikan atau semakin kecil kerapatan arus yang disebabkan oleh sebuah medan yang diberikan. Konduktivitas Kebalikan dari resistivitas adalah konduktivitas. Konduktor listrik yang baik adalah yang mempunyai konduktivitas lebih besar daripada isolator. Konduktivitas adalah analogi listrik langsung dari konduktivitas termal. Konduktor listrik yang baik seperti logam biasanya juga merupakan konduktor kalor yang baik. Konduktor listrik yang buruk



seperti keramik dan material plastic merupakan konduktor termal yang buruk. ………………………………(2) Dalam sebuah logam, electron bebas yang mengengkut muatan dalam konduksi listrik juga menyediakan mekanisme utama untuk konduksi kalor. Karena perbedaan yang sangat besar di antara resistivitas konduktor listrik dan isolator listrik, maka akan mudah membatasi arus listri ke lintasan yang didefinisikan dengan jelas. Perubahan konduktivitas termal jauh lebih kecil, dan biasanya tidak mungkin untuk membatasi arus kalor ke jangkauan tersebut. Zat Kapur (CaCO3) Kalsium karbonat umumnya berwarna putih dan sering di jumpai pada batu kapur, kalsit, marmer, dan batu gamping. Kalsium karbonat ini terdiri dari 2 unsur kalsium dan satu unsure karbon dan 3 unsur oksigen. Setiap unsure karbon terikat kuat dengan 3 oksigen, dan ikatan ini lebih longgar dari ikatan antara karbon dengan kalsium pada satu senyawa. Kalsium karbonat bila di panaskan akan pecah dan menjadi remah yang lunak. Hal ini terjadi karena pada reaksi tersebut setiap molekul dari kalsium akan bergabung dengan 1 atom oksigen dan molekul lainnya akan berikatan dengan oksigen menghasilkan CO2 yang akan terlepas ke udara sebagai gas karbon dioksida, dengan reaksi sebagai berikut: CaCO3  CaO + CO2 Reaksi ini akan berlanjut apabila ditambahkan air, reaksinyaa akan berjalan sangat kuat dan cepat. Apabila dalam bentuk serbuk, serbuk kalsium karbonat akan melepas kalor. Molekul dari CaCO3 akan segera mengikat molekul air (H2O) yang akan menbentuk kalsium hidroksida, zat yang lunak seperti pasta. Daya Hantar Listrik Larutan Berdasarkan daya hantarnya, larutan dapat bersifat elektrolit atau



nonelektrolit. Laruatan yang dapat menghantarkan daya listrik adalah elektrolik, sedangkan larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik disebut non elektrolit.pada larutan elektrolit, yang menghantarkan arus listrik adalah ion-ion yang terdapat di dalam larutan tersebut. Jika di dalam larutan tidak terdapat ion, maka larutan tersebut tidak dapat menghantarkan arus listrik. Senyawa elektrolit adalah senyawa yang jika dilarutkan dalam air akan terionisasi. Senyawa elektrolit dapat dibedakan menjadi senyawa elektrolit lemah dan senyawa elektrolit lemah. Adapun senyawa yang termasuk elektrolit kuat adalah:   



Asam kuat, contohnya: HCl, HBr, H2SO4, Basa kuat, contohnya: NaOH, KOH Garam, contohnya: NaCl, KCl,



METODOLOGI PERCOBAAN Alat dan Bahan Sample yang digunakan dalam praktikum ini adalah kapur tulis. Selain itu juga dipelukan NaCl 4 dan 2 M, dan aquades 10 ml. Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini adalah Digital multimeter, mistar, aluminium foil, kabel penjepit, silet, timbangan digital, gelas ukur, spatula, kapur tulis dan arang. Cara kerja Pemotongan kapur dan arang Pertama yang harus dilakukan dalam percobaan ini adalah memotong kapur tulis dan arang menjadi bentuk silinder masing-masing dua buah. Kapur dan arang tersebut dibagi menjadi tiga bagian, masing-masing kapur mempunyai ukuran panjang yang sama. panjang 1,65 cm dan diameternya 0,83 cm. Sedangkan panjanganya 0,88 cm dan diameter 1,9 cm.



Grafik 2. Kapur yang direndam NaCl 2M 3000



V out (mV)



Pengujian sifat listrik bahan Pertama yang dilakukan adalah kabel penjepit di pasang pada dua titik pada kapur. Masing-masing kapur dan arang direndam pada HCl 4 molar dan 2 molar. Variasi tegangan yang digunakan adalah 5 V, 6 V, 7 V, 8 V, 9 V dan 10 V. kemudian kabel tester digital multimeter di letakkan pada dua titik kapur hingga terbaca nilai arus yang keluar, kemudian di catat hasilnya.



y = 253.43x + 651.33 R² = 0.8164



2000 1000 0 0.4



0.5



0.6



0.7



0.8



0.9



I out (mA)



ANALISA DAN PEMBAHASAN Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data sebagai berikut: Tabel 1. Kapur yang direndam NaCl 4M Vout (mV) 284 286 475 625 654 620



Iout (mA) 0,4 0,5 0,6 0,7 0,7 0,9



V out (mV)



800 y = 83.829x + 197.27 R² = 0.8406



400



Vout Iout (mV) (mA) 1220 0,4 1370 0,5 1580 0,6 1670 0,7 1900 0,8 2180 0,9



Grafik 3. Arang yang direndam NaCl 4M



Grafik 1. Kapur yang direndam NaCl 4M



600



Vinp (V) 5 6 7 8 9 10



V out (mV)



Vinp (V) 5 6 7 8 9 10



Tabel 3. Arang yang direndam NaCl 4M



2500 2000 1500 1000 500 0



y = 185.14x + 1005.3 R² = 0.9803



0.4



0.5



0.6



0.7



0.8



0.9



I out (mA)



200 0 0.4



0.5



0.6



0.7



0.7



0.9



I out (mA)



Tabel 4. Arang yang direndam NaCl 2M Tabel 2. Kapur yang direndam NaCl 2M Vout Iout Vinp (V) (mV) (mA) 5 684 0,4 6 873 0,5 7 1071 0,6 8 1366 0,7 9 1600 0,8 10 1772 0,9



Vout Iout Vinp (V) (mV) (mA) 5 570 0,4 6 1460 0,5 7 1480 0,6 8 1810 0,7 9 1890 0,8 10 2020 0,9



V out (mV)



Grafik 4. Arang yang direndam NaCl 2M 2500 2000 1500 1000 500 0



; m merupakan gradient garis, sehingga (



)



y = 253.43x + 651.33 R² = 0.8164



0.4



0.5



0.6



0.7



0.8



0.9



Sehingga konduktivitasnya adalah:



I out (mA)



Apabila grafik garisnya di regresi, maka akan muncul persamaan garis liniernya. Persamaan garis linier ini berfungsi untuk mencari resistivitas dan konduktivitas. Untuk kapur yang direndam dengan NaCl 4M, resistivitasnya adalah:



Dimana t = 0,83 cm dan; ; m merupakan gradient garis, sehingga (



)



Sehingga konduktivitasnya adalah:



Cara yang sama untuk menghitung resistivitas dan konduktivitas untuk kapur 2 M. Untuk arang yang direndam dengan NaCl 4M, resistivitasnya adalah:



Dimana s = 0,88 cm dan;



Cara yang sama untuk menghitung resistivitas dan konduktivitas untuk arang 2 M. Percobaan ini dilakukan bertujuan untuk mengukur besar konduktivitas kapur pada berbagai konsentrasi larutan. Larutan yang larutan NaCl 4M dan 2M. Pada penggunaan sampel kapur tulis, kapur tulis yang digunakan harus memiliki panjang dan tebal yang sama dimana kapur yang dibutuhkan sebanyak tiga buah. Yang perlu diperhatikan adalah pada percobaan kali ini, sampel berupa thin material, yang mana tebal sampel tidak boleh sama dengan panjang sampel. Kemudian tiap sampel kapur dan arang ditadai menjadi tiga bagian, pada ujung dan garis pada kapur, ditempelkan pengukur arus. Untuk kapur diameternya harus lebih kecil dari panjangnya sebaliknya untuk arang. Diameternya harus lebih besar dari panjangnya. Variasi tegangan yang kita pakai sebesar 5-10 V. Secara fisis, saat kapur dimasukkan dalam larutan tersebut tampak gelembung-gelembung muncul. Hal ini karena NaCl adalah termasuk garam elektrolit yang apabila dilarutkan dalam air akan menjadi larutan elektrolit yang dapat menghantarkan arus listrik. Sehingga apabila kapur di rendam dalam larutan elektrolit akan dapat di ukur besarnya arus dan tegangan pada kapur dan arang tersebut.



Berdasarkan data yang diperoleh yang ditunjukkan pada tabel diatas. Pada tabel terlihat bahwa I out (arus keluaran) yang dihasilkan rata-rata sama. Akan tetapi, nilai V out (tegangan keluran) antara ketigannya berbeda. Selain itu, untuk mengetahui resistivitas dan konduktivitas dapat di cari dari grafik yang di bentuk dari arus (sebagai sumbu x) dan tegangan (sebagai sumbu y). Berdasarkan grafik pada gambar 1 maka dapat di regresi dan muncul persamaan garisnya. Dari persamaan garis itu maka dapat diketahui gradiennya yang akan digunakan untuk menghitung konduktivitas bahan tersebut. Setelah dilakukan perhitungan, maka dapat diketahui resistivitas kapur dengan NaCl 4M dan 2M berturut-turut 315,196 dan 952,89 sedangkan konduktivitasnya 0,003173 dan 0,06104. Sedangkan resistivitas arang dengan NaCl 4M dan 2M berturut-turut 1023,15 dan 1400,55 sedangkan konduktivitasnya 0,00097 dan 0,000714. Sehingga dapat diketahui bahwa konduktivitas terbesar ada pada kapur dan arang yang dicelup pada NaCl 2 M. KESIMPULAN Setelah dilakukan percobaan dan analisa data, maka dapat diketahui resistivitas kapur dengan NaCl 4M dan 2M berturut-turut 315,196 dan 952,89 sedangkan konduktivitasnya 0,003173 dan 0,06104. Sedangkan resistivitas arang dengan NaCl 4M dan 2M berturut-turut 1023,15 dan 1400,55 sedangkan konduktivitasnya 0,00097 dan 0,000714. Sehingga dapat diketahui bahwa konduktivitas terbesar ada pada kapur dan arang yang dicelup pada NaCl 2 M. DAFTAR PUSTAKA Romdhoni. Larutan. http://romdhoni.staff.gunadarma.ac .id



Surdia, Tata. 1984. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita Young, Hugh D.dkk. 2004. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid I. Jakarta: Erlangga