Laporan Praktikum Fisika 5 [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA “KALORIMETER”



Disusun Oleh: Nama



: Chronica Preziosa Yohanna Sianturi



NPM



: E1J020032



Prodi



: Agroekoteknologi



Hari/Tanggal



: Jum’at,18 Desember 2020



Dosen



: 1. Drs. Bosman Sidebang, MP 2. Dr. Ir. Bilman S., MP 3. Prof.Dr.Ir. Masdar, M.Sc



Ko-Ass



: 1. Agnesia Frisca Damayanti,S.T.P (E1G016032)



2. Marini Yupita, S.T.P (E1G016035)



LABORATORIUM TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS BENGKULU 2020



1. Nama Percobaan Kalorimeter 2. Tujuan Percobaan Menentukan Kapasitas Kalor Kalori meter dan kalor lebur es 3. TEORI DISERTAI DAFTAR PUSTAKA Kalor (heat) adalah suatu bentuk energi. Satuan SI kalor adalah joule. Satuansatuan lain yang digunakan untuk panas adalah kalori (1 kal = 4,184 J) dan British thermal unit (1 Btu = 1054 J) (Frederick, 1999). Ada tiga mekanisme perpindahan panas yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. 1. Konduksi Perpindahan kalor secara perambatan atau konduksi adalah perpindahan kalor dari suatu bagian benda padat ke bagian lain dari benda padat yang sama, atau dari benda padat yang satu ke benda padat yang lain karena terjadi persinggungan fisik atau menempel tanpa terjadinya perpindahan molekul-molekul dari benda padat itu sendiri. 2. Konveksi Perpindahan kalor secara aliran atau konveksi adalah perpindahan kalor yang dilakukan oleh molekul-molekul suatu fluida (cair atau gas). Molekul-molekul fluida tersebut dalam gerakannya melayang kesana kemari membawa sejumlah kalor. 3. Radiasi Radiasi adalah perpindahan kalor suatu benda ke benda yang lain melalui gelombang elektromagnetik tanpa medium perantara (Halauddin, 2005). Kapasitas kalor C dari sampel zat tertentu didefinisikan sebagai jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sampel tersebut sebesar 1°C. (Serway dan Jewett, 2010). Satu kalori adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu dari satu gram dari air satu derajat celcius (John Cleveland, 1964). Kapasitas kalor adalah salah satu thermophysical dasar dan merupakan sifat termodinamika bahan makanan. Hal ini langsung terkait dengan derivatif suhu termodinamika dasar dan karena hal tersebut sangat diperlukan untuk perhitungan perbedaan fungsi-fungsi antara temperatur yang berbeda (Alakali et al, 2012). Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda bergantung pada beberapa faktor sebagai berikut. 1. Massa benda Semakin besar massa benda maka kalor yang diterima untuk didistribusikan guna menambah tenaga gerak molekul atau atom menjadi lebih banyak. 2. Jenis benda



Benda tertentu memiliki massa jenis tertentu sehingga jumlah atom atau molekul per gramnya juga tertentu. 3. Kenaikan suhu Kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 10°C senilai dengan 10 kali kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1°C pada massa dan jenis benda yang sama. (Bambang dan Tri, 2008) Kalor jenis zat adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu satuan massa zat tersebut sebanyak satu derajat. Kalau kalor sebanyak ∆Q diperlukan untuk menaikkan suhu zat dengan massa m sebanyak ∆T, maka kapasitas kalor spesifik zat tersebut c=



∆Q m c ∆T



Dalam sistem SI, c mempunyai satuan J/kg K yang sama dengan J/kg°C (Frederick, 1999). Jika sistem dari sampel dan air terinsulasi, hukum kekekalan energi berlaku, yaitu bahwa jumlah energi yang meninggalkan sampel (yang tidak diketahui kalor jenisnya) sama dengan jumlah energi yang masuk ke air (Serway dan Jewett, 2010). Jumlah kalor yang dilepas oleh gas (Qgas) akan diterima oleh air untuk meningkatkan suhunya (Qair), tetapi tentu tidak semua energi yang diberikan gas dapat diterima semuanya oleh air yang dapat dijabarkan dengan rumus: (mgas.Cgas.∆Tgas).ɳHE = mair.Cair. .∆Tair dimana ɳHE merupakan efisiensi dari heat exchanger (Rahardjo, 1999). Umumnya diasumsikan bahwa nilai Cp lebih tinggi untuk fase yang memiliki ikatan energi yang lebih rendah. Tinggi tertentu nilai kapasitas panas dapat disebabkan oleh gradien termal yang lebih rendah, yang berarti ketahanan thermal shock yang lebih tinggi (Przelior, 2006). Sebuah kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuantitas energi panas yang diperoleh atau hilang selama reaksi kimia (Ramalingam, 2012). Kalorimeter terdiri dari wadah cuplikan kecil yang dibenamkan dalam sebuah bejana air luar yang besar. Bahang luar itu disekat dengan baik sekali di sebelah luar untuk menghalangi bahang kamar mencapai air, sedangkan wadah di dalam dibuat dari tembaga atau suatu bahan penghantar bahang yang lain untuk mengizinkan bahang secara mudah dipertukarkan antara wadah itu dan air (Cromer, 1994). Beberapa proses yang menggunakan prinsip perpindahan panas banyak diterapkan dalam bidang pangan. Beberapa diantaranya bertujuan untuk menaikkan kelezatan



makanan tersebut. Contohnya adalah pemasakan, termasuk pembakaran dalam oven, pendidihan, penggorengan dan perebusan. Tujuan lainnya adalah menaikkan umur simpan bahan pangan dan memperkecil timbulnya penyakit yang berasal dari makanan. Contohnya pengukusan, pasteurisasi dan pensterilan (Harris dan Endel, 1989). 4. A. DATA PERCOBAAN m1



m2



t1



t2



ta



(gram)



(gram)



o ( C)



o ( C)



o ( C)



115,7



145,7



30



54



24



m air



m es



t air



L es



ta



(gram)



(gram)



o ( C)



o ( C)



o ( C)



154,3



36



29



256,3



22



 m0 = 94,5 m1= 115,7 m2= 145,7 Suhu air mula-mula= 28 oC No . 1. 2. 3. 4. 5.



Waktu (t menit)



Penurunan suhu,∆ t (° C ¿



30 60 90 120 150



36 34 30 28 22



B. ANALISA DATA MENGGUNAKAN TEORI RALAT No



Data ( X )



X −X rata −rata



¿



1 2 3 4 5



6 4 0 −2 −8



36 34 30 28 22 ∑ X=150 X rata−rata= ¿



36 16 0 4 64 ∑ ( X− X rata−rata )2



∑X



¿ 120



n



150 =30 5



RalatMutlak :



∆ X=



√



∑ ( X− X rata−rata ) 2 = n ( n−1 )



√



120 120 = = √ 6=2,45 20 5 (5−1 )



√



RalatNisbi : ∆ I=



∆X 2,45 ×100 %= ×100 %=0,0813× 100 %=8,17 % X rata −rata 30



Keseksamaan : K=100 %−∆ I =100 %−8,17 %=91,83 % Hasil pengukuran : X rata−rata ± ∆ X H=30−2,45



H=30+ 2,45



H=27,55



H=32,45



Jadi, hasil ralat dari percobaan kalorimeter berkisar 27,5° C sampai 32,4° C.



C.ANALISA DATA MENGGUNAKAN PERTANYAAN 1. Menghitung kapasitas kalor pada data A Diketahui : m1



m2



t1



t2



ta



(gram)



(gram)



o ( C)



o ( C)



o ( C)



115,7



145,7



30



54



24



Jawab : → M 1 c ( ta−t 1 )+C ( ta−t 1 )=M 2 c( t 2−ta) → 115,7 ×1 ( 24−30 ) +C ( 24−30 ) =145,7 (54−24 ) → 115,7 ×1 (−6 ) +C (−6 )=145,7 ( 30 ) →(−694,2)−6 C=4.371 →−6 C=4.371+694,2 → C=



5.065,2 −6



→ C=−844,2 2. Meghitung kalor lebur es pada percobaan B Diketahui : m air



m es



t air



L es



ta



(gram)



(gram)



o ( C)



o ( C)



o ( C)



154,3



36



29



256,3



22



Jawab : ≫ mes ( Les +ta )=( m air+C ) (t air−ta ) ≫ ( 36 ) ( L es +22 )=¿ ≫ 36 L es +792=(−689,9 )( 7 ) ≫ 36 L es +792=−4.829,3 ≫ 36 Les=−4.829,3−792=−5.621,3 ≫ Les=



−5.621,3 36



≫ Les=−156,15 kal/g Jadi,kalor lebur es pada percobaan B adalah −156,15 kal/ g



3. Membandingkan nilai kalor yang diperoleh dengan yang ada pada teks Nilai kalor lebur es 0,5 kalori /gram ℃ ,sedagkan pada percobaan B didapatkan kalor lebur es senilai −156,15 kal / g.Perbadingan nilai ini sangat terlihat jelas dimana nilai kalor lebur es lebih besar dari nilai yang didapatkan dipercobaan B.dan dapat disimpulkan bahwa kapasitas kalor pada percobaan B sangat kecil/minimum.



4. Grafik suhu percobaan C



Series 1 40 35 30 25 20 15 10 5 0



Series 1



30



60



90



120



150



5. Mejelaskan suhu minimum pada C5,dan perhitungan pada percobaan C Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Dari pejelasan tersebut kita dapat menyimpulkan definisi dari suhu minimum yaitu suhu yang memiliki energi atom-atom penyusun benda yang menyusut atau jumlahnya yang sedikit,hal ini mempegaruhi suhu pada benda tersebut. Hal-hal yang dihitung pada percobaan C ini adalah penurunan suhu yang dilihat atau dibatasi dengan waktu dimana lamanya waktu mempengaruhi penurunan suhu tersebut.dalam percobaan C ini juga menggunakan teori ralat untuk mendapatkan teori yang akurat.



D. PEMBAHASAN Kalor jenis suatu zat adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu satu gram zat sebesar satu derajat Celsius. Kapasitas kalor suatu zat adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sejumlah zat sebesar satu derajat Celsius. Hubungan



kapasitas kalor dan kalor jenis suatu zat adalah C=ms dimana m adalah massa zat dalam gram. Dalam sebuah percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada 3 faktor, yaitu: 1. massa zat 2. jenis zat (kalor jenis) 3. perubahan suhu Dapat dirumuskan: ∆ Q=mc ∆ Kalor atau panas merupakan suatu bentuk energi, sedangkan suhu merupakan ukuran atau tingkat panas suatu benda. Pada umumnya, suhu benda akan naik jika menyerap kalor dan turun jika melepaskan kalor. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa hubungan kalor dengan perubahan suhu, massa benda, dan kalor jenis zat adalah sebanding. Hubungan antara banyaknya kalor (Q), massa zat (m), kalor jenis (c), dan perubahan suhu (ΔT) dapat dinyatakan dengan persamaan Q= m c ΔT. Pada percobaan yang telah dilakukan, diperoleh data sebagai berikut: No Data ( X ) 1 36 2 34 3 30 4 28 5 22 Pada setiap prakttikum fisika, data yang didapat akan dipastikan menggunakan teori ralat seperti analisa data diatas. Pada teori ralat hal yang paling utama adalah mencari dari data tersebut,dengan rumus X rata−rata=



∑X n



∑x



,Setelah itu menyelesaikan persamaan



X −X rata −rata.Hasil dari persamaan tersebut dikuadratkan dengan rumus ¿.setelah data baru didapatkan dilajurkan dengan mencari Ralat mutlak,Ralat Nisbi,Keseksamaan,dan Hasil pengukuran. Dan didapatlah hasil dari keseksamaan adalah 91,83% dimana data yang didapat mendekati hasil yang sesungguhnya.



5. JAWAB PERTANYAAN Pembuktian rumus pada percobaan 2 Jawab :



m es ( L es+ ta )= ( mair +C ) ( t air−ta ) Q Lepas=Q Terima Q2=Q1 +Q2 m air c air ∆ T 2=m es +mes c es ∆ T 2 T 2>T c >T 1 ; maka ∆ T 1 =T c −T 2 dan ∆ T 2=T 2−T c m air c air ( T 2−T c ) =m es l+ m es cair (T c −T 1) 6. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa kapasitas kalor suatu benda dapat diartikan sebagai jumlah kalor atau panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda dalam satuan suhu. Dalam hal ini kapasitas kalor suatu kalorimeter memiliki nilai yang konstan karena setara dengan massa dari benda tersebut dikalikan dengan kalorjenis suatu benda. Dan prinsip kerja dari kalorimeter adalah menggunakan prinsip Asas Black yaitu dengan cara mencampurkan kedua zat yang mempunyai perbedaan suhu dalam kalorimeter, zat yang mempunyai suhu tinggi akan melepaskan kalor dan zat yang mempunyai suhu rendah akan menerima kalor yang dilepaskan, sehingga suhu akhir atau campuran dapat ditentukan.



DAFTAR PUSTAKA Alakali, Joseph S., Sunday O. Eze., dan Michael O. Ngadi. 2012. Influence of Variety and Processing Methods on Specific Heat Capacity of Crude Palm Oil. International Journal of Chemical Engineering and Applications, Vol. 3, No. 5, October 2012 Bueche, Frederick J. 1999. TEORI DAN SOAL-SOAL FISIKA Edisi Kedelapan. Erlangga. Jakarta Clevelend, John M. 1964. Physical Science. Charles E. Merrill Books, Inc. Colombus Cromer, Alan H. 1994. FISIKA UNTUK ILMU-ILMU HAYATI Edisi Kedua. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta Halauddin. 2005. Penentuan bilangan performan pompa kalor berdasarkan perbedaan temperatur. Jurnal Gradien Vol.1 No.1 Januari 2005: 16-19 Harris, Robert S., Endel Karmas. 1989. EVALUASI GIZI PADA PENGOLAHAN BAHAN PANGAN. Penerbit ITB. Bandung Jati, Bambang M E., Tri K. Priyambodo. 2008. FISIKA DASAR untuk Mahasiswa Eksakta dan Teknik. Penerbit ANDI. Yogyakarta Przeliorz, R., M. Goral., G. Moskal., and L. Swadzba. 2007. The relationship between specific heat capacity and oxidation resistance of TiAl alloys. Volume 21 Issue 1 March 2007 Ramalingam, A., S. Arumugam. 2012. Experimental Study on Specific Heat of Hot Brine for Salt Gradient Solar Pond Application. International Journal of Chem Tech Research, Vol. 4, No. 3, July-Sept 2012 Serway, Raymond A., John W. Jewett. 2010. FISIKA untuk Sains dan Teknik. Salemba Teknika. Jakarta Tirtoatmodjo, Rahardjo. 1999. Pemanfaatan Energi Gas Buang Motor Diesel Stasioner untuk Pemanas Air. Jurnal Teknik Mesin Vol. 1, No. 1, April 1999: 24-29



LAMPIRAN