Pemuaian Zat Cair Dan Anomali Air [PDF]

Citation preview

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN 1 MODUL-3 Jurusan Fisika,FMIPA Universitas Padjadjaran Senin, 9 November 2009



ABSTRAK Pemuaian merupakan peristiwa merenggangnya partikel-partikel penyusun yang berada di dalam suatu benda yang menyebabkan berubahnya bentuk fisis benda tersebut. Secara fisis pemuaian disebabkan karena suatu benda menerima kalor. Pemuaian ini berlaku untuk setiap benda yang mendapatkan energi atau transfer energi dari luar. Adapun wujud-wujud benda berdasarkan kerapatan molekul-molekul zatnya dibagi kedalam 3 (tiga) golongan, yaitu zat padat, zat cair, dan gas. Dalam praktikum kali ini khusus membahas pemuaian dalam zat cair. Tidak hanya zat padat,zat cairpun juga mengalami pemuaian dan penyusutan. Walaupun sebagian besar zat cair memuai ketika dipanaskan, air memiliki suatu keistimewaan. Keanehan yang terjadi pada air dikenal dengan sebutan anomali air, yang terjadi pada suhu 0 - 4 oC. Mengalami pemuaian volume ketika kalornya dikurangi, dan pengerutan ketika air tersebut diberi kalor. Ketika didinginkan, air menyusut sampai pada 4 oC. Jika kita dinginkan lagi, air justru memuai, sampai suhunya mencapai 0 oC. Ketika berada pada suhu 0 oC, air berubah bentuk menjadi es, yang volumenya lebih besar. Jika es kita dinginkan lagi, ia akan menyusut seperti layaknya zat-zat lain. Karena pada percobaan perubahan volume yang terjadi pasti akan sangat kecil, maka yang diamati adalah perubahan ketinggian kolom airnya.



I. PENDAHULUAN I.1 MOTIVASI Percobaan ini dilakukan untuk mengamati sifat air pada suhu 0’C – 4’C, dimana pada suhu tersebut air akan mengalami keanehan,menyusut ketika dipanaskan dan memuai ketika didinginkan. I.2 LATAR BELAKANG Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian ini berlaku untuk setiap benda yang mendapatkan energi atau transfer energi dari luar. Suatu zat jika diberi energy kalor (dipanaskan) akan mengalami pemuaian dan jika zat itu melepaskan kalor (didinginkan) akan mengalami penyusutan. Hal tersebut juga berlaku pada zat cair, namun tidak berlaku ketika air berada pada suhu 0’C – 4’C. Pada suhu tersebut air akan mengalami keanehan atau yang disebut sebagai anomali air, menyusut ketika dipanaskan dan memuai ketika didinginkan yang disebut dengan sifat anomali air. I.3 TUJUAN PERCOBAAN



Adapun tujuan melakukan percobaan ini adalah mengetahui cara pengukuran volume zat cair dan memahami sifat anomali air.



II. TEORI DASAR Suatu zat akan mengalami perubahan fisis jika zat tersebut dipanaskan. Dengan beberapa pengecualian, besarnya luas dari semua zat atau substansi meningkat sejalan dengan meningkatnya temperatur zat atau substansi tersebut. Jika kita memberikan contoh sebuah balok atau kabel, maka keduanya akan mengalami perubahan panjang ketika balok atau kabel tersebut dipanaskan. Hal tersebut bisa terjadi karena kalor, maka dinamakan pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi ketika zat dipanaskan (menerima kalor), partikelpartikel zat bergetar lebih cepat sehingga saling menjauh dan benda memuai. Sebaliknya, ketika zat didinginkan (melepas kalor) partikel-partikel zat bergetar lebih lemah sehingga saling mendekati dan benda menyusut. Muai



panjang



berbagai



zat



padat



diselidiki



dengan



alat



Musschenbrock. Dengan alat ini ditemukan bahwa muai panjang zat padat bergantung pada tiga faktor: 1. panjang awal (lo) : makin besar panjang awal, maka makin besar muai



panjang 2. kenaikan suhu (∆ T): makin besar kenaikan suhu, maka makin besar muai



panjang 3. jenis bahan. Sekarang perhatikan gambar dibawah ini :



Lo ∆L



to t L



Pada gambar diatas menerangkan bahwa L0 adalah panjang suatu balok atau kabel yang pada saat mula-mula memiliki temperatur t0 , lalu balok atau kabel tersebut mengalami pemuaian yang mengakibatkan balok atau kabel tersebut memiliki panjang sebesar L dengan temperatur t. Maka panjang sebelumnya mengalami penambahan sebesar L , dan perubahan temperatur sebesar ∆ t, yang secara sistematis dapat ditulis : ∆ L = L - L0



dan



t = t - t0



Sehingga dapat ditentukan suatu rumus : L = α L0 ∆ t Dimana  merupakan konstanta, yang nilainya berbeda-beda untuk setiap material, dan dinamakan sebagai koefisien ekspansi linear (Coefficient of linear expansion). Konstanta ini dapat ditulis : α = L 1 L0 ∆ t Koefisien dari ekspansi linear ini dapat digunakan pula untuk menyelesaikan masalah perhitungan panjang setelah pemuaian, yaitu : L = L0 (1 + α ∆ t)



Sedangkan untuk pemuaian luas dapat diketahui dengan contoh masalah sebagai berikut, yaitu bila sebuah plat dari suatu material dipanaskan, maka panjang dan tebal dari plat itu akan bertambah. Bila menggunakan rumus sebelumnya, yaitu : L = L0 (1 + α ∆ t) dan b = b0 (1 +  ∆ t) diamana b merupakan lebar. Sehingga dapat diketahui bahwa luas plat : A0 = L0 b0 Setelah dipanaskan A = Lb = L0 b0 (1 +  ∆ t) (1 + α ∆ t) = A0 [ 1 + 2  ∆ t + (α ∆ t)2 ] Tapi dikarenakan  < maka 2 «, dan (α ∆ t)2 dapat dianggap hilang, dan persamaan dapat ditulis : A = A0 (1 + 2 α ∆ t) Jika koefisien muai luas disimbolkan  maka : A = A0 (1 + β ∆ t) Jadi dapat disimpulkan bahwa β = 2  Sedangkan koefisien muai volume dapat dicari dengan mengambil contoh balok pejal berbentuk parallelepidium tegak. Yang memiliki ukuran L0, W0, dan H0 pada temperatur t0. Lalu dengan demikian didapat : V + ∆ V = (L + L) (W + ∆ W) (H + ∆ H)



= (L + α L t) (W + α W ∆ t) (H + α H t) = LWH (1 + t)3 = V [1 + 3 α t + 3(α t)2 + (α ∆ t)3] Sehingga didapat persamaan : ∆ V/V = 3 α ∆ t + 3 (α ∆ t)2 + (α ∆ t)3 didapat : V = V0 (1 + 3α ∆ t) perubahan muai volume suatu benda disimbolkan γ



, sehingga persamaan



menjadi A = A0 (1 + γ



∆ t)



Maka kita dapat mengetahui bahwa



γ



= 3α



Pemuaian zat cair mengikuti bentuk wadahnya sehingga zat cair hanya mengalami muai volume saja. Muai volume zat cair juga bergantung pada jenis zat cair, yang dinyatakan oleh besaran koefisien muai volumnya. Telah diketahui bersama bahwa kenaikan suhu yang sama, volume alkohol lebih besar daripada muai volume raksa.



Termometer raksa menunjukkan bahwa



untuk kenaikan suhu yang sama, muai volume zat cair (raksa) lebih besar daripada muai volume zat padat (pipa kapiler dari kaca). Dalam keseharian, jika teko berisi air hampir penuh dipanaskan, maka ketika mendidih sebagian air tumpah dari teko. Apakah anda tahu jika zat cair juga bisa memuai, dan apakah anda tahu mengapa lapisan bawah sungai yang diselimuti es di daerah dingin tidak membeku seperti lapisan atasnya. Zat cair akan mengalami penurunan volume apabila dibekukan terlebih dahulu (0 derajat celcius) untuk kemudian didiamkan sampai berangsur-angsur suhunya naik kembali. Ketika suhu zat cair tersebut mencapai 4 derajat celcius, pemuaian zat cair dimulai.



Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang. Sebagaimana yang telah dijelskan diatas bahwa khusus gas koefisien muai volumenya sama dengan 1/273 Persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan volume dan volume akhir suatu benda tidak jauh beda pada perumusan sebelum. Hanya saja beda pada lambangnya saja. Perumusannya adalah sebagai berikut:



Berikut ini adalah table mengenai koefisien muai volume dari benda cair; Koofisien muai



Benda Cair



volume( K-1 atau (Co)-1 )



Karbon disulfide



1150 x 10-6



Ethyl alcohol Bensin Etanol Gliserin Air Air Raksa



1100 x 10-6 950 x 10-6 750 x 10-6 500 x 10-6 210 x 10-6 180 x 10-6



Pernahkah minum teh botol, coca cola botol dan lain sebagainya ? Coba perhatikan botolnya…. bandingkan dengan botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Kenapa ya, botol coca cola atau botol teh kok lebih tebal dari botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Biasanya botol minuman dingin lebih tebal dari botol minuman panas tuh tujuannya untuk apa ya ? bingung-kah ? Sesuai dengan tujuan percobaan ini, kita akan memahami pengertian tentang anomali air. Ada sebuah percobaan sederhana sebagai berikut, siapkan sebuah botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Kalau tidak ada, gunakan saja botol lain, asalkan botolnya tidak tebal alias tipis. Di rumah ada kulkas ? coba masukan air ke dalam botol lalu simpan botol di dalam kulkas. Tutup pintu kulkas dan biarkan sampai air yang ada di dalam botol membeku…. setelah itu, segera kabur dari rumah biar tidak diomelin ayah atau ibu Botolnya bisa pecah kalau air membeku… masa sich ? buktikan saja sendiri kalau tidak percaya… Kalau orang mau bikin es batu, biasanya air dibungkus dalam plastik. Sebenarnya ada tujuannya juga, bukan asal bungkus dengan plastik. Plastik tuh elastis (mirip karet), sehingga ketika es batu mengembung, plastik pun ikut2an mengembung… Plastik menjadi lebih gemuk setelah air berubah



menjadi es batu. Aneh khan ? seharusnya benda menyusut kalau suhunya berkurang… Air kok berperilaku menyimpang. Seperti yang telah dibahas diatas dapat dijelaskan bahwa dalam pokok bahasan pemuaian, kebanyakan benda akan memuai (volume benda bertambah) jika suhunya bertambah dan benda menyusut (volume benda berkurang) ketika suhunya berkurang. Air mau beda sendiri… Keanehan air terjadi antara suhu 0 oC sampai 4 oC. Antara suhu 0 oC sampai 4 oC volume air berkurang (air menyusut) seiring bertambahnya suhu. Misalnya jika kita memanaskan air pada suhu 0 oC, semakin panas si air, semakin berkurang volumenya. Proses penyusutan akan terhenti ketika air mencapai suhu 4 oC. Di atas 4 oC, air menjadi benda yang normal lagi. Maksudnya, volumenya akan bertambah (terjadi pemuaian) seiring bertambahnya suhu. Sebaliknya, air akan memuai (volume air bertambah) ketika mendingin dari 4 oC sampai 0 oC. Misalnya air kita masukan ke dalam kulkas. Mula-mula suhu air 30 oC. Ketika dikurung dalam kulkas, air mulai kedinginan (suhu air menurun). Pada saat suhu air menurun, volume air juga berkurang (air mengalami penyusutan). Nah, ketika mencapai suhu 4 oC, air akan memuai (volumenya bertambah). Pemuaian akan terhenti ketika suhunya mencapai 0 oC. Volume air juga semakin bertambah ketika ia membeku menjadi es. Sangat berbeda dengan benda lain yang menyusut (volume benda berkurang) ketika benda semakin dingin. Ingat ya, massa jenis suatu benda akan bertambah ketika benda tersebut menyusut (volume benda berkurang). Sebaliknya, massa jenis benda akan berkurang ketika benda memuai (volume benda bertambah). Ini persamaannya : Massa jenis = massa / volume. Massa benda selalu tetap. Sedangkan volumenya bisa berubah-ubah, tergantung dari suhu. Ketika volume benda berkurang, massa jenisnya akan bertambah. Semakin kecil volume, semakin besar massa jenis benda. Sebaliknya, jika volume benda bertambah, massa jenis benda akan berkurang. Nah, si air khan



cuma bisa menyusut (volume air berkurang) sampai suhu 4 oC. Karenanya, air memiliki massa jenis paling tinggi pada suhu 4 oC. Perhatikan grafik di bawah. Grafik ini menyatakan hubungan antara volume dan suhu air.



Jangan tanya gurumuda, mengapa air kok jadi aneh seperti itu. Anggap saja ini takdir Seandainya antara 0 oC sampai 4oC air tidak berperilaku menyimpang, makhluk hidup yang tinggal di bawah air akan punah ketika musim dingin tiba. Masa sich ? Ketika musim dingin tiba, udara akan kedinginan (suhu udara menurun). Karena permukaan air danau atau air sungai juga bersentuhan dengan udara, maka air yang ada di permukaan sungai atau danau juga ikut2an kedinginan. Karena suhu air menurun, maka volume air juga berkurang. Karena volume air berkurang, maka massa jenis air bertambah. Air yang ada di permukaan memiliki massa jenis yang lebih besar daripada temannya yag ada di sebelah bawah. Akibatnya, si air yang ada di permukaan terjun bebas ke dasar. Temannya yang ada di sebelah bawah segera meluncur ke atas, menggantikan posisi si air yang tenggelam tadi. Ikan2 yang ada di dasar pada stress… kok tiba2 jadi dingin. Karena kedinginan, ikan2 pun



berpelukan… musim dingin tiba, ikan2 makin romantis saja… Proses ini terjadi sampai suhu air mencapai 4 oC. Ingat ya, air menyusut (volume air berkurang) hanya sampai 4 oC. Karenanya, air memiliki massa jenis paling tinggi pada suhu 4 oC. Ketika suhu air di permukaan sungai atau danau lebih kecil dari 4 oC, air yang ada di permukaan memuai (volumenya bertambah). Akibatnya, massa jenis air yang ada di permukaan menjadi kecil. Karena massa jenis air yang ada di permukaan lebih kecil dari massa jenis air yang ada di sebelah bawah, maka air yang ada di permukaan tidak bisa terjun bebas lagi ke bawah. Air yang ada di permukaan tetap berada di atas dan akan membeku duluan seiring dengan menurunnya suhu… Jika suhu udara semakin rendah, temannya yang ada di sebelah bawah ikut2an membeku. Demikian seterusnya… jadi urutan perbekuan dimulai dari atas… Air yang ada di dasar danau atau dasar sungai biasanya tidak membeku, karena suhu tidak sangat dingin. Kecuali kalau di kutub utara atau selatan, semuanya pasti membeku. Karena air yang ada di dasar tidak mendapat jatah es batu, maka ikan2 selamat dari malapetaka musim dingin. Mereka berpelukan ria di dasar sungai atau danau… kata ikan, biar kedinginan asal tidak kejepit es batu .



Pada anomali air, ketika air pada suhu antara 0 – 4 0 C memiliki suatu keganjilan. Dalam daerah yang bersuhu seperti itu volum air berkurang dengan naiknya suhu, jadi kebalikan dari sifat zat pada umumya. Dengan artian antara 0 – 40 C angka muai itu negatif, diatas 40 C air akan mengembang. Karena volum suatu massa air 40 C lebih kecil dari pada suhu lainnya, maka rapat air pada suhu 40 C itu maksimum. Walaupun sebagian besar zat cair memuai ketika dipanaskan, air memiliki suatu keistimewaan. Ketika didinginkan, air menyusut sampai pada 4 oC. Jika kita dinginkan lagi, air justru memuai, sampai suhunya mencapai 0 o



C. Ketika berada pada suhu 0 oC, air berubah bentuk menjadi es, yang



volumenya lebih besar. Jika es kita dinginkan lagi, ia akan menyusut seperti layaknya zat-zat lain. Sifat air yang seperti ini disebut sebagai anomali air. Air mempunyai massa jenis maksimum pada suhu 4°C , sedangkan pada umumnya zat cair lain mempunyai massa jenis maksimum pada titik bekunya. Massa jenis air adalah 1000gr/cm3 ,Pada semua temperatur lain kerapatannya adalah lebih kecil. Di atas 4°C, air memuai sewaktu temperatur naik, tetapi tidak secara linear, akan tetapi sewaktu temperatur diturunkan dari 4°C ke 0°C maka air akan memuai tidak menyusut. Pemuaian seperti itu dengan temperatur semakin berkurang tidaklah diamati dalam setiap cairan yang lazim: pemuaian tersebut diamati dalam zat-zat yang meyerupai karet dan di dalam benda padat, yang berbentuk kristal, pada temperatur-temperatur yang terhingga. Keanehan yang dialami air ini, disebabkan sebagai berikut : kristal zat padat pada umumnya tersusun sedemikian rupa sehingga wujud padatnya memiliki volume yang lebih kecil daripada wujud cairnya. Es mempunyai struktur terbuka. Kristal ini, dibentuk oleh molekul-molekul air yang membentuk suatu sudut tertentu, dan pada sudut tertentu, dan pada sudut tersebut, molekul-molekul air dalam struktur terbuka ini menempati volum yang lebih besar daripada molekul-molekul air dalam wujud cair. Sebagai hasilnya es mempunyai massa jenis yang lebih kecil daripada air . Molekul–molekul air dalam bentuk kristal mempunyai susunan struktur terbuka sisi–enam. Sebagai hasilnya, air memuai ketika membeku dan massa jenis es lebih kecil daripada air. Perubahan massa jenis yang terjadi jika sebuah balok es pada suhu -10° C dipanaskan, suhunya menjadi 100°C ditunjukkan pada gambar 1. Pada grafik ini tampak bahwa massa jenis mencapai maksimum pada suhu 4°C. Grafik melengkung karena ada 2 jenis perubahan volume ketika es dipanaskan dari suhu -10°C. Pertama pengurangan volume, karena runtuhnya/ lepasnya kristal struktur terbuka.



Pada saat yang sama laju gerak partikel- partikel bertambah besar sehingga terjadi pemuaian.



L(cm)



es air



T('C) 0‘C



4‘C



Gafik volume terhadap temperature 1000 990 980 970 960 0



20



40



60



80



100 temperatur (°C)



Grafik kerapatan terhadap suhu Anomali air merupakan suatu fenomena yang penting di alam. Ketika suhu turun, permukaan air pada sebuah danau misalnya menjadi lebih dingin. Akibatnya, air permukaan ini tenggelam karena massa jenisnya lebih besar. Secara perlahan-lahan, air yang turun ini akan mencapai suhu 4 0C. Ketika permukaan iar didinginkan kembali, ia tetap berada di permukaan air karena massa jenisnya lebih kecil dari pada air yang di bawahnya. Akibatnya, air



dipermukaan ini membeku, dan terbentuklah lapisan es di permukaan danau, sementara air dibawahnya tetap cair. Inilah sebabnya tanaman dan hewan air tetap dapat hidup dalam kondisi seperti itu. Jika air berperilaku seperti zat-zat lain, maka yang pertama kali membeku adalah dasar danau dan ini menutup kemungkinan bagi hewan air untuk hidup.



I. PERCOBAAN I.1 ALAT DAN BAHAN 1. Tabung peraga anomali air Sebagai tempat yang akan digunakan praktikan dalam percobaan anomali air. 2. Pengaduk magnetic Sebagai pengaduk. 3. Pengukur temperatur digital Sebagai alat untuk mengukur temperatur secara digital. 4. Statip,selang plastic dan corong Statip sebagai penyangga selang, selang plastic sebagai tempat mengalirkan air ke dalam tabung peraga anomali air, dan corong sebagai wahana untuk melewatkan air ke dalam selang. 5. Es Sebagai penurun temperatur air. 6. Air murni Sebagai



zat yang akan digunakan sebagai media pembuktian gejala



anomali air. 7. Kotak pendingin Sebagai media untuk meletakkan es ketika menurunkan suhu.



I.1 METODE EKSPERIMEN A. Persiapan 1 Menyusun peralatan anomali air seperti dalam gambar. 2 Mengisi tabung peraga dengan air melalui corong hingga penuh, kemudian menutup kunci buret.



A. Penurunan Temperatur 1 Meletakkan tabung peraga pada kotak pendingin, kemudian mengisi kotak tersebut dengan es dan sedikit air sehingga menutupi tabung gelas. 2 Meletakkan diatas pengaduk magnetic dan mengatur perputarannya menjadi 350 putaran per menit. 3 Menurunkan temperature sampai kira-kira 17’ C, kemudian mengisi air kembali hingga tingginya mencapai 35 cm. 4 Mencatat ketinggian permukaan air pada setiap penurunan temperature sebesar 0.2’C hingga temperature air sukar menjadi lebih dingin lagi.



A. Penaikan Temperatur 1 Jika temperatur air dalam tabung gelas peraga sudah mendekati 0 0C,



mengeluarkan tabung sehingga mengalami kenaikan temperatur. 2 Meletakkan diatas pengaduk magnetic. 3 Mencatat ketinggian air pada setiap kenaikan temperatur. I. DATA DAN ANALISA I.1 Data Percobaan a. Penaikan Suhu



Penaikan Suhu T (' C) h (cm) 5.8 16.4



T (' C) 2.4



h (cm) 16.6



T (' C) 9.2



h (cm) 17.4



2.6



16.6



6



16.5



9.4



17.4



2.8



16.6



6.2



16.5



9.6



17.5



3



16.4



6.4



16.6



9.8



17.5



3.2



16.4



6.6



16.6



10



17.5



3.4



16.4



6.8



16.7



10.2



17.6



3.6



16.4



7



16.7



10.4



17.6



3.8



16.4



7.2



16.8



10.6



17.7



4



16.3



7.4



16.9



10.8



18.2



4.2



16.3



7.6



16.9



4.4



16.3



7.8



17



4.6



16.3



8



17.1



4.8



16.3



8.2



17.1



5



16.4



8.4



17.1



5.2



16.4



8.6



17.2



5.4



16.4



8.8



17.2



5.6



16.4



9



17.3



b. Penurunan Suhu Penurunan Suhu T ('C)



h (cm)



T ('C)



h (cm)



T ('C)



13.6 13.4 13.2 13 12.8 12.6 12.4 12.2 12 11.8 11.6 11.4 11.2 11 10.8 10.6 10.4 10.2



22.4 22.1 22 21.8 21.5 21.4 21.3 21.1 20.9 20.8 20.6 20.4 20.3 20.2 20.1 19.9 19.8 19.7



10 9.8 9.6 9.4 9.2 9 8.8 8.6 8.4 8.2 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 6.6.



19.6 19.5 19.5 19.4 19.2 19.1 19 18.9 18.8 18.8 18.7 18.6 18.6 18.5 18.5 18.4 18.4 18.3



6.4 6.2 6 5.8 5.6 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3



I.1 Perhitungan dan Analisa



h (cm) 18.3 18.3 18.2 18.1 18.2 18.2 18.2 18.2 18.2 18.2 18.3 18.3 18.3 18.4 18.4 18.5 18.6 18.7



a. Menggambarkan kurva perubahan volume air pada percobaan penurunan dan penaikan temperatur.



b. Menghitung koefisien muai volume air pada temperature 0’ C-4 ‘C dan pada metode penurunan dan penaikan temperatur.



Karena pada percobaan perubahan volume yang terjadi



T(‘C)



h(cm)



2.8 2.6 2.4 2.2 2 1.8



18.8 19 19.1 19.2 19.3 19.4



sangat kecil, maka yang diamati adalah perubahan ketinggian kolom airnya. Oleh karena itu, koefisien muai volume (ketinggian) air dapat kita hitung dengan menggunakan persamaan :



g =∆VV×∆T≅∆hh×∆T g= koefisian muai volume (ketinggian) air V = volume(ketinngian) mula-mula V=perubahan volume (ketinggian) air



T=perubahan temperature



c. Penurunan Temperatur Contoh perhitungan :



Pada To = 13,6 oC , T = 10.4oC , h = 28.6. cm , h1 = 28.4 cm Maka T = 0.2oC dan h = 0.2 cm



Sehingga



g =∆VV×∆T≅∆hh×∆T g=0.2 cm33.5cm×0.2'C=0.02985/'C



Penurunan suhu T (' C) 13.6



h (cm) 22.4



13.4



delta T ('C)



delta h(cm)



A



0.2



0



22.1



0.2



0.3



13.2



22



0.2



11.5



13



21.8



0.2



11.7



12.8



21.5



0.2



12



12.6



21.4



0.2



12.1



12.4



21.3



0.2



12.2



12.2



21.1



0.2



12.4



12



20.9



0.2



12.6



11.8



20.8



0.2



12.7



11.6



20.6



0.2



12.9



11.4



20.4



0.2



13.1



11.2



20.3



0.2



13.2



11



20.2



0.2



13.3



10.8 10.6



20.1 19.9



0.2 0.2



13.4 13.6



0 0.0447 8 1.7164 2 1.7462 7 1.7910 4 1.8059 7 1.8209 1.8507 5 1.8806 1.8955 2 1.9253 7 1.9552 2 1.9701 5 1.9850 7 2 2.0298



10.4



19.8



0.2



13.7



10.2



19.7



0.2



13.8



10



19.6



0.2



13.9



9.8



19.5



0.2



14



9.6



19.5



0.2



14



9.4



19.4



0.2



14.1



9.2



19.2



0.2



14.3



9



19.1



0.2



14.4



8.8



19



0.2



14.5



8.6



18.9



0.2



14.6



8.4



18.8



0.2



14.7



8.2



18.8



0.2



14.7



8



18.7



0.2



14.8



7.8



18.6



0.2



14.9



7.6



18.6



0.2



14.9



7.4



18.5



0.2



15



7.2



18.5



0.2



15



7



18.4



0.2



15.1



6.8



18.4



0.2



15.1



6.6.



18.3



0.2



15.2



6.4



18.3



0.2



15.2



6.2



18.3



0.2



15.2



6



18.2



0.2



15.3



5.8



18.1



0.2



15.4



5 2.0447 8 2.0597 2.0746 3 2.0895 5 2.0895 5 2.1044 8 2.1343 3 2.1492 5 2.1641 8 2.1791 2.1940 3 2.1940 3 2.2089 6 2.2238 8 2.2238 8 2.2388 1 2.2388 1 2.2537 3 2.2537 3 2.2686 6 2.2686 6 2.2686 6 2.2835 8 2.2985



5.6



18.2



0.2



15.3



5.4



18.2



0.2



15.3



5.2



18.2



0.2



15.3



5



18.2



0.2



15.3



4.8



18.2



0.2



15.3



4.6



18.2



0.2



15.3



4.4



18.3



0.2



15.2



4.2



18.3



0.2



15.2



4



18.3



0.2



15.2



3.8



18.4



0.2



15.1



3.6



18.4



0.2



15.1



3.4



18.5



0.2



15



3.2



18.6



0.2



14.9



3



18.7



0.2



14.8



2.8



18.8



0.2



14.7



2.6



19



0.2



14.5



2.4



19.1



0.2



14.4



2.2



19.2



0.2



14.3



2



19.3



0.2



14.2



1.8



19.4



0.2



14.1



1 2.2835 8 2.2835 8 2.2835 8 2.2835 8 2.2835 8 2.2835 8 2.2686 6 2.2686 6 2.2686 6 2.2537 3 2.2537 3 2.2388 1 2.2238 8 2.2089 6 2.1940 3 2.1641 8 2.1492 5 2.1343 3 2.1194 2.1044 8



Analisa Untuk penurunan suhu terdapat sebuah grafik yang dapat menjelaskan 0 adanya sifat anomaly air. Pada grafik terlihat bahwa dari suhu awal 13,6 C, pada



ketinggian awal 22,4 cm sampai pada suhu batas anomaly air berdasarkan teori yaitu 0 4 C, ketinggian air terus menurun sampai ketinggian 19,4 cm. Seharusnya Pada suhu 0 4 C ini baru terlihat gejala-gejala akan terjadinya anomaly air. Tetapi berdasarkan percobaan yang dilakukan dilihat dari grafik, anomaly air baru terjadi ketika suhu 0 5,8 C. Pada suhu ini ketinggian air mulai naik lagi menjadi 18,2 cm sampai pada 0 ketinggian akhir 19,3 cm. pada suhu akhir 1,8 C. Hal ini tidak sesuai dengan kenyataan dalam teori, kemungkinan terjadi suatu pengaruh udara disekitar yang 0 membuat suatu system tersebut terlalu cepat untuk memuai hingga suhu 1,8 C. d. Penaikan Temperatur Contoh perhitungan : Pada To = 1.9‘C , T = 2.1’C , h = 31.5 cm , h1 = 31.4 cm Maka T = 0.2’C dan h = 0.1 cm



Sehingga



g =∆VV×∆T≅∆hh×∆T g=0.1 cm31.5cm×0.2'C=0.01587/'C Penaikan Suhu T ('C) 2.4



h (cm) 16.6



2.6



delta T ('C)



delta h(cm)



A



0.2



0



0



16.6



0.2



0



0



2.8



16.6



0.2



0.2



0.03030 3



3



16.4



0.2



0



0



3.2



16.4



0.2



0



0



3.4



16.4



0.2



0



0



3.6



16.4



0.2



0



0



3.8



16.4



0.2



0.1



0.01515 15



4



16.3



0.2



0



0



4.2



16.3



0.2



0



0



4.4



16.3



0.2



0



0



4.6



16.3



0.2



0



0



4.8



16.3



0.2



-0.1



0.01515 2



5



16.4



0.2



0



0



5.2



16.4



0.2



0



0



5.4



16.4



0.2



0



0



5.6



16.4



0.2



0



0



5.8



16.4



0.2



-0.1



0.01515 2



6



16.5



0.2



0



0



6.2



16.5



0.2



-0.1



0.01515 2



6.4



16.6



0.2



0



0



6.6



16.6



0.2



-0.1



0.01515 2



6.8



16.7



0.2



0



0



7



16.7



0.2



-0.1



0.01515 2



7.2



16.8



0.2



-0.1



0.01515 2



7.4



16.9



0.2



0



0



-0.1



0.01515 2



7.6



16.9



0.2



7.8



17



0.2



-0.1



0.01515 2



8



17.1



0.2



0



0



8.2



17.1



0.2



0



0



8.4



17.1



0.2



-0.1



0.01515 2



8.6



17.2



0.2



0



0



-0.1



0.01515 2



8.8



17.2



0.2



9



17.3



0.2



-0.1



0.01515 2



9.2



17.4



0.2



0



0



9.4



17.4



0.2



-0.1



0.01515 2



9.6



17.5



0.2



0



0



9.8



17.5



0.2



0



0



10



17.5



0.2



-0.1



0.01515 2



10. 2



17.6



0.2



0



0



-0.1



0.01515 2



-0.5



0.07575 8



18.2



2.75757 58



10. 4 10. 6 10. 8



17.6



17.7 18.2



0.2



0.2 0.2



Analisa Untuk penaikkan suhu juga terdapat sebuah grafik sama seperti pada penurunan suhu. Pada penaikkan suhu ini juga terbukti adanya anomaly air. Pada 0 grafik terlihat bahwa dari suhu awal 2,4 C, pada ketinggian awal 16,6 cm, sampai 0 suhu batas anomaly air berdasarkan teori, yaitu 4 C, ketinggian air terus menurun sampai ketinggian 16,3 cm. Gejala akan terjadinya anomaly air baru terlihat pada dari 0 0 suhu 4 C sampai suhu 4,6 C dimana ketinggian air tetap 16,3 cm. Kemudian pada suhu 6,8



0



C barulah terjadi anomaly air ketika ketinggian air naik lagi pada



ketinggian 16,4 cm, dan terus menerus naik hingga ketinggian akhir air 18,2 cm, 0 pada suhu akhir 20,8 C. Dapat dilihat pada grafik.



BAB V



KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa pada saat penurunan suhu didapatkan juga penurunan pada ketinggian air dalam pipa. Hal ini dipengaruhi oleh pendinginan dalam plastik dengan menggunakan es. Dan sebaliknya, dengan penaikan suhu diperoleh kenaikan pada tinggi air dalam pipa. Perilaku menyimpang yang terjadi pada air, dapat dibuktikan jelas melalui data dan grafik diatas, secara teori dapat dijelaskan yaitu pada saat penaikan suhu dari 0 - 4



tidak terjadi penaikan ketinggian air dalam pipa yang berarti. Ini berarti o



C



ketinggian air dalam pipa bisa dikatakan mengalami penaikan yang kecil sehingga dalam grafik dapat kita lihat berupa hampir seperti garis lurus. Tetapi pada penurunan suhu dari 4 – 1,8



tidak terjadi keanehan yang disebut anomaly air dalam rentang o



C



0 suhu tersebut, terjadi anomaly airnya ketika suhu 5,8 C hingga terjadi ketinggian air mencapai 18,1 cm. Hal ini tidak sesuai dengan teori, mungkin terjadi karena suatu pengaruh udara disekitar yang membuat suatu system tersebut terlalu cepat untuk 0 memuai hingga suhu 1,8 C. Dari percobaaan yang dilakukan didapat konstanta yaitu koefisien muai panjang air rata-rata sebesar 2.05796/



untuk penurunan suhu dan 0.059884/ o



o



C



C



untuk penaikan suhu. Hasil yang didapatkan tidaklah maksimum yang disebabkan oleh penurunan suhu yang tidak konstan. Percobaan suhu 0



tidaklah didapatkan, o



C



karena plastik tempat pendinginan air masih dipengaruhi oleh keadaan luarnya dan suhu terendah didapatkan hanya sebesar 1 o



C.