5 KAPASITAS KALOR

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA SEKOLAH 1

KAPASITAS KALOR DAN KALOR JENIS

Disusun Oleh

Nama

: Abdul Salim

NPM

: A1E008018

Asisten

: Nofriani

Dosen

: Dra. Connie Fransiska, M.Pd

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS BENGKULU 2010

Kapasitas kalor dan kalor jenis logam

1

I.

II.

III.

JUDUL: y

Kapasias Kalor

y

Kalor Jenis Logam

TUJUAN 

Menentukan kapasitas kalorimeter aluminium



Menentukan kalor jenis suatu logam

LANDASAN TEORI

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius. Perkataan ³kapasitas´ dapat memberikan pengertian yang menyesatkan karena perkataan tersebut menyarankan pernyataan ³ banyaknya kalor yang dapat dipegang oleh sebuah benda´ yang merupakan pernyataan yang pada pokoknya tidak berarti, sedangkan yang artinya sebenarnya dengan perkataan tersebut hanyalah tenaga yang harus ditambahkan sebagai kalor untuk menaikkan temperatur benda sebanyak satu derajat. Alat yang digunakan digunakan untuk mengukur mengukur jumlah jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia disebut kalorimeter . Kalorimeter yang biasa digunakan di laboraturium fisika sekolah berbentuk bejana biasanya silinder dan terbuat dari logam misalnya tembaga atau aluminium dengan ukuran 75 mm x 50 mm (garis tengah). Bejana ini dilengkapi dengan alat pengaduk dan diletakkan di dalam bejana yang lebih besar yang disebut mantel . Mantel tersebut berguna untuk mengurangi hilangnya kalor karena konveksi dan konduksi. David Halliday dan Robert Resnick. 1989. 725-728) Kalor Jenis kalor adalah satu bentuk energi. Kalor dapat mengubah suhu atau wujud benda. Satuan kalor adalah kalori disingkat denga kal. Satu kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga 0

suhunya naik 1 C. Karena kalor merupakan bentuk energi, maa dalam SI satuan kalor sama dengan satuan energi yaitu Joule/ J. Dalam pengukuran menunjukkkan adanya kesetaraan antara kalor dengan energi yaitu: 1 kalori setara dengan 4,18 J


2

atau 1 J setara dengan 0,24 kalori. Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor yang diperlukan 1 kg zat untuk menaikkan suhunya 1 0C. (Budi Sriyanto, 2006: 24-25) Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan: Q lepas = Q terima teri ma Yang melepas kalor adalah ada lah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh

Q lepas = Q terima m1.c1.(t1 - ta) = m2.c2.(ta-t2) (Sunardi. 2007: 45-50 )

Tabel Panas Jenis dan Kapasitas Panas Molar untuk Berbaga Padatan dan Cairan 0

pada 20 C

No

Zat

Panas jenis Panas jenis

Kapasitas panas molar

(kJ/kg.K)

(Kkal/kg.K)

(J/ml.K)

0.9

0,215

24,3

1.

Alumunium

2.

Bismuth

0,123

0,0294

25,7

3.

Tembaga

0,386

0,0923

24,5

4.

Emas

0,126

0,0301

25,6

5.

Es (-10 0C)

2,05

0,49

36,9

6.

Timah hitam hita m

0,128

0,0305

26,4

7.

Perak

0,233

0,0558 0, 0558

24,9

8.

Tungsen

0,134

0,0321

24,8

9.

Seng

0,387

0,0925

25,2

10.

Alkohol (Ethyl)

2,4

0,58

111

11.

Raksa

0.14

0,033

28,3

12.

Air

4,18

1

75,2


3

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa panas jenis air jauh lebih besar daripada panas jenis zat lain. Karena kapasitas panasnya yang sangat besar, air adalah baha yang baik sekali untuk menyimpan energi termis. Air juga merupakan pendingin yang baik. Air dalam jumlah yang banyak, seperti danau atau lautan cenderung membuat variasitemperatur tidak berlebiha didekatnya karena air dapat menyerap atau melepas energi termis dalam jumlah yang besar sementara mengalami perubahan temperatur yang sangat kecil. Karena panas jenis air praktis konstan meliputi jangkauan temperatur yang lebar, panas jenis sebuah benda dengan mudah dapat diukur dengan memanaskan benda

sampai

suatu

temperatur

tertentu

yang

mudah

diukur,

dengan

menempatkannya dalam bejana air yang massa dan temperaturnya duketahui, dan dengan mengukur temperatur kesetimbangan akhir. Jika seluruh sistem terisolasi dari sekitarnya maka panas yang keluar dari benda samadengan panas yang masuk ke air dan wadahnya. Prosedur ini disebt kalorimetri, dan wadah air yag erisolasi dinamaka kalorimeter. Misalkan m adalah massa benda, c adalah panas jenis, dan Tio adalah temperatur awal. Jika Tf adalah temperatur akhir benda dalam bejana air, maka panas yang keluar dari benda adalah: Qkeluar

!

mc (T io



T f )`

Dengan cara yang sama, jika T io adalah temperatur awal air dan wadahnya, dan Tf adala temperatur akhirnya (temperatur akhir benda dan air adalah sama, karena keduanya segera setimbang), maka panas yang diserap oleh air dan wadahnya adalah: Qma suk

!

m a c a (T f



T io )  m w c w (

f 

io

)

Dengan ma dan ca = 4,18 kJ/kg.K adalah massa dan panas jenis air, dan m w dan cw adalah massa dan panas jenis wadah. Perhatikan bahwa dalam persamaan ini kita telah memilih untuk menuliskan beda temperatur agar panas yang masuk dan panas yang keluar merupakan besaran yang positif. Karena jumlah panas ini sama, panas jenis c benda dapat dihitung dengan dengan menuliskan panas ang a ng keluar keluar dari benda sama dengan panas yang masuk air dan wadah: Qkeluar mc(T ib



T f )

!

!

Qmasuk

m a c a (T f  T io )  m c (T f  T ia )


4

Karena hanya beda t emperatur yang ada da dalam lam persamaan persamaan di atas ata s dan karena Kelvin dan derajat Celcius berukuran sama, maka semua temperatur dapat diukur dalam skala Kelvin da n derajat Celcius tanpa mempengaruhi hasilnya. Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikantemperatur suatu zat dengan jumlah tertentu bergantung pada apakah zat dibolehkan mengembang sementara dipanaskan. Jika zat tidak dibiarkan berekspansi, semua panas akan menyebabkan kenaika temperatur. Namun jika zat dibiarkan memuai, zat akan melakukan usaha pada sekitarnya-pada udara, jika tidak ada benda lain. Kerena itu lebih banyak energi panas dibutuhkan untuk melakukan usaha seperti halnya untuk menaikkan temperatur. Jadi, untuk semua zat yang memuai bila dipanaskan, kapasitas panas atau panas jenis pada volume konstan c v lebih kecil daripada kapasitas panas atau panas jenis pada tekanan konstan c p p. Adalah sangat sukar untk menghalangi padatan atau cairan untuk memuai jika dipanaskan. Namun, pemuaian, dan karenaitu usaha yang dilakukan , biasanya sangat kecil, sehingga perbedaan antara cv dan c p dapat diabaikan dalam banya hal. Karena padatan dan cairan biasanya dipanaskan pada tekanan konstan (atmosfer), nilai-nilai yang yang ada pada tabel di atas adalah nilai-nilai untuk tekanan konstan. Untuk gas, keadaannya cukup berbeda. Gas memuai sangat banyak jika dipanaskan pada tekanan konstan, jadi gas melakukan usaha dalam jumlah yang cukup besar. Jadi, ada perbedaan yang besar antara panas jenis dan kapasitas panas gas pada tekana tekanan n konstan dan panas jenis pada volume konstan. (P aul aul A. Tipler, 1998: 598-603)


5

IV.

PERSIAPAN PERCOBAAN

IV.1. Persiapan Percobaan Kapasitas kalor

1. Persianpan alat dan bahan sesuai dengan daftar alat dan bahan 2. Rakit alat seperti digambar 3. Periksa lagi rakitan alat

IV.2. Persiapan Percobaan Kalor jenis

1. Persianpan alat dan bahan sesuai dengan daftar alat dan bahan 2. Rakit alat seperti digambar 3. Periksa lagi rakitan alat

V.

ALAT DAN BAHAN

Table alat dan bahan yng digynakan No

Nama alat /bahankapasitas /bahankapasitas kalor

No

Nama alat/bahan kalor jenis logam

1

Thermometer

1

Thermometer

2

Isolasi Pelindung

2

Isolasi Pelindung

3

Beaker Alumunium

3

Beaker Alumunium

4

Teko listrik

4

Teko listrik

5

Balance 4 Lengan

5

Balance 4 Lengan

6

Air

6

Air

7

Kubus kogam

7


6

VI.

L

E

VI.1. L

g

1. Kal Kal i

B

Percobaan Kapasi Kapasi as kal kalor

t

iti

ang, massanya (mk ). ).

2. Kal Kal imet meter diis iisi dengan ai a ir hingga ¼ bagi bagian, kemudi kemudian timbang ti mbang massanya (mk +a). +a). 3. Suhu kal ka l r imet meter dan ai a ir di diukur (t (t1). 4. Teko lis listr ik dii diissi dengan ai a ir hingga 1/ 1/4 bagi bagian kemudi kemudian panaskan hi hingga mendi mendidih, cat catat suhu ai a ir (t (t2). 5. Air panas tadi adi dimasukkan ke dal da lam cal calor imet met er secukunya, aduk per lahan-l ahan-lahan hi hingga meret mereta kemudi kemudian cat catat suhunya (t (ta) 6. Kal Kalor imet meter bersama ai a ir campuran diti ditimbang mbang kembali kemba li (mk +c)

VI.2.Gambar percobaan kapasi kapas i as kal kalor

VI.3. Lang ang kah Percobaan Kal Kalor jeni jenis logam

1. Kubus logam dii diika katt dengan benang kemudi kemud ian timbang timbang massanya (m1). 2. Teko lis listr ik dii d iissi dengan dengan ai a ir hingga 1/ 1/4 bagi bagian, kemudi kemudian gant gantung kubus di di dal dalam gel gelas k imia hinnga logam tercel ercelup sel seluruhnya dan panaskan hi hingga mendi mendidih (t (t1). 3. Kal Kalor i met meter di di sisi dengan ai a ir 1/ 1/4 bagi bagian, kemudi kemudian di dir imbang masaa nya 4. Suhu ai a ir + kal ka lor imet meter di dicat catat (t2).

Kapasitas k alo

an k alo

jenis log a m 7

5. Logam di diangkat angkat dar i air mendi mendidih kemudi kemudian masukkan ke da la m kal kalor imet met er. 6. Air di diaduk-aduk dal da lam kal ka lor imet meter sampai sampa i suhunya tidak tidak berubah lagi agi (t3). 7. Timbang kembali kemba li kal kalor i met meter bersama ai a ir canpuran ( mk + c )

VI.4. Gambar Percobaan Kal Kalor jeni jenis logam

VII.

HASIL HASIL PE GAMAT GAMATAN

VII.1. hasil has il pen peng gamatan kapasi kapas itas kal kalor

1

Massa kal kalor imet meter kosong (mk )

57 gram

2

Massa air + massa kal ka lor imet met er (mk + a)

125,5 gram

3

Massa air panas (mk+a ± mk )

68,5 gram

4

Kal Kalor jen jeniis ai air ( cair )

1 kal ka l / g c

5

Suhu a ir + cal calor imet meter

Tdingi ngi n= 27 C = 300K

6

Suhu a ir panas

T panas= 92 0 C = 365 K

7

Suhu campuran ca mpuran

T campuran = 59 C = 332K

8

Massa cal ca lor imet meter + ai air campuran

205,4 gram

0

0

0

Kapasitas k alo

an k alo

jenis log a m 8

VII.2 VII.2.. hasil hasil pen pen amata amatan n kal kalor or jeni jeniss lo am

1

Massa calorimeter kosong

mkal = 57 gram

2

Massa air + massa kalorimeter

mkal + ad = 131,7 gram

3

Kalor jenis air

cair = 1 kal / g 0C

4

Suhu air calorimeter

t2 = 28 0C=301K

5

Suhu air panas

T panas = 92 C=365 K

6

Suhu campuran

Tcampuran = 32 C=305K

7

massa campuran

153,2 gram

8

Massa kubus logam

Mlogam = 23 gram

0

0

VII.3. VII.3. pembaha pembahana na secara secara perhitun perhitun an 1) kapasitas kalor

Mol aluminium = massa aluminium/ Ar aluminium = 57 gram/ 27 = 2,1 mol

Q lepas = Q terima map cap ¨Tap = Ckal ¨Tkal+ mad cad ¨Tad

¨Tap

= Tap- T campuran = 365 K ± 332 K = 33 K

¨Tal

= Tcampuran ± Ta+k = 332 K ± 300 K = 32 K

¨Tad

= ¨Tal = 32 K

Map

= mcapuran mcapura n ± ma+k = 205,4 g ± 125.5 g = 79.9 g


9

M ad

= ma+k ± mk = 125.5 g ± 27 g = 68.5 g

map cap ¨Tap = C kal =¨T kal + mad cad ¨Tad

79.9 g 1 kal/ g oC 33 K = Cal 32 K + 68.5 g 1 kal/g oC 32 K 2636.7 kal

= 32 K Cal + 2192 kal

32 K C kal

= 444.7 kal

C kal

= 13.89 kal/K

C kal kal = 13, 89 89 kal/K kal/K untuk untuk satu satu mol. mol. Seda Sedan n kan yan yand d di unakan unakan adalah 2.1 mol maka C kal = 29,323 kal/molK

2) Kalor Kalor jeni jeniss lo am

Q lepas = Q terima mlo

am

c lo

am

¨Tlo

am

= mair cair ¨Tair + mkal c kal ¨T kal

¨Tlogam = T panas ± T campuran campuran = 365 K ± 305 K = 60 K ¨Tair = ¨Tkal = T campuran ± T dinin = 305 K ± 301 K = 4 K mlo

am

c lo

23 g c lo K

am

am

¨Tlo

am

1380 gK c lo

am

am

= mair cair ¨Tair + mkal c kal ¨T kal

60 K = 74.7 g 1 kal/g oC 4 K + 57 g 0.212 kal/g oC 4

1380 gK c lo

c lo

am

= 298.8 kal + 48.336 kal = 347.136 kal = 0.2 0.251 515 5 kal kal// K

Jadi, kalor jenis logam yang di dapat dari perhitungan adalah c lo lo am = 0.2 0.251 515 5 kal kal// K


10

VII.4. pembahasan secara teori 1.

Kapasitas kalor

Praktikum ini adalah praktikum yang dilakukan untuk mengetahui besarnya kapasitas kalor dari kalorimeter aluminium. Kalorimeter sendiri berguna untuk membatasi lingkungan dengan system. Calorimeter yang digunakan berupa calorimeter aluminium yang memiliki besar kapasitas kalor sebesar 24.4 kal/mol0 C yang sesuia dengan literatur. Setelah kami melakuakan eksperimen kami memperoleh data sebagai berikut: Massa kalorimeter kosong 57 g, Massa air + massa kalorimeter 125.5 g, 0

Kalor jenis air 1 kal / g c, Suhu air + calorimeter

0

27 C, Suhu Suhu air panas 92

0

C,

0

Suhu campuran 59 C, Massa calorimeter + air campuran 205.4 g. Dari data tersebut kami memperoleh besar nilai kapasitas calorimeter aluminium sebesar C kal = 29,323 kal/molK yang berbeda jauh dari hasil dai buku panduan.sebesar 24.3 kal/molK. kal/molK. Dalam melakukan percobaan ini kami memulai dengan langkah-langkah yang ada pada buku penuntun. Pertama sekali kami memulai dengan menimbang breaker aluminium kemudian menimbang iar yang di masukkan masukkan dalam dala m calorimeter sebanyak ¼ serta kalorimeternya serta mengukur temperature air tesebut. Setelah itu memanaskan iar dalam teko listrikhingga mendidih dan mengukur suhu air panas tersebut kemudian setelah mendidih dan telah diukur suhunya, air panas tersebut dicampur dengan air yang berda dalam calorimeter. Air yang tercampur di aduk hingga merata kemudian di ukur kembali suhunya yang disebut dengan suhu campuran. Setelah di ukur suhu campuran kami menimbang kembali air campuran tersebut beserta kalorimeternya juga guna untuk mengetahi massa air panasnya, karena kami memanaskan air dengan tekolistrik dan tidak mengukur massa air yang dipanaskan sebelum dipanaskan. Massa air panas dapat di cari dengan cara mengurangkan jumlah masa air dingin di tambah dengan massa calorimeter dengan jumlah total campu ca mpuran ran serta calorimeter. Dari percobaan memperoleh data-data yang dicari. Denagn da ta yang kami peroleh kami menggunakan asaz black untuk menentukan kapasitas kalor pada kalorimeter aluminium .


11

Untuk menentukan menentukan kapasitas kalor dapat digunakan digunakan persamaan : Q Lepas = Q Terima Teri ma map cap ¨Tap = Ckal ¨Tkal+ mad cad ¨Tad`

Dengan memasukan memasukan data

yang kami dapat kedalam persamaan persamaan diatas

kami memperoleh besar dari kapasitas kalor 29,323 kal/molK sedangkan untuk kapasitas kalor aluminium yang terdapat di literatur sebesar 24,3 kal/mol K, ketidak

tepatan ini merupakan hal biasa biasa dalam dalam percobaan percobaan karena didalam

percobaan masih banyak kesalahan yang terjadi. Kesalahan yang biasanya terjadi yakni kesalahan dari praktikan yang kurang bisa dalam membaca skala alat ukur. Selain itu masih ada kesalahan yang kami alami yakni kalibrasi neraca yang tidak tepat. Dari kesalahan yang kami lakuakn mungkin juga adaa factor lingkungan yang mempengaruhi sehingga kurang tepaynya hasil percobaan ka mi. mi.

2.

Kalor Kalor jen jenis is lo am

Percobaan yang kami lakukan kali ini merupakan percobaan utnuk menentukan kalor jenis logam. Jadi bahan yang kami gunakan yakni logam yang berbentuk kubus kubus , pemanas air, kalorimeter dan t hermometer. Adapun langkah-langkah percobaan yang kami lakukan dalam percobaan ini yakni, kami memulainya dengan menimbang kubus logam dan menimbang calorimeter dan menimbang calorimeter bersama air. Pengukuran suju air dan 0

calorimeter diperoleh sebesar 27 C, setelah itu kami memanaskan air dengan teko listrik dan menggantungkan kubus logam denga posisi tercelup semua kedalam air dan mengukur shu air mendidih tersebut dengan asumsi bahwa suhu kubus sama dengan sushu air. Dengan kubus yang panas kami memindahkanya ke dalam calorimeter dan mengukur suhu campuran. Dari data-data yang dapatkan sesuai dengan tujuan percobaan yaitu digunakan untuk mencari kalor jnis kubus logam tersebut. Data yang kami peroleh yakni : Massa calorimeter kosong 57 gram, Massa air panas yang di asumsi sama dengan masa kubus yaitu 92 oC, Kalor jenis air 1


12

0

0

0

kal / g C, Suhu air calorimeter 28 C, Suhu campuran 32 C, massa campuran 153.2 gram, Massa kubus logam , 23 gram. Dari data yang kami peroleh kami menggunakan asaz black untuk menentukan kalor jenis suatu logam, l ogam, dengan persamaan sebagai berikut Q Lepas = Q Terima mlogam c logam ¨Tlogam = mair cair ¨Tair + mkal c kal ¨T kal

Dari persamaan diatas sehingga hasil perhitungan untuk kalor jrnis logam yang kami peroleh berdasarkan data-data sesuai dengan perhitungan pada VII.3. pembahana secara perhitungan badian 2 perhitungan kalor jenis logam yaitu 0.2515 kal/gK. Dengan melakukan perbandingan dengan lietratur hasilnya menemukan nilai yang mendekati yakni aluminium yang memiliki besar kalor jenis sebesar 0,215 kal/gK. Ktidak akuratan hasil yang diperoleh yang sesuai dengan literatur mungkin mungkin terjadi kesalahan yang kami melakukan dalam percobaan ini sehingga tidak memproleh hasil yang baik sama persis dengan ketentuan pada literatur. Hal ini dapat terjadi kesalahan saat melakukan pratikum. Kesalahan dapat berupa : I.

kesalahan Random a) Pengaruh lingkungan lingkungan : pengaruh pengaruh temperatur temperatur yang tidak tetap. Ada faktor lingkungan lain yang menyebabkan, contohnya: adanya geteran dari luar, tersenggolnya tersenggolnya meja yang sebagai tempat tumpuan alat pratikum.

b) Pengaruh pengamatan: kesalahan partikan dalam penentuan skala, baik pada pembacaan ter mometer ataupun ataupun pada pembacaan pembacaa n neraca ohaius. II.

kesalahan sistematis a) Kesalahan Baca : kasalahan paralak saat pembacaan termometer (mata tidak tegak lurus terhadap skala)

b) Kesalahan teoritis : kemungkinan pratikan melakukan kesalahan dalam mengartikan teori, ataupun salah mengartikan besaran dala m fisika.


13

VIII.

KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan 

Kapasitas kalor

Dari hasilpercobaan dapat disimpulkan : Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda satu satuan suhu. Kalor yang diperlukan untuk manaikkan suhu suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu benda itu sendiri. Sehingga dapat ditentukan dengan persa maan : C = Q / t Besar kapasiats kalor aluminium sebesar 24,4 kal/K sedangkan dari percobaan kami kami memperoleh sebesar C kal = 29,323 kal/molK. 

Kalor Kalor jen jenis is lo am

Dari hasil percobaan dapat disimpulkan : Kalor jenis (panas jenis) adalah kapasitas kalori tiap satuan massa. Sehingga dapat ditentukan dengan persamaan c = Q / m.t Hasil dari percobaan kami, ka mi, kami memperoleh besar kalor jenis logam logam ialah 0,2515 0,2515 kal/gK

dan kalor kalor jenis yang mendekati mendekati itu adalah

aluminium.

B. Saran 

Pratikan harus memahami terlebih dahulu langkah-langkah dan tujuan sebelum melakukan percobaan.



Pratikan harus teliti dan serius dalam dala m melakukan percobaan.


14

IX.

DAFTAR PUSTAKA

Halliday, David dan Robert Resnick. 1989. F isika isika Edisi Ke 3 Jilid 1. Jakarta: Erlangga Sriyanto, Budi. 2006. Gemilang untuk SMA. SMA . Jakarta: Cipta Pustaka Sunardi. 2007. F isika isika Bilingua Bili ngual. l. Bandung: Yrama Widya Tipler, Paul A. 1998. Jakarta:

isika F isika

Untuk Sains dan teknik Edisi Ketiga Jilid.

Erlangga


15

5 KAPASITAS KALOR

Recommend Documents