LAPORAN FISIKA DAN SUHU DAN KALOR

lama pemanasan (s)
kenaikan suhu (0C)
massa zat cair (g)
lama pemanasan (s)
lama pemanasan (s)
kenaikan suhu ( ̊C)
SUHU DAN KALOR
Wahdini Ramli, Fatimah H. M. Adam, Rahmatiah
Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar
Abstrak
Telah dilakukan eksperimen Suhu dan Kalor dengan tujuan untuk mengetahui hubungan antara kalor dengan kenaikan suhu dan kalor dengan massa zat, merumuskan persamaan kalor, dan menentukan nilai kalor lebur es. Hasil pengamatan kegiatan pertama diperoleh, semakin besar lama pemanasan maka semakin besar kenaikan suhunya. Pada kegiatan kedua diperoleh, semakin besar massa zat, maka semakin besar lama pemanasannya. Pada kegiatan ketiga diperoleh nilai suhu campuran yang lebih kecil dari suhu awal yaitu dari {68,5±0,5}˚C ke {40,6±0,5}˚C. Massa campuran juga bertambah dari massa awal sebelum diberikan es batu yaitu dari {150,120±0,005}g ke {171,850±0,005}. Dari kedua grafik kegiatan 1 yang dianalisis dengan suhu awal berbeda yaitu {31,0±0,5}˚C dan {34,0±0,5}˚C diperoleh bentuk grafik yang linear yang berarti hubungan antara lama pemanasan dengan kenaikan suhu adalah berbanding lurus t~T. Sedangkan pada kegiatan 2 pun berbanding lurus m~t. Dengan lama pemanasan mewakili jumlah kalor dapat dituliskan Q~mT. Kemudian dengan analisis dimensi diperoleh nilai konstanta k bersatuan J/kgK setara dengan kalor jenis c. Sehingga persamaan kalor yaitu Q=m.c.T. Sedangkan kalor lebur es yang diperoleh dari Asas Black adalah Les ={98 ± 11}kal/g dengan perbandingan teori yaitu 80 kal/g adalah 20%. Dari percobaan tersebut disimpulkan persamaan kalor adalah Q=m.c.T. Kalor lebur es berdasarkan praktikum 98 kal/g.
Kata kunci: kalor, kalor jenis, kalor lebur, kenaikan suhu, massa zat.
RUMUSAN MASALAH
Bagaimana hubungan antara jumlah kalor (Q) dengan kenaikan suhu (T)?
Bagaimana hubungan antara massa zat (m) dengan jumlah kalor (Q)?
Bagaimana bentuk persamaan kalor (Q)?
Berapa nilai kalor lebur es hasil praktikum dan perbandingannya dengan teori?
TUJUAN
Mahasiswa dapat memahami hubungan antara jumlah kalor (Q) dengan kenaikan suhu (T).
Mahasiswa dapat memahami hubungan antara massa zat (m) dengan jumlah kalor (Q).
Mahasiswa dapat merumuskan persamaan kalor (Q).
Mahasiswa dapat menentukan kalor lebur es.
METODOLOGI EKSPERIMEN
Teori Singkat
Konsep suhu berakar dari ide kualitatif "panas" dan "dingin" yang berdasarkan pada indera sentuhan. Suatu benda yang terasa panas umumnya memiliki suhu yang lebih tinggi daripada benda serupa yang dingin. Suhu juga behubungan dengan energi kinerik molekul dari bahan (Young, 2002: 457).
Menurut Giancoli (2001: 364) kalor mengalir dengan sendirinya dari suatu benda yang temperaturnya lebih tinggi ke benda lain yang temperaturnya lebih rendah. Kalori didefenisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1 derajat celcius. Secara kuantitatif, kerja 4,186 joule (J) ternyata ekuivalen dengan 1 kalori (kal) kalor. Nilai ini dikenal dengan tara kalor mekanik :
4,186 J = 1 kal
4,186× 103 J = 1 kkal
Sebagai hasil dari percobaan ini dan yang lainnya, para ilmuan kemudian menginterpretasikan kalor bukan sebagai suatu zat, dan bahkan bukan sebagai suatu bentuk energi. Melainkan kalor merupakan transfer energi: ketika benda mengalir dari benda panas ke yang lebih dingin, energi-lah yang di transfer dari yang panas ke yang dingin. Dengan demikian kalor merupakan energi yang di transfer dari satu benda ke yang lainnya karena adanya perbedaan temperatur.
Air yang dipanaskan dalam panci akan mulai panas dan lama-kelamaan akan mendidih. Peristiwa ini sering dijumpai dalam keseharian. Proses air menjadi panas dan mendidih melibatkan perpindahan kalor dari sumber kalor ke lingkungan sekitarnya. Sumber kalor adalah api, sehingga dapat dikatakan bahwa semakin besar nyala api, maka berarti makin besar kalor yang dimiliki, atau semakin lama dipanaskan maka semakin banyak kalor yang dilepaskan. Akibat pemebrian kalor tersebut, maka suhu air akan mengalami kenaikan dimana semakin lama dipanaskan maka semakin besar kenaikan suhu pada air (Herman, 2015: 1).
Menurut Herman (2015: 2), segelas air panas yang dicampurkan dengan segelas air dingin, akan terasa hangat. Hal ini disebabkan karena adanya perpindahan kalor dari air panas ke air dingin. Itulah sebabnya suhu air panas turun dan suhu air dingin naik setelah keduanya bercampur. Pada proses pencampuran tersebut, kalor yang dilepaskan air panas diserap oleh air dingin. Jadi banyaknya kalor yang dilepaskan sama dengan banyaknya kalor yang diserap. Pernyataan ini disebut Azaz Black yang secara matematis dapat dituliskan;
Qlepas=Qserap
Bila dua sistem yang temperaturnya berbeda-beda dipersatukan bersama, maka temperatur akhir yang dicapai kedua sistem tersebut berada diantara dua temperatur permulaan tersebut. Kalor adalah sesuatu yang dipindahkan diantara sebuah sistem dan sekelilingnya sebagai akibat dari adanya perbedaan temperatur. Satuan kalor Q biasanya didefenisikan secara kuantitatifdalam perubahan tertentu yang dihasilkan di dalam sebuah benda selama proses tertentu (Halliday, 1978: 328).
Menurut Herman (2015:2), banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda dapat juga diamati ketika memasak air. Untuk mendidihkan air dalam cerek dengan kompor diperlukan selang waktu tertentu. Semakin banyak volume air yang dididihkan, semakin lama selang waktu yang diperlukan. Hal ini menunjukkan bahwa suhu bergantung pada besarnya kenaikan suhu benda dan massanya. Secara matematis dapat dituliskan:
Q=m.c.T
Menurut Halliday (1978: 328), temperatur-temperatur referensi dinyatakan karena di dekat temperatur kamar terdapat sedikit variasi kalor yang diperlukan untuk kenaikan temperatur satu derajat dengan interval temperatur yang telah dipilih. Satuan-satuan kalor dihubungkan sebagai berikut:
1,000 kkal = 1000 kal = 3,968 Btu
Zat-zat berbeda terhadap satu sama lain terhadap kuantitas kalor yang diperlukan untuk menghasilkan suatu kenaikan temperatur yang diberikan di dalam sebuah massa yang diberikan. Perbandingan banyaknya tenaga kalor Q yang dibedakan pada sebuah benda untuk menaikkan temperatur sebanyak T dinamakan kapasitas kalorC dari benda tersebut, yakni:
C = kapasitas kalor = Q T
Alat dan Bahan
Alat
Termometer = 1 buah
Kaki tiga + kasa asbes = 1 set
Pembakar spiritus = 1 buah
Statif + klem = 1 set
Beacker gelas = 2 buah
Stopwatch = 1 buah
Gelas kimia 250 ml = 2 buah
Gelas ukur = 1 buah
Neraca Ohauss 311 gram = 1 buah
Korek gas = 1 buah
Bahan
Spiritus = 1 buah
Zat cair (air mineral) = ±1000 ml
Identifikasi Variabel
Kegiatan 1: Hubungan antara jumlah kalor (Q) dengan kenaikan suhu (T)
Variabel manipulasi
Suhu awal (T0) (0C) dan lama pemanasan (t) (s)
Variabel respon
Suhu akhir (Tc) (0C)
Variabel kontrol
Volume air (V) (ml) dan jenis zat cair
Kegiatan 2: Hubungan antara massa zat (m) dengan jumlah kalor (Q)
Variabel manipulasi
Massa zat cair (m) (g)
Variabel respon
Lama pemanasan (t) (s)
Variabel kontrol
Perubahan suhu (T) (˚C) dan jenis zat cair
Definisi Operasional Variabel
Variabel manipulasi
Suhu awal adalah suhu mula-mula yang ditentukan dari 30˚C dengan kelipatan 2 hingga diperoleh 6 data dengan satuan derajat celcius (0C) simbol T0.
Lama pemanasan adalah waktu yang dibutuhkan dalam memanaskan air untuk menaikkan suhunya dengan rentang 30 s menggunakan stopwatch dari suhu mual-mula 31˚C hingga dicapai kenaikan 30 s dengan satuan sekon (s) simbol t.
Variabel respon
Suhu akhir adalah suhu yang diperoleh setelah kenaikan waktu 30 s yang diukur dengan menggunakan termometer dengan satuan celcius derajat (0C) simbol Tc.
Variabel kontrol
Volume air adalah banyaknya air yang dipanaskan dengan selang waktu tertentu yang diukur dengan gelas ukur dari skala nol dengan satuan mililiter (ml) simbol (V)
Jenis zat cair adalah zat cair apa yang digunakan untuk dipanaskan dalam percobaan ini yang tidak bersatuan atau tidak diukur.
Variabel manipulasi
Massa zat cair adalah ukuran materi dari air yang digunakan untuk dipanaskan yang diukur dengan menggunakan neraca ohauss 311 g dengan perantara gelas ukur sebagai wadah kemudian nilai yang diperoleh dikurangi dengan massa gelas ukur dengan satuan gram (g) dengan simbol m.

Variabel respon
Lama pemanasan adalah waktu yang dibutuhkan dalam memanaskan air untuk menaikkan suhunya sesuai perubahan suhu yang diinginkan yaitu 3,00C menggunakan stopwatch dari suhu mual-mula 37˚C hingga dicapai kenaikan 3,00C yaitu 40,0˚C dengan satuan sekon (s) simbol t.
Variabel kontrol
Perubahan suhu (T) (˚C) adalah hasil pengurangan suhu akhir dengan suhu awal yang diukur dengan menggunakan termometer dengan satuan celcius derajat (0C) simbol T.
Jenis zat cair adalah zat cair apa yang digunakan untuk dipanaskan dalam percobaan ini yang tidak bersatuan atau tidak diukur.
Prosedur Kerja
Menuangkan air ke dalam gelas ukur secukupnya.
Mengukur suhu awal air dengan zat cair yang akan dipanaskan.
Memanaskan air tersebut di atas kaki tiga yang dilapisi dengan asbes dengan menggunakan pembakar spiritus.
Mengamati penunjukan suhu pada selang waktu tertentu (dengan selang waktu yang sama untuk setiap data), mencatat hasilnya pada tabel hasil pengamatan.
Melakukan kegiatan yang sama dengan suhu mula-mula yang berbeda.
Mencatat ke dalam tabel pengamatan waktu yang dibutuhkan setiap selang waktu kenaikan suhu.
Memasukkan air ke dalam gelas ukur sehingga menunjukkan volume tertentu, mencatat volume air yang digunakan (menggunakan volume terkecil pada gelas ukur yang digunakan) dan memerhatikan penujukan suhu dengan termometer.
Menentukan suhu acuan (lebih besar dari suhu mula-mula sekitar 3˚C) dan besar kenaikan suhu yang diinginkan.
Memanaskan air tersebut di atas kaki tiga yang dilapisi dengan asbes menggunakan pembakar spiritus.
Menagamati kenaikan suhu pada termometer dan menyalakan stopwatch tepat ketika termometer menujukan suhu acuan. Mengukur waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air sebesar nilai kenaikan suhu yang telah ditentukan. Mencatat hasilnya dalam tabel hasil pengamatan.
Mengganti air yang digunakan, dan mengulangi langkah 3 dan 4 untuk volume air yang berbeda (lebih besar dari volume sebelumnya. Mengulangi sampai memperoleh 5 data.
Kegiatan 3: Menentukan kalor lebur es
Memanaskan air dalam gelas kimia sampai suhunya mencapai sekitar 75˚C.
Menimbang kalorimeter kosong beserta pengaduknya.
Mengukur suhu es baru dan memasukkan ke dalam kalorimeter dan menimbang untuk menentukan massa es batu.
Mengukur suhu air panas, dan memasukkan air tersebut ke dalam kalorimeter dengan cepat, tutup dan mengaduk-aduk sejenak sampai semua es abtu mencair. Ukur suhu pada saat itu sebagai campuran kemudian menimbang massa campuran untuk menentukan massa air panas.
Mencatat hasilnya ke dalam tabel pengamatan.
HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA
Hasil Pengamatan
Volume = {100 ±1} ml
Jenis zat cair = air
Tabel 1. Hubungan antara jumlah kalor (Q) dengan kenaikan suhu (T)
No.
Suhu awal (T0) (˚C)
Lama pemanasan (s)
Suhu akhir (TC) (˚C)
1
{31,0±0,5}
{30,0±0,1}
{33,0±0,5}
2
{31,0±0,5}
{60,0±0,1}
{36,0±0,5}
3
{31,0±0,5}
{90,0±0,1}
{39,0±0,5}
4
{31,0±0,5}
{120,0±0,1}
{42,0±0,5}
5
{31,0±0,5}
{150,0±0,1}
{45,0±0,5}
6
{31,0±0,5}
{180,0±0,1}
{48,0±0,5}
1
{34,0±0,5}
{32,0±0,1}
{37,0±0,5}
2
{34,0±0,5}
{64,0±0,1}
{41,0±0,5}
3
{34,0±0,5}
{96,0±0,1}
{45,0±0,5}
4
{34,0±0,5}
{128,0±0,1}
{49,5±0,5}
5
{34,0±0,5}
{160,0±0,1}
{53,5±0,5}
6
{34,0±0,5}
{192,0±0,1}
{57,0±0,5}

T0= {37,0±0,5}
T = {40,0±0,5}
T= T0-T={37,0±0,5}-{40,0±0,5}={3,0±1,0}
Tabel 2. Hubungan antara massa zat (m) dengan jumlah kalor (Q)
No.
Jenis zat cair
Massa zat cair (gr)
Lama pemanasan (s)
1
Air
{19,530±0,010}
{16,3±0,1}
2
Air
{44,540±0,010}
{19,4±0,1}
3
Air
{61,880±0,010}
{22,0±0,1}
4
Air
{81,000±0,010}
{24,2±0,1}
5
Air
{102,535±0,010}
{26,2±0,1}

Tabel 3. Pengukuran untuk menentukan kalor lebur es
No.
PENGUKURAN
HASIL PENGUKURAN
1
Massa kalorimeter kosong beserta pengaduknya
{48,890±0,005}g
2
Massa kalorimeter+pengaduk+air panas
{150,120±0,005}g
3
Suhu air panas dan kalorimeter
{68,5±0,5}˚C
4
Suhu es batu
(-10,0±0,5}˚C
5
Suhu campuran
{40,6±0,5}˚C
6
Massa kalorimeter+pengaduk+air panas+air (es batu yang mencair)
{171,850±0,005}g

ANALISIS DATA
Analisis data
Suhu awal {31,0±0,5}˚C
Untuk data 1
T1=TC-T0
T1=(33,0-31,0)˚C
T1={2,0±1,0}˚C
Untuk data 2
T2=(36,0-31,0)˚C
T2={5,0±1,0}˚C
Untuk data 3
T3=(39,0-31,0)˚C
T3={8,0±1,0}˚C
Untuk data 4
T4=(42,0-31,0)˚C
T4={11,0±1,0}˚C
Untuk data 5
T5=(45,0-31,0)˚C
T5={14,0±1,0}˚C
Untuk data 6
T6=(48,0-31,0)˚C
T6={17,0±1,0}˚C

Tabel 4. Hubungan antara kenaikan suhu T dengan lama pemanasan (s)
No.
Lama pemanasan (s)
Kenaikan suhu (˚C)
1
{30,0±0,1}
{2,0±1,0}
2
{60,0±0,1}
{5,0±1,0}
3
{90,0±0,1}
{8,0±1,0}
4
{120,0±0,1}
{11,0±1,0}
5
{150,0±0,1}
{14,0±1,0}
6
{180,0±0,1}
{17,0±1,0}

Grafik 1. Hubungan antara kenaikan suhu T dengan lama pemanasan (s)
Linear sehingga t~T
Suhu awal {34,0±0,5}˚C
Untuk data 1
T1=TC-T0
T1=(37,0-34,0)˚C
T1={3,0±1,0}˚C
Untuk data 2
T2=(41,0-34,0)˚C
T2={7,0±1,0}˚C
Untuk data 3
T3=(45,0-34,0)˚C
T3={11,0±1,0}˚C
Untuk data 4
T4=(49,5-34,0)˚C
T4={15,5±1,0}˚C
Untuk data 5
T5=(53,5-34,0)˚C
T5={19,5±1,0}˚C
Untuk data 6
T6=(56,0-34,0)˚C
T6={22,0±1,0}˚C
Tabel 5. Hubungan antara kenaikan suhu T dengan lama pemanasan (s)
No.
Lama pemanasan (s)
Kenaikan suhu (˚C)
1
{32,0±0,1}
{3,0±1,0}
2
{64,0±0,1}
{7,0±1,0}
3
{96,0±0,1}
{11,0±1,0}
4
{128,0±0,1}
{15,5±1,0}
5
{160,0±0,1}
{19,5±1,0}
6
{192,0±0,1}
{22,0±1,0}

Grafik 2. Hubungan antara kenaikan suhu T dengan lama pemanasan (s)
Linear sehingga t~T
Pada kegiatan 1 dari grafik 1 dan 2 dapat dilihat bahwa:
t~T, dimana
t mewakili Q, sehingga
Q~ T

Grafik 3. Hubungan antara massa zat cair (m) dengan lama pemanasan (s)
Linear sehingga m~t
Pada kegiatan 2 dapat juga dilihat bahwa:
m~t, dimana
t mewakili Q, sehingga
Q~ m
Hubungan tersebut diperoleh hubungan
Q~ m. T
Karena kalor tersebut bergantung pula pada jenis zatnya, maka ditambahkan konstanta sehingga diperoleh persamaan kalor,
Q = m.k. T
Satuan dari kalor jenis (menggunakan analisis dimensi) berdasarkan hasil percobaan berdasarkan percobaan dari kegiatan 1 dan 2:
Q = m.k. T
J=kg.k.K
[MLT-2][L]=k.M.θ
ML2T-2=k.M.θ
k= ML2T-2M.θ
dengan c bersatuan J/kgK
c= Jkg.K
c=ML2T-2M.θ
maka k=c dengan c (kalor jenis bersatuan J/kgK)
diperoleh persamaan
Q = m.c. T
Dengan:
Q = jumlah kalor (joule)
m = massa zat (kg)
k = konstanta jenis zat (J/kgK)
T = kenaikan suhu (Tc – T0)

Massa kalorimeter+pengaduk ={48,890±0,005}g
Massa air panas =(Massa kalorimeter+pengaduk+air panas)-
(Massa kalorimeter+pengaduk)
={150,120±0,005} g – {48,890±0,005} g ={101,230±0,010} g
Massa es batu = [Massa kalorimeter+pengaduk+air
panas+air (es batu yang mencair)]- [Massa kalorimeter+pengaduk+air panas]
={171,850±0,005} g – {150,120±0,005} g ={21,730±0,010} g

Kalor untuk menaikkan 21,730 g es dari -100C ke 00C
Jumlah kalor
Q1 = mes × ces × T
Q1 = 21,730 g × 0,5 kal/gCo × (0 – (-10)oC
Q1 = 108,65 kal
Ketidakpastian
Q1 = mes × ces × T
Karena ces bernilai konstan jadi,
Q1 = mes × T
dQ1 = Q1 mesdmes + Q1 Td T
dQ1 = Tdmes + mesd T
dQ1Q1 = TQ1dmes + mesQ1d T
dQ1Q1 =dmesmes + d T T
Q1Q1 = mesmes + T T
Q1 = mesmes+ T TQ1
Q1 =0,010 g21,730 g + 1,0 10 108,65 kal
Q1 =0,00046 + 0,1108,65 kal
Q1 = 0,10046 × 108,65 kal
Q1 = 10,915 kal
Kesalahan relatif
KR = Q1Q1× 100 %
KR= 10,915 kal108,65 kal×100 % = 10 % (2 AB)
Pelaporan fisika
Q1 ={Q1 ± Q1}
Q1={1,1±0,1}x102kal
Kalor untuk menaikkan 21,730 g air 00C sampai suhu campuran (Tc = 40,60C)
Jumlah kalor
Q2 = mes × cair × T
Q2 = 21,730 g × 1 kal/goC × (40,6 – 0) oC
Q2 = 21,730 kal/oC × 40,6 oC
Q2 = 882,238 kal
Ketidakpastian
Q2 =0,010 g21,730 g + 1 40,6 882,238 kal
Q2 =0,00046 + 0,0246 882,238 kal
Q2 = 0,02506 × 882,238 kal
Q2 = 22,1089 kal
Kesalahan relatif
KR=22,1089 kal882,238 kal × 100 % = 2,5 % (3 AB)
Pelaporan fisika
Q2={8,82±0,22}x102kal
Kalor yang hilang dari 101,230 g air dengan mendingin dari 68,50C sampai suhu campuran (Tc = 40,6 0C)
Jumlah kalor
Q3 = mair × cair × T
Q3 = 101,230 g × 1 kal/goC× (68,5 – 40,6) oC
Q3 = 101,230 kal/oC × 27,9 oC
Q3 = 2.824,317 kal
Ketidakpastian
Q3 =0,010 g101,230 g + 1,0 27,9 2.824,317 kal
Q3 =0,000098 + 0,03582.824,317 kal
Q3 = 0,035898 × 2.824,317 kal
Q3 = 101,387 kal
Kesalahan relatif
KR =101,387 kal 2.824,317 kal ×100 % = 3,58 % 3 Angka Berarti
Pelaporan fisika
Q3 ={28,2±1,0}x102 kal
Kalor yang hilang dari kalorimeter dengan mendingin dari 68,50C sampai suhu campuran(Tc = 40,6 0C)
Jumlah kalor
Q4 = mkalorimeter × caluminium × T
Q4 = 48,890 g × 0,22kal/goC × (68,5 – 40,6) oC
Q4 = 10,7558 kal/oC × 27,9 oC
Q4 = 300,087 kal
Ketidakpastian
Q4 = mkalorimetermkalorimeter+ T TQ4
Q4 =0,010 g68,5 g + 1 27,9 300,087 kal
Q4=0,0001459 + 0,0358 300,087 kal
Q4 = 0,0359459 × 300,087 kal
Q4 = 10,787 kal
Kesalahan relatif
KR = 10,787 kal300,087 kal × 100 % = 3,59 % (3 AB)
Pelaporan fisika
Q4={3,00±0,11}x102kal
Kalor lebur es dengan persamaan Azaz Black
Kalor lebur es
Qterima = Qlepas
Q1 + Qes-air + Q2 = Q3 + Q4
Q1 + mes × Les+ Q2= Q3 + Q4
108,65 kal + mes × Les +882,238 kal = 2.824,317 kal + 300,087 kal
21,730 g × Les + 990,888 kal = 3.124,404 kal
21,730 g× Les= 3.124,404 kal – 990,888 kal
21,730 g × Les = 2.133,516 kal
Les =2.133,516 kal21,730 g
Les = 98,183 kal/g
Ketidakpastian
Qterima = Qlepas
Q1 + Qes-air + Q2 = Q3 + Q4
Q1 + mes × Les + Q2 = Q3 + Q4
mes × Les = (Q3 + Q4) - (Q1 + Q2)
Les =Q3+ Q4- (Q1+ Q2)mes
Les = [(Q3 + Q4) - (Q1 + Q2)] mes-1
Les = Q3 × mes-1 + Q4 × mes-1 - Q1 × mes-1 - Q2 × mes-1
dLes = Les Q3 dQ3+ Les Q4dQ4+ Les Q1 dQ1+ Les Q2 dQ2+ Les mesdmes
dLes =mes-1 dQ3+mes-1 dQ4+mes-1 dQ1+mes-1 dQ2+
(Q3+ Q4- Q1- Q2) dmes
dLes =dQ3mes+dQ4mes+dQ1mes+dQ2mes+(Q3+ Q4- Q1- Q2)mes-2 dmes
Les = Q1+ Q2+ Q3+ Q4mes+(Q3+ Q4- Q1- Q2) mesmes2
Les =110,915 kal+22,1089 kal+101,387 kal+10,787 kal21,730 g+
2.824,317 kal+300,087 kal-108,65 kal-882,238 kal0,01 g(21,730 g)2
Les =245,1979 kal21,730 g+21,335 kal g472,1929 g2
Les =11,284 kal/g+0,045 kal/g
Les = 11,329 kal/g

Kesalahan relatif
KR = LesLes× 100 %
KR = 11,329 kal/g98,183 kal/g × 100 % = 11,5 % (2 AB)
Pelaporan fisika
Les ={Les ± Les}
Les ={98 ± 11}kal/g
Perbandingan teori
%diff =Lteori- LpraktikumLrata-rata×100%
%diff=80,000 kal/g-98,183 kal/g89,0915 kal/g×100%
%diff==18,18389,0915×100 % =0,2040 × 100 %=20%
PEMBAHASAN
Pada kegiatan pertama dengan mencari hubungan antara jumlah kalor dengan kenaikan suhu, maka variabel yang dimanipulasi adalah lama pemanasannya yang mewakili jumlah kalor. Dengan suhu awal yaitu T0={31,0±0,5}˚C dengan lama pemanasan dimulai dari t={30,0±0,1}s berkelipatan 2 hingga diperoleh 6 data. Untuk data 1 diperoleh kenaikan suhu yaitu T1={2,0±1,0}˚C, data 2 T2={5,0±1,0}˚C, data 3 T3={8,0±1,0}˚C, data 4 T4={11,0±1,0}˚C, data 5 T5={14,0±1,0}˚C, dan data 6 T6={17,0±1,0}˚C.
Sedangkan dengan suhu awal yang berbeda yaitu T0={34,0±0,5}˚C diperoleh data 1 T1={3,0±1,0}˚C, data 2 T2={7,0±1,0}˚C, data 3 T3={11,0±1,0}˚C, data 4 T4={15,5±1,0}˚C, data 5 T5={19,5±1,0}˚C, dan data 6 T6={22,0±1,0}˚C.
Kemudian dibuat tabel hubungan antara lama pemanasan dengan kenaikan suhu untuk dibuatkan grafik yaitu grafik 1 untuk suhu awal T0={31,0±0,5}˚C dan grafik 2 untuk suhu awal T0={34,0±0,5}˚C . Dari grafik 1 dan 2 diperoleh data yang linear yang berarti lama pemanasan dan kenaikan suhu berbanding lurus. Artinya semakin lama waktu pemanasan, maka semakin besar pula kenaikan suhunya. Maka secara matematis dapat dituliskan t~T. Dimana lama pemanasan sebanding dengan jumlah kalor karena semakin lama pemanasan maka semakin besar pula kalor yang dibutuhkan/dikeluarkan. Sehingga diperoleh hubungan Q~T.
Dari kegiatan ini, data massa zat yang telah diukur dan lama pemansan yang mewakili jumlah kalor dibuatkan tabel untuk mencari bagaimana hubungannya dengan grafiknya. Dari grafik 3, diperoleh data yang linear yang berarti massa zat berbanding lurus dengan lama pemanasan. Artinya semakin besar massa zat, maka semakin besar pula waktu lama pemanasannya. Maka secara matematis dapat dituliskan m~t. Dimana lama pemanasan sebanding dengan jumlah kalor karena semakin lama pemanasan maka semakin besar pula kalor yang dibutuhkan/dikeluarkan. Sehingga diperoleh hubungan Q~m.
Berdasarkan hasil pembahasan pada kegiatan 1 dan 2, persamaan matematis dari jumlah kalor(Q), yaitu Q~ m. T. Karena kalor tersebut bergantung pula pada jenis zatnya, maka ditambahkan konstanta sehingga diperoleh persamaan kalor, Q = m.k. T. Satuan konstanta tersebut dianalisis dimensi sehingga diperoleh k= ML2T-2M.θ yang nilainya sama dengan c dimana c merupakan kalor jenis. Dari analisis tersebut diperoleh satuan dari c adalah J/kgK.
Dengan diperolehnya nilai k=c dimana c adalah kalor jenis, maka persamaan kalor diperoleh Q = m.c. T. Dimana Q adalah jumlah kalor dengan satuan Joule atau kalori, m adalah massa zat dengan satuan kilogram atau gram, c adalah kalor jenis zat (J/kgK),dan T adalah kenaikan suhu (Tc – T0) dengan satuak Kelvin atau derajat Celcius.
Dari kegiatan ini, variabel-variabel yang telah diukur digunakan untuk memperoleh data yang dibutuhkan untuk memperoleh nilai kalor leur es dengan menggunakan Asas Blanck. Massa air panas diperoleh dari massa kalorimeter, pengaduk, dan air panas dikurangi dengan massa kalorimeter dan pengaduk sehingga diperoleh mair panas={101,230±0,010} g. Massa es batu diperoleh dari massa kalorimeter, pengaduk, air panas, air (es batu yang mencair) dikurangi massa kalorimeter, pengaduk, dan air panas mes={21,730±0,010} g
Kemudian nilai-nilai massa dan perubahan suhu yang telah diukur digunakan untuk mencari nilai kalor yang dibutuhkan tiap perubahan suhunya. Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 21,730 g es dari -100C ke 00C adalah Q1 = 108,65 kal dengan ketidakpastian Q1 = 10,915 kal, sehingga diperoleh KR=10% dengan pelaporan fisika Q1={1,1±0,1}x102kal. Kalor untuk menaikkan 21,730 g air 00C sampai suhu campuran (Tc = 40,60C) adalah Q2 = 882,238 kal. Ketidakpastian Q2 = 22,1089 kal dengan kesalahan relatif 2,5%, sehingga pelaporan fisikanya Q2={8,82±0,22}x102kal. Kalor yang hilang dari 101,230 g air dengan mendingin dari 68,50C sampai suhu campuran (Tc = 40,6 0C) adalah Q3 = 2.824,317 kal. Ketidakpastian Q3 = 101,387 kal dengan kesalahan relatif 3,58%, sehingga pelaporan fisikanya Q3 ={28,2±1,0}x102 kal. Kalor yang hilang dari kalorimeter dengan mendingin dari 68,50C sampai suhu campuran(Tc = 40,6 0C) adalah Q4 = 300,087 kal. Ketidakpastian Q4 = 10,787 kal dengan kesalahan relatif 3,59% sehingga pelaporan fisikanya Q4={3,00±0,11}x102kal.
Data-data tersebut kemudian digunakan untuk memperoleh nilai kalor lebur es dengan menggunakan persamaan Azaz Black dimana kalor yang diserap sama dengan kalor yang diterima. Dimana kalor yang diserap atau diterima termasuk Q1 + Qes-air + Q2 dan kalor yang dilepas adalah Q3 + Q4. Kalor lebur es yang diperoleh adalah Les ={98 ± 11}kal/g. Jika dibandingkan dengan nilai teori yaitu 80 kal/g dengan persen diff diperoleh perbedaan 20%. Hal ini terjadi karena susahnya untuk mengukur massa air panas dengan cepat karena menggunakan Neraca Ohauss 311 g sehingga banyak kalor yang dilepaskan. Kemudian massa es yang dimasukkan juga sedikit sehingga nilainya tidak terlalu berpengaruh dan membuat kita sulit untuk menentukan kapan es batu tersebut mencair.
SIMPULAN DAN DISKUSI
Simpulan
Simpulan berdasarkan rumusan masalah yang diajukan adalah,
Hubungan antara jumlah kalor (Q) dengan kenaikan suhu (T) adalah berbanding lurus Q~T.
Hubungan antara massa zat (m) dengan jumlah kalor (Q) adalah berbanding lurus m~Q
Persamaan kalor yang diperoleh dari percobaan adalah Q=m.c.T
Nilai kalor lebur es hasil praktikum adalah Les ={98 ± 11}kal/g dengan persen perbedaan dari teori yang bernilai 80 kal/g adalah 20%.
Diskusi
Diskusi yang kami lakukan berupa saran untuk asisten, dosen, dan laboratorium ,
Saran bagi asisten
Kepada asisten kami menyarankan agar lebih memperhatikan keadaan praktikan. Asisten hendaknya tidak meninggalkan praktikan saat melakukan praktikum agar segala pengarahan mengenai praktikum dapat diperoleh dengan jelas oleh praktikan.
Saran bagi praktikan
Kepada praktikan hendaknya mencari asisten untuk meminta respon dan analisis pada awal waktu sebelum pengumpulan laporan agar tidak kewalahan mengerjakan laporan praktikum. Dalam pengambilan data juga harus berhati-hati agar tidak merusak alat maupun bahan yang digunakan dan yang paling penting adalah praktikan harus teliti dalam pengambilan data agar data yang diperoleh sesuai dengan teori.
Saran bagi dosen
Kepada dosen hendaknya membimbing lebih baik kepada para asisten akan bagaimana cara membimbing praktikannya dalam melakukan suatu praktikum sesuai dengan aturan-aturan yang ada.

Saran bagi laboratorium
Kepada laboratorium maupun petugas yang menyediakan alat dan bahan dalam praktikum hendaknya mengawasi dan memperhatikan alat-alat ukur atau kelengkapan yang ada di dalam laboratorium karena masih banyak dari alat tersebut yang sudah rusak yaitu memiliki kesalahan bersistem bahkan tak dapat/layak untuk digunakan lagi.

DAFTAR RUJUKAN
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 1 Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga
Halliday, David dan Resnick, Robert. 1978. Fisika Jilid 2 Edisi ketiga (terjemahan). Jakarta: Erlangga
Herman dan asisten LFD. 2015. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Makassar: Unit Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Makassar.
Young, Hugh D. dan Roger A. Freedman. 2002. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid I. Jakarta: Erlangga

LAPORAN FISIKA DAN SUHU DAN KALOR

Recommend Documents