LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR I
PENDINGINAN AIR
KURNIAWAN PRATAMA ARIFIN GEOFISIKA UGM 2012 12 / 331447 / PA /14701
LABORATORIUM FISIKA DASAR JURUSAN FISIKA FMIPA UNIVERSITAS GADJAH MADA
LAPORAN PRAKTIKUM
PENDINGINAN AIR
I.
PENDAHULUAN
Dalam menjalani kehidupan ini, kita akan selalu membutuhkan air. Air adalah sesuatu yang tidak bisa lepas dari kehidupan kita, karena air adalah hal yang sangat penting bagi kehidupan ini. Tanpa air kita tidak akan bisa bertahan hidup. Air juga berhubungan dengan penerapan dari ilmu fisika. Salah satunya adalah proses pendinginan air. Air yang mula-mula memiliki suhu yang tinggi, lama-lama suhunya akan menurun. Pada praktikum kali ini, praktikan akan mencoba untuk mengetahui proses pendinginan pada air, dan akan mencari tahu tentang faktor-faktor faktor -faktor apa saja yang mempengaruhi pendinginan air tersebut.
II.
TUJUAN
1. Belajar menerapkan dan mengartikan (meng-interpretasi-kan) grafik. 2. Menentukan konstanta pendinginan air. 3. Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi proses pendinginan air.
III.
DASAR TEORI
Pendinginan air merupakan peristiwa penurunan suhu pada air. Air yang mula-mula panas, lama kelamaan akan dingin. Zat atau benda yang lebih panas dari pada suhu lingkungannya, akan mengalamani penurunan suhu atau pendinginan karena adanya perpindahan perpindahan kalor. Suatu hipotesa kerja menyatakan bahwa kecepatan mendingin
(turunnya suhu tiap satuan waktu), akan berbanding langsung dengan selisih suhu antara cairannya dan lingkungannya.
Hal itu dinyatakan dengan rumus :
= α (T-T (T-To)
dimana α = suatu konstanta T = suhu cairan To = suhu lingkungan
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pendinginan air adalah volume dan luas penampang wadah air.
IV.
METODE EKSPERIMEN
1. Alat dan Bahan a) 3 buah gelas beker (100, 250, dan 600 ml dengan tutup) b) 3 termometer c) Jam tangan atau stopwatch d) Termos dengan air panas
2. Skema prcobaan a) Gelas ukur berbeda dengan volume sama
b) Gelas ukur sama dengan volume berbeda
3. Tata laksana percobaan a) Alat dan bahan disiapkan b) Pada percobaan pertama digunakan gelas ukur dengan ukuran berbeda c) Air panas dimasukkan ke dalam 3 gelas tersebut dengan volume yang sama, yaitu sebanyak 100ml d) Lalu gelas-gelas tersebut ditutup dengan penutup yang terpasang thermometer pada penutup tersebut e) Suhu awal air pada masing-masing gelas diukur dan dicatat f) Penurunan suhu setiap 1 menit dicatat sampai didapat 20 data g) Pada percobaan kedua dilakukan dengan gelas ukur dengan ukuran sama. h) Air panas dimasukkan ke dalam 3 gelas tersebut dengan volume masing-masing 100ml, 200ml, dan 300ml i) Langkah-langkah Langkah-langkah pada point “d” sampai “f” diulangi.
4. Metode analisa data a) Grafik Sumbu X adalah waktu (t), dan sumbu Y adalah ln(T-T o).
Y
ln (T-To)
X
b) Analisa data
= α (T-T (T-To)
t (menit)
∫ ∫ = α.dt
=α
ln (Tt-To) – ln(Tt ln(Tto-To) = α (t-t (t-to) ln (Tt-To) = α.t +ln(Tt o-To) y
= m.x +
c
nilai m dicari dengan menggunakan metode regresi linear
) (
V.
HASIL EKSPERIMEN
1. Data 1.1)
Luas permukaan berbeda, volume sama
a. Gelas beker 100ml, volume 100ml t (menit)
Tt (°C)
T₀ (°C)
Tt-T₀ (°C)
ln(Tt-T₀)
1
66
29
37
3.610918
2
65
29
36
3.583519
3
64
29
35
3.555348
4
63
29
34
3.526361
5
62
29
33
3.496508
6
61
29
32
3.465736
7
60
29
31
3.433987
8
59
29
30
3.401197
9
58
29
29
3.367296
10
57
29
28
3.332205
11
57
29
28
3.332205
12
56
29
27
3.295837
13
55.5
29
26.5
3.277145
14
55
29
26
3.258097
15
54
29
25
3.218876
16
53.5
29
24.5
3.198673
17
53
29
24
3.178054
18
52
29
23
3.135494
19
52
29
23
3.135494
20
51
29
22
3.091042
b. Gelas beker 250ml, volume 100ml t (menit)
Tt (°C)
T₀ (°C)
Tt-T₀ (°C)
ln(Tt-T₀)
1
69
29
40
3.688879
2
68
29
39
3.663562
3
66
29
37
3.610918
4
64
29
35
3.555348
5
63
29
34
3.526361
6
62
29
33
3.496508
7
61
29
32
3.465736
8
60
29
31
3.433987
9
59
29
30
3.401197
10
58
29
29
3.367296
11
57
29
28
3.332205
12
56.5
29
27.5
3.314186
13
56
29
27
3.295837
14
55
29
26
3.258097
15
54.5
29
25.5
3.238678
16
53.5
29
24.5
3.198673
17
53
29
24
3.178054
18
52
29
23
3.135494
19
52
29
23
3.135494
20
51.5
29
22.5
3.113515
c. Gelas beker 600ml, volume 100ml t (menit)
Tt (°C)
T₀ (°C)
Tt-T₀ (°C)
ln(Tt-T₀)
1
58
29
29
3.367296
2
56
29
27
3.295837
3
55
29
26
3.258097
4
54
29
25
3.218876
5
53
29
24
3.178054
6
52
29
23
3.135494
7
51
29
22
3.091042
8
50
29
21
3.044522
9
49
29
20
2.995732
10
48
29
19
2.944439
11
47.5
29
18.5
2.917771
12
47
29
18
2.890372
13
46
29
17
2.833213
14
45.5
29
16.5
2.80336
15
45
29
16
2.772589
16
44
29
15
2.70805
17
43.5
29
14.5
2.674149
18
43
29
14
2.639057
19
43
29
14
2.639057
20
42
29
13
2.564949
1.2)
Luas permukaan sama, volume berbeda
a. Gelas beker 600ml, volume 100ml t (menit)
Tt (°C)
T₀ (°C)
Tt-T₀ (°C)
ln(Tt-T₀)
1
61
29
32
3.465736
2
59
29
30
3.401197
3
58
29
29
3.367296
4
57
29
28
3.332205
5
55.5
29
26.5
3.277145
6
54
29
25
3.218876
7
53
29
24
3.178054
8
53
29
24
3.178054
9
51.5
29
22.5
3.113515
10
51
29
22
3.091042
11
50
29
21
3.044522
12
49
29
20
2.995732
13
48.5
29
19.5
2.970414
14
48
29
19
2.944439
15
47
29
18
2.890372
16
47
29
18
2.890372
17
46
29
17
2.833213
18
46
29
17
2.833213
19
45
29
16
2.772589
20
45
29
16
2.772589
b. Gelas beker 600ml, volume 200ml t (menit)
Tt (°C)
T₀ (°C)
Tt-T₀ (°C)
ln(Tt-T₀)
1
68
29
39
3.663562
2
67
29
38
3.637586
3
66
29
37
3.610918
4
65
29
36
3.583519
5
63.5
29
34.5
3.540959
6
62.5
29
33.5
3.511545
7
62
29
33
3.496508
8
61
29
32
3.465736
9
60
29
31
3.433987
10
59.5
29
30.5
3.417727
11
59
29
30
3.401197
12
58
29
29
3.367296
13
57
29
28
3.332205
14
57
29
28
3.332205
15
56
29
27
3.295837
16
55.5
29
26.5
3.277145
17
55
29
26
3.258097
18
54
29
25
3.218876
19
54
29
25
3.218876
20
53
29
24
3.178054
c. Gelas beker 600ml, volume 300ml t (menit)
Tt (°C)
T₀ (°C)
Tt-T₀ (°C)
ln(Tt-T₀)
1
71
29
42
3.73767
2
70
29
41
3.713572
3
68.5
29
39.5
3.676301
4
68
29
39
3.663562
5
67
29
38
3.637586
6
66.5
29
37.5
3.624341
7
65.5
29
36.5
3.597312
8
65
29
36
3.583519
9
64
29
35
3.555348
10
63.5
29
34.5
3.540959
11
63
29
34
3.526361
12
62
29
33
3.496508
13
61.5
29
32.5
3.48124
14
61
29
32
3.465736
15
60.5
29
31.5
3.449988
16
60
29
31
3.433987
17
59.5
29
30.5
3.417727
18
59
29
30
3.401197
19
58
29
29
3.367296
20
58
29
29
3.367296
2. Grafik 2.1)
Grafik percobaan dengan gelas ukur berbeda, volume sama
2.2)
Grafik percobaan dengan gelas ukur sama, volume berbeda
3. Perhitungan 3.1)
Percobaan dengan gelas beker 100ml, volume 100ml Suhu awal = 69°C
No
t (menit) (x)
ln(T-T₀) (y)
X²
Y²
XY
1
1
3.610917913
1
13.03873
3.610918
2
2
3.583518938
4
12.84161
7.167038
3
3
3.555348061
9
12.6405
10.66604
4
4
3.526360525
16
12.43522
14.10544
5
5
3.496507561
25
12.22557
17.48254
6
6
3.465735903
36
12.01133
20.79442
7
7
3.433987204
49
11.79227
24.03791
8
8
3.401197382
64
11.56814
27.20958
9
9
3.36729583
81
11.33868
30.30566
10
10
3.33220451
100
11.10359
33.32205
11
11
3.33220451
121
11.10359
36.65425
12
12
3.295836866
144
10.86254
39.55004
13
13
3.277144733
169
10.73968
42.60288
14
14
3.258096538
196
10.61519
45.61335
15
15
3.218875825
225
10.36116
48.28314
16
16
3.198673118
256
10.23151
51.17877
17
17
3.17805383
289
10.10003
54.02692
18
18
3.135494216
324
9.831324
56.4389
19
19
3.135494216
361
9.831324
59.57439
20
20
3.091042453
400
9.554543
61.82085
∑
210
66.89399013
2870
224.2265
684.4451
Mencari m
= -0.02698
=
=
√ =
)
=
Sy = 0.01091
= 0.01091
= 0.000423 m ± ∆m = ∆m = (-0.02698±0.000423) (-0.02698±0.000423) α ± ∆α = ∆α = (-0.02698±0.000423)/menit (-0.02698±0.000423)/menit
3.2)
Percobaan dengan gelas beker 250ml, volume 100ml Suhu awal = 72°C
No
t (menit) (x)
ln(T-T₀) (y)
X²
Y²
XY
1
1
3.688879454
1
13.60783
3.688879
2
2
3.663561646
4
13.42168
7.327123
3
3
3.610917913
9
13.03873
10.83275
4
4
3.555348061
16
12.6405
14.22139
5
5
3.526360525
25
12.43522
17.6318
6
6
3.496507561
36
12.22557
20.97905
7
7
3.465735903
49
12.01133
24.26015
8
8
3.433987204
64
11.79227
27.4719
9
9
3.401197382
81
11.56814
30.61078
10
10
3.36729583
100
11.33868
33.67296
11
11
3.33220451
121
11.10359
36.65425
12
12
3.314186005
144
10.98383
39.77023
13
13
3.295836866
169
10.86254
42.84588
14
14
3.258096538
196
10.61519
45.61335
15
15
3.238678452
225
10.48904
48.58018
16
16
3.198673118
256
10.23151
51.17877
17
17
3.17805383
289
10.10003
54.02692
18
18
3.135494216
324
9.831324
56.4389
19
19
3.135494216
361
9.831324
59.57439
20
20
3.113515309
400
9.693978
62.27031
∑
210
67.41002454
2870
227.8223
687.6499
Mencari m
=
=
= -0.030309
√ =
)
=
Sy = 0.0180155
=
= 0.0007 m ± ∆m = ∆m = (-0.030309±0.0007) (-0.030309±0.0007) α ± ∆α = ∆α = (-0.030309±0.0007)/menit (-0.030309±0.0007)/menit
3.3)
Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 100ml Suhu awal = 60°C
No
t (menit) (x)
ln(T-T₀) (y)
X²
Y²
XY
1
1
3.36729583
1
11.33868
3.367296
2
2
3.295836866
4
10.86254
6.591674
3
3
3.258096538
9
10.61519
9.77429
4
4
3.218875825
16
10.36116
12.8755
5
5
3.17805383
25
10.10003
15.89027
6
6
3.135494216
36
9.831324
18.81297
7
7
3.091042453
49
9.554543
21.6373
8
8
3.044522438
64
9.269117
24.35618
9
9
2.995732274
81
8.974412
26.96159
10
10
2.944438979
100
8.669721
29.44439
11
11
2.917770732
121
8.513386
32.09548
12
12
2.890371758
144
8.354249
34.68446
13
13
2.833213344
169
8.027098
36.83177
14
14
2.803360381
196
7.858829
39.24705
15
15
2.772588722
225
7.687248
41.58883
16
16
2.708050201
256
7.333536
43.3288
17
17
2.674148649
289
7.151071
45.46053
18
18
2.63905733
324
6.964624
47.50303
19
19
2.63905733
361
6.964624
50.14209
20
20
2.564949357
400
6.578965
51.29899
∑
210
58.97195705
2870
175.0103
591.8925
Mencari m
=
=
= -0.041072
=
=
√
)
Sy = 0.0148201
=
= 0.000575 m ± ∆m = ∆m = (-0.041072± 0.000575) α ± ∆α = ∆α = (-0.041072± 0.000575)/menit 3.4)
Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 100ml Suhu awal = 63°C
No
t (menit) (x)
ln(T-T₀) (y)
X²
Y²
XY
1
1
3.465735903
1
12.01133
3.465736
2
2
3.401197382
4
11.56814
6.802395
3
3
3.36729583
9
11.33868
10.10189
4
4
3.33220451
16
11.10359
13.32882
5
5
3.277144733
25
10.73968
16.38572
6
6
3.218875825
36
10.36116
19.31325
7
7
3.17805383
49
10.10003
22.24638
8
8
3.17805383
64
10.10003
25.42443
9
9
3.113515309
81
9.693978
28.02164
10
10
3.091042453
100
9.554543
30.91042
11
11
3.044522438
121
9.269117
33.48975
12
12
2.995732274
144
8.974412
35.94879
13
13
2.970414466
169
8.823362
38.61539
14
14
2.944438979
196
8.669721
41.22215
15
15
2.890371758
225
8.354249
43.35558
16
16
2.890371758
256
8.354249
46.24595
17
17
2.833213344
289
8.027098
48.16463
18
18
2.833213344
324
8.027098
50.99784
19
19
2.772588722
361
7.687248
52.67919
20
20
2.772588722
400
7.687248
55.45177
∑
210
61.57057541
2870
190.445
622.1717
Mencari m
=
=
= -0.03657
√ =
)
=
Sy = 0.0221042
=
= 0.000857 m ± ∆m = ∆m = (-0.03657±= 0.000857) α ± ∆α = ∆α = (-0.03657±= 0.000857)/menit 3.5)
Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 200ml Suhu awal = 70°C
No
t (menit) (x)
ln(T-T₀) (y)
X²
Y²
XY
1
1
3.663561646
1
13.421684
3.663562
2
2
3.63758616
4
13.232033
7.275172
3
3
3.610917913
9
13.038728
10.83275
4
4
3.583518938
16
12.841608
14.33408
5
5
3.540959324
25
12.538393
17.7048
6
6
3.511545439
36
12.330951
21.06927
7
7
3.496507561
49
12.225565
24.47555
8
8
3.465735903
64
12.011325
27.72589
9
9
3.433987204
81
11.792268
30.90588
10
10
3.417726684
100
11.680856
34.17727
11
11
3.401197382
121
11.568144
37.41317
12
12
3.36729583
144
11.338681
40.40755
13
13
3.33220451
169
11.103587
43.31866
14
14
3.33220451
196
11.103587
46.65086
15
15
3.295836866
225
10.862541
49.43755
16
16
3.277144733
256
10.739678
52.43432
17
17
3.258096538
289
10.615193
55.38764
18
18
3.218875825
324
10.361162
57.93976
19
19
3.218875825
361
10.361162
61.15864
20
20
3.17805383
400
10.100026
63.56108
∑
210
68.24183262
2870
233.26717
699.8735
Mencari m
=
=
= -0.025061
√ =
)
=
Sy = 0.0108483
=
= 0.000421
m ± ∆m = ∆m = (-0.025061±0.000421) (-0.025061±0.000421) α ± ∆α = ∆α = (-0.025061±0.000421)/menit (-0.025061±0.000421)/menit 3.6)
Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 300ml Suhu awal =73°C
No
t (menit) (x)
ln(T-T₀) (y)
X²
Y²
XY
1
1
3.737669618
1
13.97017
3.73767
2
2
3.713572067
4
13.79062
7.427144
3
3
3.676300672
9
13.51519
11.0289
4
4
3.663561646
16
13.42168
14.65425
5
5
3.63758616
25
13.23203
18.18793
6
6
3.624340933
36
13.13585
21.74605
7
7
3.597312261
49
12.94066
25.18119
8
8
3.583518938
64
12.84161
28.66815
9
9
3.555348061
81
12.6405
31.99813
10
10
3.540959324
100
12.53839
35.40959
11
11
3.526360525
121
12.43522
38.78997
12
12
3.496507561
144
12.22557
41.95809
13
13
3.481240089
169
12.11903
45.25612
14
14
3.465735903
196
12.01133
48.5203
15
15
3.449987546
225
11.90241
51.74981
16
16
3.433987204
256
11.79227
54.9438
17
17
3.417726684
289
11.68086
58.10135
18
18
3.401197382
324
11.56814
61.22155
19
19
3.36729583
361
11.33868
63.97862
20
20
3.36729583
400
11.33868
67.34592
∑
210
70.73750423
2870
250.4389
729.9045
Mencari m
= -0.019307
=
=
√ =
)
=
Sy = 0.008397667
=
= 0.000326 m ± ∆m = ∆m = (-0.019307±0.000326) (-0.019307±0.000326) α ± ∆α = ∆α = (-0.019307±0.000326)/menit (-0.019307±0.000326)/menit
VI.
PEMBAHASAN Pada praktikum pendinginan air ini, praktikan melakukan 2 macam percobaan. Percobaan pertama adalah pendinginan air pada 3 buah gelas dengan ukuran berbeda, volume air sama. Percobaan kedua adalah pendinginan air pada 3 buah gelas dengan ukuran sama, volume air berbeda. Percobaan dilakukan dengan mengukur dan mencatat penurunan suhu setiap menit selama 20 menit (20 kali pengambilan data). Metode yang dipakai dalam praktikum ini adalah metode grafik dan metode regresi linear. Pada metode grafik sumbu X adalah waktu (t) dalam satuan menit, dan pada sumbu Y adalah ln (T t – T – To) (Tt adalah suhu air tiap menit, sedangkan T o adalah suhu lingkungan). Pada metode regresi linear akan dicari konstanta pendinginan air, yakni α ± ∆α = m ± ∆m. Dan dari perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh hasil konstanta pendinginan air sebagai berikut : Percobaan dengan gelas ukur berbeda, volume sama 1. Percobaan dengan gelas beker 100ml, volume 100ml
α ± ∆α = ∆α = (-0.02698±0.000423)/menit (-0.02698±0.000423)/menit 2. Percobaan dengan gelas beker 250ml, volume 100ml α ± ∆α = ∆α = (-0.030309±0.0007)/menit (-0.030309±0.0007)/menit 3. Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 100ml α ± ∆α = ∆α = (-0.041072± 0.000575)/menit Percobaan dengan gelas ukur sama, volume berbeda 4. Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 100ml α ± ∆α = ∆α = (-0.03657±= 0.000857)/menit 5. Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 200ml α ± ∆α = (-0.025061±0.000421)/menit ( -0.025061±0.000421)/menit 6. Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 300ml α ± ∆α = ∆α = (-0.019307±0.000326)/menit (-0.019307±0.000326)/menit Dari nilai α tersebut, kita bisa mengetahui bahwa apabila luas permukaan wadah semakin besar, maka konstanta pendinginan air juga akan semakin besar. Dan sebaliknya apabila luas permukaan wadah semakin kecil, maka konstanta pendinginan air juga akan semakin kecil. Semakin besar volume air, maka konstanta pendinginan akan semakin kecil. Dan semakin kecil volume air, maka konstanta pendinginan akan semakin besar. Jadi dapat disimpulkan bahwa semakin luas permukaan wadah, maka penurunan suhu akan semakin cepat. Dan semakin kecil luas permukaan wadah, maka penurunan suhu akan semakin lama. Semakin besar volume air yang dimasukkan, maka penurunan suhu akan semakin lama. Dan semakin kecil volume air, maka penurunan suhu akan semakin cepat. Dan dari hal-hal itu dapat diketahui bahwa factor-faktor yang mempengaruhi proses pendinginan air adalah volume air dan luas permukaan wadah. Selain itu suhu lingkungan juga turut berpengaruh dalam proses pendinginan air. Dalam grafik yang praktikan sajikan, terdapat ketidakcocokan dengan dasar teori yang ada pada grafik no I. Seharusnya grafik “b” berada di bawah grafik “a”. Hal itu mungkin disebabkan oleh beberapa hal, yakni diantaranya karena tidak telitinya praktikan dalam mengamati suhu di thermometer, sehingga data yang diperoleh kurang akurat. Selain itu
mungkin juga dikarenakan ketika menutup wadah, suhu tidak segera diamati, sehingga Tto atau suhu awal tidak akurat.
VII.
KESIMPULAN 1. Konstanta pendinginan air pada tiap percobaan adalah : Percobaan dengan dengan gelas ukur berbeda, volume sama a. Percobaan dengan gelas beker 100ml, volume 100ml α ± ∆α = ∆α = (-0.02698±0.000423)/menit (-0.02698±0.000423)/menit b. Percobaan dengan gelas beker 250ml, volume 100ml α ± ∆α = ∆α = (-0.030309±0.0007)/menit (-0.030309±0.0007)/menit c. Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 100ml α ± ∆α = ∆α = (-0.041072± 0.000575)/menit Percobaan dengan gelas ukur sama, volume berbeda d. Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 100ml α ± ∆α = ∆α = (-0.03657±= 0.000857)/menit e. Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 200ml α ± ∆α = (-0.025061±0.000421)/menit ( -0.025061±0.000421)/menit f. Percobaan dengan gelas beker 600ml, volume 300ml α ± ∆α = ∆α = (-0.019307±0.000326)/menit (-0.019307±0.000326)/menit 2. Luas permukaan berbanding lurus dengan konstanta pendinginan air. (Semakin besar luas permukaan wadah, maka konstanta pendinginan juga akan semakin besar). 3. Volume berbanding terbalik dengan konstanta pendinginan. (Semakin besar volume air dalam wadah, maka konstanta pendinginan air akan semakin kecil). 4. Semakin besar luas permukaan wadah, maka penurunan suhu akan semakin cepat. 5. Semakin besar volume air dalam wadah, maka penurunan suhu akan semakin lama. 6. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pendinginan air adalah volume air, luas permukaan wadah, dan juga suhu lingkungan.
VIII.
REFERENSI Staf Laboratorium Fisika Dasar 2012. Panduan Praktikum Fisika Dasar. Yogyakarta : Laboratorium Fisika Dasar UGM.
Yogyakarta, 26 November 2012 Asisten
Praktikan,
Kurniawan Pratama A
