LAPORAN PRAKTIKUM 05/DOSMAN/2012
I.
Tujuan : Menyelidiki perpindahan kalor secara konduksi. Menyelidiki perpindahan kalor secara konveksi. Menyelidiki perpindahan kalor secara radiasi.
II.
Landasan Teori : Konduksi Jika sebuah logam yang salah satu ujungnya dipanaskan dalam selang waktu tertentu, ujung lainnya pun akan terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa pada batang logam tersebut terjadi aliran atau perpindahan kalor dari bagian logam yang bersuhu tinggi ke bagian logam yang bersuhu rendah. Perpindahan kalor pada logam yang tidak diikuti perpindahan massa ini disebut dengan perpindahan kalor secara konduksi. Jadi konduksi adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dn selama terjadi perpindahan kalor, tidak disertai dengan perpindahan partikel-partikel zat perantaranya. Perpindahan kalor di dalam zat padat dapat dijelaskan dengan teori atom. Atom atom dalam zat padat yang dipanaskan akan bergetar dengan kuat. Atom atom yang bergetar akan memindahkan sebagian energinya kepada atom atom tetangga terdekat yang ditumbuknya. Kemudian atom tetangga yang ditumbuk dan mendapatkan kalor ini akan ikut bergetar dan menumbuk atom tetangga lainnya, demikian seterusnya sehingga terjadi perpindahan kalor dalam zat padat. Syarat terjadinya konduksi kalor suatu benda adalah adanya perbedaan suhu antar dua tempat pada benda tersebut. Kalor akan berpindah dari tempat bersuhu tinggi ke tempat bersuhu rendah. Jika suhu kedua tempat t empat tersebut menjadi sama, maka rambatan kalor pun akan terhenti. Berdasarkan kemampuan suatu zat menghantarkan kalor secara konduksi, zat dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor adalah zat yang dapat menghantarkan kalor dengan baik, sedangkan isolator adalah kebalikannya, yaitu zata yang sukar menghantarkan kalor. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa perpindahan kalor secara konduksi bergantung pada jenis logam, luas penampang penghantar kalor, perbedaan suhu antar ujungujung logam, serta panjang penghantar yang dilalui oleh kalor tersebut. Konveksi Pada saat anda memenaskan air di kompor menggunakan sebuah panci, akan terjadi perambatan kalor dari air yang ada di dasar panci ke permukaan secara konveksi. Berdasarkan hasil pengamatan, perpindahan kalor seperti ini terjadi pada zat yang mengalir, seperti pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor secara konveksi berbeda dengan perpindahan kalor secara konduksi, di mana pada peristiwa konveksi terjadi gerakan massa atau gerakan partikel partikel zat perantara, sedangkan pada peristiwa konduksi, hal ini tidak terjadi. Perpindahan tersebut terjadi kerena adanya perbedaan massa jenis. Akibat panas, massa jenis zat di bagian bawah (yang lebih dekat dengan sumber panas) akan berkurang, sehingga akan lebih ringan daripada zat yang ada di atasnya. Hal ini yang menyebabkan zat ringan tersebut bergerak ke atas, sedangkan zat yang lebih berat akan bergerak ke bawah. Demikian seterusnya, sehingga air dalam panci akan berputar terus naik dan turun. Dari permasalahan konveksi ini akan didapat bahwa rambatan kalor secara konveksi bergantung pada koefisien konveksi termal zat yang memindahkan kalor, Halaman | 1
luas permukaan perpindahan kalor, serta beda suhu antara tempat kalor dialirkan dengan tempat pembuangan kalor. Secara matematis, dapat dinyatakan dengan persamaan berikut,
Radiasi
Radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Pada radiasi, kalor atau energi merambat tanpa membutuhkan zat perantara, berbeda halnya dengan konduksi atau konveksi yang selalu membutuhkan medium. Sebenarnya setiap benda memancarkan dan menyerap energi radiasi. Benda panas ada yang berpijar dan ada juga yang tidak berpijar. Kedua benda tersebut memencarkan/meradiasikan energi kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik dengan berbagai panjang gelombang. Yosef Stefan menemukan bahwa laju rambat kalor secara radiasi tiap satu satuan luas permukaan benda begantung pada sifat dan suhu permukaan benda. Benda yang mengkilap lebih sukar memencarkan kalor daripada benda yang hitan dan kusam. Keadaan tersebut juga berlaku untuk benda yang menyerap kalor. Benda yang permukaannnya mengkilap lebih sukar menyerap kalor daripada benda yang permukaannnya hitam dan kusam. Jadi dspst dikstsksn bahwa benda hitam dan kusam merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik.
III.
Alat dan Bahan : Logam atau sendok Termometer Pembakar spritus Stopwatch Korek api Penjepit Kaki tiga Gelas kimia Air Pewarna Dua buah termometer dengan spesifikasi yang sama Kertas Hitam
IV.
Langkah Kerja : Percobaan 1 1. Siapkan alat dan bahan. 2. Ukurlah suhu awal logam/sendok. Halaman | 2
3. 4. 5. 6. 7.
Nyalakan pembakar spritus dengan korek api. Jepitlah logam/sendok dengan penjepit. Panaskan salah satu ujung logam/sendok (ujung A) sambil mengamati waktu pemanasan ( 5 menit). Catatlah hasil pengamatan pada tabel percobaan 1. Dari percobaan yang telah dilkukan, jawablah pertanyaan berikut ! Bagaimana suhu akhir kedua ujung besi/sendok? Coba analisis apakah penyebab hal tersebut dapat terjadi?
Percobaan 2 1. 2.
Siapkan alat dan bahan. Susunlah alat seperti gambar.
3. 4. 5.
Isilah Gelas kimia dengan air. Masukkan zat warna ke dalam air. Nyalakan pembakar spritus. Letakkan spritus tepat dibawah zat warna dalam gelas kimia tersebut (sebelah kiri). 6. Amati pergerakan zat warna di dalam air. 7. Kemanakah arah aliran zat warna tersebut ? 8. Ulangi langkah 5 dengan menggeser pembakar spritus ke tengah-tengah zat warna. Kemanakah arah pergerakan zat warna tersebut ? 9. Ulangi langkah 5 dengan menggeser pembakar soritus ke kanan zat warna. Kemanakah arah pergerakan zat warna tersebut ? 10. Dari hasil percobaan tersebut cobalah gambarkan arah pergerakan (aliran) zat warnanya ! Percobaan 3 1. Siapkan alat dan bahan. 2. Letakkan masing-masing termometer di terik sinar matahari hingga kedua termometer menunjukkan suhu yang sama. 3. Salah satu termometer (termometer A) dibungkus dengan kertas hitam. 4. Setelah beberapa menit, buka kertas pembungkus dan amati hasilnya! 5. Catatlah hasil pengamatan pada tabel percobaan 3. V.
Tabel Hasil Pengamatan : Tabel Pengamatan 1 No Variable 1 Suhu awal 2 Suhu akhir
Ujung Logam A 0 28 C 0 100 C
Ujung Logam B 0 28 C 0 34 C
Waktu = 5 menit Tabel pengamtan 3 No Variable 1 Suhu awal
Termometer A 0 35 C
Termometer B 0 35 C Halaman | 3
2
VI.
Suhu akhir
0
40 C
0
48 C
Waktu = 5 menit Pembahasan : Dari kegiatan yang kami lakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa, aliran di dalam gelas disebabkan karena perbedaan massa jenis zat. Air yang menyentuh bagian bawah gelas kimia tersebut dipanasi dengan cara konduksi. Akibat air menerima kalor, maka air akan memuai dan menjadi kurang rapat. Air yang lebih rapat pada bagian atas itu turun mendorong air panas menuju ke atas. Gerakan ini menimbulkan arus konveksi. Pada bagian zat cair yang dipanaskan akan memiliki massa jenis menurun sehingga mengalir naik ke atas. Pada bagian tepi zat cair yang dipanaskan konveksi yang terjadi seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Pada bagian tengah zat cair yang dipanaskan, konveksi yang terjadi seperti ditunjukkan pada gambar berikut.
Termoskop terdiri dari dua buah bola kaca yang dihubungkan dengan pipa U berisi air alkohol yang diberi pewarna. Perhatikan gambar!
Halaman | 4
Salah satu bola lampu dicat hitam, sedangkan yang lain dicat putih. Apabila pancaran kalor mengenai bola A, hal ini mengakibatkan tekanan gas pada bola A menjadi besar. Hal ini mengakibatkan turunnya permukaan zat cair yang ada di bawahnya. Bagaimanakah sifat radiasi dari berbagai permukaan? Sifat radiasi berbagai permukaan dapat diselidiki dengan menggunakan alat termoskop diferensial. Alat yang digunakan untuk menyelidiki sifat radiasi berbagai permukaan disebut termoskop diferensial. Kedua bola lampu dicat dengan warna yang sama, tetapi di antara bola tersebut diletakkan bejana kubus yang salah satu sisinya permukaannya hitam kusam dan sisi lainnya mengkilap. Jika bejana kubus diisi dengan air panas, akan terlihat permukaan alkohol di bawah bola B turun. Perbedaan ini disebabkan karena kalor yang diserap bola B lebih besar daripada bola A. Dari hasil pengamatan yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa: 1) Permukaan benda hitam, kusam, dan kasar merupakan pemancar dan penyerap kalor yang baik. 2) Permukaan benda putih, mengkilap dan halus merupakan pemancar dan penyerap kalor yang buruk
VII. Jawaban Masalah : 1. Permukaan alkohol bila pancaran kalor jatuh pada bola A adalah yang B lebih tinggi. 2. Permukaan alkohol bila pancaran kalor jatuh pada bola A dan B secara bersamaan adalah bola B lebih besar dari A. Hal itu disebabkan karena bola B dihitamkan dan secara langsung tekanan lebih lewat di bola A. VIII. Kritik dan Saran : Kritik Guru pembina belum menjelaskan secara detail mengenai materi ini. Alat dan bahan yang digunakan juga belum diperbaharui sehingga mempermudah terjadinya kesalahan dalam percobaan. Saran Sebaiknya guru pembina menjelaskan secara mendetail dan alat dan bahan sebaiknya diperbaharui untuk menghindari kesalahan dalam percobaan. IX. Kesimpulan
Jadi, kesimpulan yang dapat kami ambil dari percobaan yang telah dilakukan adalah :
Halaman | 5
1. Logam yang dipanaskan akan terasa panas di ujung-ujungnya, namun panasnya berbeda. Hal itu disebabkan oleh perpindahan kalor dari suhu tinggi ke rendah dan disebut konduksi. 2. Perpindahan kalor secara konveksi mengikutsertakan massa jenis zat. 3. Perpindahan kalor secara radiasi tanpa membutuhkan zat perantara atau medium. 4. Panas logam dipengaruhi pula oleh besar kecilnya api pada lampu spritus. 5. Hitam merupakan warna yang menyerap kalor, sedangkan putih merupakan warna yang memantulkan kalor. X.
Daftar Pustaka Ruwanto, Bambang. 2006. Asas-asas Fisika. Yogyakarta: Yudhistira.
Rubiyanto, dkk. 2006. Buku Ajar Fisika. Surakarta : Citra Pustaka. http:// www.organisasi.org http:// www.fisikane.blogspot.com http:// www.sidikpurnomo.net http:// www.imammurtaqi.com
Halaman | 6
