LABORATORIUM FISIKA 2
PERCOBAAN PERCOBAAN KALOR JENIS I.
Tujuan Pe Percobaan
Tujuan dari dilakukannya percobaan ini adalah : 1.
Mema Memaham hamii sif sifat at-s -sifa ifatt per pertu tukar karan an kal kalor or yang yang ter terjad jadii anta antara ra dua dua benda benda yang yang suhu suhu awalnya berbeda.
2.
Menen Menentu tuka kan n kalo kalorr jenis jenis beber beberap apaa loga logam( m( besi besi dan dan alumi aluminiu nium) m) mela melalui lui perc percoba obaan an dengan metoda mencampur.
Landasan Teori
Kalor jenis(c) adalah sifat khas suatu zat yang menunjukkan kemampuan zat tersebut dalam menyerap kalor. Kalor jenis didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan atau dilepaskan untuk menaikkan atau menurunkan suhu satu satuan massa zat itu sebesar satu satuan suhu. suhu. Untuk menaikk menaikkan an suhu suatu suatu benda benda dari suhu
awal awal (t1) ke suhu akhir(t2) atau suhu suhu
kesetimbangan diperlukan sejumlah kalor. Banyaknya kalor Q yang diperlukan tergantung dari massa benda (m), kalor jenis (c), serta perubahan suhunya ( ∆T ). Secara matematis dapat ditulis :
……………………………………………….……………………………… …………………………………… ………….………………………………………………………………(1 ………………………………(1)) Q= m.c.
atau
.. …………………………….………… …………………………….…………………………………………………. ……………………………………….(2) (2)
c Keterangan :
=
Q
m.∆T
Q adalah kalor yang dilepas atau yang diterima dengan satuan joule(J) atau kalori(kal) m adalah massa suatu zat (Kg atau gram) ∆T
adalah perubahan suhu ( K atau 0C), sedangkan
4
LABORATORIUM FISIKA 2
c adalah adalah besaran besaran karakte karakteris ristik tik dari zat tersebut tersebut yang disebut disebut
dinyatakan dalam satuan
J kg
o
C atau
kkal kg
kalor kalor jenis. Kalor Kalor jenis jenis
o
C yang secara fisis merupakan kalor yang diperlukan
untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1 K atau 1 oC. Besarnya kalor jenis berbeda-beda untuk setiap jenis bahan atau zat. Pada umumnya alat yang digunak digunakan an untuk untuk menetuk menetukan an kalor kalor jenis jenis suatu suatu zat dalam dalam melakuk melakukan an percoba percobaan an adalah adalah kalorimeter . Beberapa jenis kalorimeter adalah antara lain kalorimeter aluminium, kalorimeter elektrik, dan kalorimeter bom. Prinsip penentuan kalor jenis dengan kalorimeter adalah dengan menggunakan teori asas Black . Black . Setiap benda tentu dicirikan dengan kapasitas kalor. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebesar 1oC. Dimana kapasitas kalor ini tergantung pada massa dan sifat benda tersebut. tersebut. Untuk menghilangkan menghilangkan ketergantungan ketergantungan pada massa dan mendapatkan cirri-ciri yang hanya bergantung pada bahan-bahan tersebut, maka definisi kalor jenis adalah kapasitas kalor dari satu gram bahan tersebut. Satu kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air pada satu derajad celcius. Jadi kalor jenis air adalah 1 kal/gram0C. . Kapasit Kapasitas as kalor kalor air denga dengan n massa m dan kalor jenis 1 kal/gram oC adalah m, sedangkan kapasitas kalor suatu benda dengan massa m dan kalor jenis c kal/gram oC adalah mc. Karena mc/m= c, maka kalor jenis suatu zat dapat dipandang sebagai perbandingan kapasitas kalor benda dengan dengan kapasitas kapasitas kalor kalor air dengan dengan massa massa yang sama. sama.
Pada tabel 1 di bawah ini merupakan merupakan nilai kalor jenis untuk berbagai zat yang diukur pada tekanan konstan 1 atm dan pada temperature 200 C ( sumber : Giancoli, jilid 1,edisi ke -5). -5) .
Kalor jenis(c) 0
N0 1 2 3 4 5 6 7 8
Zat Aluminium Kaca Tembaga Besi/baja Timah Hitam Perak Marmer Kayu
kkal/kg C
J/kg0C
0,22 0,20 0,093 0,11 0,031 0,056 0,21 0,4
900 840 390 450 130 230 860 1700
4
LABORATORIUM FISIKA 2
9 10 11 12 14 `15
Alkohol(ethyl) Air raksa Air Es(-50C) Uap(1100) Tubuh manusia(rata-
16
rata) Protein
0,58 0,033 1,00 0,50 0,48 0,83
2400 140 4186 2100 2010 3470
0,4 Tabel 1 : kalor jenis
1700
Pada tabel 1 di atas, dapat kita lihat bahwa air mempunyai kalor jenis yang besar. Hai ini berarti, berarti, untuk kenaikan suhu yang sama, air mampu mampu menyerap menyerap kalor dalam jumlah yang lebih banyak dibandingkan dibandingkan zat yang lainnya. Hal ini menyebabkan menyebabkan air sering digunakan digunakan sebagai sebagai zat penyimpan penyimpan enegi termal yang berasal dari matahari,seperti matahari,seperti pada panel energi surya. Selain itu, air juga digunakan digunakan sebagai cairan pendingin pendingin pada berbagai berbagai jenis mesin atau system pembangkit pembangkit energi. Dalam percobaan ini untuk menentukan besarnya kalor jenis suatu zat yang dilakukan dengan teknik percampuran suatu zat adalah dengan menggunakan azas Black . Dimana azas ini mengatakan mengatakan bahwa “ Apabila dua benda atau zat suhunya berbeda dipertemukan(dicampurkan), maka benda yang suhunya tinggi akan memberikan kalor kepada benda yang suhunya rendah. Pada akhir percampuran, percampuran, suhu kedua benda menjadi menjadi sama( kesetimbangan kesetimbangan termal termal )”. Akan tetapi, pada kenyatannya kenyatannya percampur percampuran an antara dua zat yang yang berbeda suhunya suhunya terdapat terdapat kalor yang yang hilang ke lingkungan, misalnya ke udara. Oleh karena itu, percampuran sebaiknya dilakukan pada bejana yang terisolasi dengan baik, sehingga kalor tidak mengalir ke lingkungan. Apabila pada peristiwa pertukaran kalor tidak terdapat kalor yang hilang maka pernyataan asas Black akan Black akan berlaku, yaitu berlaku, yaitu Jumlah kalor yang dilepas = Jumlah kalor yang diterima. diterima. Secara metematis pernyataan dari asas Black dapat Black dapat ditulis dalam bentuk persamaan :
Qlepas = Qterima
………………..………..……………………………………………..(3)
Kalorimeter yang digunakan untuk menetukan kalor jenis bisa dalam bentuk cawan agar tidak banyak banyak kalor yang diserap, biasanya biasanya cawan 4 Gambar 1: kalorimeter
LABORATORIUM FISIKA 2
yang digunakan digunakan adalah adalah cawan cawan logam logam tipis tipis yang kapasita kapasitass kalorny kalornyaa kecil, kecil, mudah mudah diukur diukur dan dilet diletakk akkan an dalam dalam selu selubun bung g penye penyekat kat untuk untuk mence mencega gah h terj terjadi adinya nya pert pertuka ukara ran n kalor kalor kelu keluar. ar. Kalorimeter dirancang sedemikian sehingga pertukaran kalor yang terjadi antara isi kalorimeter dengan lingkungan sekitar dapat diabaikan. Untuk memperkecil kalor yang hilang karena pancaran radia radiasi si semi seminim nimal al mungk mungkin, in, bejan bejanaa kalor kalorim imet eter er diiso diisola lasi si baik baik dalam dalam maup maupun un luar luar untuk untuk meniadakan meniadakan kalor yang hilang karena hantaran konduksi konduksi dan konveksi udara sekitar. sekitar. Kalorimeter Kalorimeter ditempatkan dalam bejana yang lebih besar dan ruang diantara kedua bejana itu diisi dengan bahan penyekat penyekat kalor. Untuk mencegah mencegah penguapan penguapan cairan yang ada didalam kalorimeter, kalorimeter, tutup kalorimeter yang mudah dibuka dibuat dari bahan penyekat kalor. Agar kesetimbangan suhu dalam waktu pendek dapat tercapai setelah logam diletakkan dalam air dalam kalorimeter, maka air harus diadu diaduk. k. Term Termom omet eter er yang yang digu digunak nakan an untuk untuk mengu mengukur kur suhu suhu keset kesetim imba banga ngan n itu itu juga juga dapat dapat digunakan sebagai pengaduk. Thermometer juga menyerap sejumlah kalor sebagai tercapainya suhu kesetim kesetimbang bangan. an. Akan Akan tetapi, tetapi,
biasanya biasanya kapasita kapasitass kalornya kalornya sangat sangat kecil kecil sehingg sehinggaa dapat dapat
diabaika diabaikan. n. Dalam Dalam menetuk menetukan an kalor kalor jenis jenis suatu suatu logam logam secara secara eksper eksperimen imental tal dengan dengan metode metode mencampur, logam sampel yang massanya diketahui dan yang telah dipanaskan sampai suhu tertentu dicelupkan kedalam air yang massa diketahui dengan suhu lebih rendah. Ketika tercapai kesetimbangan kesetimbangan termal, maka air dalam kalorimeter itu mendapat mendapat kalor yang dilepas oleh logam. logam. Dengan persamaan azas Black , maka keadaan ini dinyatakan dengan persamaan: …………..……………………………………(4)
Qlepas = Qterima Mc (T1 - T2) = (m + m1c1) (T2 – T3)
Keterangan :
M=
massa logam (gram)
T1 =
suhu suhu loga logam m sebel sebelum um menca mencapa paii keset kesetim imban banga gan n (oC)
T2 = suhu suhu kes keset etim imba bang ngan an akh akhir ir (oC) T3 = suhu suhu awal awal air dan dan kalo kalori rime mete terr (oC) m =
massa air (gram)
4
LABORATORIUM FISIKA 2
III III.
m1 =
mass massaa cawa cawan n kalo kalori rime mete terr (gra (gram) m)
c =
kal kalor jenis logam ( 0 ) gr c
c1 =
kal kalor jenis bahan pembuat cawan ( 0 ) gr c
Alat/ lat/Ba Baha han n:
1).
Kalorimeter
2).
Kompor li listrik da dan pa panci
3). 3).
Nera Neraca ca Oha Ohaus us (ns (nst 0,0 0,01 1 gram gram,, ssp= ssp= 310 310 gra gram) m)
4).
Gelas ukur
5).
Besi (logam 1)
6).
Aluminium (logam 2)
7).
Air dingin
8).
Statif
9).
Benang secukupnya.
10).
Termometer (n (nst 10 C, ssp = 1000 C)
IV. Langkah-Langkah Kerja
Langkah-langkah kerja dalam praktikum ini adalah sebagai berikut. 1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan diperlukan dalam pratikum. 2. Mengis Mengisii panci panci dengan dengan air kran secukup secukupnya, nya, kemudia kemudian n memanas memanaskan kan air tersebu tersebutt hingga hingga mendidih dengan kompor listrik. 3. Sambil menunggu airnya mandidih, selanjutnya mengkalibrasi neraca Ohauss. 4.Menimbang massa kalorimeter kosong dengan neraca Ohauss. 5.Menimbang massa besi dan aluminium dengan neraca Ohauss. 6.Memasukkan logam besi kedalam air mendidih menggunakan benang beberapa cm yang diik diikat atka kan n pada pada stat statif if
agar agar loga logam m besi besi tida tidak k bers bersen entu tuha han n lang langsu sung ng deng dengan an plat plat
pemanas(panci pemanas(panci)) . namun lagam besi harus seluruhnya masuk kedalam air tanpa bersentuhan bersentuhan dengan plat bagian bawah panci. Seperti pada gambar dibawah ini. statif if 4
LABORATORIUM FISIKA 2
benang
Logam besi
Kompor listrik
7. Memasu Memasukkan kkan air dingin( dingin( dibawah dibawah suhu kamar) kamar) ke dalam cawan cawan calorimet calorimeter er kurang lebih lebih setengah dari volume cawan kalorimeter, kemudian menimbangnya dengan neraca Ohauss. 8. Cawa Cawan n kalor kalorim imet eter er yang yang beri berisi si air air dile dileta takka kkan n ke dalam dalam bungk bungkus us isola isolato tor, r, kemu kemudi dian an mengukur suhu air dingin dengan thermometer. 9. Mengukur suhu air yang mendidih mendidih dengan thermometer(0 – 100) 100)0C. 10. Memindahkan Memindahkan dengan cepat logam besi besi yang telah dipanaskan ke dalam kalorimeter kalorimeter yang telah dipasangi thermometer. Kemudian mengaduknya. 11. Mengukur suhu campuran campuran menggunakan menggunakan thermometer. thermometer. 12. Mengulangi Mengulangi langkah 6-11 untuk logam logam aluminium. aluminium. 13. Mencatat Mencatat hasilnya dalam jurnal jurnal hasil percobaan. percobaan.
V. Teknik analisi data
Dalam Dalam pratik pratikum um ini, besaran besaran-bes -besaran aran sepert sepertii massa( massa( massa massa logam, logam, massa massa kalorim kalorimete eter, r, massa massa air dingin) dingin) dan temper temperatur aturee atau atau suhu(Su suhu(Suhu hu awal awal air dingin, Suhu air mendidih, mendidih, Suhu kese keseti timb mbang angan) an) adala adalah h diuku diukurr seca secara ra tungg tunggal al.. Sehin Sehingg ggaa pada pada prat pratiku ikum m ini mengg mengguna unaka kan n penggukuran penggukuran tunggal, yaitu pengukuran yang dilakukan dilakukan hanya satu kali. Sehingga teknik analisis datanya adalah sebagai berikut. a. Mencari Mencari nilai nilai massa massa logam logam(( besi besi dan alumi aluminium nium). ). 4
LABORATORIUM FISIKA 2
M = M ± ∆ M 1
Dimana nilai dari M sama sama dengan M dan ∆M adalah
2
Nst Neraca Neraca Ohauss. Ohauss.
b. Mencari massa air air dingin. dingin. m= m
± ∆m
1
Dimana nilai dari m sama dengan m dan ∆m adalah
2
Nst Neraca Neraca Ohauss. Ohauss.
c. Mencari Mencari nilai nilai benar benar massa massa cawa cawan n kalorim kalorimete eter. r. m1 = m1
± ∆m1
1
Dimana nilai dari m1 sama dengan m1 dan ∆m1 adalah
2
Nst Neraca Neraca Ohaus. Ohaus.
d. Menca Mencari ri suhu suhu awa awall log logam am.. T1 = T 1 ± ∆T 1 Dimana nilai dari t1 sama dengan T 1 dan ∆T1 adalah
1 2
Nst Termomet Termometer er
e. Menca Mencari ri suhu suhu awa awall dari dari air air dingi dingin. n. T3 = T 3 ± ∆T 3 Dimana nilai dari T3 sama dengan T 3 dan ∆t3 adalah
1 2
Nst dari dari Termomete Termometer r
f. Menca Mencari ri suhu suhu kese keseti timba mbanga ngan n logam logam.. T2 = T 2
± ∆T 2
Dimana nilai dari t2 sama dengan T 2 dan ∆T2 adalah
g. Menca Mencari ri kalor kalor jen jenis is loga logam. m. c= c
± ∆c
4
1 2
Nst dari dari Termometer Termometer..
LABORATORIUM FISIKA 2
Dimana nilai c dapat dihitung dengan persamaan 4.
Qlepas = Qterima Mc (T1 - T2) = (m + m1c1) (T2 – T3)
M c (T1 - T2) = (m + m1c1) (T2 – T3) c =
(m + m1c1 ) (T 2 - T 3 ) M (T1 - T 2 )
Sedangkan untuk nilai dari ∆c dapat dihitung sebagai berikut.
∆c =
+
δ (m +
δ M (T 1
∆c =
=
- T2 )
2
(T 2 − T 3 ) M (T 1 - T 2 ) (-m − m1c1 ) M (T 1 - T 2 )
- T3 )
∆m 2 +
2
∆T 32 +
δ (m +
2
∆ M
δ M (T 1
mm1T 2T 3 2
∆T 12 +
δ M (T 1
c1 (T 2 − T 3 ) M (T 1 - T 2 )
2
∆m12 +
(m + m1c1 ) (T 2 - T 3 ) M (T 1 - T 2 )
- T3 )
- T2 )
δ (m + m1 c1 ) (T 2
mm1 MT 2T 3
2
∆m1
- T2 )
δ (m + m1 c1 ) (T 2
+
2
m 1 c1 ) ( T 2 - T 3 )
δ M (T 1
m1 Mt 1T 2T 3
- T3 )
- T2 )
δ (m + m1c1 ) (T 2 δ M (T 1
∆m 2 +
- T2 )
δ (m + m1 c1 ) (T 2 δ M (T 1
+
2
m1c1 ) (T 2 - T 3 )
2
mM 1T 2T 3 2
∆T 32 mm1 MT 1T 2
- T3 )
- T2 )
mm1 MT 1T 3
( m + m1c1 )((T 2 − T 3 )
2
2
∆ M 2
M (T 1 - T 2 ) 2
∆T 12 +
(m + m 1 c 1 ) (T 2 - T 3 ) M (T 1 - T 2 )
2
∆T 22
h. Meng Menghit hitung ung kes kesal alaha ahan n relati relatif f Dalam melakukan suatu pengukuran kita tidak bisa terlepas dari suatu kesalahan, kesalahan, besarnya presentase presentase kesalahan kesalahan itu bisa dihitung dihitung dengan dengan kesalahan kesalahan relatif, relatif, yaitu yaitu : KR =
∆C C
.100% ……………………………………………..…………………………(5)
Apabila Apabila KR < 10%, 10%, maka pengukuran pengukuran itu masih bisa diterima, diterima, dan semakin semakin kecil nilai KR maka semakin teliti pengukuran tersebut.
4
LABORATORIUM FISIKA 2
i. Menghitung Menghitung keakuratan keakuratan hasil hasil pengukuran. pengukuran.
nilai pratikum − nilai s tan dar 100% ……………………………..(6) nilais tan dar
keakura tan =
VI. Data Hasil Percobaan
Massa Kalorimeter
: 110,26 gr
Kalor jenis bahan cawan kalorimeter
5) : 0,22 kal/gr 0C (Giancoli (Giancoli jilid,edisi ke 5)
Kalor jenis logam sampel yang digunakan (buku Giancoli jilid,edisi ke 5 ): 1. Untuk logam besi
: 0,11 kal/gr 0 C
2. Untuk logam Aluminium
: 0,22 kal/gr 0 C
Tabel 1 Data hasil pengamatan untuk masing-masing logam Unsur yang dicatat Massa Logam Massa Kalorimeter dan air dingin Massa air dingin Suhu awal air dingin Suhu air mendidih Suhu kesetimbangan
Logam 1 (besi)
Logam 2 (aluminium)
10,57 gr
0,58 gr
150,87 gr
130,54 gr
40,61 gr
20,28 gr
15,0 0C
15,0 0C
87,5 0C
84,0 0C
25,5 0C
20,0 0C
VII. Hasil Analisis Data
Berdasarkan dari analisis data yang dilakukan maka diperoleh besarnya kalor jenis logam besi dan logam aluminium aluminium,, sebagai berikut. berikut. 1) Logam tembaga Kalor Kalor jenisnya jenisnya adalah :
c = (1,039 ± 0,051) kal/gram0C, dengan kesalahan relatifnya
sebesar 4,91 % dan keakuratan pratikum sebesar 844,545%.
4
LABORATORIUM FISIKA 2
2)Logam aluminium Kalo Kalorr jenis jenisnya nya adala adalah h : c = 5,999 ± 0,606
kal/gram0C, denga dengan n kesal kesalaha ahan n relat relatif ifnya nya
sebesar10,10 % , dan keakuratan pratikum sebesar 2626,82 %, %,
VIII. Pembahasan a.
Pen Penyim yimpang pangan an-p -pen enyi yim mpang pangan an yan yang g dipe dipero role leh h dan dan duga dugaa an peny penyeb ebab abny nya a.
Dalam Dalam kegiata kegiatan n pratik pratikum um yang dilakuk dilakukan an terdapa terdapatt penyim penyimpang pangan-p an-penyi enyimpa mpanga ngan, n, yaitu yaitu terutama pada penyimpangan hasil yang diperoleh. Hal ini disebabkan karena adanya kesalahan yang dilakukan ketika melakukan percobaan, kesalahan-kesalahan tersebut adalah sebagai berikut.
•
Kesalahan umum(gross-errors)
Kesalahan ini disebabkan karena kesalahan yang dilakukan oleh manusia(personal) itu sendiri, seperti dalam pembacaan skala alat ukur serta kesalahan dalam penaksiran hasilhasil pengukuran . Kesalahan yang kami lakukan yaitu : 1) saat kami melakukan kegiatan mengukur massa(massa logam, massa kalorimeter, massa air dingin) dengan neraca Ohaus dan juga pengukuran temperature terdapat kesalahan dalam penaksiran pada skala alat ukur ters tersebu ebut. t.
2) saat saat mengis mengisii cawan cawan kalori kalorime mete terr dengan dengan air yang yang jumla jumlahny hnyaa
terl terlalu alu
banyaknya, sehingga suhu campuran campuran menjadi rendah. 3) kurang cepatnya memindahkan memindahkan logam sampel yang telah dipanaskan, hal ini dapat mengakibatkan temperature logam menjadi berkurang. 4) pengukuran yang kami lakukan dalam melakukan percobaan ini adalah pengukuran tunggal, sehingga hasil pengukurannya kurang tepat dan akurat.
• Kesalahan sistematis(systematic) Kesalahan ini disebabkan karena alat ukur itu sendiri dan juga disebabkan karena adanya pengaruh pengaruh lingkungan lingkungan terhadap instrument instrument percobaan. percobaan. Kesalahan Kesalahan sisitematis sisitematis yang terjadi terjadi dalam pratikum yang kami lakukan yaitu :1) terbatasnya thermometer, dimana thermometer yang ada hanya thermometer yang berskala 00 C sampai 100o C yang digunakan digunakan untuk untuk menguku mengukurr suhu suhu air mendid mendidih, ih, akan tetapi semestiny semestinyaa harus harus ada juga juga termom termomete eterr yang berskala berskala 00C - 5 0oC untuk untuk mengu mengukur kur suhu suhu kese keseti timb mbang angan an sehin sehingg ggaa hasil hasilnya nya lebi lebih h mende mendekat katii keben kebenar aran( an(le lebih bih tepat tepat). ). 2) Pada Pada saat saat kami kami mela melakuk kukan an perc percoba obaan, an, kami kami 4
LABORATORIUM FISIKA 2
mendapatkan temperature air yang mendidih yang diukur dengan thermometer adalah 87,50 C, akan tetapi suhu air mendidih semestinya 100 oC. hal ini disebabkan karena dipengaruhi faktor lingkungan, yaitu tekanan Atmosfer di laburatorium Fisika tersebut kurang dari satu atm( 1 atm).
• Kesalahan acak(random errors) Kesalahan Kesalahan ini diakibatkan oleh penyebab-penye penyebab-penyebab bab lain yang ada diluar pengamatan dan mempengaruhi hasil percobaan. Kesalahan acak bersumber dari suatu gejala yang tidak mungkin mungkin bisa bisa diatasi diatasi semuany semuanyaa sekalig sekaligus, us, dan perubah perubahanny annyaa terlal terlalu u cepat cepat sehingg sehinggaa pengontrolannya pengontrolannya diluar kemampuan kemampuan pengamat. pengamat. Saat kami memindahkan memindahkan logam yang telah dipanaskan dipanaskan ke dalam kalorimeter, kalorimeter, tanpa kami sadari ada sebagian kalor yang mengalir mengalir ke luar( lingkungan). Sehingga kalor yang ada di dalam kalorimeter menjadi berkurang.
b.
Kendala yang dihadapi saat pratikum maupun dalam menganalisis data.
•
Kendala saat mengukur, dimana ketika mengukur massa cawan calorimeter terdapat
kesalahan, Sehingga kami harus mengulang mengukurnya. Sehingga waktu yang kami butuhkan menjadi menjadi bertambah. bertambah.
•
Saat mengukur mengukur temperat temperature ure air mendidi mendidih, h, dengan dengan tidak tidak sengaja sengaja tangan tangan kami kami
menye menyentu ntuhka hkan n term termom omet eter er ke dasa dasarr panci panci kare karena na kepan kepanas asan. an. pada padahal hal term termom omet eter er sehar seharus usnya nya tidak tidak menye menyent ntuh uh dasar dasar panci panci.. Tentu Tentu hal hal ini berp berpen enga garuh ruh terha terhada dap p hasi hasill pengukuran. pengukuran.
•
Kendala saat menganalisis datanya(perhitungannya terlalu rumit ).
IX. Jawaban Pertanyaan
1. Pada percobaan kalor jenis,kita memulainya dengan suhu suhu air lebih rendah dari suhu kamar dan berakhir diatas suhu kamar. Alasannya adalah supaya dihasilkan perubahan suhu pada keadaan awal sampai pada keadaan setimbang tersebut terdapat rentangan yang besar. Sesuai Sesuai dengan persamaan persamaan 1 , kita kita ketahui ketahui bahwa massa dari logam logam terseb tersebut ut kecil, kecil, jika jika perubahan perubahan suhu yang didapat cukup besar, sehingga sehingga kalor yang ditransfer ditransfer oleh logam ke kalorimeter itu lebih besar, sehingga kalor jenis yang didapat lebih mendekati nilai standar( nilai pada buku).
4
LABORATORIUM FISIKA 2
2.
Pada Pada lang langka kah h perc percob obaa aan n no 6, Loga Logam m tida tidak k dipe diperk rken enan anka kan n meny menyen entu tuh h dind dindin ing g pemanas(panci pemanas(panci)) dan tidak diperkenankan diperkenankan pula sebagian sebagian logam berada di atas permukaan permukaan air. Hal ini disebabkan disebabkan agar agar logam yang kita ukur suhu tersebut tidak mendapatkan mendapatkan pengaruh pengaruh oleh panas yang berasal berasal dari pemanas pemanas tersebut, tersebut, tetapi suhu logam logam itu seharusnya seharusnya harus sesuai dengan suhu air mendidih. Jika menyentuh dinding atau dasar panci secara lang langsu sung ng,, maka maka loga logam m ters terseb ebut ut akan akan mend mendap apat at peng pengar aruh uh pana panas, s, sehi sehing ngga ga dapa dapatt menyebabkan suhu logam tersebut lebih besar dari suhu air mendidih. Disamping itu , bagian logam juga harus seluruh seluruh tercelup kedalam air yang ada di panci. Agar suhu logam harus sesuai sesuai dengan suhu air mendidih, mendidih, jika tidak semuanya semuanya tercelup tercelup kemungkinan kemungkinan suhu kogam tersebut dipengaruhi oleh suhu lingkungan.
3.
Ketika kita kita memindahkan memindahkan logam logam pemanas pemanas ke dalam air air dikalorimete dikalorimeterr tidak diperkenankan diperkenankan logam logam terseb tersebut ut menyent menyentuh uh air sebelum sebelum tercel tercelup, up, dengan dengan tujuan tujuan agar agar suhu suhu logam logam yang dihasilkan setelah dipanaskan pada air mendidih tidak berubah-ubah, sehingga dengan cepat logam dicelupkan kedalam kalorimeter untuk mendapatkan suhu kesetimbangan yang baik.
4. Yang menjadi menjadi sumber kesalahan kesalahan (error) (error) terbesar terbesar bila kita menggunakan menggunakan air terlalu terlalu banyak yaitu rentangan suhu dingin maupun suhu logam terhadap suhu kesetimbangan kesetimbangan tersebut sangat kecil sehingga akan mempersulit dalam menghitung kalor jenis logam. 5. Penjumlahan ruas kanan persamaan 4 diperbolehkan, padahal secara dimensi belum setara. Pada Pada pers persam amaa aan n 4 ditu dituli liss : Mc (T1 - T2) = (m + m1c1) (T2 – T3) , persam persamaan aan tersebu tersebutt sebenarnya sebenarnya adalah : Mc (T1 - T2) = (mcair + m1c1) (T2 – T 3). Kita ketahui bahwa kalor jenis air besarnya adalah 1kal/gr 0C. jadi jadi m . cair sama dengan m, dimana m . cair ini tidak lain adalah kapasitas kalor pada air( Cair ). ). Sehingga bisa ditulis seperti pada persamaan 4.
X. Kesimpulan
a) Sifat Sifat-s -sif ifat at pert pertuka ukara ran n kalor kalor yang terj terjadi adi antar antaraa dua benda yang yang suhu suhu awal awalnya nya berbe berbeda da bahwa Apabila Apabila dua benda atau zat suhunya berbeda dipertemukan(di dipertemukan(dicampur campurkan), kan), maka benda yang suhunya tinggi akan memberikan memberikan kalor kepada benda yang suhunya rendah. Pada akhir percampuran, suhu kedua benda menjadi sama( kesetimbangan termal).
4
LABORATORIUM FISIKA 2
b) Nilai kalor jenis jenis logam besi( besi( c besi) diperoleh diperoleh berkisar antara 0,988 kal/gram0C sampai 1,09 kal/gram0C dengan kesalahan relatifnya sebesar 4,91 %, dan keakuratan pratikum sebesar 844,545%. c) Nila Nilaii kalor kalor jenis jenis logam logam Alum Alumini inium um berk berkis isar ar antar antaraa 5,393 5,393
kal/g kal/gra ram m0C sampai sampai
6,605 6,605
kal/gram0 dengan kesalahan relatifnya sebesar10,10 % , dan keakuratan pratikum sebesar 2626,82 %,
LAMPIRAN
- Untuk logam besi a) Nilai massa logam besi M = M ± ∆ M M = M ±
1 2
nst
1 M = (10,57 ± .0,01) gram 2 M = (10,57 ± 0,005) gram M = (10,570 ± 0,005) gram 4
LABORATORIUM FISIKA 2
Ini berarti massa logam besi besarnya antara 10,565 gram sampai 10,575 gram. b) Nilai massa massa air air dingin. m = m ± ∆m m = m±
1 2
nst
m = (40,61 ±
1
.0,01) gram 2 m = (40,61 ± 0,005) gram m = (40,610 ± 0,005) gram Ini berarti massa air dingin besarnya antara 40,605 gram sampai 40,615 gram c) Nilai massa cawan kalori meter m1 = m1 ± ∆m1 m1 = m1 ±
1 2
nst
m1 = (110,26 ±
1
.0,01) gram 2 m1 = (110,26 ± 0,005) gram m1 = (110,260 ± 0,005) gram Ini berarti massa cawan kalorimeter besarnya antara 110,255 gram sampai 110,265 gram
d) Nila Nilaii suhu suhu awa awall loga logam m besi besi T 1 = T 1 ± ∆T 1 T 1 = T 1 ±
1 2
nst
T 1 = (87,5 ±
1 2
.1) 0 C
T 1 = (87,5 ± 0,5) 0 C Ini berarti suhu awal logam besarnya antara 87,0 87,00C sampai 88,00C e) Nila Nilaii suhu suhu awa awall air air ding dingin in 4
LABORATORIUM FISIKA 2
T 3 = T 3 ± ∆T 3 T 3 = T 3 ±
1 2
nst
T 3 = (15,0 ±
1 2
.1) 0C
T 3 = (15,0 ± 0,5) 0C Ini berarti suhu awal air dingin besarnya antara 14,50C sampai 15,50C f) Nila Nilaii suhu suhu keset kesetimb imbang angan an T 2
= T 2 ± ∆T 2
T 2
= T 2 ±
T 2
=
(25,5 ±
T 2
=
(25,5 ± 0,5) 0 C
1 2
nst 1 2
.1) 0 C
Ini berarti suhu kesetimbangan besarnya antara 25,00C sampai 26,00C g) Nila Nilaii kalo kalorr jeni jeniss bes besii (m + m1c1 ) (T 2 - T 3 ) c=c= M (T 1 - T 2 ) c= c=
(40,610 + 110,260 x 0,22)(25,5 − 15,0) 10,570(87,5 − 25,5) 681,1056 655,34
c = 1,039 kal 0 gr C
4
LABORATORIUM FISIKA 2
∆c =
+
2
(T 2 − T 3 ) M (T 1 - T 2 ) (-m − m1c1 )
2
M (T1 - T 2 )
∆c =
+
+
∆m 2 +
c1 (T 2 − T 3 ) M (T1 - T 2 )
∆T +
M (T1 - T 2 )
2
0,005 + 2
10,570(87,5 − 25,5)
∆m12 +
(m + m1c1 ) (T 2 - T 3 )
2 3
25,5 − 15,0
2
2
2
(40,610 + 110,260 x 0,22)(25,5 − 15,0)
= 0,0000702509 +
+
2
0,0000000003
∆ M 2
M (T 1 - T 2 ) 2
∆T + 2 1
(m + m1c1 ) (T 2 - T 3 ) M (T 1 - T 2 )
2
2
∆T 22
2
10,570(87,5 − 25,5)
0,005 2
2
− 40,610 − 110,260 x 0,22 0,005 + 0,5 2 10,570(87,5 − 25,5) 2
10,570 2 (87,5 − 25,5)
∆c = 0,0000000064
2
0,22(25,5 − 15,0)
(40,610 + 110,260 x 0,22)(25,5 − 15,0)
(10,570(87,5 − 25,5)
(m + m1c1 )((T 2 − T 3 )
2
2
0,5 2 +
+
(40,610 + 110,260 x 0,22)(25,5 − 15,0) (10,570(87,5 − 25,5)
0,0000004363
+
2
2
0,5 2
0,0024493845 +
0,0000702509
∆c = 0,002590329 ∆c = 0,051
kal gram 0 C
Nilai kalor jenis logam besi : c = c ± ∆c adalah
c = (1,039 ± 0,051)
Ini berarti berarti kalor kalor jenis logam logam besi besarnya besarnya antara antara 0,988 kal/gram0C
4
kal/gram0C
kal/gr kal/gram am0C sampai sampai
1,09 1,09
LABORATORIUM FISIKA 2
h) Nila Nilaii kesal kesalaha ahan n relat relatif if ∆c KR = x 100% c 0,051 KR = x 100% 1,039 KR = 4,91%
i) keaku keakura rata tan n has hasil il pengu pengukur kuran an nilai pratikum − nilai s tan dar keakura tan = x 100% nilai s tan dar keakura tan =
1,039 − 0,11 0,11
x 100%
keakura tan = 844,545%
-
Untuk logam aluminium
a. Nilai massa logam aluminium M = M ± ∆ M M = M ±
1 2
nst
M = (0,58 ±
1
.0,01) gram 2 M = (0,58 ± 0,005) gram M = (0,580 ± 0,005) gram Ini berarti massa logam besi besarnya antara 0,575 gram sampai 0,585 gram. b. Nilai massa air air dingin. dingin. m = m ± ∆m m = m±
1 2
nst
m = ( 20,28 ±
1
.0,01) gram 2 m = ( 20,28 ± 0,005) gram m = ( 20,280 ± 0,005) gram Ini berarti massa air dingin besarnya antara 20,275 gram sampai sampai 20,285 gram 4
LABORATORIUM FISIKA 2
c. Nilai massa cawan kalori meter m1 = m1 ± ∆m1 m1 = m1 ±
1 2
nst 1
m1 = (110,26 ±
.0,01) gram 2 m1 = (110,26 ± 0,005) gram m1 = (110,260 ± 0,005) gram Ini berarti massa cawan calorimeter besarnya antara 110,255 gram sampai 110,265 gram d. Nilai suhu awal logam aluminium T 1 = T 1 ± ∆T 1 T 1 = T 1 ±
1 2
nst
1 T 1 = (84,0 ± .1) 0 C 2 T 1 = (84,0 ± 0,5) 0 C Ini berarti suhu awal logam besarnya antara 83,5 83,5 0C sampai 84,5 0C e. Nila Nilaii suhu suhu awal awal air dingi dingin n T 3
= T 3 ± ∆T 3
T 3
= T 3 ±
T 3
=
1 (15,0 ± .1) 0C 2
T 3
=
(15,0 ± 0,5) 0C
1 2
nst
Ini berarti suhu suhu awal air dingin besarnya antara 14,50C sampai 15,50C f. Nila Nilaii suhu suhu kes keset etim imba bang ngan an T 2 = T 2 ± ∆T 2 T 2 = T 2 ±
1 2
nst
T 2 = (20,0 ±
1 2
.1) 0 C
T 2 = (20,0 ± 0,5) 0 C Ini berarti suhu kesetimbangan besarnya antara 19,50C sampai 20,50C
4
LABORATORIUM FISIKA 2
g. Nila Nilaii kalo kalorr jenis jenis alum alumini inium um (m + m1c1 ) (T 2 - T 3 ) c=c= M (T 1 - T 2 ) c= c=
(20,280 + 110,260 x 0,22)(20,0 − 15,0) 0,580(84,0 − 20,0) 222,686 37,12
c = 5,999 kal 0 gr C
∆c =
+
(T 2 − T 3 ) M (T 1 - T 2 ) (-m − m1c1 ) M (T1 - T 2 )
∆c =
+
+
2
∆m 2 +
2
∆T 32 +
c1 (T 2 − T 3 ) M (T1 - T 2 )
0,580(84,0 − 20,0)
∆m12 +
(m + m1c1 ) (T 2 - T 3 ) M (T1 - T 2 )
2
20,0 − 15,0
2
0,005 2 +
2
2
(20,280 + 110,260 x 0,22)(20,0 − 15,0) 2
∆c = 0,0000004536 + 0,000000022
∆ M 2
M (T 1 - T 2 ) 2
∆T 12 +
0,580(84,0 − 20,0)
0,580 2 (84,0 − 20,0)
(m + m1c1 ) (T 2 - T 3 ) M (T 1 - T 2 )
2
2
∆T 22
2
0,005 2
2
− 20,280 − 110,260 x 0,22 0,005 2 + 0,5 2 0,580(84,0 − 20,0)
2
0,5 + 2
(20,280 + 110,260 x 0,22)(20,0 − 15,0)
+ 0,0026745697
= 0,0021965948 + 0,0021965948 ∆c = 0,36695833 ∆c = 0,606 kal
2
0,22(20,0 − 15,0)
(20,280 + 110,260 x 0,22)(20,0 − 15,0)
0,580(84,0 − 20,0)
(m + m1c1 )((T 2 − T 3 )
2
0
gram C
4
0,580(84,0 − 20,0)
2
+ 0,3598900946
+
2
0,5
2
LABORATORIUM FISIKA 2
adalah c = 5,999 ± 0,606 kal gram 0 C Ini berarti berarti kalor jenis logam logam aluminium aluminium besarnya besarnya antara 5,393 kal/gram kal/gram0C sampai sampai 6,605 6,605
Jadi nilai kalor jenis aluminium : c = c ± ∆c
kal/gram0C h. Nila Nilaii kesal kesalaha ahan n rel relat atif if ∆c KR = x 100% c 0,606 KR = 100% 5,999 KR = 10,10%
i.
keak keakur urat atan an hasi hasill peng penguk ukur uran an keakura tan = keakura tan =
nilai pratikum − nilai s tan dar nilai s tan dar 5,999 − 0,22 0,22
x 100%
keakura tan = 2626,82%
4
x 100%