Laporan Praktikum Kalor Jenis K3 Fisika Dasar 1

 Kalor Jenis K3

lebih lengkapnya ada di

https://drive.google.com/file/d/1ZvCyiNUrEYIxtc2AlqwHxgWkOCQ4iIDB/view?usp=sharing

atau klik di sini untuk analisis data dan perhitungan.

oleh : Egi Fitra Ramadani

A.    TUJUAN

Menentukan harga air kalorimeter, kalor lebur es, dan kalor jenis tembaga.

 

B.     ALAT DAN BAHAN

Peranti percobaan kalor jenis :

1.        Kalorimeter (lengkap) :

a.  Bejana kalorimeter bagian dalam

b.  Bejana kalorimeter bagian luar

c.  Pengaduk

d.  Termometer

e.  Penutup

2.        Bejana didih

3.        Tabung pemanas logam tembaga

4.        Neraca torsi dan anak neraca

5.        Kompor listrik

6.        Gelas beaker

7.        Potongan-potongan kecil kawat tembaga

8.        Erlenmeyer pemanas air dengan selang plastik

9.        Air

 

C.    DASAR TEORI

Kalorimeter merupakan suatu alat yang fungsinya untuk mengukur kalori jenis suatu zat. Salah satu bentuk kalorimeter adalah kalorimeter campuran. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bejana logam yang kalor jenisnya diketahui. Bejana ini biasanya ditempatkan dalam bejana lain yang agak lebih besar. Kedua bejana dipisahkan oleh bahan penyekat misal gabus atau wol. Kegunaan bejana luar adalah sebagai isolator agar pertukaran kalor dengan sekitar kalorimeter dapat dikurangi  (Keenan, 1980)

Energi termal adalah energi kinetik acak dari partikel yang menyusun suatu sistem. Panas G adalah energi termal berpindah dari sautu sistem pada suatu temperatur ke sistem yang lain yang mengalami kontak/bersentuhan dengannya, tetapi benda pada temperatur yang lebih rendah. Satuan SI nya adalah Joule, satuan-satuan lain yang digunakan untuk panas adalah kalori (1 kal = 4,184 J) dan satuan panas Inggris atau British termal unit (1 Btu = 1054) (Bueche, 2006).

Sejumlah energi panas tertentu dibutuhkan untuk mengubah fasa sejumlah zat tertentu. Panas yang dibutuhkan sebanding dengan massa zat. Panas yang dibutuhkan untuk mencairkan zat bermassa m tanpa perubahan temperaturnya adalah :

Q = m.Lj..............(1)

dengan Lj dinamakan panas laten peleburan zat tersebut. Untuk pencairan es menjadi air pada tekanan 1 atm. Panas laten peleburan adalah 333,5 kj/kg = 79,7 kkal/kg. Bila perubahan fase adalah dari cairan menjadi gas, maka panas yang dibutuhkan adalah :

Q = m.L_v..............(2)

dengan L_v dinamakan panas laten penguapan. Untuk air pada tekanan 1 atm panas laten penguapan adalah 2,26 mj/kg = 540 kkal/kg (Tippler,2002).

Zat yang ditentukan kalor jenisnya dipanasi sampai suhu tertentu. Dengan cepat zat itu dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi air dengan suhu dan massanya yang sudah diketahui. Kalorimeter diaduk sampai suhunya tidak berubah lagi. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi, kalor jenis yang dimasukkan dapat dihitung (Syukri, 1999).

Panas jenis benda dengan mudah dapat diukur dengan memanaskan benda sampai temperatur tertentu yang mudah diukur dengan menempatkannya dalam bejana air yang massa dan temperaturnya diketahui dan dengan mengukur temperatur kesetimbangan akhir. Jika seluruh sistem terisolasi dengan sekitarnya, maka panas yang keluar dari benda sama dengan panas yang masuk ke air dan wadahnya. Prosedur ini disebut dengan kalorimetri dan wadah air yang terisolasi dinamakan kalorimeter. Misalkan m adalah massa benda, c adalah kalor jenis dan T₀ adalah temperatur awal. Jika T₁ adalah temperatur akhir benda dalam bejana air, maka panas yang keluar dari benda adalah :

Q_keluar = m.c.( T₀ - T₁ )..............(3)

Jika T₀ adalah temperatur awal air dan wadahnya dan T₁ adalah temperatur akhir benda dan air panas, maka panas yang diserap oleh air dan wadahnya adalah :

Q_masuk = m_a.c_a.( T₁ – T₀ ) + m_w.c_w.( T₁ – T₀ )..............(4)

dengan m_a dan c_a adalah massa dan panas jenis air dan m_w dan c_w adalah massa dan panas jenis wadah. Karena jumlah panas ini sama, panas jenis c benda dapat dihitung dengan menuliskan panas yang keluar dan masuk :

Q_keluar = Q_masuk

m.c.( T₀ - T₁ ) = m_a.c_a.( T₁ – T₀ ) + m_w.c_w.( T₁ – T₀ )........(5)

karena hanya beda temperatur yang ada dalam persamaan di atas dan karena kelvin dan celcius berukuran sama, maka temperatur dapat diukur dengan skala celcius maupun kelvin tanpa memengaruhi hasil (Muran, 2004).

Kalor jenis bahan sejumlah zat dapat dilihat dalam tabel berikut : (Kane, 1991).

Daftar pustaka

 

 

Laporan Praktikum Kerapatan Zat P1 Fisika Dasar 1

Kerapatan Zat

oleh : Egi Fitra Ramadani

untuk perhitungan lengkapnya silahkan kunjungi 

https://drive.google.com/file/d/1BX8qOXysDMVkGcyA11-bQfOSUnen59em/view?usp=sharing

ATAU KLIK DISINI

A.  TUJUAN

 

Menentukan kerapatan zat padat berbentuk balok, silinder, dan butiran serta zat cair.

B.  ALAT DAN BAHAN Alat :

         1.   Jangka sorong

 2.   Mikrometer sekrup

 3.   Neraca torsi

 4.   Piknometer

 5.   Neraca mohr

Bahan :

 1.   Balok kayu

 2.   Silinder logam

 3.   Pasir

 4.   Spiritus

 5.   Aquades

 

C.  DASAR TEORI

 

Salah satu sifat penting suatu zat adalah kerapatan (massa jenisnya) atau nama lainnya adalah densitas (density). Kerapatan (massa jenis) merupakan perbandingan

massa terhadap volume zat. Secara matematis ditulis : 

 

𝑚

𝜌   =

𝑉

ρ adalah kerapatan; m adalah massa; dan V adalah volume.

 

Satuan Sistem Internasional untuk massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m3). Untuk satuan CGD alias sentimeter, gram, dan sekon, satuan Massa jenis dinyatakan dalam gram per sentimeter kubik (gr/cm3).

1.1 Kerapatan Benda Padat

 

Kerapatan benda padat berbentuk balok dapat ditentukan dengan mengukur massa ( m ), panjang ( P ), lebar ( l ) dan tinggi ( t ). 

1.2 Kerapatan Benda Berbentuk Butiran

Benda berbentuk butiran seperti tepung, pasir, kapur, semen dan sejenisnya nilai kerapatannya kurang akurat jika cara menentukan kerapatannya dengan menimbang massa dan  mengukur volume yang  dibentuk  oleh benda berbutir. Pengukuran dengan cara tersebut tidak akurat karena dalam volume yang dibentuk oleh benda berbutir terdapat  ruang  kosong  berupa celah-celah  yang  terbentuk diantara butiran benda, sehingga hasil pengukuran volume benda berbutir tidak akurat. Untuk menghasilkan pengukuran kerapatan yang akurat, digunakan alat yang dinamakan piknometer (bentuk dan prinsip kerja piknometer dapat dilihat pada BAB II). Nilai pengukuran kerapatan benda berbutir menggunakan piknometer ditentukan melalui Persamaan (4)

 

1.3 Satistika Fluida

Selanjutnya adalah mengenai zat cair atau biasa dikenal dengann fluida. Fluida adalah zat alir yaitu yang dapat mengalir. Sifat-sifat fluida antara lain adalah tidak dapat melawan secara tetap stress geser, mempunyai kompresibilitas, mempunyai kekentalan atau viskositas. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis. Pada fluida statis, bagian yang dibahas adalah tekanan, tegangan muka, dan kapilaritas. Sedangkan dalam fluida dinamik, yang dibahas adalah persamaan Kontinuitas, persamaan Bernoulli dan Viskositas.

1.4  Metode Mohr 

Massa jenis zat cair dapat diukur dengan menggunakan metode pencelupan dengan menggunakan neraca Mohr atau disebut juga neraca torsi. Neraca Mohr yang saat ini masih digunakan di laboratorium terdiri atas lengan neraca dengan 10 titik dengan jarak setiap satu sentimeter, dan tergantung sebuah beban atau benda di dalam sebuah gelas ukur. Selain itu, terdapat pula alat ukur massa jenis zat cair yang dilengkapi dengan sebuah termometer kecil untuk mengetahui suhu cairan yang diukur massa jenisnya.

Apabila neraca Mohr dalam keadaan setimbang maka akan berlaku dua syarat, yaitu :

a. Syarat pertama untuk kesetimbangan adalah jumlah semua gaya yang bekerja harus berjumlah nol. Karena gaya merupakan vektor, komponen gaya   total   masing-masing   harus   nol.   Dengan   demikian,   syarat

kesetimbangan yang pertama adalah Σ𝐹 = 0.

F adalah gaya yang bekerja pada lengan neraca (N).

b.   Syarat kedua kesetimbangan adalah jumlah semua torsi adalah nol. Hal ini akan menjamin bahwa percepatan sudut, sekitar sumbu mana pun akan nol.

Jika benda pada awalnya tidak berotasi (𝜔 = 0), ia tidak akan mulai berotasi. 

Dengan demikian syarat kesetimbangan yang kedua adalah Σ𝜏 =

0.

𝜏   adalah momen gaya terhadap suatu titik pada lengan neraca (Nm)

Volume dari suatu bentuk yang teratur dapat ditemukan dari dimensi yang diukur. Pada kasus berbeda, ketika mengukur adalah suatu hal yang sulit dilakukan, maka dalam pengukurannya digunakan boyant force balance atau pycnometer. Perbedaan antara massa berkaitan dengan gaya tekan keatas (buoyant focer) sehingga gaya yang bekerja F = ρ g V.

Selain itu, pengaturan ini juga dapat digunakan untuk menentukan massa jenis suatu zat cair jika volume cairan tersebut diketahui. Neraca atau timbangan Mohr yang seting digunakan dalam pengukuran massa jenis zat cair, cara kerjanya sama seperti Buoyant force balance.

Berbagai macam bentuk alat ukur massa jenis zat yang ada dewasa ini sebenarnya hanya didasari oleh suatu prinsip hukum archimedes yang memerlukan bebas penyeimbang untuk menyeimbangkan lengan neraca. Cara pengukuran volume beban yang pertama kali dilakukan adalah menggantung beban pada ujung neraca torsi, mengaturnya agar lengan neraca horizontal. Selanjutnya masukkan beban ke dalam air sehingga ujung lengan neraca tempat beban terangkat. Setelah itu, menambahkan beban-beban pada lengan neraca agar lengan neraca kembali setimbang (horizontal). Dan terakhir mencatat jarak beban penyeimbang pada lengan.

Pada pengukuran massa jenis zat cair yang pertama dilakukan adalah menggantung beban pada ujung neraca torsi agar lengan neraca horizontal. Selanjutnya masukkan beban ke dalam zat cair sehingga ujung lengan neraca tempat beban terangkat. Setelah itu menambahkan beban-beban pada lengan neraca agar lengan kembali setimbang (horizontal). Dan terakhir mencatat jarak beban penyeimbang pada lengan.

Setelah beban penyeimbang berhenti bergerak maka pergeseran dari beban penyeimbang tersebut juga akan diukur oleh rotasi encoder yang berfungsi sebagai pengukur jarak beban dari titik penyeimbang. keadaan awal ketika zat cair dan

beban belum ada, sistem dalam keadaan setimbang karena torsi akibat benda

celup yang terletak pada lengan sepanjang L disetimbangkan oleh penyeimbang.

 

Pada saat benda celup tercelup dalam zat cair, benda celup mengalami gaya tekan ke atas sebesar F = ρ      Vg (ρ , V dan g masing-masing adalah kerapatan zat cair, perubahan volume zat cair setelah benda celup tercelup dalam zat cair dan percepatan  gravitasi  bumi).  Agar  sistem  kembali  dalam  keadaan  setimbang,

diletakkan beban deng an berat W pada lengan neraca sepanjang l. Jika panjang L

 

= 10 cm, maka dalam keadaan setimbang dapat ditulis :

Dengan demikian nilai  kerapatan  zat  cair dapat  ditentukan menggunakan

Persamaan (4)

berikut.

dengan m adalah massa beban dan l bersatuan cm serta indeka i menyatakan jumlah beban.

LEBIH LENGKAPNYA ADA DI LINK 

 

VERSI LENGKAP