Transcript
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN 1
MODUL-3
Jurusan Fisika,FMIPA Universitas Padjadjaran
Senin, 9 November 2009
ABSTRAK
Pemuaian merupakan peristiwa merenggangnya partikel-partikel
penyusun yang berada di dalam suatu benda yang menyebabkan berubahnya
bentuk fisis benda tersebut. Secara fisis pemuaian disebabkan karena suatu benda
menerima kalor. Pemuaian ini berlaku untuk setiap benda yang mendapatkan
energi atau transfer energi dari luar. Adapun wujud-wujud benda berdasarkan
kerapatan molekul-molekul zatnya dibagi kedalam 3 (tiga) golongan, yaitu zat
padat, zat cair, dan gas. Dalam praktikum kali ini khusus membahas pemuaian
dalam zat cair.
Tidak hanya zat padat,zat cairpun juga mengalami pemuaian dan penyusutan.
Walaupun sebagian besar zat cair memuai ketika dipanaskan, air memiliki suatu
keistimewaan. Keanehan yang terjadi pada air dikenal dengan sebutan anomali
air, yang terjadi pada suhu 0 - 4 oC. Mengalami pemuaian volume ketika kalornya
dikurangi, dan pengerutan ketika air tersebut diberi kalor. Ketika didinginkan, air
menyusut sampai pada 4 oC. Jika kita dinginkan lagi, air justru memuai, sampai
suhunya mencapai 0 oC. Ketika berada pada suhu 0 oC, air berubah bentuk menjadi
es, yang volumenya lebih besar. Jika es kita dinginkan lagi, ia akan menyusut
seperti layaknya zat-zat lain.
Karena pada percobaan perubahan volume yang terjadi pasti akan
sangat kecil, maka yang diamati adalah perubahan ketinggian kolom airnya.
I. PENDAHULUAN
I.1 MOTIVASI
Percobaan ini dilakukan untuk mengamati sifat air pada suhu 0’C –
4’C, dimana pada suhu tersebut air akan mengalami keanehan,menyusut
ketika dipanaskan dan memuai ketika didinginkan.
I.2 LATAR BELAKANG
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh
perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima
kalor. Pemuaian ini berlaku untuk setiap benda yang mendapatkan energi atau
transfer energi dari luar. Suatu zat jika diberi energy kalor (dipanaskan) akan
mengalami pemuaian dan jika zat itu melepaskan kalor (didinginkan) akan
mengalami penyusutan. Hal tersebut juga berlaku pada zat cair, namun tidak
berlaku ketika air berada pada suhu 0’C – 4’C. Pada suhu tersebut air akan
mengalami keanehan atau yang disebut sebagai anomali air, menyusut ketika
dipanaskan dan memuai ketika didinginkan yang disebut dengan sifat anomali
air.
I.3 TUJUAN PERCOBAAN
Adapun tujuan melakukan percobaan ini adalah mengetahui cara
pengukuran volume zat cair dan memahami sifat anomali air.
II. TEORI DASAR
Suatu zat akan mengalami perubahan fisis jika zat tersebut dipanaskan.
Dengan beberapa pengecualian, besarnya luas dari semua zat atau substansi
meningkat sejalan dengan meningkatnya temperatur zat atau substansi
tersebut. Jika kita memberikan contoh sebuah balok atau kabel, maka
keduanya akan mengalami perubahan panjang ketika balok atau kabel tersebut
dipanaskan. Hal tersebut bisa terjadi karena kalor, maka dinamakan pemuaian.
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh
perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima
kalor. Pemuaian terjadi ketika zat dipanaskan (menerima kalor), partikel-
partikel zat bergetar lebih cepat sehingga saling menjauh dan benda memuai.
Sebaliknya, ketika zat didinginkan (melepas kalor) partikel-partikel zat
bergetar lebih lemah sehingga saling mendekati dan benda menyusut.
Muai panjang berbagai zat padat diselidiki dengan alat
Musschenbrock. Dengan alat ini ditemukan bahwa muai panjang zat padat
bergantung pada tiga faktor:
1. panjang awal (lo) : makin besar panjang awal, maka makin besar muai
panjang
2. kenaikan suhu (T): makin besar kenaikan suhu, maka makin besar muai
panjang
3. jenis bahan.
Sekarang perhatikan gambar dibawah ini :
Pada gambar diatas menerangkan bahwa L0 adalah panjang suatu
balok atau kabel yang pada saat mula-mula memiliki temperatur t0 , lalu balok
atau kabel tersebut mengalami pemuaian yang mengakibatkan balok atau
kabel tersebut memiliki panjang sebesar L dengan temperatur t. Maka panjang
sebelumnya mengalami penambahan sebesar L , dan perubahan temperatur
sebesar t, yang secara sistematis dapat ditulis :
L = L - L0 dan t = t - t0
Sehingga dapat ditentukan suatu rumus :
L = L0 t
Dimana merupakan konstanta, yang nilainya berbeda-beda untuk setiap
material, dan dinamakan sebagai koefisien ekspansi linear (Coefficient of
linear expansion).
Konstanta ini dapat ditulis :
= L 1
L0 t
Koefisien dari ekspansi linear ini dapat digunakan pula untuk menyelesaikan
masalah perhitungan panjang setelah pemuaian, yaitu :
L = L0 (1 + t)
Sedangkan untuk pemuaian luas dapat diketahui dengan contoh masalah
sebagai berikut, yaitu bila sebuah plat dari suatu material dipanaskan, maka
panjang dan tebal dari plat itu akan bertambah. Bila menggunakan rumus
sebelumnya, yaitu :
L = L0 (1 + t)
dan
b = b0 (1 + t)
diamana b merupakan lebar. Sehingga dapat diketahui bahwa luas plat :
A0 = L0 b0
Setelah dipanaskan
A = Lb = L0 b0 (1 + t) (1 + t)
= A0 [ 1 + 2 t + ( t)2 ]
Tapi dikarenakan < maka 2 «, dan ( t)2 dapat dianggap hilang, dan
persamaan dapat ditulis :
A = A0 (1 + 2 t)
Jika koefisien muai luas disimbolkan maka :
A = A0 (1 + t)
Jadi dapat disimpulkan bahwa = 2
Sedangkan koefisien muai volume dapat dicari dengan mengambil contoh
balok pejal berbentuk parallelepidium tegak. Yang memiliki ukuran L0, W0,
dan H0 pada temperatur t0.
Lalu dengan demikian didapat :
V + V = (L + L) (W + W) (H + H)
= (L + L t) (W + W t) (H + H t)
= LWH (1 + t)3
= V [1 + 3 t + 3(t)2 + (t)3]
Sehingga didapat persamaan :
V/V = 3 t + 3 (t)2 + (t)3
didapat :
V = V0 (1 + 3 t)
perubahan muai volume suatu benda disimbolkan , sehingga persamaan
menjadi
A = A0 (1 + t)
Maka kita dapat mengetahui bahwa = 3
Pemuaian zat cair mengikuti bentuk wadahnya sehingga zat cair hanya
mengalami muai volume saja. Muai volume zat cair juga bergantung pada
jenis zat cair, yang dinyatakan oleh besaran koefisien muai volumnya. Telah
diketahui bersama bahwa kenaikan suhu yang sama, volume alkohol lebih
besar daripada muai volume raksa. Termometer raksa menunjukkan bahwa
untuk kenaikan suhu yang sama, muai volume zat cair (raksa) lebih besar
daripada muai volume zat padat (pipa kapiler dari kaca). Dalam keseharian,
jika teko berisi air hampir penuh dipanaskan, maka ketika mendidih sebagian
air tumpah dari teko. Apakah anda tahu jika zat cair juga bisa memuai, dan
apakah anda tahu mengapa lapisan bawah sungai yang diselimuti es di daerah
dingin tidak membeku seperti lapisan atasnya. Zat cair akan mengalami
penurunan volume apabila dibekukan terlebih dahulu (0 derajat celcius) untuk
kemudian didiamkan sampai berangsur-angsur suhunya naik kembali. Ketika
suhu zat cair tersebut mencapai 4 derajat celcius, pemuaian zat cair dimulai.
Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran volume suatu benda
karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi pada benda yang
mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai
pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk
lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien
muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang. Sebagaimana yang
telah dijelskan diatas bahwa khusus gas koefisien muai volumenya sama
dengan 1/273
Persamaan yang digunakan untuk menentukan pertambahan volume
dan volume akhir suatu benda tidak jauh beda pada perumusan sebelum.
Hanya saja beda pada lambangnya saja. Perumusannya adalah sebagai
berikut:
Berikut ini adalah table mengenai koefisien muai volume dari benda cair;
Benda Cair
Koofisien muai
volume( K-1 atau
(Co)-1 )
Karbon disulfide 1150 x 10-6
Ethyl alcohol 1100 x 10-6
Bensin 950 x 10-6
Etanol 750 x 10-6
Gliserin 500 x 10-6
Air 210 x 10-6
Air Raksa 180 x 10-6
Pernahkah minum teh botol, coca cola botol dan lain sebagainya ?
Coba perhatikan botolnya…. bandingkan dengan botol bir bintang atau botol
anggur orang tua. Kenapa ya, botol coca cola atau botol teh kok lebih tebal
dari botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Biasanya botol minuman
dingin lebih tebal dari botol minuman panas tuh tujuannya untuk apa ya ?
bingung-kah ?
Sesuai dengan tujuan percobaan ini, kita akan memahami pengertian
tentang anomali air. Ada sebuah percobaan sederhana sebagai berikut, siapkan
sebuah botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Kalau tidak ada,
gunakan saja botol lain, asalkan botolnya tidak tebal alias tipis. Di rumah ada
kulkas ? coba masukan air ke dalam botol lalu simpan botol di dalam kulkas.
Tutup pintu kulkas dan biarkan sampai air yang ada di dalam botol
membeku…. setelah itu, segera kabur dari rumah biar tidak diomelin ayah
atau ibu Botolnya bisa pecah kalau air membeku… masa sich ? buktikan saja
sendiri kalau tidak percaya…
Kalau orang mau bikin es batu, biasanya air dibungkus dalam plastik.
Sebenarnya ada tujuannya juga, bukan asal bungkus dengan plastik. Plastik
tuh elastis (mirip karet), sehingga ketika es batu mengembung, plastik pun
ikut2an mengembung… Plastik menjadi lebih gemuk setelah air berubah
menjadi es batu. Aneh khan ? seharusnya benda menyusut kalau suhunya
berkurang… Air kok berperilaku menyimpang.
Seperti yang telah dibahas diatas dapat dijelaskan bahwa dalam pokok
bahasan pemuaian, kebanyakan benda akan memuai (volume benda
bertambah) jika suhunya bertambah dan benda menyusut (volume benda
berkurang) ketika suhunya berkurang. Air mau beda sendiri… Keanehan air
terjadi antara suhu 0 oC sampai 4 oC. Antara suhu 0 oC sampai 4 oC volume air
berkurang (air menyusut) seiring bertambahnya suhu. Misalnya jika kita
memanaskan air pada suhu 0 oC, semakin panas si air, semakin berkurang
volumenya. Proses penyusutan akan terhenti ketika air mencapai suhu 4 oC.
Di atas 4 oC, air menjadi benda yang normal lagi. Maksudnya, volumenya
akan bertambah (terjadi pemuaian) seiring bertambahnya suhu.
Sebaliknya, air akan memuai (volume air bertambah) ketika
mendingin dari 4 oC sampai 0 oC. Misalnya air kita masukan ke dalam kulkas.
Mula-mula suhu air 30 oC. Ketika dikurung dalam kulkas, air mulai
kedinginan (suhu air menurun). Pada saat suhu air menurun, volume air juga
berkurang (air mengalami penyusutan). Nah, ketika mencapai suhu 4 oC, air
akan memuai (volumenya bertambah). Pemuaian akan terhenti ketika suhunya
mencapai 0 oC. Volume air juga semakin bertambah ketika ia membeku
menjadi es. Sangat berbeda dengan benda lain yang menyusut (volume benda
berkurang) ketika benda semakin dingin. Ingat ya, massa jenis suatu benda
akan bertambah ketika benda tersebut menyusut (volume benda berkurang).
Sebaliknya, massa jenis benda akan berkurang ketika benda memuai (volume
benda bertambah). Ini persamaannya : Massa jenis = massa / volume. Massa
benda selalu tetap. Sedangkan volumenya bisa berubah-ubah, tergantung dari
suhu. Ketika volume benda berkurang, massa jenisnya akan bertambah.
Semakin kecil volume, semakin besar massa jenis benda. Sebaliknya, jika
volume benda bertambah, massa jenis benda akan berkurang. Nah, si air khan
cuma bisa menyusut (volume air berkurang) sampai suhu 4 oC. Karenanya, air
memiliki massa jenis paling tinggi pada suhu 4 oC.
Perhatikan grafik di bawah. Grafik ini menyatakan hubungan antara
volume dan suhu air.
Jangan tanya gurumuda, mengapa air kok jadi aneh seperti itu. Anggap
saja ini takdir Seandainya antara 0 oC sampai 4oC air tidak berperilaku
menyimpang, makhluk hidup yang tinggal di bawah air akan punah ketika
musim dingin tiba. Masa sich ?
Ketika musim dingin tiba, udara akan kedinginan (suhu udara
menurun). Karena permukaan air danau atau air sungai juga bersentuhan
dengan udara, maka air yang ada di permukaan sungai atau danau juga
ikut2an kedinginan. Karena suhu air menurun, maka volume air juga
berkurang. Karena volume air berkurang, maka massa jenis air bertambah. Air
yang ada di permukaan memiliki massa jenis yang lebih besar daripada
temannya yag ada di sebelah bawah. Akibatnya, si air yang ada di permukaan
terjun bebas ke dasar. Temannya yang ada di sebelah bawah segera meluncur
ke atas, menggantikan posisi si air yang tenggelam tadi. Ikan2 yang ada di
dasar pada stress… kok tiba2 jadi dingin. Karena kedinginan, ikan2 pun
berpelukan… musim dingin tiba, ikan2 makin romantis saja… Proses ini
terjadi sampai suhu air mencapai 4 oC. Ingat ya, air menyusut (volume air
berkurang) hanya sampai 4 oC. Karenanya, air memiliki massa jenis paling
tinggi pada suhu 4 oC.
Ketika suhu air di permukaan sungai atau danau lebih kecil dari 4 oC,
air yang ada di permukaan memuai (volumenya bertambah). Akibatnya,
massa jenis air yang ada di permukaan menjadi kecil. Karena massa jenis air
yang ada di permukaan lebih kecil dari massa jenis air yang ada di sebelah
bawah, maka air yang ada di permukaan tidak bisa terjun bebas lagi ke bawah.
Air yang ada di permukaan tetap berada di atas dan akan membeku duluan
seiring dengan menurunnya suhu… Jika suhu udara semakin rendah,
temannya yang ada di sebelah bawah ikut2an membeku. Demikian
seterusnya… jadi urutan perbekuan dimulai dari atas… Air yang ada di dasar
danau atau dasar sungai biasanya tidak membeku, karena suhu tidak sangat
dingin. Kecuali kalau di kutub utara atau selatan, semuanya pasti membeku.
Karena air yang ada di dasar tidak mendapat jatah es batu, maka ikan2
selamat dari malapetaka musim dingin. Mereka berpelukan ria di dasar sungai
atau danau… kata ikan, biar kedinginan asal tidak kejepit es batu .
Pada anomali air, ketika air pada suhu antara 0 – 4 0 C memiliki suatu
keganjilan. Dalam daerah yang bersuhu seperti itu volum air berkurang
dengan naiknya suhu, jadi kebalikan dari sifat zat pada umumya. Dengan
artian antara 0 – 40 C angka muai itu negatif, diatas 40 C air akan
mengembang. Karena volum suatu massa air 40 C lebih kecil dari pada suhu
lainnya, maka rapat air pada suhu 40 C itu maksimum.
Walaupun sebagian besar zat cair memuai ketika dipanaskan, air
memiliki suatu keistimewaan. Ketika didinginkan, air menyusut sampai pada
4 oC. Jika kita dinginkan lagi, air justru memuai, sampai suhunya mencapai 0 oC. Ketika berada pada suhu 0 oC, air berubah bentuk menjadi es, yang
volumenya lebih besar. Jika es kita dinginkan lagi, ia akan menyusut seperti
layaknya zat-zat lain. Sifat air yang seperti ini disebut sebagai anomali air.
Air mempunyai massa jenis maksimum pada suhu 4°C , sedangkan pada
umumnya zat cair lain mempunyai massa jenis maksimum pada titik bekunya.
Massa jenis air adalah 1000gr/cm3 ,Pada semua temperatur lain kerapatannya
adalah lebih kecil. Di atas 4°C, air memuai sewaktu temperatur naik, tetapi
tidak secara linear, akan tetapi sewaktu temperatur diturunkan dari 4°C ke 0°C
maka air akan memuai tidak menyusut. Pemuaian seperti itu dengan
temperatur semakin berkurang tidaklah diamati dalam setiap cairan yang
lazim: pemuaian tersebut diamati dalam zat-zat yang meyerupai karet dan di
dalam benda padat, yang berbentuk kristal, pada temperatur-temperatur yang
terhingga.
Keanehan yang dialami air ini, disebabkan sebagai berikut : kristal zat
padat pada umumnya tersusun sedemikian rupa sehingga wujud padatnya
memiliki volume yang lebih kecil daripada wujud cairnya. Es mempunyai
struktur terbuka. Kristal ini, dibentuk oleh molekul-molekul air yang
membentuk suatu sudut tertentu, dan pada sudut tertentu, dan pada sudut
tersebut, molekul-molekul air dalam struktur terbuka ini menempati volum
yang lebih besar daripada molekul-molekul air dalam wujud cair. Sebagai
hasilnya es mempunyai massa jenis yang lebih kecil daripada air .
Molekul–molekul air dalam bentuk kristal mempunyai susunan
struktur terbuka sisi–enam. Sebagai hasilnya, air memuai ketika membeku dan
massa jenis es lebih kecil daripada air. Perubahan massa jenis yang terjadi
jika sebuah balok es pada suhu -10° C dipanaskan, suhunya menjadi 100°C
ditunjukkan pada gambar 1. Pada grafik ini tampak bahwa massa jenis
mencapai maksimum pada suhu 4°C. Grafik melengkung karena ada 2 jenis
perubahan volume ketika es dipanaskan dari suhu -10°C. Pertama
pengurangan volume, karena runtuhnya/ lepasnya kristal struktur terbuka.
Pada saat yang sama laju gerak partikel- partikel bertambah besar sehingga
terjadi pemuaian.
Gafik volume terhadap temperature
1000
990
980
970
960
0 20 40 60 80 100 temperatur (°C)
Grafik kerapatan terhadap suhu
Anomali air merupakan suatu fenomena yang penting di alam. Ketika
suhu turun, permukaan air pada sebuah danau misalnya menjadi lebih dingin.
Akibatnya, air permukaan ini tenggelam karena massa jenisnya lebih besar.
Secara perlahan-lahan, air yang turun ini akan mencapai suhu 4 0C. Ketika
permukaan iar didinginkan kembali, ia tetap berada di permukaan air karena
massa jenisnya lebih kecil dari pada air yang di bawahnya. Akibatnya, air
dipermukaan ini membeku, dan terbentuklah lapisan es di permukaan danau,
sementara air dibawahnya tetap cair. Inilah sebabnya tanaman dan hewan air
tetap dapat hidup dalam kondisi seperti itu. Jika air berperilaku seperti zat-zat
lain, maka yang pertama kali membeku adalah dasar danau dan ini menutup
kemungkinan bagi hewan air untuk hidup.
III.PERCOBAAN
III.1 ALAT DAN BAHAN
1. Tabung peraga anomali air
Sebagai tempat yang akan digunakan praktikan dalam percobaan anomali
air.
2. Pengaduk magnetic
Sebagai pengaduk.
3. Pengukur temperatur digital
Sebagai alat untuk mengukur temperatur secara digital.
4. Statip,selang plastic dan corong
Statip sebagai penyangga selang, selang plastic sebagai tempat
mengalirkan air ke dalam tabung peraga anomali air, dan corong sebagai
wahana untuk melewatkan air ke dalam selang.
5. Es
Sebagai penurun temperatur air.
6. Air murni
Sebagai zat yang akan digunakan sebagai media pembuktian gejala
anomali air.
7. Kotak pendingin
Sebagai media untuk meletakkan es ketika menurunkan suhu.
III.2 METODE EKSPERIMEN
A. Persiapan
1. Menyusun peralatan anomali air seperti dalam gambar.
2. Mengisi tabung peraga dengan air melalui corong hingga penuh,
kemudian menutup kunci buret.
B. Penurunan Temperatur
1. Meletakkan tabung peraga pada kotak pendingin, kemudian mengisi
kotak tersebut dengan es dan sedikit air sehingga menutupi tabung gelas.
2. Meletakkan diatas pengaduk magnetic dan mengatur perputarannya
menjadi 350 putaran per menit.
3. Menurunkan temperature sampai kira-kira 17’ C, kemudian mengisi air
kembali hingga tingginya mencapai 35 cm.
4. Mencatat ketinggian permukaan air pada setiap penurunan temperature
sebesar 0.2’C hingga temperature air sukar menjadi lebih dingin lagi.
C. Penaikan Temperatur
1. Jika temperatur air dalam tabung gelas peraga sudah mendekati 0 0C,
mengeluarkan tabung sehingga mengalami kenaikan temperatur.
2. Meletakkan diatas pengaduk magnetic.
3. Mencatat ketinggian air pada setiap kenaikan temperatur.
IV. DATA DAN ANALISA
IV.1 Data Percobaan
a. Penaikan Suhu
Penaikan SuhuT (' C) h (cm) T (' C) h (cm) T (' C) h (cm)
2.4 16.6 5.8 16.4 9.2 17.4
2.6 16.6 6 16.5 9.4 17.4
2.8 16.6 6.2 16.5 9.6 17.5
3 16.4 6.4 16.6 9.8 17.5
3.2 16.4 6.6 16.6 10 17.5
3.4 16.4 6.8 16.7 10.2 17.6
3.6 16.4 7 16.7 10.4 17.6
3.8 16.4 7.2 16.8 10.6 17.7
4 16.3 7.4 16.9 10.8 18.2
4.2 16.3 7.6 16.9
4.4 16.3 7.8 17
4.6 16.3 8 17.1
4.8 16.3 8.2 17.1
5 16.4 8.4 17.1
5.2 16.4 8.6 17.2
5.4 16.4 8.8 17.2
5.6 16.4 9 17.3
b. Penurunan Suhu
Penurunan Suhu
T ('C) h (cm) T ('C) h (cm) T ('C)h (cm)
13.6 22.4 10 19.6 6.4 18.313.4 22.1 9.8 19.5 6.2 18.313.2 22 9.6 19.5 6 18.213 21.8 9.4 19.4 5.8 18.1
12.8 21.5 9.2 19.2 5.6 18.212.6 21.4 9 19.1 5.4 18.212.4 21.3 8.8 19 5.2 18.212.2 21.1 8.6 18.9 5 18.212 20.9 8.4 18.8 4.8 18.2
11.8 20.8 8.2 18.8 4.6 18.211.6 20.6 8 18.7 4.4 18.311.4 20.4 7.8 18.6 4.2 18.311.2 20.3 7.6 18.6 4 18.311 20.2 7.4 18.5 3.8 18.4
10.8 20.1 7.2 18.5 3.6 18.410.6 19.9 7 18.4 3.4 18.510.4 19.8 6.8 18.4 3.2 18.610.2 19.7 6.6. 18.3 3 18.7
IV.2 Perhitungan dan Analisa
T(‘C) h(cm)
2.8 18.82.6 192.4 19.12.2 19.22 19.3
1.8 19.4
a. Menggambarkan kurva perubahan volume air pada percobaan
penurunan dan penaikan temperatur.
0 2 4 6 8 10 1215.5
16
16.5
17
17.5
18
Grafik penaikan temperatur
suhu ('C)
h (c
m)
0 10 20 30 40 50 600
5
10
15
20
25
Grafik penurunan temperatur
suhu ('C)
h (c
m)
b. Menghitung koefisien muai volume air pada temperature 0’ C-4 ‘C dan
pada metode penurunan dan penaikan temperatur.
Karena pada percobaan perubahan volume yang terjadi sangat kecil, maka
yang diamati adalah perubahan ketinggian kolom airnya.
Oleh karena itu, koefisien muai volume (ketinggian) air dapat kita hitung
dengan menggunakan persamaan :
g ¿∆ V
V × ∆ T≅ ∆ h
h ×∆ T
g= koefisian muai volume (ketinggian) air
V = volume(ketinngian) mula-mula
V=perubahan volume (ketinggian) air
T=perubahan temperature
c. Penurunan Temperatur
Contoh perhitungan :
Pada To = 13,6 oC , T = 10.4oC , h = 28.6. cm , h1 = 28.4 cm
Maka T = 0.2oC dan h = 0.2 cm
Sehingga
g ¿∆ V
V × ∆ T≅ ∆ h
h×∆ T
g= 0.2 cm33.5 cm ×0.2 ' C
=0.02985/ ' C
Penurunan suhuT (' C)
h (cm)
delta T ('C) delta h(cm) A
13.6 22.4 0.2 0 0
13.4 22.1 0.2 0.30.0447
8
13.2 22 0.2 11.51.7164
2
13 21.8 0.2 11.71.7462
7
12.8 21.5 0.2 121.7910
4
12.6 21.4 0.2 12.11.8059
712.4 21.3 0.2 12.2 1.8209
12.2 21.1 0.2 12.41.8507
512 20.9 0.2 12.6 1.8806
11.8 20.8 0.2 12.71.8955
2
11.6 20.6 0.2 12.91.9253
7
11.4 20.4 0.2 13.11.9552
2
11.2 20.3 0.2 13.21.9701
5
11 20.2 0.2 13.31.9850
710.8 20.1 0.2 13.4 2
10.6 19.9 0.2 13.62.0298
5
10.4 19.8 0.2 13.72.0447
810.2 19.7 0.2 13.8 2.0597
10 19.6 0.2 13.92.0746
3
9.8 19.5 0.2 142.0895
5
9.6 19.5 0.2 142.0895
5
9.4 19.4 0.2 14.12.1044
8
9.2 19.2 0.2 14.32.1343
3
9 19.1 0.2 14.42.1492
5
8.8 19 0.2 14.52.1641
88.6 18.9 0.2 14.6 2.1791
8.4 18.8 0.2 14.72.1940
3
8.2 18.8 0.2 14.72.1940
3
8 18.7 0.2 14.82.2089
6
7.8 18.6 0.2 14.92.2238
8
7.6 18.6 0.2 14.92.2238
8
7.4 18.5 0.2 152.2388
1
7.2 18.5 0.2 152.2388
1
7 18.4 0.2 15.12.2537
3
6.8 18.4 0.2 15.12.2537
3
6.6. 18.3 0.2 15.22.2686
6
6.4 18.3 0.2 15.22.2686
6
6.2 18.3 0.2 15.22.2686
6
6 18.2 0.2 15.32.2835
8
5.8 18.1 0.2 15.42.2985
1
5.6 18.2 0.2 15.32.2835
8
5.4 18.2 0.2 15.32.2835
8
5.2 18.2 0.2 15.32.2835
8
5 18.2 0.2 15.32.2835
8
4.8 18.2 0.2 15.32.2835
8
4.6 18.2 0.2 15.32.2835
8
4.4 18.3 0.2 15.22.2686
6
4.2 18.3 0.2 15.22.2686
6
4 18.3 0.2 15.22.2686
6
3.8 18.4 0.2 15.12.2537
3
3.6 18.4 0.2 15.12.2537
3
3.4 18.5 0.2 152.2388
1
3.2 18.6 0.2 14.92.2238
8
3 18.7 0.2 14.82.2089
6
2.8 18.8 0.2 14.72.1940
3
2.6 19 0.2 14.52.1641
8
2.4 19.1 0.2 14.42.1492
5
2.2 19.2 0.2 14.32.1343
32 19.3 0.2 14.2 2.1194
1.8 19.4 0.2 14.12.1044
8
Analisa
Untuk penurunan suhu terdapat sebuah grafik yang dapat menjelaskan
adanya sifat anomaly air. Pada grafik terlihat bahwa dari suhu awal 13,6 0C, pada
ketinggian awal 22,4 cm sampai pada suhu batas anomaly air berdasarkan teori yaitu
40C, ketinggian air terus menurun sampai ketinggian 19,4 cm. Seharusnya Pada suhu
40C ini baru terlihat gejala-gejala akan terjadinya anomaly air. Tetapi berdasarkan
percobaan yang dilakukan dilihat dari grafik, anomaly air baru terjadi ketika suhu
5,80C. Pada suhu ini ketinggian air mulai naik lagi menjadi 18,2 cm sampai pada
ketinggian akhir 19,3 cm. pada suhu akhir 1,80C. Hal ini tidak sesuai dengan
kenyataan dalam teori, kemungkinan terjadi suatu pengaruh udara disekitar yang
membuat suatu system tersebut terlalu cepat untuk memuai hingga suhu 1,8 0C.
d. Penaikan Temperatur
Contoh perhitungan :
Pada To = 1.9‘C , T = 2.1’C , h = 31.5 cm , h1 = 31.4 cm
Maka T = 0.2’C dan h = 0.1 cm
Sehingga
g ¿∆ V
V × ∆ T≅ ∆ h
h ×∆ T
g= 0.1 cm31.5 cm ×0.2 ' C
=0.01587/ ' C
Penaikan SuhuT
('C)h
(cm)delta T ('C) delta h(cm) A
2.4 16.6 0.2 0 0
2.6 16.6 0.2 0 0
2.8 16.6 0.2 0.2 0.030303
3 16.4 0.2 0 0
3.2 16.4 0.2 0 0
3.4 16.4 0.2 0 0
3.6 16.4 0.2 0 0
3.8 16.4 0.2 0.1 0.0151515
4 16.3 0.2 0 0
4.2 16.3 0.2 0 0
4.4 16.3 0.2 0 0
4.6 16.3 0.2 0 0
4.8 16.3 0.2 -0.1 -0.015152
5 16.4 0.2 0 0
5.2 16.4 0.2 0 0
5.4 16.4 0.2 0 0
5.6 16.4 0.2 0 0
5.8 16.4 0.2 -0.1 -0.015152
6 16.5 0.2 0 0
6.2 16.5 0.2 -0.1 -0.015152
6.4 16.6 0.2 0 0
6.6 16.6 0.2 -0.1 -0.015152
6.8 16.7 0.2 0 0
7 16.7 0.2 -0.1 -0.015152
7.2 16.8 0.2 -0.1 -0.015152
7.4 16.9 0.2 0 0
7.6 16.9 0.2 -0.1 -0.015152
7.8 17 0.2 -0.1 -0.015152
8 17.1 0.2 0 0
8.2 17.1 0.2 0 0
8.4 17.1 0.2 -0.1 -0.015152
8.6 17.2 0.2 0 0
8.8 17.2 0.2 -0.1 -0.015152
9 17.3 0.2 -0.1 -0.015152
9.2 17.4 0.2 0 0
9.4 17.4 0.2 -0.1 -0.015152
9.6 17.5 0.2 0 0
9.8 17.5 0.2 0 0
10 17.5 0.2 -0.1 -0.015152
10.2 17.6 0.2 0 0
10.4 17.6 0.2 -0.1 -0.015152
10.6 17.7 0.2 -0.5 -0.075758
10.8 18.2 0.2 18.2 2.7575758
Analisa
Untuk penaikkan suhu juga terdapat sebuah grafik sama seperti pada
penurunan suhu. Pada penaikkan suhu ini juga terbukti adanya anomaly air. Pada
grafik terlihat bahwa dari suhu awal 2,40C, pada ketinggian awal 16,6 cm, sampai
suhu batas anomaly air berdasarkan teori, yaitu 40C, ketinggian air terus menurun
sampai ketinggian 16,3 cm. Gejala akan terjadinya anomaly air baru terlihat pada dari
suhu 40C sampai suhu 4,6
0C dimana ketinggian air tetap 16,3 cm. Kemudian pada
suhu 6,8 0C barulah terjadi anomaly air ketika ketinggian air naik lagi pada
ketinggian 16,4 cm, dan terus menerus naik hingga ketinggian akhir air 18,2 cm,
pada suhu akhir 20,8 0C. Dapat dilihat pada grafik.
BAB V
KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa pada saat
penurunan suhu didapatkan juga penurunan pada ketinggian air dalam pipa. Hal ini
dipengaruhi oleh pendinginan dalam plastik dengan menggunakan es. Dan
sebaliknya, dengan penaikan suhu diperoleh kenaikan pada tinggi air dalam pipa.
Perilaku menyimpang yang terjadi pada air, dapat dibuktikan jelas melalui
data dan grafik diatas, secara teori dapat dijelaskan yaitu pada saat penaikan suhu dari
0 - 4oC tidak terjadi penaikan ketinggian air dalam pipa yang berarti. Ini berarti
ketinggian air dalam pipa bisa dikatakan mengalami penaikan yang kecil sehingga
dalam grafik dapat kita lihat berupa hampir seperti garis lurus. Tetapi pada penurunan
suhu dari 4 – 1,8 oC tidak terjadi keanehan yang disebut anomaly air dalam rentang
suhu tersebut, terjadi anomaly airnya ketika suhu 5,80C hingga terjadi ketinggian air
mencapai 18,1 cm. Hal ini tidak sesuai dengan teori, mungkin terjadi karena suatu
pengaruh udara disekitar yang membuat suatu system tersebut terlalu cepat untuk
memuai hingga suhu 1,8 0C.
Dari percobaaan yang dilakukan didapat konstanta yaitu koefisien muai
panjang air rata-rata sebesar 2.05796/oC untuk penurunan suhu dan 0.059884/
oC
untuk penaikan suhu. Hasil yang didapatkan tidaklah maksimum yang disebabkan
oleh penurunan suhu yang tidak konstan. Percobaan suhu 0oC tidaklah didapatkan,
top related