I
KALOR JENIS
I. TUJUAN PERCOBAANAdapun tujuan dalam percobaan ini yaitu sebagai berikut.1. Memahami sifat-sifat pertukaran kalor yang terjadi antara dua benda yang suhu awalnya berbeda.
2. Menentukan kalor jenis beberapa logam melalui percobaan dengan metode mencampur.II. LANDASAN TEORI
Kalor jenis suatu benda merupakan bilangan yang menunjukkan jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu tiap satu satuan massa benda. Untuk menaikkan suhu suatu benda dari suhu awal t1 sampai suhu akhir t2 diperlukan sejumlah kalor (Q). Banyaknya kalor yang diperlukan tergantung dari massa benda (m), kalor jenis (c), serta selisih suhunya (). Secara matematis dapat ditulis:
Q = m.c.......................................................................................(1)
Dalam menentukan kalor jenis suatu logam secara eksperimen dengan metode mencampur, logam sampel yang massanya diketahui yang telah dipanaskan sampai suhu tertentu dimasukkan ke dalam air yang massanya diketahui dengan suhu lebih rendah. Jika dua macam benda atau zat yang berbeda suhunya dicampur atau disentuhkan maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepaskan panas yang sama banyaknya dengan panas yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah (Asas Black).
Secara matematis dapat ditulis:Qlepas = Q serap ...................................................................................(2)
Setiap benda tertentu dicirikan oleh kapasitas kalor, yaitu jumlah kalori yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda tersebut satu derajat celcius. Jelaslah kapasitas kalor itu tergantung pada massa dan sifat benda tersebut. Untuk menghilangkan ketergantungan pada massa dan mendapatkan ciri-ciri yang hanya bergantung pada bahan-bahan tersebut, maka didefinisikan kalor jenis yaitu kapasitas kalor dari satu gram bahan tersebut. Satuan dari kapasitas kalor adalah kalori per derajat celcius per gram. Ingat satu kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air pada 1 oC. Jadi secara definisi, kalor jenis air adalah 1 kal/gram oC. Kapasitas kalor dari m gram air adalah m, sedangkan kapasitas kalor suatu zat massanya (m) dan kalor jenis c kal/gram oC adalah m.c, karena mc/m= c, maka kalor jenis dari suatu zat dapat dipandang sebagai perbandingan kapasitas kalor benda dengan kapasitas kalor air dengan massa yang sama.Pada percobaan ini, kalor jenis dua jenis logam yang berbeda akan diukur dengan mempelajari pertukaran kalor antara sampel dari masing-masing logam tersebut dan sejumlah massa air. Bejana tempat terjadinya pertukaran ini disebut kalorimeter. Suatu cawan bisa digunakan sebagai kalorimeter dengan mengambil kalor yang diberikan atau diserap oleh cawan. Untuk menjaga agar jangan banyak kalor yang diserap, biasanya digunakan cawan logam tipis yang kapasitas kalornya kecil dan mudah diukur dan diletakkan dalam selubung penyekat untuk mencegah terjadinya pertukaran kalor keluar. Cara yang paling mudah dan sangat memuaskan adalah dengan menggunakan cawan stirobus yang memberikan dua keperluan penyekat dan memiliki kapasitas kalor kecil yang dapat diabaikan.
Untuk menjamin tercapainya kesetimbangan suhu dalam waktu pendek setelah contoh logam diletakkan dalam air dalam kalorimeter, air harus diaduk. Termometer yang digunakan suhu kesetimbangan itu juga dapat digunakan sebagai pengaduk. Termometer itu sendiri juga menyerap sejumlah kalor sebagai tercapainya suhu kesetimbangan, tetapi kapasitas kalornya biasanya sangat kecil sehingga dapat diabaikan.
Ketika mencapai kesetimbangan, air dalam kalorimeter mendapat kalor yang dilepas oleh logam, sehingga keadaan ini dinyatakan dengan:
Mc (t1 - t2) = (m + m1c1) (t2 t3) ....................................................(3)
Dimana:
M =massa logam (gram)
m =massa air (gram)
m1 =massa cawan kalorimeter (gram)
c =kalor jenis logam (kal/gr 0C)
c1 = kalor jenis bahan pembuat cawan (kal/gr 0C)
t1 =suhu logam sebelum mencapai kesetimbangan (oC)
t2 =suhu kesetimbangan akhir (oC)
t3 =suhu awal air dan kalorimeter (oC)
Perhatikan bahwa m1c1 adalah kapasitas kalor cawan kalorimeter. Besar ini sering pula dinamakan tara air kalorimeter, karena secara numerik sama dengan massa air yang memiliki kapasitas sedemikian itu, kalor jenis air adalah 1 kal/gram C. Persamaan (3) bisa digunakan untuk menentukan c bila besaran lainnya terukur.
III. ALAT DAN BAHAN
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut.1. Kalorimeter
2. Pemanas dan tripoda3. Pembakar Bunsen4. Neraca sama lengan
5. Termometer (0-50)0C dan (0-100)0C6. Selender sampel 1 (ditentukan oleh pengawas)7. Selender sampel 2 (ditentukan oleh pengawas)IV. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN
Adapun langkah-langkah percobaan yang dilakukan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:
1. Mengisi alat pemanas dengan air yang cukup hingga menutupi kedua selender sampel yang diletakkan beberapa cm dari tripoda kemudian meletakkan pembakar Bunsen dibawahnya dan membiarkan air sampai mendidih.
2. Timbang cawan calorimeter yang kosong
3. Timbang logam sampel no.1 dan memasukkannya ke dalam air mendidih (dengan menggunakan benang). Logam tersebut harus benar-benar seluruhnya masuk kedalam air, tetapi tidak sampai menyentuh bagian bawah atau dinding pemanas.
4. Tuang air dingin (30C dibawah suhu kamar) ke dalam cawan calorimeter itu berisi air kira-kira setengahnya. Kemudian menimbang cawan bersama air didalamnya. Perhatikan bahwa suhu air dingin dibawah suhu kamar sama besar dengan keadaan diatas suhu kamar ketika mencapai suhu kesetimbangan sehingga dapat menyeimbangkan kesalahan yang disebabkan transfer kalor oleh radiasi kea tau dari sekitarnya
5. Pindahkan (meletakkan calorimeter dalam bungkus isolasinya dan mengukur suhu air dengan thermometer (0-50)0C) dan mencatat suhu tersebut.
6. Pindahkan dengan cepat logam dari pemanas calorimeter tanpa terbasahi air. Mengaduk air dan catat suhu kesetimbangan yang ditunjukkan pada thermometer (0-50)0C itu.
7. Ukur dan catat suhu air mendidih itu dengan menggunakan thermometer (0-100)0C
8. Ulangi angkah 3-7 untuk logam sampel no. 2 V. DATA HASIL PENGAMATAN- Massa Kalorimeter
: 82,14 gram
- Kalor jenis bahan cawan kalorimeter: 0,22 kal/gr 0C
- Kalor jenis logam sampel yang digunakan (dalam buku Giancoli),
- Untuk logam Kuningan
: 0,1015 kal/gr 0C
- Untuk logam Besi
: 0,12 kal/gr 0C
Tabel data hasil pengamatan dalam percobaan.
UNSUR YANG DICATATLogam 1Logam 2
Massa Logam (gram)16,4015,14
Massa Kalorimeter dan air dingin (gram)122,94122,73
Massa air dingin (gram)40,8040,59
Suhu awal air dingin (0C)23,022,0
Suhu air mendidih (0C)100,099,0
Suhu kesetimbangan (0C)26,025,0
VI. TEKNIK ANALISIS DATA
Adapun teknik analisis data yang digunakan untuk menganalisis data hasil percobaan ini adalah sebagai berikut.1. Untuk mencari nilai benar dari massa logam.M =
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari M sama dengan dan (M adalah Nst
2. Untuk mencari nilai benar massa air:
m =
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari m sama dengan dan (m adalah Nst
3. Untuk mencari nilai benar massa cawan kalorimeter:
m1 =
Karena pengukuran tunggal, maka nilai m1 dari sama dengan dan (m1 adalah Nst
4. Untuk mencari nilai benar suhu awal logam:
t1 =
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t1 sama dengan dan (t1 adalah Nst
5. Untuk mencari nilai benar suhu kesetimbangan logam:
t2 =
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t2 sama dengan dan (t2 adalah Nst
6. Untuk mencari nilai benar suhu awal dari air dingin:
t3 =
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t3 sama dengan dan (t3 adalah Nst
7. Untuk mencari nilai benar kalor jenis logam:
c =
Nilai c dapat diperoleh dari persamaan:
Q lepas = Q terima
Mc (t1 - t2) = (m + m1c1) (t2 t3)
c = =
EMBED Equation.3 untuk (c diperoleh dari persamaan:
EMBED Equation.3(c =
Kesalahan relatif hasil pengukuran adalah.KR =x 100 %
Jika nilai kesalahan relatif hasil pengukuran besarnya lebih kecil dari 10 % (< 10%), maka pengukuran tersebut dapat ditolerir atau diterima.
Keakuratan hasil pengukuran dapat diperoleh dengan membandingkan nilai standar yang ada dalam buku sumber dengan nilai yang didapat dalam percobaan.
Keakuratan =
EMBED Equation.3 100 %
VII. ANALISIS DATA
Untuk logam Kuningan Nilai dari massa logam 1 adalah:
M =
M = M ( Nst
M = (16,40 ( 0,01) gram
M = (16,40 ( 0,005) gram
Massa dari logam 1 berkisar antara 16,395 gram sampai dengan 16,405 gram.
Nilai dari massa air adalah:
m =
m = m ( Nst
m = (40,80 ( 0,01) gram
m = (40,80 ( 0,005) gram
Massa dari air berkisar antara 40,795 gram sampai dengan 40,805 gram.
Nilai dari massa cawan kalorimeter adalah:
m1 =
m1= m1 ( Nst
m1= (82,14 ( 0,01) gram
m1= (82,14 (0,005) gram
Massa dari kalorimeter berkisar antara 82,135 gram sampai dengan 82,145 gram.
Nilai dari suhu awal logam 1 adalah:
t1 =
t1= t1 ( Nst
t1= (100,0( 1) oC
t1= (100,0 ( 0,5) oC
Suhu awal logam adalah berkisar antara 99,5 oC sampai dengan 100,5 oC
Nilai dari suhu kesetimbangan logam 1 adalah:
t2 =
t2= t2 ( Nst
t2= (26,0 ( 1) oC
t2= (26,0 ( 0,5) oC
Suhu kesetimbangan logam 1adalah berkisar antara 25,5 oC sampai dengan 26,5 oC
Nilai dari suhu awal air dingin adalah:
t3 =
t3= t3 ( Nst
t3= (23,0 ( 1) oC
t3= (23,0 ( 0,5) oC
Suhu awal air dingin adalah berkisar antara 22,5 oC sampai dengan 23,5 oC
Nilai dari kalor jenis logam adalah:
=
=
EMBED Equation.3
= kal/gr 0C
= 1,4552769 kal/gr 0C
= 1,5 kal/gr 0C
(c =
(c =
+
(c=
(c =
(c = 4227,748732 x 10-5 kal/gr 0C(c = 0,04227748732 kal/gr 0C(c = 0,04 kal/gr 0C
c =
c = (1,5 ( 0,04) kal/gr 0C
Nilai kalor jenis dari logam 1 berkisar antara 1,1 kal/gr 0C sampai dengan 1,9 kal/gr 0C
Kesalahan relatif dari hasil percobaan:
KR =
KR =
KR = 2,67 %
Keakuratan hasil percobaan
Dengan membandingkan nilai standar kalor jenis logam 1 (Giancoli) yaitu 0,1015 kal/gr 0C, diperoleh keakuratan hasil percobaan yang dilakukan adalah:
Keakuratan =
EMBED Equation.3100 %Keakuratan =
Keakuratan = 137, 78 % Untuk logam Besi :
Nilai dari massa logam 2 adalah:
M =
M = M ( Nst
M = (15,14 ( 0,01) gram
M = (15,14 ( 0,005) gram
Massa dari logam 2berkisar antara 15,135 gram sampai dengan 15,145 gram.
Nilai dari massa air adalah:
m =
m = m ( Nst
m = (40,59 ( 0,01) gram
m = (40,59 ( 0,005) gram
Massa dari air berkisar antara 40,585 gram sampai dengan 40,595 gram.
Nilai dari massa cawan kalorimeter adalah:
m1 =
m1= m1 ( Nst
m1= (82,14 ( 0,01) gram
m1= (82,14 ( 0,005) gram
Massa dari kalorimeter berkisar antara 82,135 gram sampai dengan 82,145 gram.
Nilai dari suhu awal logam 2adalah:
t1 =
t1= t1 ( Nst
t1= (99,0 ( 1) oC
t1= (99,0 ( 0,5) oC
Suhu awal logam 2adalah berkisar antara 98,5 oC sampai dengan 99,5 oC
Nilai dari suhu kesetimbangan logam 2 adalah:
t2 =
t2= t2 ( Nst
t2= (25,0 ( 1) oC
t2= (25,0 ( 0,5) oC
Suhu kesetimbangan logam 2 adalah berkisar antara 24,5 oC sampai dengan 25,5 oC
Nilai dari suhu awal air dingin adalah:
t3 =
t3= t3 ( Nst
t3= (22,0 ( 1) oC
t3= (22,0 ( 0,5) oC
Suhu awal air dingin adalah berkisar antara 21,5 oC sampai dengan 22,5 oC
Nilai dari kalor jenis logam adalah:
c = =
=
EMBED Equation.3
= kal/gr 0C
= 1,5707665 kal/gr 0C
= 1,6 kal/gr 0C(c =
(c =
+
(c =
(c =
(c = 2622,27376 x 10-5 kal/gr 0C
(c = 0,02622274 kal/gr 0C
(c = 0,03 kal/gr 0C
c =
c = (1,6 ( 0,03) kal/gr 0C
Nilai kalor jenis dari logam 2 berkisar antara 1,3 kal/gr 0C sampai dengan 1,9 kal/gr 0C
Kesalahan relatif dari hasil percobaan: KR =
KR =
KR = 1,875 %
Keakuratan hasil percobaan
Dengan membandingkan nilai standar kalor jenis logam 2 (Giancoli) yaitu 0,12 kal/gr 0C, didapat keakuratan hasil percobaan yang dilakukan adalah:
Keakuratan = %Keakuratan =
Keakuratan = 123,33 %
VIII. HASIL DAN PEMBAHASAN
8.1 HASIL
Berdasarkan hasil percobaan dan analisis data percobaan diperoleh besarnya kalor jenis dari dua jenis logam yang digunakan dalam percobaan yaitu sebagai berikut.
Untuk logam 1:
Nilai Standar kalor jenis logam 1c = 0,1015 kal/gr 0C
Nilai kalor jenis rata-rata hasil pengukuran
= 1,5 kal/gr 0C
Nilai simpangan Baku Kalor Jenis logam 1(c = 0,04 kal/gr 0C Nilai Benar Kalor Jenis logam 1c =
c = (1,5 ( 0,04) kal/gr 0C Kesalahan relatif Hasil Pengukuran
KR = 2,67 %
Keakuratan Hasil Pengukuran
Keakuratan = 137,78 %
Untuk logam 2 Nilai Standar Kalor Jenis logam 2c = 0,12 kal/gr 0C
Nilai kalor jenis rata-rata hasil pengukuran
= 1,6 kal/gr 0C
Nilai simpangan Baku Kalor Jenis logam 2(c = 0,03 kal/gr 0C
Nilai Benar Kalor Jenis logam 2c =
c = (1,6 ( 0,03) kal/gr 0C Kesalahan relatif Hasil Pengukuran
KR = 1,875 %
Keakuratan Hasil Pengukuran
Keakuratan = 123,33 %.Karena nilai kesalahan relatif (KR) yang didapat lebih kecil dari 10 % (< 10 %), maka hasil percobaan ini akurat.
8.2 PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil analisis di atas, maka didapatkan nilai kalor jenis lpgam 1 sebesar 1,5 kal/gr 0C, dimana nilai standar untuk kalor jenis logam 1/aluminium adalah sebesar 0,1015 kal/gr 0C. Sedangkan nilai kalor jenis logam 2/besi yang didapatkan berdasarkan hasil pengukuran yaitu sebesar 1,6 kal/gr 0C, dimana nilai standar kalor jenis besi yaitu sebesar 0,12 kal/gr 0C. Adanya perbedaan nilai hasil pengukuran yang didapat dengan nilai standar yang ditentukan serta nilai kesalahan relatif (KR) yang cukup besar, yaitu untuk logam 1 didapat KR sebesar 2,67 % dan untuk logam 2 didapatkan KR sebesar 1,875 %. Karena nilai kesalahan relatif (KR) yang didapat lebih kecil dari 10 % (< 10 %), maka hasil percobaan ini akurat.
IX. JAWABAN PERTANYAN
1. Maksud dari memulai dengan suhu air lebih rendah dari suhu kamar dan berakhir diatas suhu kamar adalah saat mulai melakukan percobaan, suhu air yang digunakan dalam percobaan lebih rendah dari suhu kamar dan setelah terjadi transfer kalor dari benda bersuhu tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah maka akan terjadi kesetimbangan termal yang menunjukkan suhu kesetimbangan di atas suhu kamar. Bila suhu awal air yang digunakan lebih rendah dari suhu kamar, perubahan suhu yang terlihat saat terjadi kesetimbangan termal akan lebih jelas teramati. Dengan adanya transfer energi (kalor) yang dilepaskan oleh logam dan diterima oleh air dan kalorimeter, maka suhu air dan suhu logam akan berubah sehingga ketika diukur kembali suhu yang terbaca akan meningkat (di atas suhu kamar). Hal ini membuktikan bahwa jumlah kalor yang dilepaskan logam sama dengan jumlah kalor yang diserap oleh air yang menyebabkan kenaikan suhu air dan penurunan suhu logam yang berakhir di atas suhu kamar.2. Logam tidak diperkenankan menyentuh dinding pemanas dan tidak diperkenankan pula sebagian logam berada di atas permukaan air karena jika logam menyentuh dinding, maka suhu logam menjadi lebih besar dari suhu air. Hal ini disebabkan karena selain logam menyerap kalor dari air, logam juga menyerap kalor dari dinding pemanas. Sama halnya jika hanya sebagian logam yang menyentuh air, maka kalor yang diserap dari air akan menguap ke lingkungan oleh udara luar.3. Saat memindahkan logam panas ke dalam air tidak diperkenankan logam itu menyentuh air sebelum tercelup untuk menghindari terjadinya pelepasan kalor yang diterima sistem (air) lebih kecil dari pada kalor yang dilepaskan ke lingkungan. Hal ini dilakukan agar suhu 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 sumber kesalahan terbesar apabila saat melakukan praktikum kita menggunakan air terlalu banyak adalah suhu kesetimbangan yang kita peroleh rentangan nilainya akan menjadi lebih kecil dari suhu air mula-mula sehingga perubahan suhu air akan sulit untuk diamati. Hal ini dapat menyulitkan kita dalam melakukan perhitungan terhadap kalor jenis logam yang dicari. Sesuai dengan persamaan Q = m.c., massa (m) berbanding terbalik dengan perubahan suhu (T)5. Penjumlahan ruas kanan pada persamaan Mc (t1 - t2) = (m + m1c1) (t2 t3) diperbolehkan karena kapasitas kalor dari m adalah m1, sedangkan zat yang memiliki massa m dan kalor jenis c adalah m.c. Karena m.c / m = c, maka kalor jenis (c) dari zat dipandang sebagai perbandingan kapasitas kalor dari air dengan massa yang sama.X. SIMPULAN
Berdasarkan hasil dan pembahasan di atas, maka dapat ditarik simpulan sebagai berikut.1) Nilai kalor jenis logam 1 () adalah sebesar 1,5 kal/gr 0C
dengan kesalahan relatifnya sebesar 2,67 % dan keakuratan sebesar 137,78 %.2) Nilai kalor jenis logam 2 () adalah sebesar 1,6 kal/gr 0C, dengan kesalahan relatifnya sebesar 1,875 % , dan keakuratan sebesar 123,33 %,
X. SARAN
Adapun saran yang dapat penulis ajukan dalam laporan ini adalah sebagai berikut.
1. Kepada praktikan hendaknya lebih berhati-hati dan teliti dalam melakukan praktikum, baik itu dalam pemakaian alat, mengukur, dan mengolah data hasil pengukuran agar tidak terjadi kekeliruan yang menyebabkan kesalahan pada hasil akhir percobaan.
2. Kepada laboran hendaknya menyiapkan alat yang memiliki ketelitian yang tepat dan akurat sehingga kesalahan yang disebabkan oleh alat dapat diminimalisir.
(c =
1
_1267724381.unknown
_1267724414.unknown
_1267724432.unknown
_1267724449.unknown
_1267724466.unknown
_1267724476.unknown
_1455020340.unknown
_1455020871.unknown
_1455021456.unknown
_1455021529.unknown
_1455020953.unknown
_1455020462.unknown
_1267724478.unknown
_1267724480.unknown
_1267724481.unknown
_1267724482.unknown
_1267724479.unknown
_1267724477.unknown
_1267724470.unknown
_1267724473.unknown
_1267724475.unknown
_1267724472.unknown
_1267724468.unknown
_1267724469.unknown
_1267724467.unknown
_1267724458.unknown
_1267724462.unknown
_1267724464.unknown
_1267724465.unknown
_1267724463.unknown
_1267724460.unknown
_1267724461.unknown
_1267724459.unknown
_1267724453.unknown
_1267724455.unknown
_1267724457.unknown
_1267724454.unknown
_1267724451.unknown
_1267724452.unknown
_1267724450.unknown
_1267724440.unknown
_1267724444.unknown
_1267724447.unknown
_1267724448.unknown
_1267724445.unknown
_1267724442.unknown
_1267724443.unknown
_1267724441.unknown
_1267724436.unknown
_1267724438.unknown
_1267724439.unknown
_1267724437.unknown
_1267724434.unknown
_1267724435.unknown
_1267724433.unknown
_1267724422.unknown
_1267724427.unknown
_1267724430.unknown
_1267724431.unknown
_1267724429.unknown
_1267724424.unknown
_1267724426.unknown
_1267724423.unknown
_1267724418.unknown
_1267724420.unknown
_1267724421.unknown
_1267724419.unknown
_1267724416.unknown
_1267724417.unknown
_1267724415.unknown
_1267724397.unknown
_1267724405.unknown
_1267724409.unknown
_1267724412.unknown
_1267724413.unknown
_1267724411.unknown
_1267724407.unknown
_1267724408.unknown
_1267724406.unknown
_1267724401.unknown
_1267724403.unknown
_1267724404.unknown
_1267724402.unknown
_1267724399.unknown
_1267724400.unknown
_1267724398.unknown
_1267724389.unknown
_1267724393.unknown
_1267724395.unknown
_1267724396.unknown
_1267724394.unknown
_1267724391.unknown
_1267724392.unknown
_1267724390.unknown
_1267724385.unknown
_1267724387.unknown
_1267724388.unknown
_1267724386.unknown
_1267724383.unknown
_1267724384.unknown
_1267724382.unknown
_1267724365.unknown
_1267724373.unknown
_1267724377.unknown
_1267724379.unknown
_1267724380.unknown
_1267724378.unknown
_1267724375.unknown
_1267724376.unknown
_1267724374.unknown
_1267724369.unknown
_1267724371.unknown
_1267724372.unknown
_1267724370.unknown
_1267724367.unknown
_1267724368.unknown
_1267724366.unknown
_1267724357.unknown
_1267724361.unknown
_1267724363.unknown
_1267724364.unknown
_1267724362.unknown
_1267724359.unknown
_1267724360.unknown
_1267724358.unknown
_1267724353.unknown
_1267724355.unknown
_1267724356.unknown
_1267724354.unknown
_1267724350.unknown
_1267724352.unknown
_1267724349.unknown
