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 o C. Mengalami pemuaian volume ketika kalornya
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
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