Anomali air

  • Published on
    07-Aug-2015

  • View
    179

  • Download
    8

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Fisika

Transcript

<p>Dinar Setiawidiani (140310090028) Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran 25 Oktober 2010</p> <p>ABSTRAKPengertian pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor, atau karena pengaruh perubahan suhu. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, zat cair, dan zat gas. Pada zat cair hanya terjadi pemuaian volume saja. Pemuaian pada zat gas ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi pemuaian volume saja, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koofisien muai volumenya sama dengan 1/273. Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran suatu benda karena menerima kalor. Air memiliki sifat khas yang tidak dimiliki oleh zat lain atau yang lebih dikenal dengan sifat anomali air. Semua zat akan memuai jika dipanaskan. Tetapi air mempunyai keanehan dalam hal ini. Air ternyata malah menyusut jika dipanaskan dari suhu 0 ke 4 C.</p> <p>BAB 1 PENDAHULUAN</p> <p>1.1</p> <p>Latar Belakang Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi kehidupan manusia di bumi, air termasuk kedalam zat cair. Sifat partikel zat cair itu sendiri adalah jarak antar partikel tetap dan agak berjauhan, gaya tarik menarik antar partikel lemah dibandingkan zat padat, gerakan partikel lebih lincah dari pada zat padat dan partikel dapat berpindah tempat. Zat cair memiliki sifat-sifat yang unik berbeda dengan jenis zat yang lain, hal tersebut dapat dijabarkan dalam Hukum Archimedes. Adapun sifat khas air yang tidak dimiliki oleh zat lain atau yang dikenal dengan sifat anomali alir dalam fisika. Hal tersebut terungkap ketika para ilmuan mempelajari tentang suhu dan kalor. Mereka mengamati, bahwa semua zat akan memuat jika dipanaskan. Pengertian pemuaian itu sendiri adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, pada zat cair, dan pada zat gas. Biarpun air akan memuai jika dipanaskan tetapi air mempunyai keanehan dalam hal ini. Ternyata air malah menyusut jika dipanaskan dari suhu 0 ke 4 derajat celcius.</p> <p>1.2</p> <p>Identifikasi Masalah 1. Terjadinya sifat anomali air. Sifat anomali air adalah keanehan air yang menyusut ketika dipanaskan antara suhu 0 sampai 4 derajat. Massa jenis air terbesar diperoleh pada suhu 4C, karena pada suhu ini air memiliki volume yang paling kecil.</p> <p>1.3</p> <p>Tujuan Percobaan 1. Mempelajari tentang anomali air. 2. Menghitung koefisien muai panjang air.</p> <p>1.4</p> <p>Metode Percobaan Metode yang digunakan yaitu dengan penaikkan dan penurunan suhu air. Penurunan suhu air dimulai dari suhu awal hingga suhu dibawah 40C dimana suhu</p> <p>tidak bisa lebih dingin lagi.Pada praktikum kali ini suhu awalnya adalah 16,6 0C dan suhu akhirnya 00C. Pada Penaikkan suhu dimulai dari suhu 00C sampai suhu 15,2 0C. Pada panaikan dann penurunan, setiap perubahan suhu 0,20C catat perubahan volume air tersebut.</p> <p>1.5</p> <p>Kerangka Penulisan BAB I Pendahuluan</p> <p>Berisi tentang latar belakang permasalahan, identifikasi masalah, tujuan melakukan percobaan, metode yang digunakan dalam percobaan, serta sistematika penulisan. BAB II Teori Dasar Berisi tentang teori-teori yang berhubungan dengan praktikum serta rumus yang digunakan dan hukum dasar yang terkait dengan praktikum. BAB III Metodologi Percobaan Berisi tentang alat-alat yang dipergunakan pada saat praktikum serta prosedur praktikum. BAB IV Data Pengamatan dan Analisa Berisi tentang data pengamatan praktikum, perhitungan dan pengolahan data, tampilan grafik, analisis data dan analisis grafik. BAB V Kesimpulan Berisi tentang kesimpulan praktikum.</p> <p>BAB II TEORI DASARAir adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi kehidupan manusia di bumi, air termasuk kedalam zat cair. Pertikel-partikel zat cair memiliki sifat sebagai berikut : 1. Jarak antar partikel tetap dan agak berjauhan. 2. Gaya tarik menarik antar partikel lemah dibandingkan zat padat. 3. Gerakan partikel lebih lincah dari pada zat padat dan partikel dapat berpindah tempat. Jarak antar partikel yang tetap menyebabkan zat cair mempunyai volume yang tetap Gerakan partikel yang lincah dan dapat berpindah posisi menyebabkan zat cair dapat mengalir yang menyebabkan bentuk zat cair selalu mengikuti bentuk wadahnya. Contoh zat cair antara lain adalah air, dan air raksa. Sebagian besar benda biasanya akan memuai kepanasan atau menyusut jika kedinginan. Besarnya pemuaian sangat bergantung pada sifat benda tersebut. Walaupun panas yang dirasakan sama, pemuaian yang dialami setiap benda berbedabeda. Pengertian pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor, atau karena pengaruh perubahan suhu. Pemuaian terjadi pada 3 zat yaitu pemuaian pada zat padat, zat cair, dan zat gas. Pada zat cair hanya terjadi pemuaian volume saja. Pemuaian pada zat gas ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang (untuk satu demensi), pemuaian luas (dua dimensi) dan pemuaian volume (untuk tiga dimensi). Sedangkan pada zat cair dan zat gas hanya terjadi pemuaian volume saja, khusus pada zat gas biasanya diambil nilai koofisien muai volumenya sama dengan 1/273. Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor. Pada pemuaian panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil dibandingkan dengan nilai panjang benda tersebut, sehingga lebar dan temperatur yang dialaminya. Hal ini dapat dinyatakan dalam persamaan :</p> <p>L = .L. T Dimana, L L T = Perubahan panjang (m) = Koefisien muai panjang = Panjang awal (m) = Perubahan temperatur (C)</p> <p>Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis. Seperti halnya pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang. Pada perguruan tinggi nanti akan dibahas bagaimana perumusan sehingga diperoleh bahwa koefisien muai luas sama dengan 2 kali koefisien muai panjang. A = .L. T Dimana, A A T = Perubahan luas = Koefisien muai luas = Luas awal = Perubahan temperatur (C)</p> <p>Pemuaian volume adalah pertambahan ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar, dan tebal, salah satunya adalah air. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi, karena itu untuk menentukan koefisien muai perumusannya adalah: V = .V. T Dimana, V V T = Pertambahan volume (m3) = Koefisien muai volume = Volume awal (m3) = Perubahan temperatur (C)</p> <p>Air memiliki sifat khas yang tidak dimiliki oleh zat lain atau yang lebih dikenal dengan sifat anomali air. Semua zat akan memuai jika dipanaskan. Tetapi air mempunyai keanehan dalam hal ini. Air ternyata malah menyusut jika dipanaskan dari suhu 0 ke 4 C.L</p> <p>T 20 0 Ketika air menyusut massa air tetap, sedangkan volumenya berkurang, 0 4</p> <p>sehingga massa jenis air akan bertambah. Massa jenis terbesar diperoleh pada suhu 4C, karena pada suhu air ini air memiliki volume yang paling kecil. Jika air didinginkan dari 4C ke 0C maka volume air akan mengembang. Semakin menuju ke 0C, semakin kecil massa jenis air. Hal ini pula yang menjadi alasan mengapa es mengapung di air. Es dapat mengapung karena massa jenis air lebih besar daripada massa jenis es.</p> <p>BAB III METODOLOGI PERCOBAAN</p> <p>3.1</p> <p>Alat-alat dan Bahan-bahan Percobaan a. Tabung peraga anomali air, digunakan sebagai tempat yang akan digunakan praktikan dalam percobaan anomali air. b. c. Pengaduk magnetik, digunakan sebagai pengaduk. Pengukur temperature digital, sebagai alat untuk mengukur temperatur secara digital. d. Statip, selang plastik, dan corong, sebagai media untuk menghindari pengaruh dari luar yang dapat mempengaruhi ketelitian percobaan.. e. f. Es, digunakan untuk menurunkan suhu air. Air murni, digunakan sebagai zat cair yang akan digunakan untuk media pembuktian gejala anomali air. g. Kotak pendingin, digunakan untuk keperluan praktikum.</p> <p>3.2</p> <p>Prosedur PercobaanPersiapan</p> <p>1. Menyusun peralatan anomaly air seperti gambar 1. 2. Mengisi tabung peraga dengan air melalui corong hingga penuh, kemudian menutupkunci buret.</p> <p>A. Penurunan Temperatur</p> <p>1. Meletakkan tabung peraga pada kotak pendingin, kemudian mengisi kotak tersebut denganes dan sedikit air sehingga menutupi tabung gelas.</p> <p>2. Meletakkan di atas pengaduk magnetik dan mengatur perputarannya menjadi 350 putaranper menit.</p> <p>3. Menurunkan temperature sampai kira-kira 17C, kemudian mengisi air kembali hinggatingginya mencapai 35 cm.</p> <p>4. Mencatat ketinggian permukaan air pada setiap penurunan temperature sebesar 0,2 Chingga temperatur air sukar menjadi lebih dingin lagi.</p> <p>B. Penaikan Temperatur</p> <p>1. Jika temperatur air dalam tabung gelas peraga sudah mendekati 0C, mengeluarkan tabungsehingga mengalami kenaikan temperatur.</p> <p>2. Meletakkan di atas pengaduk magnetik. 3. Mencatat ketinggian air pada setiap kenaikan temperatur.</p> <p>BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS</p> <p>4.1</p> <p>Tabel Data Penurunan Temperatur Suhu 16.6 16.4 16.2 16 15.8 15.6 15.4 15.2 15 14.8 14.6 14.4 14.2 14 13.8 13.6 13.4 13.2 13 12.8 12.6 12.4 Volume air 29.5 29.3 29 28.7 28.4 28 27.6 27 26.6 26.3 26 25.9 25.7 25.4 25.1 24.8 24.5 24.2 23.9 23.5 23.2 23 Suhu 12.2 12 11.8 11.6 11.4 11.2 11 10.8 10.6 10.4 10.2 10 9.8 9.6 9.4 9.2 9 8.8 8.6 8.4 8.2 8 Volume air 22.6 22.4 22.1 21.8 21.5 21.3 21 20.7 20.5 20.2 19.9 19.6 19.3 18.9 18.6 18 17.6 17.3 16.8 16.3 15.9 15.4</p> <p>Suhu 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 6.6 6.4 6.2 6 5.8 5.6 5.4 5.2 5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 3.8 3.6</p> <p>Volume air 15 14.5 14.1 13.6 13.2 12.9 12.8 12.8 12.7 12.7 12.6 12.6 12.6 12.6 12.5 12.5 12.5 12.5 12.4 12.5 12.5 12.6</p> <p>Suhu 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0</p> <p>Volume air 12.6 12.7 12.7 12.7 12.8 12.8 12.8 12.8 12.9 12.9 12.9 13 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.7</p> <p>Penaikan Temperatur Suhu 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 Volume air 13.7 13.6 13.6 13.5 13.4 13.2 13 12.9 12.8 12.6 12.5 12.4 12.2 12.1 12.1 12 11.9 11.9 11.9 11.9 12 12.2 Suhu 4.4 4.6 4.8 5 5.2 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6 Volume air 12.3 12.4 12.5 12.6 12.8 12.9 13 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.9 14.1 14.4 14.7 15 15.2 15.6 16</p> <p>Suhu 8.8 9 9.2 9.4 9.6 9.8 10 10.2 10.4 10.6 10.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8 12 12.2 12.4 12.6 12.8 13 13.2 13.4 13.6</p> <p>Volume air 16.4 16.6 17 17.6 18 18.6 19.1 19.6 19.9 20.2 20.3 20.4 20.5 20.6 20.7 20.8 21.1 21.4 21.6 21.9 22.1 22.4 22.7 23 23.3</p> <p>Suhu13.8 14 14.2 14.4 14.6 14.8 15 15.2</p> <p>Volume air23.6 23.9 24.2 24.5 24.8 25.2 25.6 25.8</p> <p>4.2</p> <p>Perhitungan Data 1. Gambar kurva perubahan volume air pada percobaan penurunan temperature dan penaikan temperatur.</p> <p>Kurva penurunan temperatur.35 30 25 Volume air 20 15 10 5 0 0 5 10 Temperatur 15 20</p> <p>Kurva penaikan temperatur30 25 Volume air 20 15 10 5 0 0 5 10 Temperatur 15 20</p> <p>2. Perhitungan koefisien muai volume air pada temperature 0 - 4C dan 17 - 4C pada metode penurunan dan penaikan temperatur. Koefisien muai volume air pada temperatur 0 4 C</p> <p> Vo T V</p> <p>V Vo T</p> <p>dimana ,</p> <p>: Koefisien muai volume : Volume mula-mula : Perubahan temperatur : Perubahan volume</p> <p> Pada penurunan temperatur Pada T = 4 0C ,</p> <p>17 0.04574 371.7</p> <p>Nilai yang lain dapat dicari dengan cara yang sama sehingga didapat nilai nya yaitu : To 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 T 4 3.8 3.6 3.4 3.2 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 T 12.6 12.8 13 13.2 13.4 13.6 13.8 14 14.2 14.4 14.6 14.8 15 15.2 15.4 Vo 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 V 12.5 12.5 12.6 12.6 12.7 12.7 12.7 12.8 12.8 12.8 12.8 12.9 12.9 12.9 13 V 17 17 16.9 16.9 16.8 16.8 16.8 16.7 16.7 16.7 16.7 16.6 16.6 16.6 16.5 VoT 371.7 377.6 383.5 389.4 395.3 401.2 407.1 413 418.9 424.8 430.7 436.6 442.5 448.4 454.3 0.04574 0.04502 0.04407 0.0434 0.0425 0.04187 0.04127 0.04044 0.03987 0.03931 0.03877 0.03802 0.03751 0.03702 0.03632</p> <p>16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6</p> <p>1 0.8 0.6 0.4 0.2 0</p> <p>15.6 15.8 16 16.2 16.4 16.6</p> <p>29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5</p> <p>13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.7</p> <p>16.4 16.3 16.2 16.1 16 15.8</p> <p>460.2 466.1 472 477.9 483.8 489.7</p> <p>0.03564 0.03497 0.03432 0.03369 0.03307 0.03226</p> <p> Pada penaikan temperatur Pada T = 0 0C ,</p> <p>0 tidak terdefinisi 0</p> <p>Nilai yang lain dapat dicari dengan cara yang sama sehingga didapat nilai nya yaitu : To 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 T 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 T 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 Vo 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 V 13.7 13.6 13.6 13.5 13.4 13.2 13 12.9 12.8 12.6 12.5 12.4 12.2 12.1 12.1 12 11.9 11.9 11.9 11.9 12 V 0 0.1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8 0.9 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.6 1.7 1.8 1.8 1.8 1.8 1.7 VoT 0 2.74 5.48 8.22 10.96 13.7 16.44 19.18 21.92 24.66 27.4 30.14 32.88 35.62 38.36 41.1 43.84 46.58 49.32 52.06 54.8 Tidak terdefinisi 0.0365 0.01825 0.02433 0.02737 0.0365 0.04258 0.04171 0.04106 0.04461 0.0438 0.04313 0.04562 0.04492 0.04171 0.04136 0.04106 0.03864 0.0365 0.03458 0.03102</p> <p>Koefisien muai volume air pada temperatur 16,6 4,2 C</p> <p> Vo T V</p> <p>V Vo T</p> <p>dimana ,</p> <p>: Koefisien muai volume : Volume mula-mula : Perubahan temperatur : Perubahan volume</p> <p> Pada penurunan temperatur Pada T = 16,6 0C ,</p> <p>0 tidak terdefinisi 0</p> <p>Nilai yang lain dapat dicari dengan cara yang sama sehingga didapat nilai nya yaitu : To 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 T 16.6 16.4 16.2 16 15.8 15.6 15.4 15.2 15 14.8 14.6 14.4 14.2 14 13.8 13.6 13.4 13.2 T 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 Vo 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 29.5 V 29.5 29.3 29 28.7 28.4 28 27.6 27 26.6 26.3 26 25.9 25.7 25.4 25.1 24.8 24.5 24.2 V 0 0.2 0.5 0.8 1.1 1.5 1.9 2.5 2.9 3.2 3.5 3.6 3.8 4.1 4.4 4.7 5 5.3 VoT 0 5.9 11.8 17.7 23.6 29.5 35.4 41.3 47.2 53.1 59 64.9 70.8 76.7 82.6 88.5 94.4 100.3 Tidak terdefinisi 0.0339 0.04237 0.0452 0.04661 0.05085 0.05367 0.06053 0.06144 0.06026 0.05932 0.05547 0.05367 0.05346 0.05327 0.05311 0.05297 0.05284</p> <p>16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6 16.6</p> <p>13 12.8 12.6 12.4 12.2 12 11.8 11.6 11.4 11....</p>