LAPORAN AKHIR ANOMALI

  • View
    116

  • Download
    6

Embed Size (px)

Transcript

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN 1 MODUL-3s Utami Yuliani (140310090063) Jurusan Fisika,FMIPA Universitas Padjadjaran Senin, 25 Oktober 2010 ABSTRAK Pemuaian merupakan peristiwa merenggangnya partikel-partikel penyusun yang berada di dalam suatu benda yang menyebabkan berubahnya bentuk fisis bendatersebut.Pemuaianiniberlakuuntuksetiapbendayangmendapatkan 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. Pada zat cair hanya dikenal ukuran volume, karena itu pada zat cair hanya dikenalmuaivolume.Makintinggikenaikansuhu,makinbesarpenambahan volumezatcair.Pemuaianzatcairyangsatudenganyanglainumumnya berbeda,meskipunvolumezatcairmula-mulasama.Untukseluruhzatcair pemuaian makin besar jika kenaikan suhu bertambah besar. Pemuaianzatcairdapatdimanfaatkandalampenggunaantermometerzat cair,biasanyazatcairyangdigunakanadalahraksaataualkohol.Sifatnaik atauturunnyazatcairdalampipakapilersebagaiakibatpemuaianzatcair inilahyangdigunakanuntukmengukursuhu.Permukaanzatcairnaik sepanjangpipakapilerdanberhentipadaposisitertentuyangsesuaidengan suhubenda.Suhuyangterukurdinyatakanolehskalayangberimpitdengan permukaanzatcairpadapipakapilertersebut.Namun,saatairdidinginkan hingga suhu dibawah 0 hingga 4 maka air berubah menjadi es dan volume airpunbertambah,keanehantersebutlahyangdimilikizatcairyangdisebut anomaly air. BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Setiap zat pasti mengalami suatu peristiwa yang disebut pemuaian. Tetapi koefisienmasing-masingzatberbedasatusamalainnya,haltersebut dikarenakan oleh setiapzat memiliki massa jenis atau kerapatan massayang berbeda.Biasanyasuatuzatapabiladidinginkanakanmenciutdanapabila dipanasiakanmemuai,tetapiadapengecualianpadaairyaitumengalami pengkerutan pada suhu 0 - 4 oC ,dan akan mengalami pemuaian pada suhu > 4 oC dan < 0 oC. Keanehan sifat pada air tersebut disebut Anomali Air. 1.2 Identifikasi Masalah Denganadanyasifatyangtidakbiasadariairini,makakitaakan mengidentifikasiapaperbedaanyangdimilikiolehairdanbagaimanagejala pemuaian yang terjadi pada air, dimana sifat ketidakteraturan yang dimiliki air ini dikarenakanair memiliki massa jenis maksimum pada suhu 4C dan akan memuaipadasuhudiatasnya.Sehingga,terdapatsuatukeunikandimana kenaikansuhupadasuhutersebutakanmengakibatkanvolumelebihkecil daripada volume pada suhu 0C. Sifat ini sering kali disebut sifat anomali air serta gejala-gejala pemuaian air. Karena sifat air inilah maka dalam percobaan ini kita akan menghitung seberapa besar koefisien muai panjang yang dimiliki oleh air. 1.3 Tujuan Percobaan Adapun tujuan melakukan percobaan ini adalah1.Mengetahui cara pengukuran volume zat cair dan memahami sifat anomali air. 2.Memahami sifat anomaly air. BAB II TEORI DASAR Zat terdiri dari atom-atom dan atom-atom terus menerus bergerak secara acak. Zat ini dibedakan atas tiga fase, yaitu padat, cair, dan gas. Berdasarkan sifat makroskopik (skala besar), benda padat mempertahankan bentuk dan ukuran yang tetap;bahkanjikasebuahgayayangbesardiberikanpadasebuahbendapadat, bendatersebuttidaklangsungberubahbentukatauvolumenya.Bendacairtidak mempertahankanbentukyangtetapmelainkanmmengambilbentuktempatyang ditempatinyatetapi seperti benda padat, benda cair tidak dapat langsung ditekan, danperubahanvolumeyangcukupsignifikanterjadijikadiberikangayayang besar.Gastidakmemilikibentukmaupunvolmenyatetapgasakanmenyebar untuk memenuhi tempatnya. A.Pemuaian Zat Padat dan Zat Cair Sebagianbesarzatmemuaiketikadipanaskandanmenyusutketika didinginkan.Bagaimanapunbesarnyapemuaiandanpenyusutanbervariasi, bergantungpadamateriitusendiri.Pemuaianiniterdapatbeberapamacam, tergantungbendatersebutmempunyaiberapadimensi.Macam-macampemuaian ini adalah sebagai berikut : Pemuaian Panjang SebuahpercobaanmenunjukkanbahwaperubahanpanjangLpada semuazatpadat,denganpendekatanyangsangatbaik,berbandinglurus denganperubahantemperaturT.Sebagaimanadiharapkan,perubahan panjangjugasebandingdenganpanjangawalLo.Perbedaanpanjangini disebabkan oleh perbedaan koefisien muai panjang yang didefinisikan sebagai berikut. Koefisienmuaipanjang()suatubahanadalahperbandinganantara pertambahanpanjang(L)terhadappanjangawalbenda(Lo)persatuan kenaikan suhu (T). Secara matematis dinyatakan sebagai berikut : T LLoAA= o1 T L L A o = A0,dimana 0- = L L L Maka, T L L L0 0+ =Dapat juga ditulis sebagai : ( )T L L + 1 =0 juga disebut sebagai koefisien muai linier dengan satuan (C)-1. LLoToTL Padagambardiatas,terdapatsuatubatangtipisdenganpanjangLo padatemperaturTo.Lalubatangtersebutdipanaskanhinggatemperatur mencapaiTdanpanjangbatangtersebutpunakanmemuaimenjadiL, sehingga terdapat pertambahan panjang L, dimana L = Lo + L. Pemuaian Luas Bilabendapadatberbentukpersegidipanaskan,terjadipemuaian dalamarahmemanjangdanarahmelebar.Dengankatalain,bendapadat mengalamipemuaianluas.Koefisienmuailuas(|)suatubahanadalah perbandinganantarapertambahanluasbenda(A)terhadapluasawalbenda (Ao) per satuan kenaikan suhu (T). Secara matematis, | dinyatakan sebagai : T AAoAA= |1 T A A 0= , dimana 0- = A A A Maka, T A A A0 0+ =Dapat juga ditulis sebagai :( )T A A + 1 =0 Hubungan koefisien muai luas dengan koefisien muai panjang Jika sekeping logam persegi pada gambar dibawah, yang mempunyai luas awal0A dansuhuawal 0T dipanaskansampaisuhuTmakalogamtersebut akan memuai sehingga luasnya menjadi A. LoLoL AL Lo L. ALoL.A2L A Luas keping persegi, dimana A = s s 2= = L L L ADimana berdasarkan muai panjang : ( )T L L + 1 =0 Maka, ( ) ( )( )( )2 202 2 20202+ 2 + 1 =+ 2 + 1 =+ 1 ==T T AT T LT LL A Tetapi karena sangat kecil maka 2 (sangat kecil sekali), sehingga 2 2T diabaikan, maka koefisien muai luas menjadi : ( )T A A 2 + 1 =0atau ( )T A A + 1 =0 Danhubunganantarakoefisienmuailuasdengankoefisienmuaipanjang adalah : 2 =Pemuaian Volume Pemuaianvolumebergantungpadakoefisienmuaivolumeyangdiberi lambing . Muai volume terbentuk dari tiga pemuaian, yaitu pertambahan panjang,pertambahanlebardanpertambahantinggi..atauKoefisien muaivolume()adalahpemuaianyangterjadikesegalaarah,panjang, lebar,danketebalannyaakibatperubahansuhuatautemperaturzat tersebut. UmpamakansuatuzatpadatatauzatcairmangalamiperubahanvolumedV apabilasuhunyaberubahsebesardT.Koefisienmuaivolumedidefinisikan sebagai perubahan fraksional volume dV/V dibagi perubahan suhu dT, atau = 1VdVdT. {pada tekanan konstan} Koefisienmuaivolumebiasanyadihitungberdasarkanpersamaanempiris antara rapat massa dan suhu pada tekanan konstan. Apabila metode ini tidak mungkindilakukan,makadapatdigunakanmetodeoptikyangmelibatkan faktor interferensi cahaya. Koefisienmuaivolumetidakbebaspengaruhperubahantekanan,tetapi berubahjelassekaliakibatperubahansuhu.Banyakpercobaanmenunjukkan bahwa akan mengecil apabila suhu diturunkan dan akan mendekati nol, jika suhu Kelvin mendekati nol. Adalah aneh bahwa makin tinggi titik lebur suatu logam, makin kecil koefisien muai volumenya. Perubahan volume akibat perubahan temperatur dapat di definisikan sebagaiAV = .V .AT Kalaudalamsuatubendapadatadalubang,volumelubangtersebutakan bertambahapabilabendatersebutmemuai,tidakbedasepertibilasekiranya lubangituzatpadatdaribahanyangsamadenganbahanbendanya.Halini selaluterjadi,sekalipunlubangitumenjadidemikianbesarsehinggabenda sekelilingnyamenjadisepertikulittipis.Jadi,volumeyangdilingkupisuatu bejanadarigelasberdindingtipisataubolatermometer,akanmembesar sepertimembesarnyasuatubendapadatdarigelasyangsamaukurannya. Akibatnya besar koefisien muai volume sama dengan tiga kali koefisien muai panjang. Gambar 4. Pemuaian volume pada benda berbentuk balok L Lo A2.2. L A2L LoAL Lo A2.2L LoAL Lo A2.2L LAJikasebuahbendaberbentukbalokyangvolumenyaVodansuhunyaTo dipanaskansampaisuhuTmakabendatersebutakanmengalamipemuaian sehingga volumenya menjadi V. L = LoL = Lo (1+ t) B = bo B= bo (1+ t) T= toT= to (1+ t) Volume balok pada keadaan awal adalah: Vo=Lobo to Besarnya pertambahan volume balok: oV V V = A Volume balok sesudah dipanaskan adalahV = Lbt = Lo (1+ t) bo (1+ t) to (1+ t) = Lo.bo.to (1+ t)3 =Vo [1+ 3t +3t2 + t3] Tetapi karena besaran kecil, 2 dan 3 akan sangat kecil, hingga suhu (t)2 dan (t)3dapat diabaikan , sehingga : V = Vo(1 + t) maka = 3 Pemuaian Volume pada Zat Cair Pemuaianpadazatcairhanyadapatdiamatiperubahanvolumenya saja.Persamaanuntukmenghitungpemuaianvolumzatcairpersissama dengan persamaan untuk menghitung pemuaian volum zat padat, yaitu : ( )T V V + 1 =0 Hal yang perlu ditekankan adalah pemuaian volum zat cair lebih besar daripadapemuaianvolumzatpadatuntukkenaikansuhuyangsama.Karena itulahsuatuwadahberisizatcairhampirpenuhdipanaskan,makapadasuhu tertentu zat cair dalam wadah akan tumpah. Sebagianbesarzatkuranglebihmemuaisecaraberaturanterhadap penambahantemperatur(sepanjangtidakadaperubahanfaseyangterjadi). Akantetapiairtidakmengikutipolabiasatersebut.Jikaairpada0C dipanaskan,volumenyamenyusutsampaimencapai4C.Diatas4Cair berperilakunormaldanmemuaivolumenyaterhadappenambahan temperature, Sifat pemuaian air yang tidak teratur ini disebut anomaly air. (Gb.5). Massa Jenis0 2 4 6 8 101.00051.00041.00031.00021.00011.0000 0.99950.99960.99970.99980.99991.0000Volume 1grSuhu (C)Massa jenis (gr/cm3)Volume Massa jenis air dan Volume 1 gr dalam daerah suhu 0o C 10 o C Gejala Anomali Air Airpadasuhuantara04 0 Cmemilikisuatukeganjilan.Dalamdaerah yang bersuhu sep erti itu volum air berkurang dengan naiknya suhu, jadi kebalikan dari sifat zat pada umumya. Dengan artian antara 0 4 0 C angka muai itu negatif, diatas 4 0 C air akan mengembang. Karena volum suatu massa air4 0 C lebih kecil dari pada suhu lainnya, maka rapat air pada suhu 4 0 C itu maksimum. BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Alat dan Bahan Percobaan Alat-alat Percobaan 1.Perangkat demonstrasi untuk anomali air Sebagaitempatyangakandigunakanpraktikandalampercobaananomali air 2.Magnetik stirrer Seba