Laporan Praktikum Pendinginan Air

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

PENDINGINAN AIR

Disusun Oleh:

Anne Queentina Tyas P.

12/334727/PA/14959

Geofisika

UNIVERSITAS GADJAH MADA

TAHUN AJARAN 2012/2013

A. PENDAHULUAN

Pendinginan air merupakan salah satu proses di alam ini yang menggunakan perpindahan kalor. Dalam hal ini pendinginan air menerapkan konsep fisika. Air yang memiliki temperatur tinggi ketika diberi kalor akan menurun temperaturnya. Ini disebabkan karena tidak ada lagi kalor yang diberikan kepada air tersebut.

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun yang dilepaskan oleh suatu benda.

Dalam praktikum ini, praktikan akan membuktikan hipotesa tentang kecepatan pendinginan air yaitu, turunan terhadap suhu setiap satuan waktu akan berbanding lurus dengan selisih antara suhu cairan tersebut dengan lingkungannya. Selain itu, praktikan menguji faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi pendinginan air.

B. TUJUAN

- Belajar menerapkan dan mengartikan atau menginterpretasikan grafik.- Mengetahui faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi pendinginan air.

C. DASAR TEORI

Air akan bersuhu tinggi jika dipanaskan atau diberi kalor. Ketika pemberian kalor dihentikan, secara perlahan air akan mengalami pendinginan. Hal ini dikarenakan sebagian air berubah menjadi gas, disebut penguapan.

Molekul pada zat cair akan bergerak dengan laju yang berbeda. Adanya gaya tarik-menarik antar molekul, menahan molekul tersebut berdekatan satu sama lain pada fase cair. Dengan adanya gaya tarik-menarik antar molekul, hanya molekul yang berkelajuan tinggi yang dapat lepas dari zat cair dan menjadi gas atau uap.Pada temperatur yang lebih tinggi, kecepatan penguapan akan menjadi lebih besar. Akibat molekul yang berkelajuan tinggi keluar dari permukaan, laju rata-rata yang tertinggal lebih kecil, sehingga temperaturnya menjadi lebih kecil.

Sesuai konsep yang ada, bahwa benda yang lebih panas dari suhu lingkungannya akan mengalami pendinginan. Ini disebabkan karena adanya perpindahan kalor. Suatu hipotesa kerja menyatukan bahwa keceptan mendingin dinyatakan dengan rumus

= Konstanta pendinginan air

T = Suhu cairan (˚C)T0 = Suhu lingkungan (˚C)

Turunnya suhu setiap satuan waktu akan berbanding lurus dengan selisih suhu antara cairan dan lingkungan. Perubahan suhu dapat dilihat dengan bantuan

termometer. Termometer berfungsi untuk mengidentifikasikan adanya energi panas pada suatu zat cair, padat, atau gas.

D. METODE EKSPERIMEN

1. Alat dan Bahan- Termos dengan air panas- Stopwatch - 3 Buah gelas beker ukuran 100 ml dengan tutupnya- 1 Buah gelas beker ukuran 250 ml dengan tutupnya- 1 Buah gelas beker ukuran 600 ml dengan tutupnya- 5 Buah Termometer

2. Skema alata. Volume sama, luas permukaan berbeda

b. Volume berbeda, luas permukaan sama

3. Tata Laksana Percobaan1. 3 Buah gelas beker yang berbeda ukuran (100 ml, 250 ml, 600 ml) beserta

penutup dan termometer disiapkan.2. Masing-masing gelas disi air panas sebanyak 80 ml.3. Gelas ditutup bersamaan dengan dimasukkannya termometer sesuai skema

percobaan a.4. Suhu ruangan diukur sebagai To.5. Suhu masing-masing gelas diukur setiap 1 menit mulai dari 0 menit sampai 20

menit. 6. Perubahan suhu dicatat.7. Langkah 2-6 diulangi dengan 3 gelas beker

4. Analisa Data

Menentukan Konstanta Pendinginan Air

ln ln (Tto – To) =

ln = + ln (Tto – To)

dengan

= Konstanta pendinginan air

T = Suhu saat t menit (˚C)T0 = Suhu lingkungan (˚C)Tt0 = Suhu awal (saat 0 menit) (˚C)

Metode Regresi

sy =

No. t (Menit)Sumbu X

T (˚C)

T-T0

(˚C)Ln(T-T0)Sumbu Y

y xm c

m = Δm = sy

c = Δc = sy

E. HASIL EKSPERIMEM1. Data

T0 = 30˚C (Suhu lingkungan)a. Volume sama, luas permukaan berbeda

1.1. Gelas 100 ml dengan isi cairan 80 mlT0 = 69˚C

No. t (Menit) T (˚C) T-T0 (˚C) Ln(T-T0)1 1 68 38 3,637586162 2 66 36 3,583518943 3 65 35 3,555348064 4 64 34 3,526360525 5 63 33 3,496507566 6 62 32 3,46573597 7 61 31 3,43398728 8 60 30 3,401197389 9 59,5 29,5 3,3843902610 10 59 29 3,3672958311 11 58 28 3,3322045112 12 57,5 27,5 3,31418613 13 57 27 3,2958368714 14 56 26 3,2580965415 15 55,5 25,5 3,2386784516 16 55 25 3,2188758217 17 54 24 3,1780538318 18 53,75 23,75 3,1675825319 19 53 23 3,1354942220 20 52,75 22,75 3,12456515


No. t (Menit) T (˚C) T-T0 (˚C) Ln(T-T0)

1 1 63 33 3,496507562 2 62 32 3,46573593 3 60 30 3,401197384 4 59 29 3,367295835 5 58 28 3,332204516 6 57,5 27,7 3,321432417 7 57 27 3,295836878 8 55,5 25,5 3,238678459 9 55 25 3,2188758210 10 54 24 3,1780538311 11 53,5 23,5 3,1570004212 12 53 23 3,1354942213 13 52 22 3,0910424514 14 51,5 21,5 3,0680529415 15 51 21 3,0445224416 16 50 20 2,9957322717 17 49,5 19,5 2,9704144718 18 49,25 19,25 2,9575110619 19 49 19 2,9444389820 20 48 18 2,89037176


No. t (Menit) T (˚C) T-T0 (˚C) Ln(T-T0)1 1 62 32 3,46573592 2 61 31 3,43398723 3 59 29 3,367295834 4 57 27 3,295836875 5 55 25 3,218875826 6 54 24 3,178053837 7 52 22 3,091042458 8 51 21 3,044522449 9 50 20 2,9957322710 10 49,5 19,5 2,9704144711 11 48,5 18,5 2,9177707312 12 47,5 17,5 2,8622008813 13 47 17 2,8332133414 14 46 16 2,7725887215 15 45 15 2,708050216 16 44,5 14,5 2,6741486517 17 44 14 2,6390573318 18 43,5 13,5 2,6026896919 19 43 13 2,56494936

20 20 42,5 12,5 2,52572864

b. Volume berbeda, luas permukaan sama2.1. Gelas beker 100 ml dengan isi cairan 80 ml

T0 = 69˚C

No. t (Menit) T (˚C) T-T0 (˚C) Ln(T-T0)1 1 68 38 3,637586162 2 66 36 3,583518943 3 65 35 3,555348064 4 64 34 3,526360525 5 63 33 3,496507566 6 62 32 3,46573597 7 61 31 3,43398728 8 60 30 3,401197389 9 59,5 29,5 3,3843902610 10 59 29 3,3672958311 11 58 28 3,3322045112 12 57,5 27,5 3,31418613 13 57 27 3,2958368714 14 56 26 3,2580965415 15 55,5 25,5 3,2386784516 16 55 25 3,2188758217 17 54 24 3,1780538318 18 53,75 23,75 3,1675825319 19 53 23 3,1354942220 20 52,75 22,75 3,12456515

2.2. Gelas beker 100 ml dengan isi cairan 60 mlT0 = 68˚C

No. t (Menit) T (˚C) T-T0 (˚C) Ln(T-T0)1 1 66 36 3,583518942 2 64 34 3,526360523 3 63 33 3,496507564 4 62 32 3,46573595 5 60 30 3,401197386 6 59 29 3,367295837 7 58 28 3,332204518 8 57,5 27,5 3,3141869 9 57 27 3,2958368710 10 56 26 3,25809654

11 11 55 25 3,2188758212 12 54 24 3,1780538313 13 53 23 3,1354942214 14 52,5 22,5 3,1135153115 15 52 22 3,0910424516 16 51 21 3,0445224417 17 50,5 20,5 3,0204248918 18 50 20 2,9957322719 19 49,5 19,5 2,9704144720 20 49 19 2,94443898

2.3. Gelas beker 100 ml dengan isi cairan 40 mlT0 = 62˚C

No. t (Menit) T (˚C) T-T0 (˚C) Ln(T-T0)1 1 60 30 3,401197382 2 58,5 28,5 3,349904093 3 57 27 3,295836874 4 56 26 3,258096545 5 54,5 24,5 3,198673126 6 53,5 23,5 3,157000427 7 52,5 22,5 3,113515318 8 51,8 21,8 3,081909979 9 50,9 20,9 3,0397491610 10 50 20 2,9957322711 11 49 19 2,9444389812 12 48,4 18,4 2,9123506613 13 47,5 17,5 2,8622008814 14 47 17 2,8332133415 15 46,2 16,2 2,7850112416 16 45,7 15,7 2,7536607117 17 45 15 2,708050218 18 44,5 14,5 2,6741486519 19 44 14 2,6390573320 20 43,7 13,7 2,61739583

2. Grafika. Grafik volume sama, luas permukaan berbeda

b. Grafik volume berbeda, luas permukaan sama

3. Hasil Perhitungan

1.1. Gelas 100 ml dengan isi cairan 80 ml

No. X Y X2 Y2 XY1 1 3,63758616 1 13,23203 3,6375862 2 3,58351894 4 12,84161 7,1670383 3 3,55534806 9 12,6405 10,666044 4 3,52636052 16 12,43522 14,105445 5 3,49650756 25 12,22557 17,482546 6 3,4657359 36 12,01133 20,794427 7 3,4339872 49 11,79227 24,037918 8 3,40119738 64 11,56814 27,209589 9 3,38439026 81 11,4541 30,4595110 10 3,36729583 100 11,33868 33,6729611 11 3,33220451 121 11,10359 36,6542512 12 3,314186 144 10,98383 39,7702313 13 3,29583687 169 10,86254 42,8458814 14 3,25809654 196 10,61519 45,6133515 15 3,23867845 225 10,48904 48,5801816 16 3,21887582 256 10,36116 51,5020117 17 3,17805383 289 10,10003 54,0269218 18 3,16758253 324 10,03358 57,0164919 19 3,13549422 361 9,831324 59,5743920 20 3,12456515 400 9,762907 62,4913

Ʃ (Jumlah) 210 67,1155017 2870 225,683 687,308

sy =

sy =

sy = 0,01278855

m = Δm = Sy

m = Δm = 0,01278855

m = -0,026172583 Δm = 0,000496

m ± Δm = -0,026172583 ± 0,000496

c = Δc = Sy

c = Δc = 0,01278855

c = 3,630587 Δc = 0,005941

c ± Δc = 3,630587 ± 0,005941


No. X Y X2 Y2 XY1 1 3,63758616 1 13,23203 3,6375862 2 3,4657359 4 12,01133 6,9314723 3 3,40119738 9 11,56814 10,203594 4 3,36729583 16 11,33868 13,469185 5 3,33220451 25 11,10359 16,661026 6 3,32143241 36 11,03191 19,928597 7 3,29583687 49 10,86254 23,070868 8 3,23867845 64 10,48904 25,909439 9 3,21887582 81 10,36116 28,9698810 10 3,17805383 100 10,10003 31,7805411 11 3,15700042 121 9,966652 34,72712 12 3,13549422 144 9,831324 37,6259313 13 3,09104245 169 9,554543 40,1835514 14 3,06805294 196 9,412949 42,9527415 15 3,04452244 225 9,269117 45,6678416 16 2,99573227 256 8,974412 47,9317217 17 2,97041447 289 8,823362 50,4970518 18 2,95751106 324 8,746872 53,235219 19 2,94443898 361 8,669721 55,9443420 20 2,89037176 400 8,354249 57,80744

Ʃ (Jumlah) 210 63,7114782 2870 203,702 647,135

sy =

sy =

sy = 0,039015574

m = Δm = Sy

m = Δm = 0,039015574

m = -0,03283537 Δm = 0,001513

m ± Δm = -0,03283537 ± 0,001513

c = Δc = Sy

c = Δc = 0,039015574

c = 3,530345 Δc = 0,018124

c ± Δc = 3,530345 ± 0,018124


No. X Y X2 Y2 XY1 1 3,63758616 1 13,23203 3,6375862 2 3,4339872 4 11,79227 6,8679743 3 3,36729583 9 11,33868 10,101894 4 3,29583687 16 10,86254 13,183355 5 3,21887582 25 10,36116 16,094386 6 3,17805383 36 10,10003 19,068327 7 3,09104245 49 9,554543 21,63738 8 3,04452244 64 9,269117 24,356189 9 2,99573227 81 8,974412 26,9615910 10 2,97041447 100 8,823362 29,7041411 11 2,91777073 121 8,513386 32,0954812 12 2,86220088 144 8,192194 34,3464113 13 2,83321334 169 8,027098 36,8317714 14 2,77258872 196 7,687248 38,8162415 15 2,7080502 225 7,333536 40,6207516 16 2,67414865 256 7,151071 42,7863817 17 2,63905733 289 6,964624 44,8639718 18 2,60268969 324 6,773994 46,8484119 19 2,56494936 361 6,578965 48,7340420 20 2,52572864 400 6,379305 50,51457

Ʃ (Jumlah) 210 59,3337449 2870 177,91 588,071

sy = sy =

sy = 0,052832358

m = Δm = Sy

m = Δm = 0,052832358

m = -0,05253131 Δm = 0,002049

m ± Δm = -0,05253131 ± 0,002049

c = Δc = Sy

c = Δc = 0,052832358

c = 3,518266 Δc = 0,024542

c ± Δc = 3,518266 ± 0,024542

2.1. Gelas beker 100 ml dengan isi cairan 80 ml

No. X Y X2 Y2 XY1 1 3,63758616 1 13,23203 3,6375862 2 3,58351894 4 12,84161 7,1670383 3 3,55534806 9 12,6405 10,666044 4 3,52636052 16 12,43522 14,105445 5 3,49650756 25 12,22557 17,482546 6 3,4657359 36 12,01133 20,794427 7 3,4339872 49 11,79227 24,037918 8 3,40119738 64 11,56814 27,209589 9 3,38439026 81 11,4541 30,45951

10 10 3,36729583 100 11,33868 33,6729611 11 3,33220451 121 11,10359 36,6542512 12 3,314186 144 10,98383 39,7702313 13 3,29583687 169 10,86254 42,8458814 14 3,25809654 196 10,61519 45,6133515 15 3,23867845 225 10,48904 48,5801816 16 3,21887582 256 10,36116 51,5020117 17 3,17805383 289 10,10003 54,0269218 18 3,16758253 324 10,03358 57,0164919 19 3,13549422 361 9,831324 59,5743920 20 3,12456515 400 9,762907 62,4913

Ʃ (Jumlah) 210 67,1155017 2870 225,683 687,308

sy =

sy =

sy = 0,01278855

m = Δm = Sy

m = Δm = 0,01278855

m = -0,026172583 Δm = 0,000496

m ± Δm = -0,026172583 ± 0,000496

c = Δc = Sy

c = Δc = 0,01278855

c = 3,630587 Δc = 0,005941

c ± Δc = 3,630587 ± 0,005941


No. X Y X2 Y2 XY1 1 3,63758616 1 13,23203 3,6375862 2 3,52636052 4 12,43522 7,0527213 3 3,49650756 9 12,22557 10,48952

4 4 3,4657359 16 12,01133 13,862945 5 3,40119738 25 11,56814 17,005996 6 3,36729583 36 11,33868 20,203777 7 3,33220451 49 11,10359 23,325438 8 3,314186 64 10,98383 26,513499 9 3,29583687 81 10,86254 29,6625310 10 3,25809654 100 10,61519 32,5809711 11 3,21887582 121 10,36116 35,4076312 12 3,17805383 144 10,10003 38,1366513 13 3,13549422 169 9,831324 40,7614214 14 3,11351531 196 9,693978 43,5892115 15 3,09104245 225 9,554543 46,3656416 16 3,04452244 256 9,269117 48,7123617 17 3,02042489 289 9,122966 51,3472218 18 2,99573227 324 8,974412 53,9231819 19 2,97041447 361 8,823362 56,4378720 20 2,94443898 400 8,669721 58,88878

Ʃ (Jumlah) 210 64,807522 2870 210,777 657,905

sy =

sy =

sy = 0,023525348

m = Δm = Sy

m = Δm = 0,023525348

m = -0,033945836 Δm = 0,000912

m ± Δm = -0,033945836 ± 0,000912

c = Δc = Sy

c = Δc = 0,023525348

c = 3,596807 Δc = 0,010928

c ± Δc = 3,596807 ± 0,010928


No. X Y X2 Y2 XY1 1 3,63758616 1 13,23203 3,6375862 2 3,34990409 4 11,22186 6,6998083 3 3,29583687 9 10,86254 9,8875114 4 3,25809654 16 10,61519 13,032395 5 3,19867312 25 10,23151 15,993376 6 3,15700042 36 9,966652 18,9427 7 3,11351531 49 9,693978 21,794618 8 3,08190997 64 9,498169 24,655289 9 3,03974916 81 9,240075 27,3577410 10 2,99573227 100 8,974412 29,9573211 11 2,94443898 121 8,669721 32,3888312 12 2,91235066 144 8,481786 34,9482113 13 2,86220088 169 8,192194 37,2086114 14 2,83321334 196 8,027098 39,6649915 15 2,78501124 225 7,756288 41,7751716 16 2,75366071 256 7,582647 44,0585717 17 2,7080502 289 7,333536 46,0368518 18 2,67414865 324 7,151071 48,1346819 19 2,63905733 361 6,964624 50,1420920 20 2,61739583 400 6,850761 52,34792

Ʃ (Jumlah) 210 59,8575317 2870 180,546 598,664

sy =

sy =

sy = 0,05811943737

m = Δm = Sy

m = Δm = 0,05811943737

m = -0,044872305 Δm = 0,002254

m ± Δm = -0,044872305 ± 0,002254

c = Δc = Sy

c = Δc = 0,05811943737

c = 3,464036 Δc = 0,026998

c ± Δc = 3,464036 ± 0,026998

F. PEMBAHASAN

Pada praktikum pendinginan air, praktikan menggunakan metode grafik dan regresi. Praktikan mendapat data berupa perubahan suhu dan waktu. Data yang diperoleh dapat dibuat menjadi sebuah grafik hubungan antara ln(T-T0) dengan waktu. Pada grafik tersebut waktu (t) sebagai sumbu x dan ln(T-T0) sebagai sumbu y. Grafik yang dihasilkan berupa linear atau garis lurus dari atas ke bawah semakin ke kanan, sehingga gradien m atau konstanta air bernilai negatif (-).

Dari praktikum ini, didapatkan harga konstanta pendinginan air, yaitu:1. Gelas bervolume 100 ml, dengan isi 80 ml : -0,026172583 ± 0,000496 ˚C/menit

Gelas bervolume 100 ml, dengan isi 60 ml : -0,033945836 ± 0,000912 ˚C/menitGelas bervolume 100 ml, dengan isi 40 ml : -0,044872305 ± 0,002254 ˚C/menit

2. Gelas bervolume 100 ml, dengan isi 80 ml : -0,026172583 ± 0,000496 ˚C/menitGelas bervolume 250 ml, dengan isi 80 ml : -0,03283537 ± 0,001513 ˚C/menitGelas bervolume 600 ml, dengan isi 80 ml : -0,05253131 ± 0,002049 ˚C/menit

Dari data yang diperoleh, diketahui bahwa konstanta pendinginan air berbanding lurus dengan perubahan luas permukaan wadah dengan isi cairan tetap, dan konstanta pendinginan air berbanding terblik dengan perubahan isi cairan dengan luas permukaan wadah yang tetap.

Berdasarkan teori pendinginan air dikatakan bahwa turunan suhu terhadap satuan waktu akan berbanding lurus dengan selisih suhu antara cairan dengan lingkungannya. Berdasarkan data yang diperoleh, data tersebut hampir sesuai dengan teori pendinginan air.

Dari percobaan yang telah dikakukan, dapat diketahui faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi proses pendinginan, yaitu volume cairan, luas permukaan wadah, dan suhu lingkungan. Semakin banyak volume cairan dalam sebuah wadah, waktu yang diperlukan untuk pendinginan akan semakin lama. Sedangkan pada luas permukaan wadah yang semakin besar, pendinginan akan semakin cepat. Suhu lingkungan yang semakin rendah akan mempercepat proses pendinginan air.

G. KESIMPULAN

- Konstanta pendinginan air:

Gelas bervolume 100 ml, dengan isi cairan 80 ml : -0,026172583 ± 0,000496 ˚C/menitGelas bervolume 100 ml, dengan isi cairan 60 ml : -0,033945836 ± 0,000912 ˚C/menitGelas bervolume 100 ml, dengan isi cairan 40 ml : -0,044872305 ± 0,002254 ˚C/menitGelas bervolume 100 ml, dengan isi cairan 80 ml : -0,026172583 ± 0,000496 ˚C/menitGelas bervolume 250 ml, dengan isi cairan 80 ml : -0,03283537 ± 0,001513 ˚C/menitGelas bervolume 600 ml, dengan isi cairan 80 ml : -0,05253131 ± 0,002049 ˚C/menit

- Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pendinginan adalah luas permukaan wadah,

volume cairan, dan suhu lingkungan.

- Luas permukaan wadah yang semakin besar akan berbanding lurus dengan semakin

cepatnya proses pendinginan air.

- Volume cairan yang semakin banyak akan berbanding terbalik dengan semakin

cepatnya proses pendinginan air.

- Semakin rendah suhu lingkungan akan berbanding lurus dengan kecepatan proses

pendinginan air.

H. DAFTAR PUSTAKA

http:// id.pdfsb.comhttp://wikipedia.orgStaf Laboraturium Fisika Dasar, 2010. “Panduan Praktikum Fisika Dasar Semester I

Jurusan Fisika”. Yogyakarta:UGMTipler, Paul A., 1991.”Physics for Scientists and Engineers, 3th Edition”.USA:Word

Publisher

I. PENGESAHAN

Laporan praktikum “Pendinginan Air” telah selesai dibuat dengan data dan grafik yang didapatkan dari praktikum dengan cara yang dibenarkan, serta analisis data dengan mempertimbangkan kondisi sebenarnya di laboraturium.

Yogyakarta, 5 Desember 2012

Asisten Praktikum Praktikan

Sintanin R. Anne Queentina Tyas P.

Documents

Laporan Praktikum Pendinginan Air