LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

MODUL 8

Kalorimeter

Disusun oleh

Nama : Minanda Fachladelcada Primara

NPM : 240210130056

Kelompok / shift : Kelompok 1/ TIP A2

Hari / tanggal : Senin/ 23 September 2013

Waktu : 10.00 WIB

Asisten : Rigatul Fikri Risyda Sofyan

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJAJARAN

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari kita tidak terlepas dari ilmu fisika, salah

satunya yang berkaitan dengan panas atau kalor. Hampir seluruh aktivitas yang

dilakukan membutuhkan atau menghasilkan kalor. Kalor adalah bentuk energi

yang berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Berdasarkan hukum kekekalan

energi, energi dapat diubah dari satu bentuk energi kebentuk energi lainnya, tetapi

tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.

Pada percobaan kali ini akan dilakukannya perubahan energi listrik

menjadi energi kalor dengan menggunakan kalorimeter. Kalorimeter adalah alat

yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu

perubahan atau reaksi kimia. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang

dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika

suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga

sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit (Purnomo,

2008). Besar energi dalam bentuk panas yang setara dengan usaha, sebesar joule

suatu perbandingan dari suatu kalori yang bekerja setiap satuan usaha yang

disebut dengan tara panas listrik.

Percobaan ini dianggap penting bagi mahasiswa untuk mengetahui,

menguasainya, dan untuk memperdalam materi fisika tentang kalorimeter. Pada

percobaan kalorimeter ini juga kita dapat mengetahui besarnya tara panas listrik.

Selain itu juga kita dapat mengetahui besarnya arus listrik yang mengalir,

tegangan listrik, dan hambatannya.

1.2 Tujuan

1.2.1 Mampu memahami siste kerja calorimeter.

1.2.2 Memahami arti fisis tara panas.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kalor

Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari suhu tinggi ke suhu

rendah. Jika suatu benda menerima / melepaskan kalor maka suhu benda itu akan

naik/turun atau wujud benda berubah.

1 kalori adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar

1ºC.

1 kalori = 4.18 joule

1 joule = 0.24 kalori

Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk

menaikkan suhunya 1ºC (satuan kalori/ºC).

Jika kapasitas kalor diberi lambang C, maka:

Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk

menaikkan 1 gram atau 1 kg zat sebesar 1ºC (satuan

kalori/gram.ºC atau kkal/kg ºC).

Berikut ini adalah kalor Jenis Berbagai Zat (pada 20˚C dan tekanan uap 1

atm).

Zat Kalor Jenis (J Kg-1 K-1)

Alumunium 900

Tembaga 390

C= Q∆ T

Kaca 840

Besi atau baja 450

Timah hitam 130

Marmer 860

Perak 230

Kayu 1700

Alkohol 2400

Raksa 140

Air 4200

Badan manusia 3470

Udara 1000

Kalor yang digunakan untuk menaikkan/menurunkan suhu tanpa mengubah

wujud zat:

Q = H . Dt

Q = m . c . Dt

H = m . c

Keterangan :

Q = kalor yang di lepas/diterima

H = kapasitas kalor

Dt = kenaikan/penurunan suhu

m = massa benda

c= kalor jenis

Kalor yang diserap/dilepaskan (Q) dalam proses perubahan wujud benda:

Q = m . L

Keterangan :

m = massa benda kg

L = kalor laten (kalor lebur, kalor beku. kalor uap,kalor embun, kalor sublim,

kalor lenyap)

Jadi kalor yang diserap ( â ) atau yang dilepas ( á ) pada saat terjadi

perubahan wujud benda tidak menyebabkan perubahan suhu benda (suhu benda

konstan ).

Teori Kalor Dasar :

1. Kalor yang diterima sama dengan (=) kalor yang dilepas : Azas/asas Black

- Penemu adalah Joseph Black (1720 - 1799) dari Inggris.

Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan

oleh Joseph Black.

Asas ini menjabarkan:

2 Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang

panas memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama

3 Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang

dilepas benda panas-

4 Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang

diserap bila dipanaskan

Rumus Asas Black =

(M1 X C1) (T1-Ta) = (M2 X C2) (Ta-T2)

Catatan :

M1 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

C1 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

Ta = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi

T1 = Temperatur akhir pencampuran kedua benda

M2 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

C2 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

T2 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah

2. Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan

- Penemunya adalah Benyamin Thompson (1753 - 1814) dari Amerika Serikat.

3. Kalor adalah salah satu bentuk energi

- Ditemukan oleh Robert Mayer (1814 - 1878).

4. Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi disebut kalor mekanik.

- Digagas oleh James Prescott (1818 - 1889).

Kalorimeter

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor

yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.

Tipe kalorimeter

1. Kalorimeter bom

Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur

jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna

(dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar.

Sejumlah sampel ditempatkan pada tabung beroksigen yang tercelup

dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar

oleh api listrik dari kawat logam terpasang dalam tabung.

Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter makanan.

Kalorimeter makanan.

Kalorimeter makanan

adalah alat untuk

menentukan nilai kalor zat

makanan karbohidrat,

protein, atau lemak.

Alat ini terdiri dari

sebuah tabung kaca yang

tingginya kurang lebih 19

cm dan garis menengahnya

kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya melengkung ke atas membentuk

sebuah penyungkup. Penyungkup ini disumbat dengan sebuah sumbat

karet yang yang berlubang di bagian tengah. Bagian atas tabung kaca ini

ditutup dengan lempeng ebonit yang bundar. Di dalam tabung kaca itu

terdapat sebuah pengaduk, yang tangkainya menembus tutup ebonit, juga

terdapat sebuah pipa spiral dari tembaga. Ujung bawah pipa spiral itu

menembus lubang sumbat karet pada penyungkup dan ujung atasnya

menembus tutup ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit itu masih

terdapat lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah

termometer ke dalam tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas

sebuah keping asbes dan ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk

bujur sangkar yang sisinya kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu

terdapat kabel listrik yang akan dihubungkan dengan sumber listrik bila

digunakan. Di atas keping asbes itu terdapat sebuah cawan aluminium. Di

atas cawan itu tergantung sebuah kawat nikelin yang berhubungan dengan

kabel listrik di bawah keping asbes. Kawat nikelin itulah yang akan

menyalakan makanan dalam cawan bila berpijar oleh arus listrik. Dekat

cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan oksigen.

2. Kalorimeter Aluminium

Pada gambar di atas menunjukan kalorimeter aluminium, dinding

di dalam kedua bejana dibuat mengkilap untuk mengurangi radiasi kalor

dan kehilangan kalor karena penyerapan dinding bejana. Cincin serat

(fiber) yang memisahkan kedua bejana. Ruang antara kedua dinding

bejana berisi udara yang berfungsi sebagai isolator kuat, sebab udara

adalah penghantar kalor yang jelek.

3. Kalorimeter larutan

Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur

jumlah kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan. Pada

dasarnya, kalor yang dibebaskan/diserap menyebabkan perubahan suhu

pada kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu per kuantitas pereaksi

kemudian dihitung kalor reaksi dari reaksi sistem larutan tersebut. Kini

kalorimeter larutan dengan ketelitian cukup tinggi dapat diperoleh

dipasaran.

Kalor merupakan suatu bentuk energi dan memiliki satuan kalori.

Sedangkan energi memiliki satuan joule. Tara panas listrik merpakan suatu

faktor pembanding antara kedua satuan tersebut yaitu antara energi dan

kalor yang memiliki lambang (a). Tara panas listrik dinyatakan secara

matematis sebagai berikut :

a= Q

I 2 R t

Hal ini terjadi jika kumparan (penghantar) yang terdapat pada

kalorimeter akan dilalui arus listrik, yang akan menimbulkan perubahan

suhu atau timbul panas Q, yang sebanding dengan kuadrat arus I, tahanan

penghantar R dan lamanya arus mengalir t. sehingga dapat digunakan

persamaan diatas. Jika pada kalorimeter pertukaran kalor dengan

sekitarnya diabaikan, maka akan berlaku rumus sebagai berikut

a=mc ∆ TV i t

Karena : m c = C, sehingga :

a=C ∆ TV i t

4. Kalorimeter Elektrik

Kalorimeter elektrik digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair.

Prinsip kerja kalorimeter elektrik adalah sebagai berikut, sejumlah massa zat

cair (misal m kg) dimasukan ke dalam bejana tembaga yang kapasitas

kalornya diketahui (JK-1). Kemudian zat cair tersebut dipanaskan selama

selang waktu t sekon secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki

elemen pemanas yang beda potensial V volt dan dilalui arus listrik dengan

kuat arus I ampere.

Kenaikan suhu (ΔT 0C) selama selang waktu t diukur dengan termometer.

Energi listrik yang diberikan kepada zat cair dalam selang waktu t adalah V I t

(joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang, maka energi kalor yang

diserap kalorimeter dan zat cair (sesuai hukum kekekalan energi) adalah:

V . I . t=(m . c+C )ΔT

Keterangan:

Q : kalor (J) m : massa (kg)c : kalor jenis (J/kg K) ΔT : perubahan suhu (K)C : kapasitas kalor (J/K) V : tegangan (volt)I : kuat arus (A) t : waktu (s)

BAB III

METODE PRAKTIKUM

3.1 Alat dan Bahan

Alat :

1. Sebuah kalorimeter dilengkapi dengan kumparan pemanas dan

pengaduk,

2. Termometer, berfungsi untuk mengetahui suhu.

3. Sebuah voltmeter, berfungsi untuk mengetahui besarnya beda

potensial.

4. Sebuah amperemeter, berfungsi untuk mengetahui besarnya arus

listrik.

5. Sebuah gelas ukur, berfungsi untuk mengukur air yang dibutuhkan.

6. Sebuah stopwatch, berfungsi untuk mengetahui waktu yang

dibutuhkan.

7. 5 kabel penghubung, berfungsi untuk menyambungkan antara

voltmeter, amperemeter, dan sumber tegangan DC.

Bahan :

Air, digunakan sebagai media untuk mengetahui suatu kalorimeter.

3.2 Prosedur Praktikum

1. Ambil air sebanyak 100 ml, masukkan ke dalam kalorimeter,

2. Susunlah alat-alat percobaan. Sambung sumber tegangan DC,

amperemeter, voltmeter dan kalorimeter dengan 5 kabel

penghubung,

3. Catat suhu awal (T1),

4. Siapkan stopwatch,

5. Sambungkan sumber tegangan DC ke saklar,

6. Klik on pada sumber tegangan DC,

7. Atur arus sebesar 3 A, catat voltmeter,

8. Catat T2 3 menit sekali sampai 15 menit, setelah 15 menit

matikan sumber tegangan DC,

9. Gantilah air di dalam kalorimeter,

10. Ulangi percobaan di atas dengan besar arus 4 A,

11. Hitung tara panas listrik untuk masing-masing percobaan,

12. Hitung rata-rata,

13. Hitung hambatan ( R ) dan daya listrik kumparan (P),

14. Hitung ketelitian percobaan dengan literatur.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Massa air suling = 100 ml

ρair=1 gr/ml

ρ=mv

m=ρ v

= 1 gr/ml x 100 ml

=100 gr

I (A) V (V) T (s) T1 (°C) T2 (°C) ∆T (°C) a arata-rata

3 4,5

180

360

540

720

900

24

30

34,5

38,5

43

46

6

10,5

14,5

19

22

1,037 x10-3

0,91 x10-3

0,84 x10-3

0,82 x10-3

0,76 x10-3

0,8734 x10-3

4 5,25

180

360

540

720

900

24

32,5

40,5

48

55

61

8,5

16,5

24

31

37

0,94x10-3

0,92x10-3

0,89x10-3

0,86x10-3

0,82x10-3

0,886 x10-3

Contoh perhitungan

Diambil data pada arus 3 A dengan waktu 3 menit

a=m. c . ∆TV . I . t

× 10−3

a=100.4,2.64,5.3 .180

× 10−3

a=¿1,037 x10-3 kalori/joule

aair=ateori=1

Cair

= 14,2

=0,238

Perhitungan diambil dari data I = 3 A

Ketelitian Relatif ¿|a−aair

aair|x 100 %

¿|0,8734 .10−3−0,2380,238 |x 100 %

¿|−0,23712660,238 |x100 %

¿99,63%

Kesalahan relative = (100 – 99,63)%

= 0,37%

Hambatan

R=VI

¿4,53

¿1,5Ω

Daya

P = I. V

= 4,5 . 3

= 13,5 watt

Perhitungan diambil dari data I = 4 A

Ketelitian Relatif ¿|a−aair

aair|x 100 %

¿|0,886 .10−3−0,2380,238 |x 100%

¿|−0,2371140,238 |x 100 %

¿99,62 %

Kesalahan relative = (100 – 99,62)%

= 0,38 %

Hambatan

R=VI

¿4,54

¿1,3125Ω

Daya

P = I. V

= 4,5 . 4

= 21 watt

4.2 Pembahasan

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor

yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Pada percobaan kali ini

yang kita lakukan adalah percobaan yang menggunakan kalorimeter. Dengan

menggunakan kalorimeter ini kita dapat menentukan tara panas listrik. Tara panas

listrik adalah besar energi dalam bentuk panas yang setara dengan usaha, sebesar

joule suatu perbandingan dari suatu kalori yang bekerja setiap satuan usaha.

Rumus tara panas listrik :

a=m. c . ∆TV . I . t

Pada percobaan ini dilakukan 2 kali percobaan dengan arus dan tegangan

listrik yang berbeda dalam amperemeter dan voltmeter.

Data yang dihasilkan dari percobaan pertama dengan arus 3 Ampere dan

tegangan 5,5 volt. Pada percobaan ini dilakukan selama 15 menit. Setiap 3 menit

sekali dilakukan pengamatan perubahan suhunya. Setelah itu menghitung tara

panas listrik ,didapat 5 nilai tara panas listrik. Dari penghitungan tersebut lalu

diambil rata-rata tara panas listrik tersebut. Rata-rata tara panas listrik yang

didapat adalah 0,8734 x10-3 kalori/joule. Dari nilai rata-rata tara pans listrik ini

kita dapat mengetahui ketelitian relatif dengan menghitung menggunakan rumus :

Ketelitian Relatif ¿|a−aair

aair|x 100 %

Ketelitian relatif pada percobaan kali ini 99,63%, selain itu kita dapat

mengetahui presentase kesalahan relatif dan didapat kesalahan relatifnya adalah

0,37% .Kesalahan yang didapat itu bisa dikarenakan oleh beberapa faktor, yaitu

karena ada kesalahan pada saat pembacaan suhu, ketidaktepatan pemberhentian

waktu, ada kesalahan pada alat yang digunakan sehingga membuat data yang

dihasilkan kurang akurat.

Data yang dihasilkan dari percobaan kedua dengan arus 4 Ampere dan

tegangan 5,25 volt. Pada percobaan kedua ini juga dilakukan selama 15 menit.

Setiap 3 menit sekali dilakukan pengamatan perubahan suhunya. Setelah itu

menghitung tara panas listrik ,didapat 5 nilai tara panas listrik. Dari penghitungan

tersebut lalu diambil rata-rata tara panas listrik tersebut. Rata-rata tara panas

listrik yang didapat adalah 0,886 x10-3 kalori/joule. Dari data kedua ini kita dapat

mengetahui ketelitian relatif dengan menggunakan rumus yang sama pada

percobaan pertama. Ketelitian relatif pada percobaan kali ini 99,62 %, selain itu

kita dapat mengetahui presentase kesalahan relatif dan didapat kesalahan

relatifnya adalah 0,38 % . Faktor-faktor yang dapat menyebabkan kesalahan hasil

yang didapat sama dengan faktor-faktor yang menyebabkan kesalahan hasil yang

didapat oleh data pertama.

Dari percobaan ini kita dapat membandingkan antara hasil rata-rata tara

panas listrik yang didapat dari data pertama yang arus listriknya 3 A dengan dari

data kedua yang arusnya 4 A. Untuk mengetahui seberapa besar perbedaan tara

panas yang dihasilkan apabila arus yang diberikan lebih besar. Didapat :

Percobaan pertama : Percobaan kedua

0,8734 x10-3: 0,886 x10-3

1 : 1,014

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Semakin besar arusnya semakin besar pula rata-rata tara panas listrik.

Semakin lama waktu yang dibutuhkan semakin besar perubahan suhunya.

Semakin besar perubahan suhu semakin besar pula tara panas listriknya.

Arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial.

Daya berbanding lurus dengan beda potensial.

Hambatan berbanding terbalik dengan arus yang mengalir.

Tara panas listrik berbanding lurus dengan kalor

Tara panas listrik berbanding terbalik dengan usaha (W).

5.2 Saran

Harus lebih ditingkatkannya ketelitian dalam melakukan percobaan, agar

hasil yang didapat lebih akurat.

Tepat dalam pemberhentian waktu, agar hasil yang didapat pun lebih

akurat.

Lebih teliti pada saat pembacaan suhu yang ditunjukkan oleh termometer.

Pada saat pengolahan data harus lebih cermat dan teliti.

Sebaiknya benar-benar memahami prosedur praktikum, terutama dalam

menyusun alat-alatnya.

DAFTAR PUSTAKA

Zaida. 2009. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Fakultas Teknologi Industri

Pertanian. Universitas padjadjaran.

http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Fisika/

0281%20Fis-1-4d.htm. Diakses pada hari Kamis, 9 Desember 2010

pada pukul 20:38.

Kanginan, M.2004.FISIKA untuk SMA kelas X,Jakarta:Penerbit Erlangga.

http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorimeter. Diakses pada hari Kamis, 9 Desember

2010 pada pukul 20:45.

http://id.wikipedia.org/wiki/Asas_Black. Diakses pada hari Kamis, 9 Desember

2010 pada pukul 20:46.

http://organisasi.org/

pengertian_definisi_kalor_dan_teori_kalor_umum_dasar_kuantitas_ju

mlah_panas_pendidikan_ilmu_sains_fisika_via_internet_gratis.

Diakses pada hari Kamis, 9 Desember 2010 pada pukul 21:09.

Tripler,P.A.,1998.Fisika untuk Sains dan Tekhnik Jilid 1,Jakarta:Penerbit

Erlangga Jilid 1.