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

berikut:

Berikut ini adalah table mengenai koefisien muai volume dari benda cair;

Benda Cair

Koofisien muai

volume( K-1 atau

(Co)-1 )

Karbon disulfide 1150 x 10-6

Ethyl alcohol 1100 x 10-6

Bensin 950 x 10-6

Etanol 750 x 10-6

Gliserin 500 x 10-6

Air 210 x 10-6

Air Raksa 180 x 10-6

Pernahkah minum teh botol, coca cola botol dan lain sebagainya ?

Coba perhatikan botolnya…. bandingkan dengan botol bir bintang atau botol

anggur orang tua. Kenapa ya, botol coca cola atau botol teh kok lebih tebal

dari botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Biasanya botol minuman

dingin lebih tebal dari botol minuman panas tuh tujuannya untuk apa ya ?

bingung-kah ?

Sesuai dengan tujuan percobaan ini, kita akan memahami pengertian

tentang anomali air. Ada sebuah percobaan sederhana sebagai berikut, siapkan

sebuah botol bir bintang atau botol anggur orang tua. Kalau tidak ada,

gunakan saja botol lain, asalkan botolnya tidak tebal alias tipis. Di rumah ada

kulkas ? coba masukan air ke dalam botol lalu simpan botol di dalam kulkas.

Tutup pintu kulkas dan biarkan sampai air yang ada di dalam botol

membeku…. setelah itu, segera kabur dari rumah biar tidak diomelin ayah

atau ibu Botolnya bisa pecah kalau air membeku… masa sich ? buktikan saja

sendiri kalau tidak percaya…

Kalau orang mau bikin es batu, biasanya air dibungkus dalam plastik.

Sebenarnya ada tujuannya juga, bukan asal bungkus dengan plastik. Plastik

tuh elastis (mirip karet), sehingga ketika es batu mengembung, plastik pun

ikut2an mengembung… Plastik menjadi lebih gemuk setelah air berubah

menjadi es batu. Aneh khan ? seharusnya benda menyusut kalau suhunya

berkurang… Air kok berperilaku menyimpang.

Seperti yang telah dibahas diatas dapat dijelaskan bahwa dalam pokok

bahasan pemuaian, kebanyakan benda akan memuai (volume benda

bertambah) jika suhunya bertambah dan benda menyusut (volume benda

berkurang) ketika suhunya berkurang. Air mau beda sendiri… Keanehan air

terjadi antara suhu 0 oC sampai 4 oC. Antara suhu 0 oC sampai 4 oC volume air

berkurang (air menyusut) seiring bertambahnya suhu. Misalnya jika kita

memanaskan air pada suhu 0 oC, semakin panas si air, semakin berkurang

volumenya. Proses penyusutan akan terhenti ketika air mencapai suhu 4 oC.

Di atas 4 oC, air menjadi benda yang normal lagi. Maksudnya, volumenya

akan bertambah (terjadi pemuaian) seiring bertambahnya suhu.

Sebaliknya, air akan memuai (volume air bertambah) ketika

mendingin dari 4 oC sampai 0 oC. Misalnya air kita masukan ke dalam kulkas.

Mula-mula suhu air 30 oC. Ketika dikurung dalam kulkas, air mulai

kedinginan (suhu air menurun). Pada saat suhu air menurun, volume air juga

berkurang (air mengalami penyusutan). Nah, ketika mencapai suhu 4 oC, air

akan memuai (volumenya bertambah). Pemuaian akan terhenti ketika suhunya

mencapai 0 oC. Volume air juga semakin bertambah ketika ia membeku

menjadi es. Sangat berbeda dengan benda lain yang menyusut (volume benda

berkurang) ketika benda semakin dingin. Ingat ya, massa jenis suatu benda

akan bertambah ketika benda tersebut menyusut (volume benda berkurang).

Sebaliknya, massa jenis benda akan berkurang ketika benda memuai (volume

benda bertambah). Ini persamaannya : Massa jenis = massa / volume. Massa

benda selalu tetap. Sedangkan volumenya bisa berubah-ubah, tergantung dari

suhu. Ketika volume benda berkurang, massa jenisnya akan bertambah.

Semakin kecil volume, semakin besar massa jenis benda. Sebaliknya, jika

volume benda bertambah, massa jenis benda akan berkurang. Nah, si air khan

cuma bisa menyusut (volume air berkurang) sampai suhu 4 oC. Karenanya, air

memiliki massa jenis paling tinggi pada suhu 4 oC.

Perhatikan grafik di bawah. Grafik ini menyatakan hubungan antara

volume dan suhu air.

Jangan tanya gurumuda, mengapa air kok jadi aneh seperti itu. Anggap

saja ini takdir Seandainya antara 0 oC sampai 4oC air tidak berperilaku

menyimpang, makhluk hidup yang tinggal di bawah air akan punah ketika

musim dingin tiba. Masa sich ?

Ketika musim dingin tiba, udara akan kedinginan (suhu udara

menurun). Karena permukaan air danau atau air sungai juga bersentuhan

dengan udara, maka air yang ada di permukaan sungai atau danau juga

ikut2an kedinginan. Karena suhu air menurun, maka volume air juga

berkurang. Karena volume air berkurang, maka massa jenis air bertambah. Air

yang ada di permukaan memiliki massa jenis yang lebih besar daripada

temannya yag ada di sebelah bawah. Akibatnya, si air yang ada di permukaan

terjun bebas ke dasar. Temannya yang ada di sebelah bawah segera meluncur

ke atas, menggantikan posisi si air yang tenggelam tadi. Ikan2 yang ada di

dasar pada stress… kok tiba2 jadi dingin. Karena kedinginan, ikan2 pun

berpelukan… musim dingin tiba, ikan2 makin romantis saja… Proses ini

terjadi sampai suhu air mencapai 4 oC. Ingat ya, air menyusut (volume air

berkurang) hanya sampai 4 oC. Karenanya, air memiliki massa jenis paling

tinggi pada suhu 4 oC.

Ketika suhu air di permukaan sungai atau danau lebih kecil dari 4 oC,

air yang ada di permukaan memuai (volumenya bertambah). Akibatnya,

massa jenis air yang ada di permukaan menjadi kecil. Karena massa jenis air

yang ada di permukaan lebih kecil dari massa jenis air yang ada di sebelah

bawah, maka air yang ada di permukaan tidak bisa terjun bebas lagi ke bawah.

Air yang ada di permukaan tetap berada di atas dan akan membeku duluan

seiring dengan menurunnya suhu… Jika suhu udara semakin rendah,

temannya yang ada di sebelah bawah ikut2an membeku. Demikian

seterusnya… jadi urutan perbekuan dimulai dari atas… Air yang ada di dasar

danau atau dasar sungai biasanya tidak membeku, karena suhu tidak sangat

dingin. Kecuali kalau di kutub utara atau selatan, semuanya pasti membeku.

Karena air yang ada di dasar tidak mendapat jatah es batu, maka ikan2

selamat dari malapetaka musim dingin. Mereka berpelukan ria di dasar sungai

atau danau… kata ikan, biar kedinginan asal tidak kejepit es batu .

Pada anomali air, ketika air pada suhu antara 0 – 4 0 C memiliki suatu

keganjilan. Dalam daerah yang bersuhu seperti itu volum air berkurang

dengan naiknya suhu, jadi kebalikan dari sifat zat pada umumya. Dengan

artian antara 0 – 40 C angka muai itu negatif, diatas 40 C air akan

mengembang. Karena volum suatu massa air 40 C lebih kecil dari pada suhu

lainnya, maka rapat air pada suhu 40 C itu maksimum.

Walaupun sebagian besar zat cair memuai ketika dipanaskan, air

memiliki suatu keistimewaan. 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. Sifat air yang seperti ini disebut sebagai anomali air.

Air mempunyai massa jenis maksimum pada suhu 4°C , sedangkan pada

umumnya zat cair lain mempunyai massa jenis maksimum pada titik bekunya.

Massa jenis air adalah 1000gr/cm3 ,Pada semua temperatur lain kerapatannya

adalah lebih kecil. Di atas 4°C, air memuai sewaktu temperatur naik, tetapi

tidak secara linear, akan tetapi sewaktu temperatur diturunkan dari 4°C ke 0°C

maka air akan memuai tidak menyusut. Pemuaian seperti itu dengan

temperatur semakin berkurang tidaklah diamati dalam setiap cairan yang

lazim: pemuaian tersebut diamati dalam zat-zat yang meyerupai karet dan di

dalam benda padat, yang berbentuk kristal, pada temperatur-temperatur yang

terhingga.

Keanehan yang dialami air ini, disebabkan sebagai berikut : kristal zat

padat pada umumnya tersusun sedemikian rupa sehingga wujud padatnya

memiliki volume yang lebih kecil daripada wujud cairnya. Es mempunyai

struktur terbuka. Kristal ini, dibentuk oleh molekul-molekul air yang

membentuk suatu sudut tertentu, dan pada sudut tertentu, dan pada sudut

tersebut, molekul-molekul air dalam struktur terbuka ini menempati volum

yang lebih besar daripada molekul-molekul air dalam wujud cair. Sebagai

hasilnya es mempunyai massa jenis yang lebih kecil daripada air .

Molekul–molekul air dalam bentuk kristal mempunyai susunan

struktur terbuka sisi–enam. Sebagai hasilnya, air memuai ketika membeku dan

massa jenis es lebih kecil daripada air. Perubahan massa jenis yang terjadi

jika sebuah balok es pada suhu -10° C dipanaskan, suhunya menjadi 100°C

ditunjukkan pada gambar 1. Pada grafik ini tampak bahwa massa jenis

mencapai maksimum pada suhu 4°C. Grafik melengkung karena ada 2 jenis

perubahan volume ketika es dipanaskan dari suhu -10°C. Pertama

pengurangan volume, karena runtuhnya/ lepasnya kristal struktur terbuka.

Pada saat yang sama laju gerak partikel- partikel bertambah besar sehingga

terjadi pemuaian.

Gafik volume terhadap temperature

1000

990

980

970

960

0 20 40 60 80 100 temperatur (°C)

Grafik kerapatan terhadap suhu

Anomali air merupakan suatu fenomena yang penting di alam. Ketika

suhu turun, permukaan air pada sebuah danau misalnya menjadi lebih dingin.

Akibatnya, air permukaan ini tenggelam karena massa jenisnya lebih besar.

Secara perlahan-lahan, air yang turun ini akan mencapai suhu 4 0C. Ketika

permukaan iar didinginkan kembali, ia tetap berada di permukaan air karena

massa jenisnya lebih kecil dari pada air yang di bawahnya. Akibatnya, air

dipermukaan ini membeku, dan terbentuklah lapisan es di permukaan danau,

sementara air dibawahnya tetap cair. Inilah sebabnya tanaman dan hewan air

tetap dapat hidup dalam kondisi seperti itu. Jika air berperilaku seperti zat-zat

lain, maka yang pertama kali membeku adalah dasar danau dan ini menutup

kemungkinan bagi hewan air untuk hidup.

III.PERCOBAAN

III.1 ALAT DAN BAHAN

1. Tabung peraga anomali air

Sebagai tempat yang akan digunakan praktikan dalam percobaan anomali

air.

2. Pengaduk magnetic

Sebagai pengaduk.

3. Pengukur temperatur digital

Sebagai alat untuk mengukur temperatur secara digital.

4. Statip,selang plastic dan corong

Statip sebagai penyangga selang, selang plastic sebagai tempat

mengalirkan air ke dalam tabung peraga anomali air, dan corong sebagai

wahana untuk melewatkan air ke dalam selang.

5. Es

Sebagai penurun temperatur air.

6. Air murni

Sebagai zat yang akan digunakan sebagai media pembuktian gejala

anomali air.

7. Kotak pendingin

Sebagai media untuk meletakkan es ketika menurunkan suhu.

III.2 METODE EKSPERIMEN

A. Persiapan

1. Menyusun peralatan anomali air seperti dalam gambar.

2. Mengisi tabung peraga dengan air melalui corong hingga penuh,

kemudian menutup kunci buret.

B. Penurunan Temperatur

1. Meletakkan tabung peraga pada kotak pendingin, kemudian mengisi

kotak tersebut dengan es dan sedikit air sehingga menutupi tabung gelas.

2. Meletakkan diatas pengaduk magnetic dan mengatur perputarannya

menjadi 350 putaran per menit.

3. Menurunkan temperature sampai kira-kira 17’ C, kemudian mengisi air

kembali hingga tingginya mencapai 35 cm.

4. Mencatat ketinggian permukaan air pada setiap penurunan temperature

sebesar 0.2’C hingga temperature air sukar menjadi lebih dingin lagi.

C. Penaikan Temperatur

1. Jika temperatur air dalam tabung gelas peraga sudah mendekati 0 0C,

mengeluarkan tabung sehingga mengalami kenaikan temperatur.

2. Meletakkan diatas pengaduk magnetic.

3. Mencatat ketinggian air pada setiap kenaikan temperatur.

IV. DATA DAN ANALISA

IV.1 Data Percobaan

a. Penaikan Suhu

Penaikan SuhuT (' C) h (cm) T (' C) h (cm) T (' C) h (cm)

2.4 16.6 5.8 16.4 9.2 17.4

2.6 16.6 6 16.5 9.4 17.4

2.8 16.6 6.2 16.5 9.6 17.5

3 16.4 6.4 16.6 9.8 17.5

3.2 16.4 6.6 16.6 10 17.5

3.4 16.4 6.8 16.7 10.2 17.6

3.6 16.4 7 16.7 10.4 17.6

3.8 16.4 7.2 16.8 10.6 17.7

4 16.3 7.4 16.9 10.8 18.2

4.2 16.3 7.6 16.9

4.4 16.3 7.8 17

4.6 16.3 8 17.1

4.8 16.3 8.2 17.1

5 16.4 8.4 17.1

5.2 16.4 8.6 17.2

5.4 16.4 8.8 17.2

5.6 16.4 9 17.3

b. Penurunan Suhu

Penurunan Suhu

T ('C) h (cm) T ('C) h (cm) T ('C)h (cm)

13.6 22.4 10 19.6 6.4 18.313.4 22.1 9.8 19.5 6.2 18.313.2 22 9.6 19.5 6 18.213 21.8 9.4 19.4 5.8 18.1

12.8 21.5 9.2 19.2 5.6 18.212.6 21.4 9 19.1 5.4 18.212.4 21.3 8.8 19 5.2 18.212.2 21.1 8.6 18.9 5 18.212 20.9 8.4 18.8 4.8 18.2

11.8 20.8 8.2 18.8 4.6 18.211.6 20.6 8 18.7 4.4 18.311.4 20.4 7.8 18.6 4.2 18.311.2 20.3 7.6 18.6 4 18.311 20.2 7.4 18.5 3.8 18.4

10.8 20.1 7.2 18.5 3.6 18.410.6 19.9 7 18.4 3.4 18.510.4 19.8 6.8 18.4 3.2 18.610.2 19.7 6.6. 18.3 3 18.7

IV.2 Perhitungan dan Analisa

T(‘C) h(cm)

2.8 18.82.6 192.4 19.12.2 19.22 19.3

1.8 19.4

a. Menggambarkan kurva perubahan volume air pada percobaan

penurunan dan penaikan temperatur.

0 2 4 6 8 10 1215.5

16

16.5

17

17.5

18

Grafik penaikan temperatur

suhu ('C)

h (c

m)

0 10 20 30 40 50 600

5

10

15

20

25

Grafik penurunan temperatur

suhu ('C)

h (c

m)

b. Menghitung koefisien muai volume air pada temperature 0’ C-4 ‘C dan

pada metode penurunan dan penaikan temperatur.

Karena pada percobaan perubahan volume yang terjadi sangat kecil, maka

yang diamati adalah perubahan ketinggian kolom airnya.

Oleh karena itu, koefisien muai volume (ketinggian) air dapat kita hitung

dengan menggunakan persamaan :

g ¿∆ V

V × ∆ T≅ ∆ h

h ×∆ T

g= koefisian muai volume (ketinggian) air

V = volume(ketinngian) mula-mula

V=perubahan volume (ketinggian) air

T=perubahan temperature

c. Penurunan Temperatur

Contoh perhitungan :

Pada To = 13,6 oC , T = 10.4oC , h = 28.6. cm , h1 = 28.4 cm

Maka T = 0.2oC dan h = 0.2 cm

Sehingga

g ¿∆ V

V × ∆ T≅ ∆ h

h×∆ T

g= 0.2 cm33.5 cm ×0.2 ' C

=0.02985/ ' C

Penurunan suhuT (' C)

h (cm)

delta T ('C) delta h(cm) A

13.6 22.4 0.2 0 0

13.4 22.1 0.2 0.30.0447

8

13.2 22 0.2 11.51.7164

2

13 21.8 0.2 11.71.7462

7

12.8 21.5 0.2 121.7910

4

12.6 21.4 0.2 12.11.8059

712.4 21.3 0.2 12.2 1.8209

12.2 21.1 0.2 12.41.8507

512 20.9 0.2 12.6 1.8806

11.8 20.8 0.2 12.71.8955

2

11.6 20.6 0.2 12.91.9253

7

11.4 20.4 0.2 13.11.9552

2

11.2 20.3 0.2 13.21.9701

5

11 20.2 0.2 13.31.9850

710.8 20.1 0.2 13.4 2

10.6 19.9 0.2 13.62.0298

5

10.4 19.8 0.2 13.72.0447

810.2 19.7 0.2 13.8 2.0597

10 19.6 0.2 13.92.0746

3

9.8 19.5 0.2 142.0895

5

9.6 19.5 0.2 142.0895

5

9.4 19.4 0.2 14.12.1044

8

9.2 19.2 0.2 14.32.1343

3

9 19.1 0.2 14.42.1492

5

8.8 19 0.2 14.52.1641

88.6 18.9 0.2 14.6 2.1791

8.4 18.8 0.2 14.72.1940

3

8.2 18.8 0.2 14.72.1940

3

8 18.7 0.2 14.82.2089

6

7.8 18.6 0.2 14.92.2238

8

7.6 18.6 0.2 14.92.2238

8

7.4 18.5 0.2 152.2388

1

7.2 18.5 0.2 152.2388

1

7 18.4 0.2 15.12.2537

3

6.8 18.4 0.2 15.12.2537

3

6.6. 18.3 0.2 15.22.2686

6

6.4 18.3 0.2 15.22.2686

6

6.2 18.3 0.2 15.22.2686

6

6 18.2 0.2 15.32.2835

8

5.8 18.1 0.2 15.42.2985

1

5.6 18.2 0.2 15.32.2835

8

5.4 18.2 0.2 15.32.2835

8

5.2 18.2 0.2 15.32.2835

8

5 18.2 0.2 15.32.2835

8

4.8 18.2 0.2 15.32.2835

8

4.6 18.2 0.2 15.32.2835

8

4.4 18.3 0.2 15.22.2686

6

4.2 18.3 0.2 15.22.2686

6

4 18.3 0.2 15.22.2686

6

3.8 18.4 0.2 15.12.2537

3

3.6 18.4 0.2 15.12.2537

3

3.4 18.5 0.2 152.2388

1

3.2 18.6 0.2 14.92.2238

8

3 18.7 0.2 14.82.2089

6

2.8 18.8 0.2 14.72.1940

3

2.6 19 0.2 14.52.1641

8

2.4 19.1 0.2 14.42.1492

5

2.2 19.2 0.2 14.32.1343

32 19.3 0.2 14.2 2.1194

1.8 19.4 0.2 14.12.1044

8

Analisa

Untuk penurunan suhu terdapat sebuah grafik yang dapat menjelaskan

adanya sifat anomaly air. Pada grafik terlihat bahwa dari suhu awal 13,6 0C, pada

ketinggian awal 22,4 cm sampai pada suhu batas anomaly air berdasarkan teori yaitu

40C, ketinggian air terus menurun sampai ketinggian 19,4 cm. Seharusnya Pada suhu

40C ini baru terlihat gejala-gejala akan terjadinya anomaly air. Tetapi berdasarkan

percobaan yang dilakukan dilihat dari grafik, anomaly air baru terjadi ketika suhu

5,80C. Pada suhu ini ketinggian air mulai naik lagi menjadi 18,2 cm sampai pada

ketinggian akhir 19,3 cm. pada suhu akhir 1,80C. Hal ini tidak sesuai dengan

kenyataan dalam teori, kemungkinan terjadi suatu pengaruh udara disekitar yang

membuat suatu system tersebut terlalu cepat untuk memuai hingga suhu 1,8 0C.

d. Penaikan Temperatur

Contoh perhitungan :

Pada To = 1.9‘C , T = 2.1’C , h = 31.5 cm , h1 = 31.4 cm

Maka T = 0.2’C dan h = 0.1 cm

Sehingga

g ¿∆ V

V × ∆ T≅ ∆ h

h ×∆ T

g= 0.1 cm31.5 cm ×0.2 ' C

=0.01587/ ' C

Penaikan SuhuT

('C)h

(cm)delta T ('C) delta h(cm) A

2.4 16.6 0.2 0 0

2.6 16.6 0.2 0 0

2.8 16.6 0.2 0.2 0.030303

3 16.4 0.2 0 0

3.2 16.4 0.2 0 0

3.4 16.4 0.2 0 0

3.6 16.4 0.2 0 0

3.8 16.4 0.2 0.1 0.0151515

4 16.3 0.2 0 0

4.2 16.3 0.2 0 0

4.4 16.3 0.2 0 0

4.6 16.3 0.2 0 0

4.8 16.3 0.2 -0.1 -0.015152

5 16.4 0.2 0 0

5.2 16.4 0.2 0 0

5.4 16.4 0.2 0 0

5.6 16.4 0.2 0 0

5.8 16.4 0.2 -0.1 -0.015152

6 16.5 0.2 0 0

6.2 16.5 0.2 -0.1 -0.015152

6.4 16.6 0.2 0 0

6.6 16.6 0.2 -0.1 -0.015152

6.8 16.7 0.2 0 0

7 16.7 0.2 -0.1 -0.015152

7.2 16.8 0.2 -0.1 -0.015152

7.4 16.9 0.2 0 0

7.6 16.9 0.2 -0.1 -0.015152

7.8 17 0.2 -0.1 -0.015152

8 17.1 0.2 0 0

8.2 17.1 0.2 0 0

8.4 17.1 0.2 -0.1 -0.015152

8.6 17.2 0.2 0 0

8.8 17.2 0.2 -0.1 -0.015152

9 17.3 0.2 -0.1 -0.015152

9.2 17.4 0.2 0 0

9.4 17.4 0.2 -0.1 -0.015152

9.6 17.5 0.2 0 0

9.8 17.5 0.2 0 0

10 17.5 0.2 -0.1 -0.015152

10.2 17.6 0.2 0 0

10.4 17.6 0.2 -0.1 -0.015152

10.6 17.7 0.2 -0.5 -0.075758

10.8 18.2 0.2 18.2 2.7575758

Analisa

Untuk penaikkan suhu juga terdapat sebuah grafik sama seperti pada

penurunan suhu. Pada penaikkan suhu ini juga terbukti adanya anomaly air. Pada

grafik terlihat bahwa dari suhu awal 2,40C, pada ketinggian awal 16,6 cm, sampai

suhu batas anomaly air berdasarkan teori, yaitu 40C, ketinggian air terus menurun

sampai ketinggian 16,3 cm. Gejala akan terjadinya anomaly air baru terlihat pada dari

suhu 40C sampai suhu 4,6

0C dimana ketinggian air tetap 16,3 cm. Kemudian pada

suhu 6,8 0C barulah terjadi anomaly air ketika ketinggian air naik lagi pada

ketinggian 16,4 cm, dan terus menerus naik hingga ketinggian akhir air 18,2 cm,

pada suhu akhir 20,8 0C. Dapat dilihat pada grafik.

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil bahwa pada saat

penurunan suhu didapatkan juga penurunan pada ketinggian air dalam pipa. Hal ini

dipengaruhi oleh pendinginan dalam plastik dengan menggunakan es. Dan

sebaliknya, dengan penaikan suhu diperoleh kenaikan pada tinggi air dalam pipa.

Perilaku menyimpang yang terjadi pada air, dapat dibuktikan jelas melalui

data dan grafik diatas, secara teori dapat dijelaskan yaitu pada saat penaikan suhu dari

0 - 4oC tidak terjadi penaikan ketinggian air dalam pipa yang berarti. Ini berarti

ketinggian air dalam pipa bisa dikatakan mengalami penaikan yang kecil sehingga

dalam grafik dapat kita lihat berupa hampir seperti garis lurus. Tetapi pada penurunan

suhu dari 4 – 1,8 oC tidak terjadi keanehan yang disebut anomaly air dalam rentang

suhu tersebut, terjadi anomaly airnya ketika suhu 5,80C hingga terjadi ketinggian air

mencapai 18,1 cm. Hal ini tidak sesuai dengan teori, mungkin terjadi karena suatu

pengaruh udara disekitar yang membuat suatu system tersebut terlalu cepat untuk

memuai hingga suhu 1,8 0C.

Dari percobaaan yang dilakukan didapat konstanta yaitu koefisien muai

panjang air rata-rata sebesar 2.05796/oC untuk penurunan suhu dan 0.059884/

oC

untuk penaikan suhu. Hasil yang didapatkan tidaklah maksimum yang disebabkan

oleh penurunan suhu yang tidak konstan. Percobaan suhu 0oC tidaklah didapatkan,

karena plastik tempat pendinginan air masih dipengaruhi oleh keadaan luarnya dan

suhu terendah didapatkan hanya sebesar 1 oC .