Laporan Praktikum Fisika Kapasitas Kalor Air

Praktikum Fisika Kapasitas Kalor Air

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

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). Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor atau energi panas. Kaor adalah suatu energi panas suatu zat yang dapat diukur dengan alat termometer dengan perantara air yang telah didihkan. Kalor jenis suatu benda memiliki masa yang berbeda-beda tergantung pada energi panas yang dimiliki oleh benda tersebut.

Sebelum abad ke 17, orang berpendapat bahwa kalor merupakan zat yang mengalir dari suatu benda yang suhunya lebih tinggi kebenda yang suhunya lebih rendah jika kedua benda tersebut bersentuhan atau tercampur. Jika kalor merupakan suatu zat tertentu akan memiliki massa dan ternyata benda yang di panaskan masanya tidak bertambah. Kalor bukan zat tetapi kalor adalah suatu bentuk energi dan merupakan suatu besaran yang dilambangkan Q dengan satuan joule (J), sedangkan satuan lainya adalah kalori (kal) (Feedburner), 2010). Kalor jenis suatu benda didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1k. Kalor jenis ini merupakan sifat khas suatu benda yang menunjukkan kemampuanya untuk menyerap kalor (Supriyanto, 2006).

Panas dalam bahasa Indonesia bisa mengandung dua arti, satu berarti kata sifat dan yang lain berarti kata benda, sedangkan Kalor sudah pasti kata benda. Definisi sederhana menyatakan Perpindahan Kalor adalah ilmu yang mempelajari perpindahan kalor dari satu system ke system lain dengan berbagai aspek yang menjadi implikasinya (Koestoer, 2008). Perpindahan kalor atau heat transfer ialah ilmu yang mempelajari perpindahan energi yang terjadi karena adanya perbedaan suhu antara benda atau matrial. (Holman, 1991). Secara alami, panas selalu mengalir dari benda bersuhu tinggi kebenda yang bersuhu lebih rendah, tetapi tidak perlu benda berenergi termis banyak kebenda berenergi termis lebih sedikit.

1.2 Tujuan Praktikum

1. Mempelajari konsep kapasitas kalor jenis dari air.
2. Menentukan besarnya kalor jenis air.

Bab II. Tinjauan Pustaka

Energi mekanik akibat gerakan partikel materi dan dapat dipindah dari satu tempat ke tempat lain disebut kalor.Pengukuran jumlah kalor reaksi yang diserap atau dilepaskan pada suatu reaksi kimia dengan

eksperimen disebut kalorimetri. Dengan menggunakan hukum Hess, kalor reaksi suatu reaksi kimia dapat ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi pembentukan standar, energi ikatan dan secara eksperimen. Proses dalam kalorimetri berlangsung secara adiabatik, yaitu tidak ada energi yang lepas atau masuk dari luar ke dalam kalorimeter.Kalor yag dibutuhkan untuk menaikan suhu kalorimeter

sebesar 10^oC pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimetri.

Dalam proses ini berlaku azas Black, yaitu:

Qlepas=Qterima

Qair panas= Qair dingin+ Qkalorimetri

m1 c (Tp-Tc)= m2 c (Tc-Td)+ C (Tc-Td)

Keterangan:m1= massa air panas

m2= massa air dingin
c = kalor jenis air
C = kapasitas kalorimeter
Tp = suhu air panas
Tc = suhu air campuran
Td = suhu air dingin

Sedang hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energi disebut termodinamika. Termodinamika dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani hubungan kalor, kerja, dan bentuk lain energi dengan kesetimbangan dalam reaksi kimia dan dalam perubahan keadaan.

Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor yang dipindahkan ke sistem (Keenan, 1980).

Hukum kedua termodinamika yaitu membahas tentang reaksi spontan dan tidak spontan. Proses spontan yaitu reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar. Sedangkan reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak ialah nol. Kristal sempurna murni pada suhu nol mutlak menunjukan keteraturan tertinggi yang dimungkinkan dalam sistem termodinamika. Jika suhu ditingkatkan sedikit di atas 0 K, entropi meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif.

Kalor reaksi dapat diperoleh dari hubungan maka zat (m), kalor jenis zat (c) dan perubahan suhu (ΔT), yang dinyatakan dengan persamaan berikut

q = m.c.ΔT

Keterangan:
q= jumlah kalor (Joule)
m= massa zat (gram)
ΔT= perubahan suhu (takhir-tawal)

C= kalor jenisKalorimeter adalah jenis zat dalam pengukuran panas dari reaksi kimia atau perubahan fisik. Kalorimetri termasuk penggunaan kalorimeter. Kata kalormetri berasal dari bahasa latin yaitu calor, yang berarti panas. Kalorimetri tidak langsung (indirect calorimetry) menghitung panas pada makhluk hidup yang memproduksi karbon dioksida dan buangan nitrogen (ammonia, untuk organisme perairan, urea, untuk organisme darat) atau konsumsi oksigen. Lavoisier (1780) menyatakan bahwa produksi panas dapat diperkirakan dari konsumsi oksigen dengan menggunakan regresi acak. Hal ini membenarkan teori energi dinamik. Pengeluaran panas oleh makhluk hidup ditempatkan di dalam kalorimeter untuk dilakukan langsung, di mana makhluk hidup ditempatkan di dalam kalorimeter untuk dilakukan pengukuran. Jika benda atau sistem diisolasi dari alam, maka temperatur harus tetap konstan. Jika energi masuk atau keluar, temperatur akan berubah. Energi akan berpindah dari satu tempat ke tempat yang disebut dengan panas dan kalorimetri mengukur perubahan suatu tersebut. Bersamaan dengan kapasitas dengan kapasitas panasnya, untuk menghitung perpindahan panas.

Kalor adalah berbentuk energi yang menyebabkan suatu zat memiliki suhu. Jika zat menerima kalor, maka zat itu akan mengalami suhu hingga tingkat tertentu sehingga zat tersebut akan mengalami perubahan wujud, seperti perubahan wujud dari padat menjadi cair. Sebaliknya jika suatu zat mengalami perubahan wujud dari cair menjadi padat maka zat tersebut akan melepaskan sejumlah kalor. Dalam Sistem Internasional (SI) satuan untuk kalor dinyatakan dalam satuan kalori (kal), kilokalori (kkal), atau joule (J) dan kilojoule (kj).

1 kilokalori= 1000 kalori
1 kilojoule= 1000 joule
1 kalori = 4,18 joule

1 kalori adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik sebesar 1^oC atau 1K. jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1^oC atau 1K dari 1 gram zat disebut kalor jenis Q=m.c. ΔT, satuan untuk kalor jenis adalah joule pergram perderajat Celcius (Jg-1^oC-1) atau joule pergram per Kelvin (Jg-1oK-1) (Petrucci, 1987).
Pengukuran kalorimetri suatu reaksi dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut kalorimeter. Ada beberapa jenis kalorimeter seperti: kalorimeter termos, kalorimeter bom, kalorimeter thienman, dan lain-lain. Kalorimeter yang lebih sederhana dapat dibuat dari sebuah bejana plastik yang ditutup rapat sehingga bejana ini merupakan sistim yang terisolasi.
Cara kerjanya adalah sebagai berikut:
Sebelum zat-zat pereaksi direaksikan di dalam kalorimeter, terlebih dahulu suhunya diukur, dan usahakan agar masing-masing pereaksi ini memiliki suhu yang sama. Setelah suhunya diukur kedua larutan tersebut dimasukkan ke dalam kalorimeter sambil diaduk agar zat-zat bereaksi dengan baik, kemudian suhu akhir diukur.

Jika reaksi dalam kalorimeter berlangsung secara eksoterm maka kalor yang timbul akan dibebaskan ke dalam larutan itu sehingga suhu larutan akan naik, dan jika reaksi dalam kalorimeter berlangsung secara endoterm maka reaksi itu akan menyerap kalor dari larutan itu sendiri, sehingga suhu larutan akan turun. Besarnya kalor yang diserap atau dibebaskan reaksi itu adalah sebanding dengan perubahan suhu dan massa larutan jadi,

Qreaksi= mlarutan. Clarutan. ΔT

Kalorimetri yang lebih teliti adalah yang lebih terisolasi serta memperhitungkan kalor yang diserap oleh perangkat kalorimeter (wadah, pengaduk, termometer). Jumlah kalor yang diserap/dibebaskan kalorimeter dapat ditentukan jika kapasiatas kalor dari kalorimeter diketahui. Dalam hal ini jumlah kalor yang dibebaskan /diserap oleh reaksi sama dengan jumlah kalor yang diserap/dibebaskan oleh kalorimeter ditambah dengan jumlah kalor yang diserap/dibebaskan oleh larutan di dalam kalorimeter. Oleh karena energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan, maka

Qreaksi= (-Qkalorimeter-Qlarutan)

Kalorimeter sederhanaPengukuran kalor reaksi, setara kalor reaksi pembakaran dapat dilakukan dengan

menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan kalorimeter sederhana yang dibuat dan gelas stirofoam. Kalorimeter ini biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung dalam fase larutan (misalnya reaksi netralisasi asam-basa/netralisasi, pelarutan dan pengendapan) (Syukri, 1999).

Bab III. Metodologi Praktikum

A. Waktu dan Tempat

Hari/Tanggal : Sabtu, 29 Desember 2012
Waktu : Pukul 13.00 – 15.00 WIB
Tempat : Laboratorium Fisika Institut Agama Islam Negeri Raden Fatah Palembang.

B. Alat dan Bahan

Alat:

1. Power Supply
2. Kabel Koneksi
3. Stopwatch
4. Kalorimeter
5. Multimeter
6. Termometer

Bahan :
Air

C. Cara Kerja

1. Letakkan semua alat dan bahan diatas meja.
2. Kemudian buatlah terlebih dahulu rangkaian seri atau pararel.
4. Hidupkan power supply secara bersamaan pada saat pengukuran.Ukurlah tegangan dan kuat arusnya.
5. Catat hasilnya, untuk rangkaian seri dikali dengan kuat arus yang dihasilkan dan rangkaian pararel dikali dengan tegangan yang telah didapatkan hasilnya.Kemudian catat hasil suhunya setiap 1 menit.
6. Setelah itu, catatlah hasil secara keseluruhan ditabel praktikum.
7. Selanjutnya, matikan power supply.

Bab IV. Hasil dan Pembahasan

A. Hasil

Massa air = 100 gr = 0,1 kg
Suhu awal = 30 C
Arus listrik = . 50 = 16 A
Tegangan listrik = . 50 = 9 V

KAPASITAS KALOR AIR

B. Pembahasan

Pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor. Kalorimetri adalah pengukuran kalor yang menggunakan alat kalorimeter. Kalorimetri adalah pengukuran kuantitas perubahan panas. Sebagai contoh, jika energi dari reaksi kimia eksotermal diserap air, perubahan suhu dalam air akan mengukur jumlah panas yang ditambahkan.

Prinsip dari kalorimeter adalah memanfaatkan perubahan fase dari sifat fisik suatu zat untuk membandingkan kapasitas penerimaan kalor dari zat-zat yang berbeda.Prinsip pengukuran pada percobaan ini disebut kalorimetri. Alat pengukur kalor jenis zat berdasarkan prinsip kalorimetri disebut kalorimeter. Pengukuran kalor jenis dengan kalorimeter didasarkan pada asas Black.

Teori yang dikemukakan oleh Joseph Black atau lebih dikenal dengan azas Balck. Yaitu, apabila dua benda yang suhunya berbeda dan dicampur, maka benda yang lebih panas melepas kalor kepada benda yang lebih dingin sampai suhu keduanya sama. Banyaknya kalor yang dilepas benda yang lebih panas sama dengan banyaknya kalor yang diterima benda yang lebih dingin. Sebuah benda untuk menurunkan ΔT akan melepaskan kalor yang sama besarnya dengan banyaknya kalor yang dibutuhkan benda itu untuk menaikkan suhunya sebesar  ΔT juga. Teorinya adalah Q_lepas=Q_terima, m₁ c₁ (T1-Ta)= m₂ c₂ (Ta-T2.

Energi yang diterima air dingin tidak sam dengan yang dilepas oleh air panas. Ini dikarenakan sifat dari kalorimeter yang dapat menyerap kalor sehingga tidak semuanya kalor dapat diterima oleh air dingin.

Menghitung kapasitas panas kalorimeter yaitu dengan menggunakan azas Black, yaitu

Q_lepas=Q_terima, Q_{air panas}= Q_{air dingin}+ Q_kalorimeter

m₁.C.(Tp-Tc)= m₂.C.(Tc-Td)+C.(Tc-Td)

Dengan menggunakan rumus ini maka akan dapat dihitung kapasitas panasnya. Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas, contoh setrika listrik, kompor listrik dll. Kesetaraan antara energi listrik dan kalor / panas dinyatakan sbb :

Dengan,

m = massa zat yang dipanaskan
c = kalor jenis zat yang dipanaskan
∆t = perubahan suhu yang terjadi
t = waktu selama pemanasan

alam pemecahan masalah soal hubungan antara energi listrik dan kalor sering ditulis dalam bentuk ;

Q = 0,24 I².R .t

Dengan Q = kalor / panas ( dalam kalori ) Catatan :

1 joule = 0,24 kalori atau

1 kalori = 4,186 joule

V = 1L = 1 dm³ = 10 m³

Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan.

Bab V. Penutup

A. Kesimpulan

Dari praktikum Fisika Dasar tentang kalor jenis didapatkan kesimpulan yaitu Kalor jenis adalah jumlah energi yang dipindahkan dari suatu benda atau tubuh ke benda lain akibat dari suatu perbedaan suhu diantara benda atau tubuh tersebut.

Kalor yang dipindahkan dari atau ke suatu sisttem diukur didalam alat yang dinamakan kalorimeter. Termometer adalah alat untuk mengukur suhu. Termometer yang sering digunakan adalah termometer merkuri Timbangan digital memilik fungsi lebih sebagai alat ukur diantaranya lebih akurat, presisi, dan akuntable. Manfaat kalor dibidang perikanan yaitu untuk teknik refrigasi, pemilihan logam dalam pembuatan kapal, dan untuk pengasapan ikan

B. Saran

Kami sebagai penulis tentu masih banyak kesalahan dalam penulisan ini, tapi kami berharap laporan kami ini bisa menjadi acuan, dan pedoman bagi praktikan-praktikan selaanjutnya dalam praktik bidang miring. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan.

DAFTAR PUSTAKA

Keenan. 1980. Kimia untuk Universitas Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Petrucci, Ralph H. 1987. Kimia Dasar Prinsip dan Terapan Modern Jilid 2 Edisi 4. Jakarta: Erlangga.

Syukri, S. 1999. Kimia Dasar 1. Bandung: ITB.