Laporan Praktikum.docx

ACARA I

KALORIMETRI

A. TUJUAN Tujuan praktikum Fisika Dasar Acara I Kalorimetri adalah sebagai berikut: 1. Mahasiswa dapat mengerti fungsi dan prinsip kerja kalorimeter. 2. Mahasiswa dapat menentukan nilai kapasitas panas jenis (c) larutan garam dan larutan gula dengan menggunakan asas Black dan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya nilai kapasitas panas jenis (c). 3. Mahasiswa dapat memahami hubungan antara kalor dengan suhu melalui grafik. B. TINJAUAN PUSTAKA Panas, salah satu sifat material, bersifat penting sebagai salah satu kriteria aplikasi material, sifat panas, perlakuan panas, perpindahan panas mempunyai dampak yang besar dalam sifat material lainnya. Salah satu bagian dari sifat panas adalah kapasitas panas. Daro kapasitas panas, ada banyak informasi yang dapat diperoleh. Salah satu informasi tersebut adalah panas yang diserap atau dilepaskan selama terjadi perpindahan panas maka jumlah panas yang diberikan atau dilepaskan dapat diketahui. Para peneliti melaporkan bahwa kapasitas panas berkaitan dengan sifatsifat lainnya (Juarlin dan Gareso, 2010). Menurut Serway dan Jewet (2010), Bauer dan Westfall (2011), kalor didefinisikan sebagai perpindahan energy yang melintasi batas sistem berdasarkan perubahan suhu antara sistem dan lingkungannya. Bila dalam suatu sistem terdapat gradien temperatur, atau bila ada dua sistem yang

temperaturnya

berbeda

bersinggungan,

maka

akan

terjadi

perpindahan kalor. Proses dimana sesuatu yang dipindahkan diantara sebuah sistem dan sekelilingnya akibat perbedaan temperatur ini berlangsung disebut kalor (Halauddin, 2005).

Nilai kalor merupakan jumlah energi kalor yang dilepaskan bahan bakar pada waktu terjadinya oksidasi unsur-unsur kimia pada unsur tersebut (Napitupulu, 2006). Menurut Nabawiyah (2010), Kalor jenis biasanya bergantung suhu. Apabila perubahan suhu tidak terlalu besar, kalor jenis biasanya dianggap tetap. Nilai kalor atau (Heating Value) adalah jumlah energi yang dilepaskan pada proses pembakaran persatuan volume atau persatuan massanya. Nilai kalor bahan bakar menentukan jumlah konsumsi bahan bakar tiap satuan waktu. Makin tinggi nilai kalor bahan bakar menunjukkan bahan bakar tersebut semakin sedikit pemakaian bahan bakar. Nilai kalor bahan bakar ditentukan berdasarkan hasil pengukuran dengan kalorimeter dilakukan dengan membakar bahan bakar dan udara pada temperatur normal, sementara itu dilakukan pengukuran jumlah kalor yang terjadi sampai temperatur dari gas hasil pembakaran turun kembali ke temperatur normal (Tazi, 2011). Bila dua benda yang suhunya berbeda disentuhkan, maka energi panas mengalir dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Kalor (energi panas) benda yang suhunya tinggi akan berkurang, dan kalor benda yang suhunya rendah akan bertambah, sedemikian hingga suhu kedua benda sama (setimbang thermal). Jumlah energi panas yang berpindah dalam selang suhu tertentu disebut kuantitas panas, yang dinyatakan dengan lambang Q (Sukarmin, 2009). Jumlah energi panas yang diperlukan oleh suatu benda sehingga suhunya naik 1⁰C disebut kapasitas panas dari benda tersebut. Jumlah energi panas yang diperlukan oleh 1 kg benda sehingga suhunya naik 1⁰C disebut kapasitas panas jenis dari benda tersebut. Jumlah energi panas yang diperlukan oleh 1 mol benda sehingga suhunya naik 1⁰C disebut kapasitas panas jenis molekuler dari benda tersebut (Sukarmin, 2009). Kapasitas panas suatu bahan didefinisikan sebagai kalor yang diserap oleh satu mol bahan untuk menghasilkan satu satuan perubahan suhu. Kapasitas

panas dinyatakan dengan J K-1 mol-1 salam satuan SI. Akan tetapi lebih biasa dipakai satuan alternative kal K-1 mol-1 (Alonso, 2005). Pada abad ke-18 para peneliti telah mengakui bahwa jumlah kalor, Q yang dibutuhkan oleh suatu bahan untuk mengubah suhu material tertentu berbanding lurus dengan massa material dan dengan perubahan suhu (Giancoli, 1997). Q = m.c.(T2 – T1 ) Salah satu teknik pengukuran kalor jenis yang melibatkan pemanasan sebuah sampel yang diketahui suhunya Tx, yaitu dengan cara menempatkannya ke dalam sebuah bejana yang berisi air yang massa dan suhunya diketahui sebagai Tw < Tx kemudian mengukur suhu air setelah tercapai keseimbangan. Teknik ini dinamakan kalorimetri, dan alat tempat terjadinya perpindahan energi disebut kalorimeter. Jika system dari sampel dan air terinsulasi, hukum kekekalan energi berlaku, yaitu bahwa jumlah energi yang meninggalkan sampel (yang tidak diketahui kalor jenisnya) sama dengan jumlah energy yang masuk ke air (Serway dan Jewet, 2010). Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mempelajari perubahan energi dalam dengan mengukur energi panas yang dihasilkan (Bauer dan Westfall, 2011). Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuantitas panas, menentukan kapasitas panas dan panas jenis suatu zat.

Kalorimeter berdinding ganda terdiri atas bejana logam

berdinding tipis, permukaan luarnya diberi lapisan nikel untuk mengurangi kehilangan panas akibat radiasi. Bejana ini mempunyai harga kapasitas panas yang diketahui dan mempunyai tutup yang berlubang dimana dapat dimasukkan thermometer dan alat pengaduk (Sukarmin, 2009). Dalam sistem kalorimeter berlaku hokum kekekalan energy panas, artinya tidak ada energi kalor yang hilang. Jadi prinsip kerja kalorimeter didasarkan pada Azas Black yang menyatakan sebagai berikut : Apabila dua benda mempunyai suhu yang berbeda, kemudian didekatkan sehingga terjadi kontak thermis, maka suhu akhir kedua benda setelah kesetimbangan thermis akan tercapai sama (Sukarmin, 2009).

Suhu peleburan yang sangat tinggi akan memindahkan panas ke seluruh lingkungan kerja dengan berbagai cara seperti: radiasi, konduksi dan evaporasi. Perpindahan panas dari proses produksi ke lingkungan kerja terjadi secara radiasi adalah proses perpindahan panas dimana permukaan objek seluruhnya secara konstan memancarkan panas dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Laju pancaran ditentukan oleh suhu dari permukaan radiasi. Konduksi adalah transfer panas dari atom ke atom atau dari molekul ke molekul melalui transfer berturut-turut dari energi kinetic (Ruslan, 2012). Tidak ada usaha dikerjakan oleh sistem atau lingkungan, sebagai akibat perubahan suhu lingkungan karena bahan yang dipertukarkan antara air dan sistem. Perubahan suhu ini diukur dengan sebuah thermometer, dan bahan yang dipertukarkan dihitung dari massa dan bahan jenis air yang diketahui. Dari kekekalan tenaga, bahan yang diperoleh oleh sistem adalah harga negative dari bahan yang hilang dari lingkungan, dan sebaliknya dengan demikian calorimeter mengukur bahan yang dipertukarkan oleh sistem dibawah syarat-syarat tertentu (Batchelor, 1967). Radiasi Elektromagnetik (RE) berinteraksi dengan materi dan tergantung pada energi dapat ditransmisikan, dipantulkan atau diserap oleh bahan insiden. Kejadian energi radiasi EM terkuantisasi dan dinyatakan : E= h.C.λ dimana C adalah kecepatan cahaya, λ adalah panjang gelombang radiasi insiden dan h adalah konstanta papan tersebut. Energi yang lebih tinggi diperoleh dari daerah UV dan panjang gelombang daerah lainnya pendek seperti daerah VIS. Transmisi, refleksi, dan penyerapan cahaya tergantung pada ketebalan insiden material (Kemei, 2012). Sebagian besar pengusaha garam sedang beroperasi di sepanjang pantai laut untuk memanen garam NaCl. Seluruh garam gradient kolam surya dunia dibangun untuk mengumpulkan dan menyimpan energi surya. NaCl dilarutkan dalam air dengan dekat saturasi banyak konsentrasi digunakan untuk menyimpan energi cahaya matahari dan menyampaikan dalam bentuk panas (Ramalingam dan Arumugam, 2012).

Konduktivitas panas suatu bahan adalah ukuran kemampuan bahan untuk menghantarkan panas (termal). Berlaku untuk sebuah bahan berbentuk balok dengan penampang lintang A, energi yang dipindahkan persatuan waktu antara dua permukaan berjarak l, sehingga diperoleh dari persamaan Dengan λ

E t

=

λA(T 2−T 1) l

merupakan konduktivitas termal, T1

dan T2 merupakan

temperatur permukaan (Halauddin, 2006). Pipa panas adalah salah satu perangkat transportasi panas yang dapat mengangkut panas. Lebih dari itu dengan konduksi panas dan beroperasi tanpa input daya. Di masa lampau, pipa panas telah memainkan peran penting untuk control termal sistem perangkat elektronik, efisiensi penggunaan energi alam seperti energi panas bumi, dan lain sebagainya (Nagai et al. 2010). C. METODE PENELITIAN 1. Alat a. Gelas Beker b. Kalorimeter c. Panci d. Pemanas Air e. Pengaduk f. Termometer g. Timbangan 2. Bahan a. Air (50gr) b. Larutan Garam (50gr) c. Larutan Kopi (50gr)

3. Cara Kerja

Larutan Garam/Kopi 50 gr

Kalorimeter

Air

Penimbangan

Pemanasan Suhu 70⁰C, 75⁰C,

Pengukuran Suhu

Penimbangan 50gr

Pencampuran Pengukuran Suhu Pencatatan Suhu Pengulangan Data

Gambar 1.1 Diagram Alir Percobaan Kalorimetri

DAFTAR PUSTAKA Alonso, Marcelo, Edward J. Finn. 1994. Dasar-Dasar Fisika Universitas. Erlangga. Bauer, Wolfgang, Gary D Westfall. 2011. University Physics. Singapore. Giancoli, Douglas C. 1997. Fisika Dasar. Erlangga. Jakarta. Burtovyy Ruslan, Binyamin Rubin, Mahmut O. Kesimci, Igor Luzinov, Jeffery Owens, Konstantin G. Kornev. 2012. Surface Differential Scanning Calorimeter for Evaluation of Evaporative Cooling Efficiency. Journal of Engineered Fibers and Fabrics Special Issue.Fibers. Desmon Kendek Allo, Dringhuzen J. Mamahit, Bahrun, M.Kes, Novi M. Tulung. Rancang Bangun Alat Ukur Temperatur Untuk Mengukur Selisih Dua Keadaan. E-Journal Teknik Elektro dan Komputer. Halauddin. 2005. Penentuan Bilangan Performan Pompa Kalor Berdasarkan Perbedaan Temperatur. Jurnal Gradien Vol.1 No.1 Halauddin, 2006. Pengukuran Konduktivitas Termal Bata Merah Pejal. Jurnal Gradien Vol. 2 No. 2. Kemei, S. K., 2012. Determination of Optical Band Gap and Heat Dissipation of Gal-xMnxAs with Ligh in UV-VIS-IR Region using OSA SPECTRO 320. Advances in Physics Theories and Applications. Vol. 8. Nabawiyah, K. 2010. Penentuan Nilai Kalor Dengan Bahan Bakar Kayu. Jurnal Neutrino. Vol. 3, No. 01. Nagai, Niro, Akikazu Iwamotoa, Toyoji Onishi, Hideo Shingu. Advances and opportunities in bubble-actuated Circulating heat pipe (Bach). Global Digital Central. ISSN: 2155-658X Napitupulu, F. 2006. Pengaruh Suatu Suhu Terhadap Suatu Bahan Bakar. Jurnal Sistem Teknik Industri. Vol. 7, No. 1. Risti Suryantari, M.Sc. Problem Solving dengan Metode Identifikasi Variabel berdasarkan Skema: Tinjauan terhadap Formulasi Hukum 1 Termodinamika. Jurnal Fisika Indonesia No: 49, Vol XVII, ISSN : 14102994 Serway, Raymond A, John W. Jewett. 2010. Fisika unruk Sains dan Teknik. Salemba Teknika. Jakarta. Sukarmin. 2009. IPA Fisika.Panitia Sertifikasi Guru Rayon 13 FKIP UNS Surakarta. Surakarta. Tazi, Imam, Sulistiana. 2011. Uji Kalor Bakar Bahan Bakar Campuran Bioetanol dan Minyak Goreng Bekas. Jurnal Neutrino Vol. 3, No. 2. Zhang Ruguo et al. 2011. Thermal analysis of four insect waxes based on differential scanning calorimetry (DSC). Procedia Engineering

Gambar 1.3 Kalorimetri Gambar 1.4 Gelas Beker Gambar 1.5 Penimbangan Massa Larutan

Gambar 1.6 Pengukuran Gambar 1.7 Penuangan air Gambar 1.8 Pengukuran Suhu Larutan

dengan variasi suhu

Gambar 1.9 Pengadukan

Suhu Air

Gambar 1.10 Pengukuran suhu yang dihasilkan