Percobaan Termodinamika (3).docx

PENGEMBANGAN ALAT PRAKTIKUM TERMODINAMIKA BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING BAGI PESERTA DIDIK SMA/MA KELAS XI

Oleh: Elmi Yanto Adhar S Yuni Azmanita Imelda Afriana Nurhafifah

(18175007) (18175058) (18175049) (18175053)

Magister Pendidikan Fisika Kelas B

Dosen Pembimbing : Dr. Yulkifli, M.Si Yohandri, M.Si, P.hD

PROGRAM STUDI MAGISTER PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2019

i

KATA PENGANTAR Puji syukur kita ucapkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyusun tugas ini dengan judul “Pengembangan Alat Praktikum Termodinamika Berbasis Problem Based Learning Bagi Peserta Didik SMA/Ma Kelas XI”. Dalam penyusunan makalah ini penulis banyak mendapat masalah, namun hal tersebut dapat diatasi dengan bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Maka penulis mengucapkan terimakasih kepada dosen pembimbing mata kuliah Pengembangan Alat-alat Laboratorium Fisika, pengarang buku serta penulis jurnal yang sangat membantu sebagai pencarian bahan dalam pembuatan tugas ini, dan teman-teman yang secara langsung atau tidak langsung terlibat dalam pembuatan makalah ini. Tugas ini telah diusahakan untuk dapat diselesaikan dengan sebaik mungkin, namun kami sebagai penulis menyadari bahwa tidak ada karya yang sempurna. Untuk itu semua kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan, sebagai bahan penyempurnaan dimasa yang akan datang. Semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua serta mendapat Ridho disisi Allah dan dapat menjadi salah satu referensi dalam ilmu pengetahuan.

Padang,

Penulis

i

Maret 2019

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... i DAFTAR ISI....................................................................................................................... ii BAB I .................................................................................................................................. 1 PENDAHULUAN .............................................................................................................. 1 A.

Latar Belakang ........................................................................................................ 1

B.

Rumusan Masalah ................................................................................................... 2

C.

Tujuan Makalah ...................................................................................................... 2

D.

Manfaat Makalah .................................................................................................... 2

BAB II................................................................................................................................. 3 KAJIAN TEORI ................................................................................................................. 3 A.

Laboratorium........................................................................................................... 3

B.

Problem Based Learning (PBL) .............................................................................. 5

C.

Termodinamika ....................................................................................................... 9

D.

Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD).................................................................... 15

BAB III ............................................................................................................................. 17 PEMBAHASAN ............................................................................................................... 17 A.

Desain Alat Ukur .................................................................................................. 17

B.

Komponen Alat dan Bahan ................................................................................... 19

BAB IV ............................................................................................................................. 23 PENUTUP ........................................................................................................................ 23 A.

Kesimpulan ........................................................................................................... 23

B.

Saran ..................................................................................................................... 23

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 24

ii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Peraturan Pemerintah Republik Indonesia no.32 tahun 2013 pasal I tentang Standar Nasional Pendidikan yang menyatakan standar sarana dan prasarana adalah kriteria mengenai ruang belajar, tempat berolahraga, tempat beribadah, perpustakaan, laboratorium, bengkel kerja, tempat bermain, tempat berkreasi dan berekreasi serta sumber belajar lain,

yang diperlukan untuk

menunjang proses pembelajaran, termasuk penggunaan teknologi informasi dan komunikasi (Pemerintah Republik Indonesia, 2013: 3). Untuk mencapai tujuan mulia tersebut, pemerintah harus berupaya keras dalam meningkatkan mutu pendidikan nasional yang salah satu caranya adalah dengan penyediaan alat praktikum yang lengkap dan memadai. Alat praktikum yang digunakan bertujuan agar peserta didik lebih aktif mendapatkan pengetahuannya sendiri dan dapat merasakan pembelajaran yang didapatkan lebih bermakna. Agar peserta didik menjadi aktif dalam pembelajaran, maka peran pendidik adalah sebagai fasilitator yang mengarahkan peserta didik untuk memperoleh pengetahuannya sendiri dan sesuai tujuan pembelajaran yang sudah ditetapkan serta bukan lagi sebagai pusat/sumber satu-satunya pengetahuan yang didapat oleh peserta didik. Maka pembelajaran yang dilaksanakan harus memberikan

kesempatan

kepada

peserta

didik

untuk

mengkonstruksi

pemahamannya. Adanya media pembelajaran juga menjadi salah satu faktor penunjang agar peserta didik dapat mengkonstruksi pemahamannya. Dengan adanya media pembelajaran maka peserta didik mempunyai beberapa alternatif sumber belajar. Supaya benar-benar memahami dan dapat menerapkan pengetahuan yang diperoleh, peserta didik perlu didorong untuk bekerja memecahkan permasalahan dan menemukan segala sesuatu untuk dirinya serta berupaya untuk mewujudkan ide-idenya. Untuk itu sangat dibutuhkan suasana belajar- mengajar yang membuat pembelajaran lebih bermakna bagi peserta didik. Maka sangat penting

1

bagi peserta didik untuk melakukan praktikum agar memperkuat teori yang didapatkan di dalam kelas, sehingga peserta didik bisa secara langsung merasakan peristiwa fisika yang terjadi agar pembelajaran fisika yang didapatkan lebih bermakna. Pembelajaran yang bermakna akan membuat materi lebih mudah diingat dan dipahami oleh peserta didik. Berdasarkan uraian di atas, perlu dikembangkan alat praktikum termodinamika yang dapat membantu peserta didik agar lebih aktif dalam pembelajaran dan mahir dalam memecahkan permasalahan yang berkaitan dengan materi termodinamika. Alat praktikum yang akan dikembangkan adalah alat praktikum termodinamika yang akan digunakan untuk menjelaskan tentang materi termodinamika khususnya untuk menjelaskan hukum ke-0, ke-1, dan ke-2 termodinamika. Alat praktikum termodinamika yang akan dikembangkan juga akan dibuat berbasis problem based learning sehingga peserta didik dapat lebih aktif serta pembelajaran yang didapatkan peserta didik lebih bermakna B. Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam makalah ini adalah: Bagaimana

mengembangkan

alat

praktikum

termodinamika

berbasis problem based learning bagi peserta didik SMA/MA kelas XI ? C. Tujuan Makalah Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah: Untuk mengembangkan alat

praktikum termodinamika berbasis problem

based learning bagi peserta didik SMA/MA kelas XI D. Manfaat Makalah Adapun manfaat dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut. 1.

Dapat dijadikan pengalaman dan bekal ilmu pengetahuan bagi pembaca khususnya untuk tenaga pendidik kedepannya.

2.

Membantu mahasiswa memahami pengembangan alat laboratorium di SMA.

2

BAB II KAJIAN TEORI A. Laboratorium Laboratorium berasal dari kata laboratory yang memiliki pengertian yaitu : (1) tempat yang dilengkapi peralatan untuk melangsungkan eksperimen di dalam sains atau melakukan pengujian dan analisis (is a place equipped for experimental study in a science or for testing and analysis , (2) bangunan atau ruangan yang dilengkapi peralatan untuk melangsungkan penelitian ilmiah ataupun praktek pembelajaran bidang sains (a building or room equipped for conducting scientific research or for teaching practical science), (3) tempat memproduksi bahan kimia atau obat (a place where chemicals or medicines are manufactured), (4) tempat kerja untuk melangsungkan penelitian ilmiah (a workplace for the conduct of scientific research), (5) ruang kerja seorang ilmuwan dan tempat menjalankan eksperimen bidang studi sains (kimia, fisika, biologi, dsb.) (the workplace a saintist also a place devoted to experiments in any branch of natural science , as chemistry, physics, biology etc.). Berdasarkan definisi di atas dengan tegas dinyatakan bahwa laboatorium fisika adalah suatu bangunan yang di dalamnya diperlengkapi dengan peralatan fisika untuk kepentingan

pelaksanaan

eksperimen.

Hodson

mengemukakan

bahwa

laboratorium memiliki fungsi utama yaitu untuk melaksanakan eksperimen (experiments), kerja lababoratorium (laboratory work), praktikum (practicals), dan pelaksanaan didaktik pend idikan sains (didactics of science education) dengan hierarki sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 1 berikut:

3

Ekperimen

diartikan

sebagai

rangkaian

kegiatan

(menyusun

alat

mengoperasikan alat, mengukur, dsb.) dan pengamatan untuk memverifikasi dan menguji suatu hipotesis berdasarkan bukti-bukti empiris. Sementara kerja lab cakupannya lebih luas daripada eksperimen yang diartikan sebagai aktifitas dengan menggunakan fasilitas lab, seperti melatih keterampilan menggunakan alat, melakukan

eksperimen (percobaan),

mendemonstrasikan percobaan,

melakukan pengontrolan kualitas bahan baku, pengontrolan kualitas pro duk industri, ekshibisi (pameran) proses-proses kimia dsb. Demikian kerja laboratorium harus dirancang sedemikian rupa agar dapat melakukan pengukuran kuantitas fisis secara akurat; menelaah faktor- faktor yang mempengaruhi keajegan (reliabilitas) pengukuran; memperlakukan bahan, alat (apparatus), perkakas (tools), dan instrumen suatu pengukuran; mendeskripsikan hasil pengamatan dan pengukuran dengan jelas; menyajikan informasi secara verbal, piktorial, grafis dan matematis; menyimpulkan yang dimuati pendapat (inference) dan memberikan argumen terhadap hasil pengamatan; mempertahankan kesimpulan (conclusion) dan ramalan (prediction); berpartisipasi aktif dan berkooperatif dalam kelompok; melaporkan hasil pengamatan, kesimpulan, dan ramalan dalam kelas; mengenali permasalahan dan memecahkannya melalui eksperimen. Fungsi laboratorium dikategorikan ke dalam tiga kelompok yaitu fungsi yang

memberikan

peningkatan

pengetahuan

(knowledge),

fungsi

yang

memberikan peningkatan keterampilan (psychomotoric), dan fungsi yang

4

memberikan penumbuhan sikap (attitude). Keberadaan laboratorium disuatu sekolah juga dapat mengoptimalkan pembelajaran sains di sekolah tersebut, karena peserta didik tidak hanya belajar dengan teori-teori yang ada tapi juga dapat mempraktekkan langsung teori-teori tersebut. Selain itu, fungsi laboratorium yang paling utama menurut Decaprio (2013:17) ialah: 1. Menyeimbangkan antara teori dan praktik, laboratorium sebagai tempat untuk menguji sebuah teori sehingga akan dapat menunjang pelajaran teori yang telah diterima secara langsung. 2. Menambah keterampilan dan keahlian para peneliti dalam menggunakan alat media yang tersedia didalam laboratorium. 3. Laboratorium dapat menjadi sarana belajar bagi para peserta didik, untuk memahami segala ilmu pengetahuan yang masih bersifat abstrak sehingga menjadi bersifat konkrit dan nyata 4. Meningkatkan

kegiatan-kegiatan

yang

berpusat

pada

pengembangan

keterampilan proses, baik ranah kognitif, psikomotorik, afektif dan pembentukan sikap ilmiah B. Problem Based Learning (PBL) Pembelajaran Berbasis Masalah (Problem Based Learning) atau yang selanjutnya sering disebut PBL adalah salah satu model pembelajaran yang berpusat pada peserta didik dengan cara menghadapkan para peserta didik tersebut dengan berbagai masalah yang dihadapi dalam kehidupannya. Dengan model pembelajaran ini, peserta didik dari sejak awal sudah dihadapkan kepada berbagai masalah kehidupan yang mungkin akan ditemuinya kelak setelah lulus dari bangku sekolah. Model pembelajaran PBL adalah cara penyajian bahan pelajaran dengan menjadikan masalah sebagai titik tolak pembahasan masalah untuk dianalisis dan disintesis dalam usaha mencari pemecahan atau jawabannya oleh siswa. Permasalahan dapat diajukan atau diberikan guru kepada siswa, dari siswa bersama guru, atau dari siswa sendiri, yang kemudian dijadikan pembahasan dan dicari pemecahannya sebagai kegiatan belajar siswa. Dengan demikian, Pembelajaran Berbasis Masalah (Problem Based Learning) adalah sebuah model

5

pembelajaran yang memfokuskan pada pelacakan akar masalah dan memecahkan masalah tersebut (Abbudin, 2011:243) Sedangkan DIRJEN DIKTI (dalam hand out Cholisin :2006) memberikan pengertian bahwa Problem Based Learning merupakan suatu pendekatan pembelajaran yang menggunakan masalah dunia nyata sebagai suatu konteks bagi siswa untuk belajar melalui berpikir kritis dan keterampilan pemecahan masalah dalam rangka memperoleh pengetahuan dan konsep yang esensial dari materi pelajaran. Dari uraian diatas maka dapat disimpulkan bahwa Problem Based Learning merupakan model pembelajaran yang memfokuskan pada pelacakan akar masalah yang ada di dunia nyata sebagai konteks pembelajaran dengan melibatkan siswa dalam proses pemecahan masalah melalui tahap-tahap metode ilmiah sehingga siswa belajar berpikir kritis dan belajar melalui pengalaman pemecahan masalah dalam rangka memperoleh pengetahuan dan konsep yang esensial dari materi pelajaran. Pembelajaran

Berbasis

Masalah

dapat

diartikan

sebagai

aktivitas

pembelajaran yang menekankan kepada proses penyelesaian masalah yang dihadapi secara ilmiah. Menurut Wina Sanjaya (2010 : 214-215) terdapat tiga ciri utama dari PBL. Pertama, PBL merupakan rangkaian aktivitas pembelajaran, artinya dalam implementasi PBL ada sejumlah kegiatan yang harus dilakukan siswa. PBL tidak mengharapkan siswa hanya sekadar mendengarkan, mencatat, kemudian menghafal materi pelajaran, akan tetapi melalui PBL siswa aktif berpikir,

berkomunikasi,

mencari

dan

mengolah

data,

dan

akhirnya

menyimpulkan. Kedua, aktivitas pembelajaran ditujukan untuk menyelesaikan masalah. PBL menempatkan masalah sebagai kata kunci dalam pembelajaran. Artinya, tanpa masalah tidak mungkin ada proses pembelajaran. Ketiga, pemecahan masalah dilakukan dengan menggunakan pendekatan berpikir secara ilmiah. Berpikir dengan menggunakan metode ilmiah adalah proses berpikir deduktif dan induktif. Proses berpikir ini dilakukan secara sistematis dan empiris. Sistematis artinya berpikir ilmiah dilakukan melalui tahapantahapan tertentu; sedangkan empiris artinya proses penyelesaian masalah didasarkan pada data dan fakta yang jelas.

6

Ngalimun (2013: 90) mengemukakan karakteristik model Problem Based Learning sebagai berikut: 1. Belajar dimulai dengan suatu masalah. 2. Memastikan bahwa masalah yang diberikan berhubungan dengan dunia nyata siswa/mahasiswa. 3. Mengorganisasikan pelajaran diseputar masalah, bukan seputar disiplin ilmu. 4. Memberikan tanggungjawab yang besar kepada pebelajar dalam membentuk dan menjalankan secara langsung proses belajar mereka sendiri. 5. Menggunakan kelompok kecil. 6. Menuntut pebelajar untuk mendemonstrasikan apa yang telah mereka pelajari dalam bentuk suatu produk atau kinerja. Untuk mengimplementasikan PBL, guru perlu memilih bahan pelajaran yang memiliki permasalahan yang dapat dipecahkan. Permasalahan tersebut bisa diambil dari buku teks atau dari sumbersumber lain misalnya dari peristiwa yang terjadi di lingkungan sekitar, dari peristiwa dalam keluarga atau dari peristiwa kemasyarakatan. Banyak ahli yang menjelaskan penerapan Pembelajaran Berbasis Masalah (Problem Based Learning). John Dewey dalam Wina (2010) menjelaskan 6 langkah PBL yang kemudian ia namakan metode pemecahan masalah, yaitu: 1. Merumuskan masalah, yaitu langkah siswa menentukan masalah yang akan dipecahkan. 2. Menganalisis masalah, yaitu langkah siswa meninjau masalah secara kritis dari berbagai sudut pandang. 3. Merumuskan

hipotesis,

yaitu

langkah

siswa

merumuskan

berbagai

kemungkinan pemecahan sesuai dengan pengetahuan yang ia miliki. 4. Mengumpulkan data, yaitu langkah siswa mencari dan menggambarkan informasi yang diperlukan untuk pemecahan masalah. 5. Pengujian hipotesis, yaitu langkah siswa mengambil atau merumuskan kesimpulan sesuai dengan penerimaan dan penolakan hipotesis yang diajukan. 6. Merumuskan

rekomendasi

pemecahan

masalah,

yaitu

langkah

siswa

menggambarkan rekomendasi yang dapat dilakukan sesuai rumusan hasil

7

pengujian hipotesis dan rumusan kesimpulan. David Johnson & Johnson dalam Wina (2010) mengemukakan lima langkah PBL melalui kegiatan kelompok: 1. Mendefinisikan masalah, yaitu merumuskan masalah dari peristiwa-peristiwa tertentu yang mengandung isu konflik, hingga siswa menjadi jelas masalah apa yang akan dikaji. Dalam kegiatan ini guru bisa meminta pendapat dan penjelasan siswa tentang isu-isu hangat yang menarik untuk dipecahkan. 2. Mendiagnosis masalah, yaitu menentukan sebab-sebab terjadinya masalah, serta menganalisis berbagai faktor baik faktor yang bisa menghambat maupun faktor yang dapat mendukung dalam penyelesaian masalah. Kegiatan ini bisa dilakukan dalam diskusi kelompok kecil, hingga pada akhirnya siswa dapat mengurutkan tindakan-tindakan prioritas yang dapat dilakukan sesuai dengan jenis penghambat yang diperkirakan. 3. Merumuskan alternatif strategi, yaitu menguji setiap tindakan yang telah dirumuskan melalui diskusi kelas. Pada tahapan ini setiap siswa didorong untuk berpikir mengemukakan pendapat dan argumentasi tentang kemungkinan setiap tindakan yang dapat dilakukan. 4. Menentukan dan menerapkan strategi pilihan, yaitu pengambilan keputusan tentang strategi mana yang dapat dilakukan. 5. Melakukan evaluasi, baik evaluasi proses maupun evaluasi hasil. Evaluasi proses adalah evaluasi terhadap seluruh kegiatan pelaksanaan kegiatan; sedangkan evaluasi hasil adalah evaluasi terhadap akibat dari penerapan strategi yang diterapkan. Pannen dalam Ngalimun (2013) mengemukakan 8 langkah pemecahan masalah dalam model Problem Based Learning, yaitu: 1. Mengidentifikasi masalah. 2. Mengumpulkan data. 3. Menganalisis data. 4. Memecahkan masalah berdasarkan data yang ada dan analisisnya. 5. Memilih cara untuk memecahkan masalah. 6. Merencanakan penerapan pemecahan masalah.

8

7. Melakukan ujicoba terhadap rancana yang ditetapkan, dan 8. Melakukan tindakan (action) untuk memecahkan masalah. Sesuai dengan tujuan PBL untuk menumbuhkan sikap ilmiah, dari beberapa bentuk PBL yang dikemukakan para ahli, maka secara umum PBL bisa dilakukan dengan langkah-langkah (Wina, 2010): 1. Menyadari masalah; 2. Merumuskan masalah; 3. Merumuskan hipotesis; 4. Mengumpulkan data; 5. Menguji hipotesis; 6. Menentukan pilihan penyelesaian. Dalam pelaksanaan proses pembelajaran berbasis masalah, siswa dituntut untuk berpikir secara kritis dan ilmiah dalam melaksanakan setiap langkahlangkah pembelajaran berbasis masalah. C. Termodinamika Termodinamika (berasal dari kata thermos (panas) dan dynamic (gerak atau perubahan)) adalah salah satu cabang dari ilmu fisika yang mempelajari panas dan temperatur, serta hubungan keduanya pada energi dan gerak. Inti dari pembahasan termodinamika adalah bagaimana energi dalam bentuk panas dapat mengalir dari satu benda ke benda lain, proses dari aliran energi tersebut, dan akibat yang dihasikan oleh perpindahan energi tersebut. Hukum Termodinamika Pada termodinamika, terdapat 4 hukum yang berlaku secara universal. Hukum Termodinamika 0 Hukum termodinamika 0 menjelaskan kesetimbangan termal berlaku universal, dengan kata lain apapun zat atau materi benda akan memiliki kesetimbangan termal yang sama bila disatukan. “Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain” Hukum Termodinamika 1 Hukum termodinamika 1 menunjukkan hukum kekekalan energi.

9

“Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja” Terdapat persamaan matematik yang menjelaskan hukum ini, yaitu:

Dimana

adalah

energi/usaha (J), dan

kalor/panas

yang

diterima/dilepas

(J),

adalah

adalah perubahan energi (J). J adalah satuan

internasional untuk energi atau usaha, yaitu Joule. Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa seluruh kalor yang diterima atau dilepas oleh benda akan dijadikan usaha ditambahkan dengan perubahan energi. Hukum 2 Termodinamika Hukum 2 termodinamika menunjukkan kondisi alami dari alur kalor suatu objek dengan sistem. “Kalor mengalir secara alami dari benda yang panas ke benda yang dingin; kalor tidak akan mengalir secara spontan dari benda dingin ke benda panas tanpa dilakukan usaha” Hukum Termodinamika 3 “Entropi dari suatu kristal sempurna pada absolut nol adalah sama dengan nol,” Proses-proses Termodinamika Proses termodinamika terbagi menjadi empat macam, tergantung dari keadaan tekanan, volume, dan suhu saat terjadinya proses tersebut. Proses-proses tersebut umumnya digambarkan dalam diagram P-V, yaitu diagram yang menggambarkan tekanan (P) dan volume (V) saat proses terjadi. Ada dua hal penting yang harus diingat dari berbagai jenis proses-proses termodinamika, yaitu variabel yang berubah dan usaha yang dilakukan. Usaha yang terjadi pada suatu proses termodinamika dapat diketahui dengan menghitung luasan grafik P-V. Isobarik Isobarik adalah proses termodinamika yang tidak mengubah nilai tekanan sistem (

). Nilai usaha dapat dihitung dengan persamaan berikut.

Dari rumus tersebut, diketahui juga bahwa apabila volume membesar

10

(terjadi pemuaian) maka usaha bernilai positif, dan bila volume mengecil (terjadi penyusutan) maka usaha bernilai negatif.

Sumber gambar: figures.boundless-cdn.com Isokhorik Isokhorik adalah proses termodinamika yang tidak mengubah nilai volume sistem (

). Pada proses ini, nilai usaha adalah 0 karena tidak terdapat suatu

luasan bangun yang terdapat pada gambar P-V.

Sumber gambar: cft.fis.uc.pt Isotermik Isotermik adalah proses termodinamika yang tidak mengubah nilai suhu sistem (

).

11

Sumber gambar: bu.edu Nilai usaha pada proses isotermik dinyatakan dengan persamaan berikut:

Dimana n adalah jumlah zat yang dinyatakan dengan satuan mol, R adalah konstanta gas, dan T adalah suhu. Rumus ini didapatkan dengan menggabungkan persamaan usaha di diagram P-V dengan persamaan gas ideal. Adibatik Adiabatik adalah proses termodinamika yang tidak mengubah nilai kalor sistem (

).

Sumber gambar: gsu.edu Pada gas monoatomic, usaha yang dilakukan pada proses adiabatik dapat dinyatakan dengan persamaan:

12

Jika diperhatikan dengan sekilas, proses adiabatik dan isotermik memiliki diagram P-V yang serupa. Secara detil, dapat dilihat bahwa proses adiabatik memiliki kemiringan yang lebih curam dibandingkan proses isotermik seperti contoh grafik berikut.

Sumber: i.stack.imgur.com Jika semua proses tersebut digambarkan menjadi suatu diagram P-V, dapat didapatkan grafik berikut. Patut diingat bahwa satuan-satuan yang digunakan dalam perhitungan adalah Satuan Internasional. Sebagai contoh, satuan untuk suhu yang digunakan adalah Kelvin, satuan untuk volume adalah m3, dan satuan untuk jumlah zat adalah mol.

Sumber: kias.dyndns.org Mesin Carnot dan mesin kalor Mesin Carnot adalah suatu model mesin ideal yang memiliki efisiensi paling tinggi dari semua mesin yang mungkin diciptakan. Mesin Carnot bekerja

13

berdasarkan suatu proses termodinamika yang membentuk siklus, disebut juga siklus Carnot. Pada siklus Carnot, terdapat 4 proses, yaitu pemuaian Isotermal dari A ke B, pemuaian adiabatic dari B ke C, pemampatan isothermal dari C ke D, dan pemampatan adiabatic dari D ke A. Selama proses siklus Carnot sistem menerima kalor Qh dari reservoir bersuhu tinggi Th dan melepas kalor Qc ke reservoir bersuhu rendah Tc

Siklus carnot pada mesin carnot Usaha yang dilakukan oleh mesin Carnot dapat dinyatakan dengan mengaplikasikan Hukum Termodinamika 1.

Sedangkan, untuk mengukur efisiensi mesin dapat digunakan persamaanpersamaan berikut.

Dikarenakan pada siklus Carnot berlaku hubungan

, efisiensi mesin

Carnot juga dapat dinyatakan dengan:

Jika dilihat pada rumus efisiensi tersebut, nilai efisiensi 100% dapat diperoleh jika

. Hal ini tidak mungkin terjadi di dunia nyata, sehingga

14

dapat disimpulkan bahwa tidak ada sistem di dunia nyata yang mampu mencapai efisiensi 100%. D. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) Pada kurikulum 2013, Lembar Kerja Siswa (LKS) yang biasa digunakan siswa berganti nama menjadi Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD). Menurut Prastowo (2011: 204), LKPD merupakan suatu bahan ajar cetak berupa lembarlembar kertas yang berisi materi, ringkasan, dan petunjuk pelaksanaan tugas belajar yang dikerjakan oleh peserta didik, yang mengacu pada kompetensi dasar yang harus dicapai. Berdasarkan uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa LKPD merupakan lembaran untuk peserta didik yang berisi ringkasan materi, petunjuk-petunjuk tentang pelaksanaan tugas pembelajaran, serta tugas yang akan dikerjakan oleh peserta didik. Adapun fungsi dari LKPD menurut Prastowo (2011: 205), adalah sebagai berikut: 1. Sebagai bahan ajar yang bisa meminimalkan peran pendidik, namun lebih mengaktifkan peserta didik. 2. Sebagai bahan ajar yang mempermudah peserta didik untuk memahami materi yang diberikan. 3. Sebagai bahan ajar yang ringkas dan kaya tugas untuk berlatih. 4. Memudahkan pelaksanaan pengajaran kepada peserta didik. Berdasarkan kutipan di atas dapat disimpulkan bahwa LKPD memiliki beberapa fungsi, seperti membuat peserta didik lebih aktif dalam pembelajaran, sebagai bahan ajar yang ringkas, serta memudahkan guru dalam proses pelaksanaan pembelajaran. Adanya LKPD diharapkan dapat membantu peserta didik dalam memahami materi yang dipelajari, sehingga dapat meningkatkan hasil belajar peserta didik. Menurut prastowo (2011: 208), terdapat lima macam LKPD yang digunakan oleh peserta didik adalah sebagai berikut: 1. LKPD yang membantu peserta didik dalam menemukan suatu konsep. 2. LKPD yang membantu peserta didik menerapkan dan mengintegrasikan berbagai konsep yang telah ditemukan. 3. LKPD yang sebagai penuntun belajar. 4. LKPD yang berfungsi sebagai penguat. 5. LKPD yang berfungsi sebagai petunjuk praktikum.

15

Berdasarkan kutipan di atas, maka dapat disimpulkan bahwa terdapat beberapa macam LKPD yang memiliki fungsi berbeda-beda, seperti membantu peserta didik dalam menemukan konsep dalam pembelajaran, penerapan konsep dalam pembelajaran, sebagai panduan dalam pembelajaran, dan sebagai petunjuk dalam pelaksanaan dalam praktikum. Pemilihan fungsi LKPD harus sesuai dengan kebutuhan dari peserta didik agar tujuan pembelajaran dapat tercapai secara maksimal. Terdapat beberapa langkah yang harus dilakukan agar LKPD yang dibuat dapat menjalankan fungsinya dengan baik. Menurut Prastowo (2011: 214), untuk menulis LKPD, langkah-langkah yang dilakukan adalah, Pertama, merumuskan kompetensi dasar. Kedua, menentukan alat penilaian. Ketiga, menyusun materi. Keempat, memperhatikan struktur LKPD. Berdasarkan kutipan di atas maka dapat disimpulkan bahwa terdapat empat tahap dalam penulisan LKPD yaitu merumuskan kompetensi dasar, penetapan penilaian dalam pembelajaran, penyusunan materi pembelajaran, serta ketelitian dalam struktur LKPD. Jika salah satu komponen tidak terdapat dalam LKPD, maka LKPD yang dihasilkan tidak dapat mencapai tujuan pembelajaran dan melaksanakan fungsinya dengan baik.

16

BAB III PEMBAHASAN A. Desain Alat Ukur Produk awal dari alat praktikum termodinamika yang dikembangkan dalam penelitian ini mencakup beberapa bagian: 1. Buku panduan praktikum termodinamika terdiri dari cover (sampul), kompetensi dasar (KD), indikator, materi pokok, tujuan, rumusan masalah, hipotesis awal, alat dan bahan, skema dan tata cara pembuatan alat praktikum, prosedur percobaan, data hasil percobaan, metode analisis data, analisis data dan kesimpulan, serta sumber. 2. Alat praktikum termodinamika yang terdiri dari 2 wadah air yang terbuat dari alumunium, 1 multimeter, 1 stopwacth, 2 termometer, 1 buah penutup wadah air yang terbuat dari multiplek, 1 set heater, 1 buah peltier/konverter panas. Produk awal alat praktikum termodinamika yang dikembangkan ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut: 1. Alat praktikum termodinamika yang dikembangkan digunakan untuk menjelaskan hukum ke-0, ke-1, dan ke-2 termodinamika. 2. Materi termodinamika yang dijelaskan menggunakan alat praktikum sesuai dengan KI dan KD pada Kurikulum 2013 revisi yaitu:

17

Tabel 1. Kompetensi Dasar Fisika Kelas XI Semester 2 Kompetensi Dasar 3.7 Menganalisis perubahan keadaan gas ideal dengan menerapkan Hukum Termodinamika 4.7 Membuat karya/model penerapan Hukum I dan II Termodinamika dan makna fisisnya

Materi Pembelajaran Hukum Termodinamika: ∙ Hukum ke Nol ∙ Hukum I Termodinamika ∙ Hukum II Termodinamika ∙ Entropi

Kegiatan Pembelajaran ∙ Mengamati proses pengukuran suhu suatu benda dengan menggunakan termometer atau melihat tayangan video pengukuran suhu badan dengan termometer (Hukum ke-Nol), gerakan piston pada motor bakar (Hukum I Termodinamika), dan entropi ∙ Mendiskusikan hasil pengamatan terkait Hukum ke-Nol, Hukum I dan II Termodinamika dan memecahkan masalah tentang siklus mesin kalor, siklus Carnot sampai dengan teori Clausius Clayperon), entropi ∙ Menyimpulkan hubungan tekanan (P), volume (V) dan suhu (T) dari mesin kalor dan siklus Carnot dalam diagram P-V ∙ Mempresentasikan hasil penyelesaian masalah tentang siklus mesin kalor, siklus Carnot sampai dengan teori Clausius-Clayperon, grafik p-V dari siklus mesin kalor dan mesin Carnot

Indikator yang akan dicapai pada pembelajaran adalah: 1. Mendeskripsikan hukum ke-0 termodinamika 2. Mendeskripsikan usaha, kalor, dan energi dalam berdasarkan hukum utama termodinamika. 3. Mendeskripsikan prinsip kerja mesin Carnot Tujuan Pembelajaran yang akan dicapai pada pembelajaran 1. Peserta didik dapat mendeskripsikan hukum ke-0 termodinamika. 2. Peserta didik dapat mendeskripsikan usaha, kalor, dan energi dalam.

18

3. Peserta didik dapat mendeskripsikan prinsip kerja konverter panas. 4. Peserta didik dapat menghitung besarnya usaha, kalor, dan energi dalam dari konverter panas. 5. Peserta didik dapat menghitung besarnya efisiensi konverter panas. 1. Alat No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Nama Alat Konverter panas/peltier Wadah dari alumunium Termometer Multimeter Heater/pemanas air Stopwacth Kabel Soket Resistor Jack banana Penggaris

Jumlah 1 buah 2 buah 2 buah 2 buah 1 set 1 buah Secukupnya 4 pasang 1 buah 4 pasang 1 buah

2. Bahan No Nama Bahan

Jumlah

1 2 3 4 5 6

Secukupnya 3 buah 1 kaleng Secukupnya Secukupnya Secukupnya

Air suhu tinggi/mendidih Lem G Plitur/Pernis Multiplek/kayu Spon Kain flanel

B. Komponen Alat dan Bahan Produk awal alat praktikum disajikan sebagai berikut:

19

Gambar 2. Wadah Air dan Penutup Wadah Air

Gambar 3. Multimeter

Gambar 4. Stopwacth Stopwacth

Gambar 5. Termometer

20

Gambar 6. Heater

Gambar 7. Peltier/Konverter Panas

Gambar 8. Penggaris

Gambar 9. Kotak Plastik, Soket, dan Hambatan Listrik

21

1. Anggaran Biaya No Nama Alat dan Bahan 1 Konverter panas/peltier 2 Wadah dari alumunium 3 Termometer 4 Multimeter 5 Heater/pemanas air 6 Stopwacth 7 Kabel 8 Soket 9 Resistor 10 Jackbanana 11 Penggaris 12 Lem G 13 Plitur/Pernis 14 Multiplek/kayu 15 Spon 16 Kain flannel Total Keseluruhan

Volume

Harga Satuan Rp. 95.000 Rp. 5.000 Rp. 24.000 Rp 80.000 Rp 120.000 Rp 25.000 Rp. 3.000 Rp. 23.000 Rp 2.000 Rp 4.500 Rp 1.000 Rp. 7.500 Rp. 50.000 Rp. 30.000 Rp. 20.000 Rp. 15.000

1 buah 2 buah 2 buah 2 buah 1 set 1 buah 2m 4 pasang 4 buah 4 pasang 1 buah 3 buah

1 kaleng 1 m2 2 buah 1 Meter

Jumlah Rp. 95.000 Rp. 10.000 Rp. 48.000 Rp. 160.000 Rp 120.000 Rp 25.000 Rp. 6.000 Rp.92.000 Rp. 8.000 Rp. 18.000 Rp 1.000 Rp. 22.500 Rp. 50.000 Rp. 30.000 Rp. 40.000 Rp. 15.000 Rp. 740.500

Gambar 1.2 Skema percobaan.

1.

Keterangan: Kotak wadah air

2.

Hambatan/resistor

5.

Stopwacth

6.

Penggaris

22

3.

Voltmeter

4.

Amperemeter

BAB IV PENUTUP A. Kesimpulan 1. Alat praktikum merupakan media pembelajaran yang digunakan saat melakukan kegiatan praktikum dan mengandung atau membawa ciri-ciri dari konsep yang dipelajari agar bisa diuji oleh peserta didik, alat praktikum juga berfungsi untuk menyampaikan pesan atau gagasan dari pendidik kepada peserta didik. 2. Termodinamika adalah cabang ilmu fisika yang membahas hubungan antara suhu dan kalor serta akibat-akibatnya. 3. Problem Based Learning merupakan model pembelajaran yang memunculkan masalah diawal pembelajaran dan menekankan keaktifan peserta didik dalam memecahkan permasalahan yang dihadapi dengan menggunakan semua indera yang dimiliki. 4. LKPD yang didesain terdiri atas cover, petunjuk belajar, identits mata pelajaran, kompetensi inti dan kompetensi dasar, tujuan pembelajaran, Informsi pendukung, materi pembelajaran, alat dan bahan, kegiatan dan langkah kerja, dan penilaian. B. Saran Penulis berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca, terutama tentang pengembangan alat laboratorium pada materi gerak jatuh bebas dan dapat memaklumi jika masih banyak terdapat kekurangan di dalam makalah ini.

23

DAFTAR PUSTAKA Decaprio, Richard. 2013. Aplikasi Teori pembelajaran Motorik di Sekolah. DIVA Press.Jogjakarta Abuddin, Nata. 2011. Manajemen Pendidikan, Mengatasi Kelemahan Pendidikan di Indonesia. Jakarta: Kencana Prenada Media Group. Sanjaya, Wina. 2010. Strategi Pembelajaran Berorientasi Standar Proses Pendidikan. Jakarta : Prenada Media Group Ngalimun , Aswan 2013. Strategi dan Model Pembelajaran Berbasis PAIKEM. Pustaka Banua, Banjarmasin Prastowo, Andi . 2011. Metode Penelitian Kualitatif dalam Perspektif Rancangan Penelitian. Jogjakarta: Ar-Ruzz Media.

24