Soal Osn Guru Ipa Smp (eksperimen).pdf

KALORIMETER JOULE I.

TEORI Para peserta OSN yang membanggakan, selamat berlomba dan semoga menjadi yang terbaik. Salah satu kegiatan peserta lomba dalam OSN

bidang fisika kali ini adalah

melakukan eksperimen. Eksperimen yang akan dilakukan adalah eksperimen menggunakan kalorimeter Joule. Kalorimeter Joule adalah nama yang lazim diberikan pada kalorimeter yang menggunakan elemen pemanas listrik sebagai sumber energinya. Cara kerja kalorimeter Joule adalah sama dengan mug pemanas air listrik yang biasa digunakan dirumah untuk memanaskan air dengan menggunakan tenaga listrik. Rangkaian lengkap eksperimen ini adalah seperti pada gambar di bawah ini.

Arus listrik yang berasal dari sumber gaya gerak listrik (misalnya baterai) mengalir

ke dalam rangkaian dan

menyebabkan elemen pemanas dalam kalorimeter Joule menerima energi listirk dan menjadi panas. Energi panas (kalor) dari elemen pemanas itu akan diserap oleh air dan kalorimeter sehingga suhu keduanya naik.

Untuk menghitung energi listrik yang diubah menjadi kalor oleh elemen pemanas digunakan voltmeter dan ampermeter. Voltmeter dipasang paralel dengan elemen pemanas untuk mengukur beda potensial listrik yang bekerja pada elemen pemanas. Ampermeter dipasang seri dengan elemen pemanas untuk mengukur kuat arus listrik yang mengalir pada elemen pemanas. Selanjutnya energi listrik dihitung dengan menggunakan data-data beda potensial listrik, kuat arus listrik dan selang waktu percobaan.

Untuk menghitung energi kalor yang diserap oleh air dan kalorimeter harus diketahui datadata tentang massa air (ma), kalor jenis air (ca), massa kalorimeter(mK), kalor jenis kalori meter (cK), suhu awal (t1) dan suhu akhir (t2) air dan kalorimeter yang diukur dengan menggunakan termometer. Pada percobaan ini digunakan gelas ukur untuk menentukan massa air yang digunakan dengan menganggap massa jenis air = 1 gram/cm3. Kalor jenis air adalah ca = 1 kalori/gramoC, dan harga air atau kapasitas panas kalorimeter memenuhi persamaan

HK = mK.cK yang pada eksperimen ini nilainya harus ditentukan.

Untuk menentukan nilai harga air atau kapasitas panas kalorimeter tersebut, pada eksperimen ini dianggap pertukaran kalor terjadi hanya antara elemen pemanas dengan air dan kalorimeter beserta pengaduknya, sehingga jumlah energi listrik yang diserap dan diubah mejadi panas oleh elemen pemanas sama dengan jumlah kalor yang diserap oleh air d a n

Energi listrik elemen pemanas = kalor yang diserap air + kalor yang diserap kalorimeter

kalorimeter sehingga suhu keduanya naik, atau berlaku hubungan

UnUntuk menyamakan satuan antara ruas kiri dan kanan digunakan nilai ekivalen 1 joule = 0,24 kalori.

II.

TUJUAN Menentukan kapasitas panas kalorimeter

III.

ALAT DAN BAHAN 1. Kalorimeter Joule 2. Voltmeter dc 3. Ampermeter dc 4. Baterai 5. Saklar on/off 6. Termometer 7. Gelas ukur 8. Air

IV.

TUGAS SEBELUM EKSPERIMEN Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini sebelum anda melakukan percobaan, tulis jawaban anda di tempat yang sudah disediakan di dalam lembar kegiatan eksperimen kalorimeter Joule ini. 1. Pada dasarnya, elemen pemanas yang terdapat dalam kalorimeter Joule adalah sebuah hambatan listrik. Buatlah gambar rangkaian listrik eksperimen kalorimeter Joule dengan menggunakan symbol-simbol di bawah ini.

2. Jika selama selang waktu t, pada elemen pemanas terdapat beda potensial listrik V dan kuat arus i, bagaimanakah persamaan untuk menentukan energi listrik yang diserap oleh elemen pemanas itu? 3. Jika massa jenis air dianggap 1 gram/cm3 dan volume air V, berapakah massa air tersebut? 4. Jika massa air m, kalor jenis air ca, suhu mula-mula t1 dan suhu akhirnya t2, bagaimanakah persamaan untuk menentukan jumlah kalor yang diserap oleh air tersebut? 5. Jika harga air atau kapasitas panas kalorimeter adalah HK, suhu mula-mula kalorimeter t1 dan suhu akhirnya t2, bagaimanakah persamaan untuk menentukan jumlah kalor yang diserap kalorimeter tersebut?

V.

TUGAS EKSPERIMEN Lakukan dengan seksama langkah-langkah percobaan berikut ini, dan catat data yang diperoleh dalam table data yang sudah disediakan dalam lembar kegiatan eksperimen kalorimeter Joule in. 1. Susun rangkaian percobaan seperti dalam gambar, gunakan batas ukur terbesar terlebih dahulu baik voltmeter maupun ampermeter, jika sudah benar coba on kan saklar dan amati penunjukan ampermeter dan voltmeter, kemudian segera off-kan lagi saklar. 2. Tentukan jumlah air yang akan digunakan dengan menggunakan gelas ukur kemudian masukkan ke dalam kalorimeter, dan upayakan jumlah air sedemikian rupa agar elemen pemanas dalam kalorimeter terendam air. Tutup kalorimeter dan catat massa air yang digunakan. 3. Aduk perlahan-lahan air dalam kalorimeter, kemudian ukur dan catat suhu mula-mula air dan kalorimeter. 4. On-kan saklar, ukur dan catat beda potensial, kuat arus pada awal dan akhir percobaan. 5. Aduk-aduk air dalam kalorimeter, kemudian ukur dan catat suhu akhirnya. 6. Ukur dan catat selang waktu berapa lama arus itu mengalir dalam rangkain sampai air dan kalorimeter mencapai suhu akhir yang diamati. 7. Ulangi sebanyak 3 sampai 5 kali percobaan dengan kuat arus, beda potensial atau massa yang berbeda-beda.

VI.

TUGAS SETELAH EKSPERIMEN Berdasarkan data-data yang anda peroleh dari percobaan yang telah anda lakukan. Jawablah peranyaan-pertanyaan berikut ini. 1. Berapakah hambatan listrik elemen pemanas kalorimeter Joule yang digunakan? 2. Jika kuat arus pada awal dan akhir percobaan berbeda, gunakan nilai rata-rata kuat arus itu. Berapakah energi listrik yang diubah menjadi kalor oleh elemen pemanas? 3. Berapakah jumlah kalor yang diserap air dalam kalorimeter joule selama waktu yang diamati? 4. Berapakah harga air atau kapasitas panas kalorimeter Joule? 5. Jika massa kalorimeter Joule yang digunakan itu adalah MK=…………….gram, berapakah kalor jenisnya?