Tulisan (Softskill)

Tara Kalor Mekanik

1. PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Jumlah panas dinyatakan dalam suatu kalori. Kalori dapat diartikan sebagai jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur suatu gram air dalam celcius derajat. Panas jenis suatu zat merupakan fungsi temperatur. Sehingga kalor adalah perubahan temperatur air 14,5°C menjadi 15,5°C pada tekanan 1 atm (Sears, 1970).

Tara kalor mekanik adalah kesetaraan energi mekanik dengan energi panas, untuk menentukan panas jenis suatu zat ialah dengan cara persentuhan/ pencampuran. Bila beberapa zat yang berbeda suhunya dicampur/ disentuhkan satu sama lain, benda yang lebih panas akan memberikan sebagian panasnya kepada yang lebih dingin hingga tercapai suhu akhir.

1.2  Maksud dan Tujuan

Maksud dari praktikum Fisika Dasar mengenai Tara Kalor Mekanik ini, ialah agar praktikan dapat mengetahui nilai kalor jenis dari bahan dengan menggunakan kalorimeter.

Tujuan dari praktikum fisika dasar mengenai Tara Kalor Mekanik ini, ialah untuk menentukan panas jenis suatu bahan dengan menggunakan kalorimeter dan menjelaskan konsep panas jenis zat padat dan asas Black.

1.3  Waktu dan Tempat

Kegiatan praktikum ini dilaksanakan pada hari Senin, 21 November 2011 pada pukul 11.30 – 13.30 WIB. Bertempat dil Laboratorium Ilmu-Ilmu Perairan di Gedung C lantai 1, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Brawijaya, Malang.

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Kalor Jenis

Kalor jenis (c) didefinisikan sebagai jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu zat sebesar 1 K per satuan massa zat tersebut. Jika Q adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu m kg zat sebesar  ΔT K maka kalor jenis dinyatakan sebagai berikut.

C =       ΔQ    

         mΔT

m = massa zat
C = kalor jenis
Q = kalor
T = suhu

Satuan kalor jenis dalam sistem internasional adalah J/Kg.K. Untuk zat padat dan zat cair, besarnya kalor jenis tidak bergantung pada jenis proses yang sedang berlangsung. Untuk gas besarnya kalor jenis dipengaruhi oleh jenis proses (Umar, 2008).

Telah diketahui bahwa jika kalor yang sama diberikan pada dua benda yang berbeda akan menghasilkan perubahan suhu yang berbeda. Jika air dan minyak tanah dengan massa yang sama dipanaskan maka minyak tanah mengalami perubaha suhu lebuh besar sekitar dua kali daripada perubahan suhu air. Hal tersebut disebabkan oleh perbedaan kalor jenis yang dimiliki oleh suatu benda. Kalor jenis suatu benda adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gr benda itu sebesar 1^oC (Pauliza, 2008).

2.2 Pengertian Tara Kalor Mekanik

Tara kalor mekanik. Bila kalor sebesar H satuan kalor berubah seluruhnya menjadi usaha sebesar W satuan, dalam persamaan W = JH, J disebut tara kalor mekanik. Kalau W dinyatakan dalam Joule, H dalam kalori, J mempunyai satuan Joule/kalori. Dalam hal ini J = 4,185 J/kal (Hadiat, 2004).

Usaha yang dilakukan oleh beban (m) dapat dihitung. Demikian pula kalor yang dihasilkan dalam kalorimeter. Kemudian perbandingan antara usaha dengan kalor dapat diketahui. Ternyata perbandingan antara usaha dengan kalor selalu tetap, yaitu  4,2 joule/kalori. Bilangan ini dinamakan tara kalor mekanik (Tobing, 2009).

2.3 Pengertian Kalorimeter dan Gambar

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan energy yang menumpuk dengan cara mengukur perubahan suhu yang terjadi atau perubahan efek termal lainnya (Umar, 2008).

Kalor adalah  suatu besaran fisika yang dapat diukur. Alat untuk mengukur kalor adalah kalorimeter. Kalorimeter terdiri atas sebuah bejana logam yang kalor jenisnya diketahui. Bejana ini ditempatkan dalam bejana abgian luar yang lebih besar. Kedua bejana ini dipisahkan oleh bahan penyekat gabus atau wol. Fungsi dari bejana bagian luar sebagai mantel atau jaket pelindung agar pertukaran kalor dengan udara luar di sekitar kalorimeter dapat dilindungi

Gambar Kalorimeter (Source: Fisika Kelompok Teknologi)

(Pauliza, 2008).

2.4 Asas Black

Menurut Pikal (2010), asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan disini (suhu kedua benda sama). Secara matematis dirumuskan:

Q lepas = Q terima

Menurut Pauliza (2008), campurlah air panas dengan air dingin ke dalam gelas. Amatilah oleh Anda. Setelah beberapa saat, air di dalam gelas itu menjadi hangat. Air panas melepaskan kalor sehingga suhunya turun dan air dingin menyerap kalor sehingga suhunya naik sampai terjadi keseimbangan termal. Dari peristiwa tersebut dapat disimpulkan bahwa dua zat yang berbeda suhu dicampurkan maka zat yang suhunya lebih tinggi akan melepaskan kalor yang sama banyaknya dengan kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa “kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan”. Secara matematis, persamaan asas Black ditulis sebagai berikut

Q terima = Q lepas

3. METODOLOGI

3.1 Alat dan Fungsi
Adapun alat-alat yang digunakan pada praktikum ini antara lain:

• Kalorimeter                      : untuk mengukur kalor jenis suatu benda.
• Termometer                    : untuk mengukur suhu air.
• Stopwatch                       : untuk menghitung waktu.
• Ketel uap                         : untuk memanaskan air.
• Timbangan digital            : untuk menimbang massa benda dengan

ketelitian 10^-2.

• Pinset                               : untuk mengambil dan memindahkan benda padat.
• Kain sorbet                      : untuk mengeringkan peralatan praktikum
• Nampan                           : sebagai tempat alat dan bahan.
• Gelas ukur 100 ml           : untuk mengukur volume air yang akan digunakan.

3.2 Bahan dan Fungsi
Adapun bahan-bahan yang digunakan pada praktikum ini antara lain:

• Alumunium          : bahan yang akan diukur kalor jenisnya.
• Kaca                    : bahan yang akan diukur kalor jenisnya.
• Air                       : sebagai media perambatan kalor.

3.3 Skema Kerja

• Alumunium
  

  Disiapkan alat dan bahan

Ditimbang kalorimeter bagian dalam dan pengadukan dengan timbangan digital

Diisi kalorimeter dengan air sebanyak 50 ml

Ditimbang aluminium dengan timbangan digital

Dimasukkan aluminium dalam ketel uap yang berisi air 100 ml  lalu dipanaskan selama 60 detik

Diamati suhu air panas dalam ketel uap dengan menggunakan termometer dan dicatat sebagai T₁

Diamati suhu air dalam kalorimeter dan dicatat sebagai T₂

Diambil alumunium panas dan dimasukkan dalam kalorimeter  menggunakan pinset

Dicampurkan alumunium panas dengan air dalam kalorimeter selama 60 detik

Dicatat suhu tertinggi dalam kalorimeter dan dicatat sebagai T₃

Hasil

• Kaca

Disiapkan alat dan bahan

Ditimbang kalorimeter bagian dalam dan pengadukannya dengan timbangan digital

Diisi kalorimeter dengan air sebanyak 50 ml

Dimasukkan kaca ke ketel uap yang berisi air 100 ml  lalu dipanaskan selama 60 detik

Ditimbang kaca dengan timbangan digital

Diamati suhu air panas dalam ketel uap menggunakan termometer dan dicatat sebagai T₁

Diamati suhu air dalam kalorimeter dan dicatat sebagai T₂

Diambil kaca panas dan dimasukkan dalam kalorimeter menggunakan pinset

Dicampurkan kaca panas dengan air dalam kalorimeter selama 60 detik

Dicatat suhu tertinggi dalam kalorimeter dan dicatat sebagai T₃

Hasil

4. PEMBAHASAN

4.1  Analisa Prosedur

• Ø Aluminium

Untuk melakukan praktikum fisika dasar tentang tara kalor mekanik, sebelumnya dipersiapkan alat dan bahannya. Alat yang digunakan adalah kalorimeter, ketel uap, stopwatch, termometer, timbangan digital, pinset, gelas ukur 100 ml, kain serbet, dan nampan. Sedangkan bahan yang digunakan adalah aluminium dan air.

Setelah alat dan bahan disiapkan, maka timbang kalorimeter bagian dalam dan pengaduknya dengan timbangan digital. Lalu diisi kalorimeter dengan air 50 ml. Ditimbang aluminium dengan timbangan digital dan masukkan ke ketel uap yang berisi 100 ml serta dipanaskan selama 60 detik. Diamati suhu air panas dalam ketel uap dengan termometer dan dicatat sebagai T₁. Diamati suhu air dalam kalorimeter dan dicatat sebagai T₂. Lalu diambil Aluminium panas dengan menggunakn pinset dan dimasukkan ke kalorimeter dan dicampur selama 60 detik. Lalu catat suhu tertingginya sebagai T₃ dan catat semua hasilnya.

• Ø Kaca

Untuk melakukan praktikum fisika dasar tentang tara kalor mekanik, sebelumnya dipersiapkan alat dan bahannya. Alat yang digunakan adalah kalorimeter, ketel uap, stopwatch, termometer, timbangan digital, pinset, gelas ukur 100 ml, kain serbet, dan nampan. Sedangkan bahan yang digunakan adalah kaca dan air.

Setelah alat dan bahan disiapkan, maka timbang kalorimeter bagian dalam dan pengaduknya dengan timbangan digital. Lalu diisi kalorimeter dengan air 50 ml. Ditimbang kaca dengan timbangan digital dan masukkan ke ketel uap yang berisi 100 ml serta dipanaskan selama 60 detik. Diamati suhu air panas dalam ketel uap dengan termometer dan dicatat sebagai T₁. Diamati suhu air dalam kalorimeter dan dicatat sebagai T₂. Lalu diambil kaca panas dengan menggunakn pinset dan dimasukkan ke kalorimeter dan dicampur selama 60 detik. Lalu catat suhu tertingginya sebagai T₃ dan catat semua hasilnya.

4.2  Data Hasil Pengamatan

• Ø Berat kalorimeter ( K )                        = 114, 38 gram
• Ø Berat Aluminium (Al)                          = 2,56 gram
• Ø Berat kaca                                                 = 2,51 gram
• Ø Berat air (A)                                             = 50 ml
• Ø Panas jenis bahan Aluminium (Al)

Jenis Bahan	T1	T2	T3
Aluminium	590C	260C	270C

• Ø Panas jenis bahan kaca

Jenis Bahan	T1	T2	T3
Kaca	600C	260C	270C

4.3  Perhitungan

• Ø Rumus :           Cg =              A(T3-T2)       

B(T1-T3) + K (T3-T2)

Dimana:
Cg       = panas jenis balok
A          = massa air
B          = massa benda
K          = massa kalorimeter kosong
T1        = suhu air yang dipanaskan dalam ketel uap
T2        = suhu air dalam kalorimeter
T3        = suhu akhir

• Ø Perhitungan Data

Alumunium

Kaca

4.4  Analisa Hasil
Dari hasil pengamatan praktikum Tara Kalor Mekanik, didapatkan hasil sebagai berikut, yaitu berat kalorimeter adalah 114,38 gr, berat aluminium adalah 2,56 gr, berat kaca adalah 2,51 gr, berat air adalah 50 ml, panas jenis aluminium dan kaca. Selain itu, pada aluminium didapatkan T1, T2, T3 adalah 60⁰C,26⁰C, dan 27⁰C.
Dengan data tersebut dpat diperoleh Cg(panas jenis balok) dengan rumus
Cg =  dimana Cg adalah panas jenis balok, A adalah massa air, B adalah massa benda, K adalah massa kalorimeter kosong, T1 adalah suhu air yang dipanaskan dalam ketel uap, T2 adalah suhu air dalam calorimeter, T3 adalah suhu akhir. Dengan demikian didapatkan Cg aluminium dan Cg kaca sebesar 0,25471218 ⁰C dan 0,25353684 ⁰C.

5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan
Dari praktikum Fisika Dasar materi Tara Kalor Mekanik maka didapat kesimpulan:

• Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1^oC.
• Tara kalor mekanik adalah perbandingan antara usaha dengan kalor, nilainya selalu tetap yaitu 4,3 Joule/kalori.
• Kalorimeter adalah alat untuk mengukur kalor suatu benda.
• Asas Black menyatakan bahwa kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima, Q lepas = Q terima.
• Nilai kalor jenis alumunium adalah 0,254 kal/gr^oC lebih besar dari nilai kalor jenis kaca yaitu 0,253 kal/gr^oC.
• Kalor jenis dipengaruhi oleh jenis bahan dan berat bahan tersebut.

5.2 Saran
Dalam praktikum Fisika Dasar sebaiknya praktikan memperhatikan penjelasan dari asisten praktikum dengan baik. Dalam membaca skala pada termometer dan melakukan perhitungan juga harus teliti agar mendapatkan hasil perhitungan yang akurat. Praktikan juga harus berhati-hati dalam menggunakan alat-alat praktikum agar tidak rusak.