1. Kalorimeter

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II KALORIMETER FDII – 1

NAMA

: Septian Jonathan

NIM

: 1608521017

DOSEN

: 1. Ida Bagus Made Suryatika, S. si, M. si 2. Ni Komang Tri Suandayani, S. si, M. si

Asisten Dosen

: 1. Erwin Jayadi 2. Ni Made Wedayani 3. Made Dwi Artawan 4. I Gede Windrawan 5. Ni Wayan Dewi Mahayani 6. I Kadek Giri Nata

UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM 2017

I.

Tujuan Menentukan panas spesifik beberapa bahan

II.

Dasar Teori Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan kalor jenis suatu zat calorimeter juga dapat digunakan untuk mengukur kalor, kalor adalah perpindahan energy dari system satu ke system lainnya karena disebabkan adanya temperature. Kalor berpindah dari benda yang bersuhu tinggi ke benda suhu rendah (Giancoli, 2001)

Benda yang menerima kalor akan mengalami perubahan wujud benda sedangkan benda yang melepas kalor akan mengalami perubahan wujud benda, sedangkan calorimeter juga dapat digunakan untuk menentukan kalor lebur zat. Kalor lebur adalah kalor yang dipakaisuatu zat untuk melebur seluruhnya pada zat leburnya. Kalor dapat ditimbulkan dari energy listrik, energy kinetic, energy kimia, dan lain – lain. Pada kehidupan sehari – hari sering ditemui beberapa kejadian yang melibatkan perpindahan kalor, misalnya, suatu gelas air dingin dicampur dengan satu gelas air panas. Maka, air panas akan melepas kalor yaitu gelas air dingin akan menjadi panas, maka air panas melakukan pelepasan kalor, sedangkan air dingin akan menerima kalor, sehingga didapat suhu campuran yang sehingga akan menghasilkan suhu campuran, maka air panas akan melepas kalor campuran yang sehingga akan di dapatkan khusu campuran yang seimbang oleh karena itu begitu banyaknya kegiatan dalam kehidupan sehari – hari yang merupakan kejadian perpindahan kalor maka percobaan ini penting untuk dipahami oleh semua orang sehingga dapat mengaplikasikan dalam kehidupan sehari – hari.

Gambar 2.1 Kalorimeter Air (Sumadiyasa, 2016)

Selain itu calorimeter adalah pengukuran panas secara kuantitatif yang masuk selama terjadinyaproses kimia, calorimeter adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur kalor dari rekasi yang dikeluarkan. Calorimeter dapat digunakan untuk menghitung energy yang meningkat dalam suhu calorimeter suatu zat apabila diberi kalor terus menerus dan melepas kalor maksimum makan zat akan mengalami perubahan wujud (Indah, 2016) Peristiwa ini jug aberlaku jika suatu zat melepaskan kalor terus – menerus dan mencapai suhu minimumnya oleh karena itu selain kalor dapat digunakan untuk pengubah ssuhu zat juga dapat digunakan untuk mengubah wujud zat. Pengukuran jumlah kalor zat reaksi yang di serap atau dilepaskan pada suatu reaksi imia dengan eksperimen disebut calorimeter, dengan menggunakan hokum Hess, kalor reaksi suatu reaksi kimia dapat ditentukan berdasarkan data perubahan entalpi. Pembentukan suhu dan energy ikatan secara eksperimen prose dalam calorimeter berlangsung secara adiabatic, yaitu tidak ada energy yang lepas atau masuk dari luar ke dalam kalorimeterr dan hokum yang berlaku pada prose ini adalah hukum Azas Black yaitu Qlepas = Qterima (Tripler, 2002) Q = m.c.Δt

(2.1)

Dengan Q merupakan jumlah kalor dengan satuan (Joule) dan M merupakan massa jenis zat dengan satuan (gram), C merupakan kalor jenis dengan stuan tetap sebelum mengetahui lebih jauh mengenai kalori meter maka ada istilah – istilah yang ada di dalam calorimeter, yakni kalor jenis, merupakan kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu, kapasitas kalor merupakan suhu seluruh benda sebanyak satu derajat, kalor lebur merupakan kalor yang dibutuhkan

𝐶𝑠 = 𝑐𝑤

𝑚𝑤(𝑡𝑓 − 𝑡𝑖) 𝑚𝑠(𝑡𝑠 − 𝑡𝑓) (2.2)

Selain itu, untuk menentukan kapasitas, juga ditentukan oleh rumus diatas yaitu dengan Cs merupakan kapasitas kapasitas panas jenis suatu bahan / zat (sampel) dengan satuan Kj Kg-1 K-1, Cw merupakan kapasitas panas jenis air dengan satuan Kj Kg-1 K, merupakan massa air dengan satuan Kg, Ms merupakan massa untuk smapel dengan satuan Kg, Tf merupakan suhu akhir dengan Ti merupkan suhu mula – mula (Sumadiyasa, 2016)

III.

Alat dan Bahan 1. Dewar Vessel Kalorimeter 2. Heat apparatus 3. Steam generator 4. Copper (Ccu = 0,385 Kj Kg-1 K-1) 5. Glass (Cglass = 0,746 Kj Kg-1 K-1) 6. Thermometer 7. Neraca 8. Rubber tube 9. Glass breaker 10. Penyangga 11. Clamp 12. Pengaduk

IV.

Prosedur Percobaan Pertama – tama di rangkai alat seperti pada gambar (2.1), kemudian generator uap air diisi kira – kira 4/5 dari volume penuhnya. Kemudian, sampel dimasukkan ke dalam alat pemanas, kemudian generator uap dipanaskan sampai air mendidih. Lalu, generator uap dengan alat pemanas dihubungkan. Ukur temperature sampel sehingga di dapat Ts. Lalu, thermometer di tempatkan di calorimeter dan calorimeter ditimbang (mc). Lalu, air diukur suhunya (tw). Kemudian calorimeter yang sudah diisi thermometer dituangkan. Kemudia air lalu di timbang (mn). Lalu, sampel dituangkan dari alat pemanas ke calorimeter lalu suhu yang sudah konstan di ukur (tf). Kemudian massa calorimeter, thermometer air dan sampel diukur lagi (mt). lalu, masa sampel di tentukan dan percobaan ini diulangi untuk sampel yang lain

V.

Data Pengamatan 5.1. Bahan Kaca

Bahan

Mw (Kg)

Ms (Kg)

Ti (K)

Ts (K)

Tf (K)

Bahan 1

158,1x10-3

9,3x10-3

354

347

344

Bahan 2

158,1x10-3

5,1x10-3

354

347

347

Bahan 3

158,1x10-3

2,1x10-3

354

347

344

Bahan 4

158,1x10-3

1,2x10-3

354

347

343

Bahan 5

158,1x10-3

1x10-3

354

347

342

5.2. Bahan Tembaga Bahan

Mw (Kg)

Ms (Kg)

Ti (K)

Ts (K)

Tf (K)

Bahan 1

158,1x10-3

1,1x10-3

338

335

333

Bahan 2

158,1x10-3

8,3x10-3

338

335

333

Bahan 3

158,1x10-3

14x10-3

338

335

332

Bahan 4

158,1x10-3

19x10-3

338

335

331

Bahan 5

158,1x10-3

23,3x10-3

338

335

331

VI.

Analisis Data

6.1 Ralat Nisbi 6.1.1 Ralat massa air bahan kaca mw

= 158,1 x10-3 Kg

Δmw

= 2 𝑥 𝑠𝑘𝑎𝑙𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙

1

1

= 2 𝑥 0,1 x 10-3 = 0,05 x 10-3 Kg mw ± Δmw = (158,1 x 10-3 ± 0,05x10-3)Kg Ralat Nisbi = 0,031% Ralat Kebenaran = 99,969%

6.1.2. Ralat Massa bahan kaca Tabel 6.1 Massa bahan kaca No ms (Kg)

ms (Kg)

( ms - ms )(Kg)

( ms - ms )2 (Kg)

1

0,0093

0,0037

0,0056

0,000003136

2

0,0051

0,0037

0,0014

0,00000196

3

0,0021

0,0037

-0,0016

0,00000256

4

0,0012

0,0037

-0,0025

0,00000625

5

0,001

0,0037

-0,0027

0,00000729

( ms - ms )2

ms 

0,000004942

 ms

 ms

nn  1

=

0,0000004942 = 0,0016 Kg 20

ms ± ms = ( 0,0037 ± 0,000004942) Kg Ralat Nisbi =

ms ms

 100% =

0,0000004942  100% = 43,24% 0,0037

Kebenaran praktikum = 100% - 43,24% = 56,76%

6.1.3 Ralat Suhu air bahan kaca tἰ

= 354 K

Δtἰ

= 2 𝑥 1 = 0,5

ti ± Δtἰ

= (354± 0,5)K

Ralat Nisbi

=

1

𝛥𝑡ἰ

x 100% = 0,14 %

ti Ralat Kebenaran = 100% - 0,14% = 99,86%

6.1.4 Ralat suhu sampe mula – mula bahan kaca ts

= 347K

Δts

= 2 𝑥 1 = 0,5 K

ts ± Δts

= (347± 0,5)K

Ralat Nisbi

=

1

𝛥𝑡𝑠

x 100% = 0,14%

ts Ralat Kebenaran = 100% - 0,14% = 99,86%

6.1.5. Ralat Massa bahan kaca Tabel 6.2 Suhu akhir campuran bahan kaca No

tƒ (K)

tf (K)

( tf - tƒ )(K)

( tf -tƒ )2 (K)

1

344

344

0

0

2

347

344

3

9

3

344

344

0

0

4

343

344

-1

1

5

342

344

-2

4

( tf - tf )2

tf 

14 K2

 tf

 tf

nn  1

=

14 = 0,8 K 20

tf ± tf = (0,8 ± 344) K Ralat Nisbi =

tf tf

 100% =

0,8  100% = 0,23% 344

Kebenaran praktikum = 100% - 0,23% = 99,72%

6.1.6 Ralat massa air bahan tambaga mw

= 158,1 x10-3 Kg

Δmw

= 2 𝑥 𝑠𝑘𝑎𝑙𝑎 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙

1

1

= 2 𝑥 0,1 x 10-3 = 0,05 x 10-3 Kg mw ± Δmw = (158,1 x 10-3 ± 0,05x10-3)Kg Ralat Nisbi = 0,031% Ralat Kebenaran = 99,969%

Tabel 6.3 Massa bahan tambaga No

ms (Kg)

ms (Kg)

( ms - ms )(Kg)

( ms - ms )2 (Kg)

1

0,0011

0,00131

-0,0012

0,00000144

2

0,0083

0,00131

-0,0048

0,000002304

3

0,0014

0,00131

0,009

0,00000081

4

0,0019

0,00131

0,0059

0,000003481

5

0,00233

0,00131

0,00102

0,0000010404

( ms - ms )2

ms 

 ms

0,000003067 Kg2

 ms

nn  1

=

0,000003067 = 0,0039 Kg 20

ms ± ms = ( 0,00131 ± 0,0039) Ralat Nisbi =

ms ms

 100% =

0,0039  100% = 29,77% 0,00131

Kebenaran praktikum = 100% - 29,77% = 70,23%

6.1.8 Ralat Suhu air bahan tembaga tἰ

= 338 K

Δtἰ

= 2 𝑥 1 = 0,5

ti ± Δtἰ

= (338± 0,5)K

Ralat Nisbi

=

1

𝛥𝑡ἰ

x 100%

ti = 0,15% Ralat Kebenaran = 100% - 0,15% = 99,85%

6.1.9 Ralat suhu sampel mula – mula bahan tembaga ts

= 335K

Δts

= 2 𝑥 1 = 0,5 K

ts ± Δts

= (335± 0,5)K

Ralat Nisbi

=

1

𝛥𝑡𝑠

x 100%

ts = 0,15% Ralat Kebenaran = 100% - 0,15% = 99,85%

6.1.8 Ralat Suhu akhir campuran bahan tembaga Tabel 6.4 Suhu akhir campuran bahan tembaga No

tƒ (K)

tf (K)

( tf - tƒ )(K)

( tf -tƒ )2 (K)

1

333

332

1

1

2

333

332

1

1

3

332

332

0

0

4

331

332

-1

1

5

331

332

-1

1

( tf - tf )2

4 K2

tf 

 tf

 tf

nn  1

=

4 = 0,45K 20

tf ± tf = ( 332 ±0,45) K tf

Ralat Nisbi =

tf

 100% =

0,45  100% = 0,14% 332

Kebenaran praktikum = 100% - 0,14% = 99,86%

6.2 Perhitungan 6.2.1 Kapasitas panas jenis bahan kaca 𝐶𝑠 = cw x

𝑚𝑤 (𝑡𝑓−𝑡𝑖) 𝑚𝑠 (𝑡𝑠−𝑡𝑓)

𝑐𝑠 ± ∆𝑐𝑠 = 4,19

= 4,19

[(0,00158 ± 0,005)(344 ± 0,8) − (354 ± 0,5)] [(0,0037 ± 0,0016)(347 ± 0,5)(344 ± 0,8)]

0,8 0,5 [(0,001581 ± 0,005)(344 − 354) ± (344 − 354) (344 + 3,54)] 0,5 0,8 [(0,0037 ± 0,0016)(347 − 344) ± (347 − 3344) (347 + 3,44)]

= 4, 19

[(0,001581 ± 0,005)(10 ± 0,03)] [(0,0037 ± 0,0016)(3 ± 0,009)]

= 4, 19

[(0,001581) ± (0,001581)(10 ± 0,0033)] [(0,00111) ± (0,00111)(0,43)]

= 4,19

(0,001581 ± 0,0052) (0,00111 ± 0,0048)

= (4,19) (142,4 ± 142,4(0,433)) 𝑐𝑠 ± ∆𝑐𝑠

= (4,19) (142,4 ± 61,6)

Cs ± Δcs = (596,6 ± 258,1) KJ / (Kg.K) Ralat Nisbi =

cs cs

 100% =

258,1  100% = 43,3% 596,6

Kebenaran praktikum = 100% - 43,3% = 56,7%

VII.

Pembahasan Pada praktikum kali ini yang berjudul calorimeter (kapasitas panas jenis)

yang akan dicapai pada praktikum kali ini mampu mempelajari tentang cara kerja calorimeter dan mampu menentukan panas spesifik beberapa bahan. Calorimeter merupakan alat pengukuran panas secara kuantitatif yang masuk selama terjadinya proses kimia, selain tiu calorimeter adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur kalor reaksi yang dikeluarkan

Hal yang di lakukan saat praktikum adalah dengan memasukkan sampel ke dalam alat pemanas kemudia generator uap yang sudah dihubungkan dengan alat pemanas. Calorimeter dan thermometer di timbang, suhu airnya diukur sehingga data Tw didapatkan dan ditempatkan diatas timbangan, kemudian air dituangkan ke calorimeter sehingga diperoleh data Mn, setelah itu massa calorimeter ditambah massa thermometer sampel diukur kembali kemudian diperoleh data Mw.

Dalam percobaan yang diperoleh data pada bahan tembaga sebesar mw ± Δmw = (158,1 x 10-3 ± 0,05x10-3)Kg dengan ralat nisbi 0,031% dan ralat kebenaran 99,969%. Kemudian data pada massa bahan kaca mw ± Δmw = (158,1 x 10-3 ± 0,05x10-3)Kg, dengan ralat nisbi 29,77% dan ralat kebenaran yang dihasilkan sebesar 70,23%%. Kemudian ralat suhu air bahan tembaga ti ± Δtἰ = (338± 0,5)K dengan ralat nisbi0,15% dan ralat kebenaran 99,85%, selanjutnya ralat suhu sampel ts ± Δts = (335± 0,5)K ralat nisbi 0,15% dan ralat kebenaran 99.85%, dan akan diperoleh suhu campuran dari kedua data tersebut yaitu tf ± tf = ( 332 ±0,45) K ralat nisbi 0,14% dab ralat kebenaran 99,86%.

Dari beberapa ralat yang di dapat merupakan sebagian dari data dasar untuk mencari kapasitas panas jenis yang diperoleh Cs ± Δcs = (596,6 ± 258,1) KJ / (Kg.K) ralat nisbi 43.3 % dan ralat kebenaran 56.7%. perbedaan hasil ralat yang dihasilkan merupakan karena alat yang bagus dan kita sebagai praktikan kurang peka untuk meniali segala kejadian dalam praktikum.

VIII.

Kesimpulan Pada percobaan calorimeter air ini, bahan yang akan kami cari yaitu

kapasitas panas jenisnya adlah diperoleh panas jenis sebesar 596,6 ± 258,1)Kj/KgK, dengan ralat nisbi 43.3% dan ralat kebenaran sebesar 56.7%. Percobaan untuk menentukan kapasitas panas jenis ini sepenuhnya akurat, hal ini dapat dilihat dari hasil ralat kebenarannya yang belum mencapai 100% atau minimal mendekati 100%

Daftar Pustaka

Halliday. 1997. Fisika edisi kelima jilid 2. Jakarta. Erlangga

Sumadiyasa, Made. 2016. Penuntun Praktikum Fisika Dasar II Universitas Udayana : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Jurusan Fisika

Tripler. 2002. Kalorimeter. http//www.vbook.pub.com/doc/85713021/calorimeter [13 April 2017]