Laporan Research Based Learning Kelompok 6.pdf

LAPORAN ​RESEARCH BASED LEARNING TERMODINAMIKA

“MENGIDENTIFIKASI PENGARUH SUHU DAN SIFAT KEASAMAN BUAH TERHADAP POTENSIAL LISTRIK”

Disusun oleh : 1. Ihsan Junira Prasetyo 2. Mila Herman 3. Wilda Tri Putri Yusri

(16034045) (16034035) (16034023)

UNIVERSITAS NEGERI PADANG PADANG 2017

2

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.................................................................................... i DAFTAR ISI................................................................................................ ii RINGKASAN............................................................................................. iii BAB I PENDAHULUAN............................................................................ 1 A. Latar Belakang................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah..............................................................................1 C. Tujuan Riset....................................................................................... 1 D. Manfaat Riset.................................................................................... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.................................................................. 3 A. Kajian Teori....................................................................................... 3 B. Rumusan Hipotesis............................................................................ 4 BAB III METODE PENELITIAN.............................................................. 5 A. B. C. D.

Desain Riset....................................................................................... 5 Alat dan Bahan yang Diperlukan.......................................................6 Langkah-Langkah Riset..................................................................... 9 Variabel Riset.................................................................................... 9

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...................................................... 10 A. Hasil................................................................................................... 10 B. Pembahasan........................................................................................13 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN........................................................ 14 A. Kesimpulan........................................................................................ 14 B. Saran................................................................................................. 14 DAFTAR PUSTAKA................................................................................... 15 LAMPIRAN.................................................................................................. 16

3

“MENGIDENTIFIKASI PENGARUH SUHU DAN SIFAT KEASAMAN BUAH TERHADAP POTENSIAL LISTRIK” RINGKASAN Ihsan Junira Prasetyo,Mila Herman,Wilda Tri Putri Yusri 2017,21 halaman

Buah merupakan sumber nutrisi bagi sistem ketahanan tubuh manusia baik sebagai sumber karbohidrat,protein,vitamin,dan sebagainya.Selain bermanfaat bagi ketahanan tubuh manusia,ternyata buah juga bisa dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi listrik yang ramah lingkungan.Listrik merupakan sumber energi yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat dunia termasuk Indonesia.Seiring bertambahnya populasi penduduk di Indonesia dan keterbatasan sumber energi listrik mengakibatkan terjadinya krisis kelistrikan.Mengingat permasalahan tersebut,maka melalui Research Based Learning (RBL) Termodinamika ini,peneliti mempunyai sebuah gagasan untuk melakukan penelitian terhadap berbagai jenis buah yang dapat menghasilkan potensial listrik.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan tingkat keasaman buah terhadap potensial listrik yang dihasilkan.Sampel penelitian adalah buah jeruk nipis,nanas,dan tomat.Masing-masing sampel diambil ekstraknya untuk kemudian diukur pH,suhu,kuat arus,dan tegangan listrik yang dihasilkan dengan 5 kali pengulangan.Dimana pengulangan dilakukakan setiap 2 menit.Urutan buah yang menghasilkan pH,suhu,kuat arus,dan tegangan dari yang paling tinggi yaitu jeruk nipis ( 2; 33 ̊ C; 1 mA; 0,75 volt; 20 ̊ C; 1,5 mA; 0,76 volt ),nanas ( 4; 33 ̊ C; 0,6 mA; 0,51 volt; 25 ̊ C; 0,75 mA; 0,51 volt ),dan tomat ( 5; 33 ̊ C; 0,25 mA; 0,46 volt; 16 ̊ C; 0,3 mA; 0,41 volt ).Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa pH buah berbanding terbalik dengan tegangan dan kuat arus,artinya semakin kecil pH buah semakin besar tegangan dan kuat arus yang dihasilkan.Begitu juga dengan suhu yang berbanding terbalik dengan kuat arus,semakin kecil suhu buah semakin besar kuat arus yang dihasilkan,akan tetapi tegangan listrik yang dihasilkan relatif sama. Kata Kunci : ​Buah,pH,suhu,Tegangan,Arus

4

5

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Indonesia adalah negara yang kaya akan sumber daya alam dan sumber daya manusia. Salah satu kekayaan alam yang ada negeri ini adalah buah-buahan. Sekitar 75 % jenis buah yang ada di Asia Tenggara terdapat di Indonesia. Buah-buahan merupakan sumber nutrisi bagi sistem ketahanan tubuh manusia baik sebagai sumber karbohidrat, protein, vitamin, dan sebagainya. Selain bermanfaat bagi ketahanan tubuh manusia, buah juga biasa dimanfaatkan sebagai sumber energi lainnya, seperti sumber energi listrik yang ramah lingkungan. Listrik merupakan energi yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat dunia termasuk Indonesia. Seiring bertambahnya populasi penduduk di Indonesia dan keterbatasan sumber energi listrik mengakibatkan terjadinya krisis energi listrik. Dengan demikian, muncullah sebuah gagasan untuk membuat inovasi terbaru supaya masalah diatas dapat teratasi. Berdasarkan masalah diatas, dilakukanlah sebuah penelitian sederhana. Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan sumber daya alam berupa buah-buahan menjadi sumber energi listrik alternatif yang ramah lingkungan. Penelitian ini memanfaatkan larutan elektrolit yang terkandung dalam berbagai jenis buah untuk dijadikan sebagai sumber potensial listrik dengan menggunakan prinsip kerja dari Sel Volta. Dengan adanya penelitian ini, peneliti berharap masalah keterbatasan sumber energi listrik di Indonesia dapat teratasi. B. Rumusan Masalah 1. Apakah terdapat pengaruh suhu buah terhadap potensial listrik? 2. Apakah terdapat pengaruh perbedaan tingkat keasaman buahterhadap potensial listrik? C. Tujuan Riset 1. Mengetahui tingkat keasaman dari beberapa sampel buah. 2. Mengetahui pengaruh suhu dan tingkat keasaman buah terhadap potensial listrik. 3. Membandingkan potensial listrik dari beberapa sampel buah.

6

D. Manfaat Riset Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut : Bagi Peneliti : 1. Meningkatkan hubungan kerjasama antar tim yang terlibat dalam penelitian ini. 2. Menjadi modal berharga dalam membentuk pemikiran yang kritis terhadap suatu permasalahan di lingkungan sekitar. 3. Dapat menambah wawasan serta tanggungjawab peneliti. Bagi Masyarakat : 1. Penelitian ini dapat menjadi solusi dari permasalahan mengenai keterbatasan sumber energi listrik. 2. Meningkatkan wawasan masyarakat akan fungsi lain dari buah-buahan. 3. Menjadi motivasi untuk munculnya gagasan terbaru yang akan menjadi solusi dari suatu permasalahan.

7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Kajian Teori 1. Tegangan Menurut David (Dalam Atina,2015:30) mengemukakan bahwa sebuah benda bermuatan positif jika benda tersebut kehilangan elektron dan bermuatan negatif jika benda tersebut kelebihan elektron.Dalam keadaan berbeda muatan inilah munculnya tenaga potensial yang berada diantara benda-benda itu. Berdasarkan pendapat Young (Dalam Atina,2015:30)bahwa terjadinya tegangan disebabkan adanya beda tiap muatan yang mempunyai tenaga potensial untuk menggerakkan suatu muatan lain dengan cara menarik atau menolak.Beda potensial atau tegangan listrik dapat dihasilkan dengan memberikan tegangan listrik dari suatu pembangkit listrik pada salah satu tempat penghantar.Dengan kata lain,dalam suatu rangkaian listrik,tegangan listrik diartikan sebagai beda potensial diantara dua titik. 2. Arus Listrik Arus listrik merupakan aliran elektron-elektron dari atom ke atom yang terjadi pada sebuah penghantar dengan kecepatan dalam waktu tertentu.Penyebab timbulnya arus listrik tersebut dikarenakan adanya beda potensial pada kedua ujung penghantar yang terjadinya karena mendapatkan suatu tenaga untuk mendorong elektron-elektron tersebut berpindah-pindah tempat.Kecepatan perpindahan arus listrik ini dapat disebut laju arus yang dapat ditulis dengan I dengan satuan ampere. Arus listrik dibedakan menjadi 2 yaitu : 1) Arus bolak balik ( ​Alternating Current )​ Arus bolak balik (AC) adalah arus yang mengalir dengan polaritas yang berubah dan dimana masing-masing terminal polaritasnya bergantian.Pada umumnya arus AC ini adalah arus yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti alat-alat elektronika yang dipakai didalam rumah

8

kita.Arus listrik ini dihasilkan oleh pembangkit tenaga listrik yang bernama generator yang ada pada pembangkit listrik. 2) Arus Searah ( ​Direct Current ​) Arus searah (DC) merupakan arus yang mengalir dengan arah yang tetap (konstan) dengan masing-masing terminal selalu tetap pada polaritasnya.Arus ini bisa terjadi karena berasal dari akumulator ( ​Accu ​).Arus listrik searah ini dapat dihasilkan dengan cara mengubah arus AC menjadi DC menggunakan ​power supply ​dengan dioda sebagai penyearah arus yang dapat menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah.(Atina,2015:30-31) 3. Sel Volta Menurut pendapat Zahro (Dalam Atina,2015:33) bahwa sel Volta atau sel Galvani merupakan sel atau alat yang dapat menghasilkan arus listrik dengan bantuan rekasi kimia.Menurut Kumar (Dalam Atina,2015:33) menyatakan bahwa reaksi ini lebih menguntungkan secara termodinamika (perbedaan energi bebas ΔG negatif) dan terjadi secara spontan ketika dua bahan standar positif yang berbeda potensial reduksi dihubungkan oleh sebuah beban elektronik. Menurut Yulianti (Dalam Atina,2015:33) bahwa sel ini terdiri atas dua elektroda yaitu elektroda negatif (anoda) tempat berlangsungnya reaksi oksidasi dan elektroda positif (katoda) tempat berlangsungnya reaksi reduksi.Komponen lainnya dari sel ini yaitu larutan elektrolit.Jika dua buah logam sebagai elektrode dicelupkan dengan kecenderungan ionisasi berbeda didalam larutan elektrolit tersebut,dan logam tersebut dihubungkan maka tersusunlah sel Volta. Berdasarkan teori asam basa Arhenius,suatu larutan dapat bersifat asam,basa atau netral tergantung kepada konsentrasi ion H​+ atau ion OH​- dalam larutan tersebut.Larutan akan bersifat asam apabila konsentrasi H​+ lebih dominan dari konsetrasi ion-ion yang lain,larutan bersifat basa jika konsetrasi ion OH​- lebih dominan dari konsentrasi ion lainnya dan suatu larutan memiliki sifat netral jika konsentrasi H​+​ dan konsentrasi OH​-​ dalam larutan sama banyak.(Atina,2015:33) 4.Suhu Menurut Suroso (Dalam Julianto,2013:102) penghantar listrik merupakan salah satu komponen penting dalam distribusi daya listrik.Kemampuan penghantar listrik dalam menghantarkan daya listrik sangat dipengaruhi oleh kualitas konduktor dan resistansinya.Dengan mengetahui pengaruh temperatur terhadap penghantar maka diharapkan akan membantu dalam proses pemilihan penghantar sesuai dengan area kerja penghantar listrik. B. Rumusan Hipotesis

9

a. Hipotesis Nol (H0) : Perbedaan suhu buah tidak berpengaruh terhadap potensial listrik yang dihasilkan. b. Hipotesis Alternatif (H) : Perbedaan suhu buah berpengaruh terhadap potensial listrik yang dihasilkan. c. Hipotesis Nol (H0) : Perbedaan sifat keasaman dan suhu buah tidak berpengaruh terhadap potensial listrik yang dihasilkan. d. Hipotesis Alternatif (H) : Perbedaan sifat keasaman dan suhu buah berpengaruh terhadap potensial listrik yang dihasilkan.

BAB III METODE PENELITIAN A. Desain Riset

10

B. Alat dan Bahan yang Diperlukan 1. Alat : a. Multimeter Analog Multimeter analog kami gunakan untuk mengukur arus dan tegangan listrik.

b. Neraca Ohauss Neraca berguna untuk mengukur massa potongan buah yang akan kami ambil ektsraknya.

c. Pisau

11

Pisau berfungsi untuk memotong buah menjadi kecil agar mudah dalam proses pengambilan ekstrak.

d. Termometer Termometer berfungsi untuk mengukur suhu ekstrak buah.

e. Blender Blender berfungsi untuk mengubah potongan buah menjadi ekstrak buah.

f. Kertas Ph Kertas pH berfungsi untuk mengukur pH ekstrak buah yang dijadikan sampel.

g. Gelas Ukur

12

Gelas ukur berfungsi untuk mengukur volume dari aquades yang kami gunakan sebagai campuran ekstrak buah.

2. Bahan : a. Buah-Buahan Kami menggunakan buah jeruk nipis,nanas,dan tomat sebagai sampel dalam penelitian ini.

b. Kabel Penghubung Kabel penghubung sebagai penghubung antara elektroda degan lampu LED pada rangkaian.

c. Project Board Project board berfungsi sebagai tempat membuat rangkaian listrik.

d. Uang Koin Uang koin kami gunakan sebagai pengganti lempengan tembaga untuk dijadikan sebagai katoda atau elektroda positif.

13

e. Potongan Seng Potongan seng berfungsi sebagai anoda atau elektroda negatif.

f. LED LED berfungsi sebagai indikator untuk rangkaian yang dilalui arus listrik.

g. Aquades Aquades berfungsi sebagai campuran pelarut dari ekstrak buah.

C. Langkah-Langkah Riset

1. Persiapan a. Menyiapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan. b. Mengkalibrasi alat ukur yang akan digunakan seperti neraca Ohauss dan multimeter analog. c. Membersihkan buah-buahan yang akan dijadikan sampel. d. Memotong kecil-kecil buah tersebut. 2. Proses a. Menimbang potongan buah sampai 100 gram untuk masing-masing buah. b. Memasukkan potongan buah yang telah ditimbang ke dalam blender. c. Menambahkan 100 mL aquades ke dalam blender. d. Menghidupkan blender untuk menghaluskan buah.

14

e. Menuangkan ekstrak buah ke dalam wadah yang telah disediakan. f. Memasang LED pada papan ​project board . g. Menghubungkan salah satu ujung elektroda dengan kabel penghubung ke LED. h. Mencelepukan salah satu ujung katoda dan anoda ke dalam larutan ekstrak buah tersebut. i. Mengukur tegangan dan arus listrik yang dihasilkan menggunakan multimeter analog. j. Melakukan pengukuran berulang sebanyak 5 kali pengukuran. 3. Penutup a. Memasukkan data hasil pengukuran ke dalam tabel. b. Mengolah dan menganalisis data yang telah didapatkan. c. Membuat kesimpulan terhadap data yang didapatkan.

D. Variabel Riset 1. Variabel bebas 2. Variabel terikat 3. Variabel kontrol

: pH dan suhu : Potensial listrik : Volume ekstrak buah

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Tabel 1. Data hasil pengukuran pH,suhu,dan tegangan listrik ekstrak buah. No 1

Volume Aquades (mL) 100

pH 2

2

100

4

3

100

5

Suhu Buah ( ̊ C) 33 20 33 25 33

Tegangan Listrik (volt) 0,75 0,75 0,5 0,54 0,45 15

0,74 0,76 0,55 0,5 0,48

0,76 0,76 0,56 0,52 0,44

0,75 0,77 0,5 0,5 0,45

0,75 0,75 0,48 0,48 0,46

Rata -Rat a 0.75 0,76 0,51 0,51 0,46

16

0,4

0,43

0,4

0,4

0,4

0,41

1 1,5 0,58 0,68 0,25 0,3

Rata -Rat a 1 1,5 0,6 0,7 0,25 0,3

Tabel 2.Data hasil pengukuran Ph,suhu,dan kuat arus listrik. No 1

Volume Aquades (mL) 100

pH 2

2

100

4

3

100

5

Suhu Buah ( ̊ C) 33 20 33 25 33 16

Arus Listrik (mA) 1 1,4 0,5 0,68 0,25 0,28

0,98 1,6 0,6 0,64 0,25 0,3

1,1 1,5 0,6 0,7 0,25 0,3

0,97 1,48 0,58 0,7 0,25 0,3

Grafik 1. pH,tegangan,dan kuat arus yang dihasilkan buah

16

Grafik 2. pH dan tegangan yang dihasilkan buah jika suhu dibedakan

Grafik 3. pH dan kuat arus yang dihasilkan buah jika suhu dibedakan Tegangan rata-rata jeruk pada suhu 33 ̊ C : V=

0,75+0,74+0,76+0,75+0,75 5

= 0, 75 volt

Tegangan rata-rata jeruk pada suhu 20 ̊ C : V=

0,75+0,76+0,76+0,77+0,75 5

= 0, 76 volt

17

Tegangan rata-rata nanas pada suhu 33 ̊ C : V=

0,5+0,55+0,56+0,5+0,48 5

= 0, 51 volt

Tegangan rata-rata nanas pada suhu 25 ̊ C : V=

0,54+0,5+0,52+0,5+0,48 5

= 0, 51 volt

Tegangan rata-rata tomat pada suhu 33 ̊ C : V=

0,45+0,48+0,44+0,45+0,46 5

= 0, 46 volt

Tegangan rata-rata tomat pada suhu 16 ̊ C : V=

0,4+0,43+0,4+0,4+0,4 5

= 0, 41 volt

Kuat arus rata-rata jeruk pada suhu 33 ̊ C : I=

1+0,98+1,1+0,97+1 5

= 1 mA

Kuat arus rata-rata jeruk pada suhu 20 ̊ C : I=

1,4+1,6+1,5+1,48+1,5 5

= 1, 5 mA

Kuat arus rata-rata nanas pada suhu 33 ̊ C : I=

0,5+0,6+0,6+0,58+0,58 5

= 0, 6 mA

Kuat arus rata-rata nanas pada suhu 25 ̊ C : I=

0,68+0,64+0,7+0,7+0,68 5

= 0, 7 mA

Kuat arus rata-rata tomat pada suhu 33 ̊ C : I=

0,25+0,25+0,25+0,25+0,25 5

= 0, 25 mA

Kuat arus rata-rata tomat pada suhu 16 ̊ C : I=

0,28+0,3+0,3+0,3+0,3 5

= 0, 3 mA

18

B. PEMBAHASAN Pada penelitian ​Research Based Learning i​ ni,peneliti melakukan pengukuran terhadap tegangan dan kuat arus listrik yang dihasilkan dari buah-buahan.Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh suhu dan tingkat keasaman buah terhadap potensial listrik yang dihasilkannya. Seperti yang telah terlampir pada bagian tabel dan hasil,terlihat bahwa peneliti telah mendapatkan data hasil pengukuran yang telah dilakukan.Dari data tersebut didapatkan hubungan antara suhu dan tingkat keasaman buah terhadap tegangan dan kuat arus listrik yang dihasilkan.Untuk mendapatkan data tegangan dan kuat arus tersebut,peneliti terlebih dahulu menetapkan variabel yang menjadi kontrol terhadap variabel lainnya yaitu dengan menetapkan volume aquades sebesar 100 mL dan massa buah sampel sebesar 100 gram. Berdasarkan tabel dan grafik diatas,dapat dilihat bahwa buah yang memiliki nilai pH paling kecil hingga yang terbesar berturut-turut yaitu jeruk nipis,nanas,dan tomat dengan tegangan yang dihasilkan berturut-turut yaitu 0,75 volt; 0,51 volt; dan 0,46 volt.Pada penelitian ini menunjukkan bahwa semakin besar nilai pH buah maka semakin kecil tegangan dan kuat arus yang dihasilkan dan sebaliknya semakin kecil nilai pH buah maka semakin besar tegangan dan kuat arus yang dihasilkannya.Pada percobaan dengan memvariasikan suhu dari ekstrak buah menjadi lebih rendah dari semula,peneliti mendapatkan nilai tegangan yang hampir sama dengan tegangan pada suhu biasa.Namun,terdapat perbedaan terhadap kuat arus,dimana semakin rendah suhu,maka semakin besar kuat arus yang dihasilkan. Pada penelitian ini terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi akurasi hasil pengukuran tegangan dan kuat arus,seperti elektroda yang digunakan berulang oleh peneliti terhadap larutan yang berbeda,jarak antar elektroda yang tidak stabil,dan lain sebagainya.

19

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A.

Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahawa :

1.

Buah yang memiliki nilai pH dari yang terkecil ke terbesar adalah jeruk nipis (pH=2), nanas (pH=4), dan tomat (pH=5). 2. Nilai pH berbanding terbalik dengan potensial listrik,semakin besar pH maka semakin kecil potensial listrik yang dihasilkan,sedangkan suhu berbanding terbalik dengan arus listrik,jika suhu semakin kecil maka semakin besar arus yang dihasilkan. 3. Buah yang mengasilkan potensial listrik yang paling besar hingga yang terkecil adalah jeruk nipis,nanas,dan tomat. B. Saran Sebaiknya jika melakukan pengukuran potensial listrik pada larutan elektrolit,peneliti sarankan untuk tidak menggunakan elektroda secara bergantian,karena itu akan mempengaruhi akurasi dari pengukuran dan untuk mendapatkan potensial listrik yang besar haruslah menggunakan larutan elektrolit dengan pH yang kecil.

20

DAFTAR PUSTAKA

Atina. 2015. ​Tegangan dan Kuat Arus Listrik dan Sifat Asam Buah. P ​ alembang: Universitas PGRI. Julianto, Bangun. 2013. ​Pengaruh Suhu Terhadap Hambatan Rangkaian Listrik. Semarang: Universitas Negeri Semarang.

21

LAMPIRAN

22

23

24