5 KAPASITAS KALOR

LAPORAN

PRAKTIKUM FISIKA SEKOLAH 1

KAPASITAS KALOR DAN KALOR JENIS

Disusun Oleh

Nama : Abdul Salim

NPM : A1E008018

Asisten : Nofriani

Dosen : Dra. Connie Fransiska, M.Pd

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS BENGKULU

2010

Kapasitas kalor dan kalor jenis logam 1

I. JUDUL:

Kapasias Kalor

Kalor Jenis Logam

II. TUJUAN

Menentukan kapasitas kalorimeter aluminium

Menentukan kalor jenis suatu logam

III. LANDASAN TEORI

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan

suhu benda sebesar 1 derajat celcius. Perkataan “kapasitas” dapat memberikan

pengertian yang menyesatkan karena perkataan tersebut menyarankan pernyataan

“ banyaknya kalor yang dapat dipegang oleh sebuah benda” yang merupakan

pernyataan yang pada pokoknya tidak berarti, sedangkan yang artinya sebenarnya

dengan perkataan tersebut hanyalah tenaga yang harus ditambahkan sebagai kalor

untuk menaikkan temperatur benda sebanyak satu derajat.

Alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam

suatu perubahan atau reaksi kimia disebut kalorimeter. Kalorimeter yang biasa

digunakan di laboraturium fisika sekolah berbentuk bejana biasanya silinder dan

terbuat dari logam misalnya tembaga atau aluminium dengan ukuran 75 mm x 50

mm (garis tengah). Bejana ini dilengkapi dengan alat pengaduk dan diletakkan di

dalam bejana yang lebih besar yang disebut mantel. Mantel tersebut berguna

untuk mengurangi hilangnya kalor karena konveksi dan konduksi.

David Halliday dan Robert Resnick. 1989. 725-728)

Kalor Jenis kalor adalah satu bentuk energi. Kalor dapat mengubah suhu

atau wujud benda. Satuan kalor adalah kalori disingkat denga kal. Satu kalori

adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan 1 gram air sehingga

suhunya naik 10C. Karena kalor merupakan bentuk energi, maa dalam SI satuan

kalor sama dengan satuan energi yaitu Joule/ J. Dalam pengukuran menunjukkkan

adanya kesetaraan antara kalor dengan energi yaitu: 1 kalori setara dengan 4,18 J


atau 1 J setara dengan 0,24 kalori. Kalor jenis suatu zat adalah banyaknya kalor

yang diperlukan 1 kg zat untuk menaikkan suhunya 10C.

(Budi Sriyanto, 2006: 24-25)

Menurut 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 termal (suhu kedua benda sama). Secara matematis

dapat dirumuskan: Q lepas = Q terima

Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima

kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan

maka akan diperoleh

(Sunardi. 2007: 45-50 )

Tabel Panas Jenis dan Kapasitas Panas Molar untuk Berbaga Padatan dan Cairan

pada 20 0 C

No Zat Panas jenis

(kJ/kg.K)

Panas jenis

(Kkal/kg.K)

Kapasitas panas molar

(J/ml.K)

1. Alumunium 0.9 0,215 24,3

2. Bismuth 0,123 0,0294 25,7

3. Tembaga 0,386 0,0923 24,5

4. Emas 0,126 0,0301 25,6

5. Es (-100C) 2,05 0,49 36,9

6. Timah hitam 0,128 0,0305 26,4

7. Perak 0,233 0,0558 24,9

8. Tungsen 0,134 0,0321 24,8

9. Seng 0,387 0,0925 25,2

10. Alkohol (Ethyl) 2,4 0,58 111

11. Raksa 0.14 0,033 28,3

12. Air 4,18 1 75,2


Q lepas = Q terima

m1.c1.(t1 - ta) = m2.c2.(ta-t2)

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa panas jenis air jauh lebih besar

daripada panas jenis zat lain. Karena kapasitas panasnya yang sangat besar, air

adalah baha yang baik sekali untuk menyimpan energi termis. Air juga merupakan

pendingin yang baik. Air dalam jumlah yang banyak, seperti danau atau lautan

cenderung membuat variasitemperatur tidak berlebiha didekatnya karena air dapat

menyerap atau melepas energi termis dalam jumlah yang besar sementara

mengalami perubahan temperatur yang sangat kecil.

Karena panas jenis air praktis konstan meliputi jangkauan temperatur yang

lebar, panas jenis sebuah benda dengan mudah dapat diukur dengan memanaskan

benda sampai suatu temperatur tertentu yang mudah diukur, dengan

menempatkannya dalam bejana air yang massa dan temperaturnya duketahui, dan

dengan mengukur temperatur kesetimbangan akhir. Jika seluruh sistem terisolasi

dari sekitarnya maka panas yang keluar dari benda samadengan panas yang masuk

ke air dan wadahnya. Prosedur ini disebt kalorimetri, dan wadah air yag erisolasi

dinamaka kalorimeter. Misalkan m adalah massa benda, c adalah panas jenis, dan

Tio adalah temperatur awal. Jika Tf adalah temperatur akhir benda dalam bejana

air, maka panas yang keluar dari benda adalah:

Qkeluar=mc(T io−T f )

Dengan cara yang sama, jika Tio adalah temperatur awal air dan wadahnya,

dan Tf adala temperatur akhirnya (temperatur akhir benda dan air adalah sama,

karena keduanya segera setimbang), maka panas yang diserap oleh air dan

wadahnya adalah:

Qmasuk=maca (T f−T io )+mw cw (T f−T io )

Dengan ma dan ca = 4,18 kJ/kg.K adalah massa dan panas jenis air, dan mw

dan cw adalah massa dan panas jenis wadah. Perhatikan bahwa dalam persamaan

ini kita telah memilih untuk menuliskan beda temperatur agar panas yang masuk

dan panas yang keluar merupakan besaran yang positif. Karena jumlah panas ini

sama, panas jenis c benda dapat dihitung dengan menuliskan panas ang keluar dari

benda sama dengan panas yang masuk air dan wadah:

Qkeluar=Qmasuk

mc (T ib−T f )=ma ca (T f−T io )+mw cw (T f−T ia )


Karena hanya beda temperatur yang ada dalam persamaan di atas dan karena

Kelvin dan derajat Celcius berukuran sama, maka semua temperatur dapat diukur

dalam skala Kelvin dan derajat Celcius tanpa mempengaruhi hasilnya.

Jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikantemperatur suatu zat dengan

jumlah tertentu bergantung pada apakah zat dibolehkan mengembang sementara

dipanaskan. Jika zat tidak dibiarkan berekspansi, semua panas akan menyebabkan

kenaika temperatur. Namun jika zat dibiarkan memuai, zat akan melakukan usaha

pada sekitarnya-pada udara, jika tidak ada benda lain. Kerena itu lebih banyak

energi panas dibutuhkan untuk melakukan usaha seperti halnya untuk menaikkan

temperatur. Jadi, untuk semua zat yang memuai bila dipanaskan, kapasitas panas

atau panas jenis pada volume konstan cv lebih kecil daripada kapasitas panas atau

panas jenis pada tekanan konstan cp. Adalah sangat sukar untk menghalangi

padatan atau cairan untuk memuai jika dipanaskan. Namun, pemuaian, dan

karenaitu usaha yang dilakukan , biasanya sangat kecil, sehingga perbedaan antara

cv dan cp dapat diabaikan dalam banya hal. Karena padatan dan cairan biasanya

dipanaskan pada tekanan konstan (atmosfer), nilai-nilai yang yang ada pada tabel

di atas adalah nilai-nilai untuk tekanan konstan.

Untuk gas, keadaannya cukup berbeda. Gas memuai sangat banyak jika

dipanaskan pada tekanan konstan, jadi gas melakukan usaha dalam jumlah yang

cukup besar. Jadi, ada perbedaan yang besar antara panas jenis dan kapasitas

panas gas pada tekanan konstan dan panas jenis pada volume konstan.

(Paul A. Tipler, 1998: 598-603)


IV. PERSIAPAN PERCOBAAN

IV.1. Persiapan Percobaan Kapasitas kalor

1. Persianpan alat dan bahan sesuai dengan daftar alat dan bahan

2. Rakit alat seperti digambar

3. Periksa lagi rakitan alat

IV.2. Persiapan Percobaan Kalor jenis

1. Persianpan alat dan bahan sesuai dengan daftar alat dan bahan

2. Rakit alat seperti digambar

3. Periksa lagi rakitan alat

V. ALAT DAN BAHAN

Table alat dan bahan yng digynakan

No Nama alat /bahan kapasitas kalor No Nama alat/bahan kalor jenis logam

1 Thermometer 1 Thermometer

2 Isolasi Pelindung 2 Isolasi Pelindung

3 Beaker Alumunium 3 Beaker Alumunium

4 Teko listrik 4 Teko listrik

5 Balance 4 Lengan 5 Balance 4 Lengan

6 Air 6 Air

7 7 Kubus kogam


VI. LANGKAH PECOAAN DAN GAMBAR

VI.1. Langkah Percobaan Kapasitas kalor

1. Kalorimeter kosong ditimbang, massanya (mk).

2. Kalorimeter diisi dengan air hingga ¼ bagian, kemudian timbang

massanya (mk+a).

3. Suhu kalorimeter dan air diukur (t1).

4. Teko listrik diisi dengan air hingga 1/4 bagian kemudian panaskan hingga

mendidih, catat suhu air (t2).

5. Air panas tadi dimasukkan ke dalam calorimeter secukunya, aduk

perlahan-lahan hingga mereta kemudian catat suhunya (ta)

6. Kalorimeter bersama air campuran ditimbang kembali (mk+c)

VI.2.Gambar percobaan kapasitas kalor

VI.3. Langkah Percobaan Kalor jenis logam

1. Kubus logam diikat dengan benang kemudian timbang massanya (m1).

2. Teko listrik diisi dengan dengan air hingga 1/4 bagian, kemudian gantung

kubus di dalam gelas kimia hinnga logam tercelup seluruhnya dan

panaskan hingga mendidih (t1).

3. Kalori meter di sisi dengan air 1/4 bagian, kemudian dirimbang masaa nya

4. Suhu air + kalorimeter dicatat (t2).


5. Logam diangkat dari air mendidih kemudian masukkan ke dalam

kalorimeter.

6. Air diaduk-aduk dalam kalorimeter sampai suhunya tidak berubah lagi (t3).

7. Timbang kembali kalori meter bersama air canpuran ( mk + c )

VI.4. Gambar Percobaan Kalor jenis logam

VII. HASIL PENGAMATAN

VII.1. hasil pengamatan kapasitas kalor

1 Massa kalorimeter kosong (mk) 57 gram

2 Massa air + massa kalorimeter (mk + a) 125,5 gram

3 Massa air panas (mk+a – mk ) 68,5 gram

4 Kalor jenis air ( cair ) 1 kal / g 0c

5 Suhu air + calorimeter Tdingin= 270 C = 300K

6 Suhu air panas Tpanas= 92 0 C = 365 K

7 Suhu campuran Tcampuran = 590 C = 332K

8 Massa calorimeter + air campuran 205,4 gram


VII.2. hasil pengamatan kalor jenis logam

1 Massa calorimeter kosong mkal = 57 gram

2 Massa air + massa kalorimeter mkal + ad = 131,7 gram

3 Kalor jenis air cair = 1 kal / g 0C

4 Suhu air calorimeter t2 = 28 0C=301K

5 Suhu air panas Tpanas = 92 0C=365 K

6 Suhu campuran Tcampuran = 320C=305K

7 massa campuran 153,2 gram

8 Massa kubus logam Mlogam = 23 gram

VII.3. pembahana secara perhitungan

1) kapasitas kalor

Mol aluminium = massa aluminium/ Ar aluminium

= 57 gram/ 27

= 2,1 mol

Q lepas = Q terima

map cap ∆Tap = Ckal ∆Tkal+ mad cad ∆Tad

∆Tap = Tap- T campuran

= 365 K – 332 K

= 33 K

∆Tal = Tcampuran – Ta+k

= 332 K – 300 K

= 32 K

∆Tad = ∆Tal = 32 K

Map = mcapuran – ma+k

= 205,4 g – 125.5 g

= 79.9 g

M ad = ma+k – mk


= 125.5 g – 27 g

= 68.5 g

map cap ∆Tap = C kal =∆T kal + mad cad ∆Tad

79.9 g 1 kal/ g oC 33 K = Cal 32 K + 68.5 g 1 kal/g oC 32 K

2636.7 kal = 32 K Cal + 2192 kal

32 K C kal = 444.7 kal

C kal = 13.89 kal/K

C kal = 13, 89 kal/K untuk satu mol. Sedangkan yand digunakan adalah 2.1 mol maka Ckal = 29,323 kal/molK

2) Kalor jenis logam

Q lepas = Q terima

mlogam c logam ∆Tlogam = mair cair ∆Tair + mkal c kal ∆T kal

∆Tlogam = T panas – T campuran

= 365 K – 305 K

= 60 K

∆Tair = ∆Tkal = T campuran – T dinin

= 305 K – 301 K

= 4 K


23 g c logam 60 K = 74.7 g 1 kal/g oC 4 K + 57 g 0.212 kal/g oC 4 K

1380 gK c logam = 298.8 kal + 48.336 kal

1380 gK c logam = 347.136 kal

c logam = 0.2515 kal/g K

Jadi, kalor jenis logam yang di dapat dari perhitungan adalah c logam = 0.2515 kal/g K

VII.4. pembahasan secara teori

1. Kapasitas kalor


Praktikum ini adalah praktikum yang dilakukan untuk mengetahui

besarnya kapasitas kalor dari kalorimeter aluminium. Kalorimeter sendiri berguna

untuk membatasi lingkungan dengan system. Calorimeter yang digunakan berupa

calorimeter aluminium yang memiliki besar kapasitas kalor sebesar 24.4

kal/mol0C yang sesuia dengan literatur.

Setelah kami melakuakan eksperimen kami memperoleh data sebagai

berikut: Massa kalorimeter kosong 57 g, Massa air + massa kalorimeter 125.5 g,

Kalor jenis air 1 kal / g 0c, Suhu air + calorimeter 270 C, Suhu air panas 92 0 C,

Suhu campuran 590 C, Massa calorimeter + air campuran 205.4 g.

Dari data tersebut kami memperoleh besar nilai kapasitas calorimeter

aluminium sebesar Ckal = 29,323 kal/molK yang berbeda jauh dari hasil dai buku

panduan.sebesar 24.3 kal/molK.

Dalam melakukan percobaan ini kami memulai dengan langkah-langkah

yang ada pada buku penuntun. Pertama sekali kami memulai dengan menimbang

breaker aluminium kemudian menimbang iar yang di masukkan dalam calorimeter

sebanyak ¼ serta kalorimeternya serta mengukur temperature air tesebut. Setelah

itu memanaskan iar dalam teko listrikhingga mendidih dan mengukur suhu air

panas tersebut kemudian setelah mendidih dan telah diukur suhunya, air panas

tersebut dicampur dengan air yang berda dalam calorimeter. Air yang tercampur

di aduk hingga merata kemudian di ukur kembali suhunya yang disebut dengan

suhu campuran. Setelah di ukur suhu campuran kami menimbang kembali air

campuran tersebut beserta kalorimeternya juga guna untuk mengetahi massa air

panasnya, karena kami memanaskan air dengan tekolistrik dan tidak mengukur

massa air yang dipanaskan sebelum dipanaskan. Massa air panas dapat di cari

dengan cara mengurangkan jumlah masa air dingin di tambah dengan massa

calorimeter dengan jumlah total campuran serta calorimeter.

Dari percobaan memperoleh data-data yang dicari. Denagn data yang kami

peroleh kami menggunakan asaz black untuk menentukan kapasitas kalor pada

kalorimeter aluminium .

Untuk menentukan kapasitas kalor dapat digunakan persamaan :

Q Lepas = Q Terima


map cap ∆Tap = Ckal ∆Tkal+ mad cad ∆Tad`

Dengan memasukan data yang kami dapat kedalam persamaan diatas

kami memperoleh besar dari kapasitas kalor 29,323 kal/molK sedangkan untuk

kapasitas kalor aluminium yang terdapat di literatur sebesar 24,3 kal/mol K,

ketidak tepatan ini merupakan hal biasa dalam percobaan karena didalam

percobaan masih banyak kesalahan yang terjadi.

Kesalahan yang biasanya terjadi yakni kesalahan dari praktikan yang

kurang bisa dalam membaca skala alat ukur. Selain itu masih ada kesalahan yang

kami alami yakni kalibrasi neraca yang tidak tepat. Dari kesalahan yang kami

lakuakn mungkin juga adaa factor lingkungan yang mempengaruhi sehingga

kurang tepaynya hasil percobaan kami.

2. Kalor jenis logam

Percobaan yang kami lakukan kali ini merupakan percobaan utnuk

menentukan kalor jenis logam. Jadi bahan yang kami gunakan yakni logam yang

berbentuk kubus , pemanas air, kalorimeter dan thermometer.

Adapun langkah-langkah percobaan yang kami lakukan dalam percobaan

ini yakni, kami memulainya dengan menimbang kubus logam dan menimbang

calorimeter dan menimbang calorimeter bersama air. Pengukuran suju air dan

calorimeter diperoleh sebesar 270C, setelah itu kami memanaskan air dengan teko

listrik dan menggantungkan kubus logam denga posisi tercelup semua kedalam air

dan mengukur shu air mendidih tersebut dengan asumsi bahwa suhu kubus sama

dengan sushu air. Dengan kubus yang panas kami memindahkanya ke dalam

calorimeter dan mengukur suhu campuran. Dari data-data yang dapatkan sesuai

dengan tujuan percobaan yaitu digunakan untuk mencari kalor jnis kubus logam

tersebut.

Data yang kami peroleh yakni : Massa calorimeter kosong 57 gram, Massa

air panas yang di asumsi sama dengan masa kubus yaitu 92oC, Kalor jenis air 1

kal / g 0C, Suhu air calorimeter 280C, Suhu campuran 320C, massa campuran

153.2 gram, Massa kubus logam , 23 gram.


Dari data yang kami peroleh kami menggunakan asaz black untuk

menentukan kalor jenis suatu logam, dengan persamaan sebagai berikut

Q Lepas = Q Terima


Dari persamaan diatas sehingga hasil perhitungan untuk kalor jrnis logam

yang kami peroleh berdasarkan data-data sesuai dengan perhitungan pada VII.3.

pembahana secara perhitungan badian 2 perhitungan kalor jenis logam yaitu

0.2515 kal/gK. Dengan melakukan perbandingan dengan lietratur hasilnya

menemukan nilai yang mendekati yakni aluminium yang memiliki besar kalor

jenis sebesar 0,215 kal/gK.

Ktidak akuratan hasil yang diperoleh yang sesuai dengan literatur mungkin

terjadi kesalahan yang kami melakukan dalam percobaan ini sehingga tidak

memproleh hasil yang baik sama persis dengan ketentuan pada literatur.

Hal ini dapat terjadi kesalahan saat melakukan pratikum. Kesalahan dapat

berupa :

I. kesalahan Random

a) Pengaruh lingkungan : pengaruh temperatur yang tidak tetap. Ada faktor

lingkungan lain yang menyebabkan, contohnya: adanya geteran dari luar,

tersenggolnya meja yang sebagai tempat tumpuan alat pratikum.

b) Pengaruh pengamatan: kesalahan partikan dalam penentuan skala, baik

pada pembacaan termometer ataupun pada pembacaan neraca ohaius.

II. kesalahan sistematis

a) Kesalahan Baca : kasalahan paralak saat pembacaan termometer (mata

tidak tegak lurus terhadap skala)

b) Kesalahan teoritis : kemungkinan pratikan melakukan kesalahan dalam

mengartikan teori, ataupun salah mengartikan besaran dalam fisika.

VIII. KESIMPULAN DAN SARAN


A. Kesimpulan

Kapasitas kalor

Dari hasilpercobaan dapat disimpulkan :

Kapasitas kalor adalah jumlah kalor yang diperlukan untuk

menaikkan suhu benda satu satuan suhu. Kalor yang diperlukan

untuk manaikkan suhu suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu

benda itu sendiri. Sehingga dapat ditentukan dengan persamaan :

C = Q / Δt

Besar kapasiats kalor aluminium sebesar 24,4 kal/K sedangkan dari

percobaan kami kami memperoleh sebesar Ckal = 29,323 kal/molK.

Kalor jenis logam

Dari hasil percobaan dapat disimpulkan :

Kalor jenis (panas jenis) adalah kapasitas kalori tiap satuan

massa. Sehingga dapat ditentukan dengan persamaan c = Q / m.Δt

Hasil dari percobaan kami, kami memperoleh besar kalor jenis

logam ialah 0,2515 kal/gK dan kalor jenis yang mendekati itu

adalah aluminium.

B. Saran

Pratikan harus memahami terlebih dahulu langkah-langkah dan

tujuan sebelum melakukan percobaan.

Pratikan harus teliti dan serius dalam melakukan percobaan.

IX. DAFTAR PUSTAKA


Halliday, David dan Robert Resnick. 1989. Fisika Edisi Ke 3 Jilid 1. Jakarta:

Erlangga

Sriyanto, Budi. 2006. Gemilang untuk SMA. Jakarta: Cipta Pustaka

Sunardi. 2007. Fisika Bilingual. Bandung: Yrama Widya

Tipler, Paul A. 1998. Fisika Untuk Sains dan teknik Edisi Ketiga Jilid.

Jakarta: Erlangga


5 KAPASITAS KALOR

Documents

Transcript of 5 KAPASITAS KALOR