LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR

MODUL 8

KALORIMETER

NAMA : EKA DWI JULIANSYAH

NPM : 240210100035

TANGGAL/JAM : 16 DESEMBER 2010/15.00-17.00 WIB

ASISTEN : DINI KURNIATI

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2010

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat

dimusnahkan dan diciptakan melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk

energi kebentuk energi yang lain. Di alam ini banyak terdapat jenis energi,

antara lain : energi kimia, energi listrik, energi kalor, energi potensial gravitasi,

energi kinetik dan lain-lain. Salah satu bnentuk penerapan hukum kekekalan

energi tersebut dapat dilihat pada saat pengkonversian energi dari energi listrik

menjadi energi panas dengan menggunakan kalorimeter.

1.2 Tujuan Praktikum

Mahasiswa diharapkan mampu memahami sistem kerja kalorimeter serta

mahasiswa juga dapat mengetahui arti fisis dari tara panas listrik.

BAB II

METODE PRAKTIKUM

3.1 Alat dan Bahan

1. Amperemeter, fungsi : sebagai alat pengukur arus listrik

2. Gelas ukur,fungsi : sebagai alat pengukur volume air yang harus dimasukkan

dalam kalorimeter

3. Kalorimeter dilengkapi dengan kumparan pemanas dan pengaduk, fungsi :

sebagai alat ukur utama dalam percobaan kali ini

4. Termometer, fungsi : sebagai alat pengukur suhu air

5. Voltmeter, fungsi : sebagai alat pengukur tegangan

6. Stopwatch,fungsi : untuk menghitung waktu kenaikan suhu

7. 5 kabel penghubung

3.2 Prosedur Praktikum

1. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan

2. Rangkai sistem pada percobaan kalorimeter

3. Ukur 100 ml air suling menggunakan gelas ukur kemudian

dimasukan kedalam kalorimeter

4. Hubungkan arus listrik dan sistem

5. Atur arus sebesar 2 ampere (ditunjukkan oleh

amperemeter)

6. Catat nilai tegangan pada voltmeter

7. Catat nilai kenaikan suhu yang ditunjukkan termometer

setiap 3 menit sekali selama 15 menit menggunakan stopwatch

8. Ulangi prosedur diatas dengan arus listrik sebesar 4

ampere.

BAB III

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hukum Kekekalan Energi

Hukum Kekekalan Energi menyatakan bahwa “Energi tak bisa diciptakan

atau dimusnahkan, energi hanya bisa diubah dari suatu bentuk menjadi bentuk

energi lain”

2.2 Hukum Termodinamika

Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam

suatu proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan

jumlah kalor yang dipindahkan kesistem (Petrucci, 1987)

Hukum kedua termodinamika yaitu membahas tentang reaksi spontan dan

tidak spontan. Proses spontan yaitu reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar.

Sedangakan reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar.

Hukum ketiga termodinamika menyatakan bahwa entropi dari kristal

sempurna murni pada suhu nol mutlak ialah nol. Kristal sempurna murni pada

suhu nol mutlak menunjukkan keteraturan tertinggi yang dimungkinkan dalam

sistem termodinamika. Jika suhu ditingkatkan sedikit diatas 0 K, entropi

meningkat. Entropi mutlak selalu mempunyai nilai positif (Petrucci, 1987)

Kalor reaksi dapat diperoleh dari hubungan massa zat (m), kalor jenis zat

(c) dan perubahan suhu (∆T), yang dinyatakan dengan persamaan berikut

q = m . c . ∆T

Keterangan :

q = jumlah kalor (Joule)

m = massa zat (gram)

Δt = perubahan suhu takhir - tawal)

c = kalor jenis

2.3 Kalorimeter

Kalorimeter berarti “mengukur panas”. Ketika aliran panas terjadi antara dua

benda yang terisolasi dari lingkungannya, jumlah panas yang hilang dari satu benda

harus setara dengan jumlah benda lainnya.

Panas adalah yang berpindah, jadi prinsipnya adalah prinsip kekekalan

energi.Kuantitas panas yang ditambahkan pada suatu benda sebagai positif dan pada

kuantitas yang meninggalkan benda sebagai negative.Ketika sejumlah benda

berinteraksi, jumlah aljabar dari setiap kuantitas panas yang dipindahkan pada semua

benda harus sama dengan nol.Ini adalah Azas Black yang dasarnya adalah kekekalan

energi.

Kalor selalu berkaitan dengan dua hal yaitu proses pemanasan atau proses

pendinginan yang melibatkan perubahan suhu dan proses perubahan wujud zat yang

terjadi pada suhu yang tetap.

Proses pemanasan dan pendinginan digunakan persamaan :

Q = m . c . ∆T

Dengan :

Q = kalor yang dilepaskan atau diterima ( Joule )

m = massa bahan ( kg )

c = kapasitas panas spesifik bahan ( J/kgoC )

∆T = perubahan suhu ( oC )

Proses perubahan wujud zat, digunakan persamaan :

Q = m . Lv

Dengan :

Q = kalor yang dilepaskan atau diterima ( Joule )

m = massa bahan ( kg )

Lv = kalor laten peleburan/pembekuan ( J/kg)

Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk menentukan kapasitas

kalor suatu benda kapasitas kalor spesifik suatu bahan.

Di dalam kalorimeter terdapat pengaduk yang terbuat dari bahan yang sama

dengan bejana kalorimeter ( P ). Tutup kalorimeter ( T ) terbuat dari bahan

isolator yang berlubang di tengah untuk memasang termometer.

Pada teknik yang dikenal dengan teknik pencampuran, satu sampel zat

dipanaskan sampai temperature tinggi yang diukur dengan akurat dan dengan

cepat ditempatkan pada air dingin dalam kalorimeter.

Kalor yang hilang dari sampel tersebut akan diterima oleh air dan kalorimeter

(bejana dan pengaduk ). Thermometer digunakan untuk mengukur

temperature awal air dan calorimeter serta temperature akhir campuran.

Temperatur awal bejana, pengaduk, dan air diukur setelah seluruh bagian

calorimeter dan air tersebut berada dalam keseimbangan termal yang berarti

memiliki suhu yang sama.

Setelah dicamapur, suhu akhir diukur setelah dicapai keseimbangan termal

antara air, sample bejana calorimeter, dan pengaduk.

2.2 Dasar Teori Mengenai Kalorimeter

Menuturut Robert Mayor kalor merupakan salah satu bentuk energi,hal

ini dibuktikan ketika mngguncang guncang botol yang berisikan air setelah

diguncangkan naik.Pada tahun 1818-1889 james joule yang namanya

digunakan sebagai satuan SI menentukan bahwa munculnya atau hilangnya

sejumlah energi termis diikuti dengan munculnya atu hilangnya energi

mekanik yang ekiuvalen,

Menurut James Joule kalor adalah salh satu bentuk energi dan dibuktikan

melalui percobaan air dalam calorimeter ternyata kalornya sama dengan usaha

yang dilakukan.satuan kalor yang timbul dinyatakan dalam satuan kalor dan

usaha yang dilakukan oleh beban dan dinyatakan dalam satuan joule .

Kapasitas Panas dan Kapasitas Jenis

Bila energi panas ditambahkan suatu zat maka temperature zat itu biasanya

naik,jumlah energi panas Q yang dibutuhkan untuk menaikan temperature

suatu zat sebanding dengan perubahan temperature:

Q = C∆T = mc∆T

Dengan :

C = kapasitas panas zat yang didefinisikan sebagai energi panas yang

bibutuhkan untuk menaikan temperature suatu zat dengan satu drajat

Dengan :

c = kapasitas panas zat(joule/k),c adalah panas jenis (j/kg ),

m = massa (kg)

Berdasarkan asas black jumlah kalor yang dilepas sama dengan jumlah

kalor yang diterima.

Qterima=Qlepas

mc∆t+H∆t=mc∆t

mc(t2-t1)+H(t2-t1)=mc(t2-t1)

Suatu energi listrik yang menjadi energi panas energi yang di hasilkan

pada satu daya suatu resistor dinyatakan dengan

2.3 Jenis-jenis Kalorimeter

1) Kalorimeter Bom

Kalorimeter bom merupakan kalorimeter yang khusus digunakan

untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi pembakaran.Kalorimeter ini terdiri

dari sebuah bom ( tempat berlangsungnya reaksi pembakaran, terbuat dari

bahan stainless steel dan diisi dengan gas oksigen pada tekanan tinggi ) dan

sejumlah air yang dibatasi dengan wadah yang kedap panas.Reaksi

pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap

oleh air dan bom.Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan,

maka :

qreaksi = – (qair + qbom )

Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus :

qair = m x c x DT

dengan :

m = massa air dalam kalorimeter ( g )

c = kalor jenis air dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K )

DT = perubahan suhu ( oC atau K)

Jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan rumus :

qbom = Cbom x DT

dengan :

Cbom = kapasitas kalor bom ( J / oC ) atau ( J / K )

DT = perubahan suhu ( oC atau K )

Reaksi yang berlangsung pada kalorimeter bom berlangsung pada

volume tetap ( DV = nol ). Oleh karena itu, perubahan kalor yang terjadi di

dalam sistem = perubahan energi dalamnya.

DE = q + w dimana   w = - P. DV ( jika DV = nol maka w = nol )

maka

DE = qv

Contoh kalorimeter bom yaitu calorimeter makanan.Kalorimeter

makanan adalah alat untuk menentukan nilai kalor zat makanan karbohidrat,

protein, atau lemak.

Gambar 1. Kalorimeter makanan

Alat ini terdiri dari sebuah tabung kaca yang tingginya kurang lebih 19

cm dan garis menengahnya kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya

melengkung ke atas membentuk sebuah penyungkup. Penyungkup ini

disumbat dengan sebuah sumbat karet yang yang berlubang di bagian tengah.

Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan lempeng ebonit yang bundar. Di

dalam tabung kaca itu terdapat sebuah pengaduk, yang tangkainya menembus

tutup ebonit, juga terdapat sebuah pipa spiral dari tembaga. Ujung bawah pipa

spiral itu menembus lubang sumbat karet pada penyungkup dan ujung atasnya

menembus tutup ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit itu masih terdapat

lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah termometer ke dalam

tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah keping asbes dan

ditahan oleh 3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur sangkar yang sisinya

kurang lebih 9,5 cm. Di bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik yang

akan dihubungkan dengan sumber listrik bila digunakan. Di atas keping asbes

itu terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu tergantung sebuah

kawat nikelin yang berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping asbes.

Kawat nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam cawan bila

berpijar oleh arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan

oksigen.

2) Kalorimeter Sederhana

Pada pengukuran kalor reaksi, selain kalor reaksi pembakaran dapat

dilakukan dengan menggunakan kalorimeter pada tekanan tetap yaitu dengan

kalorimeter sederhana yang dibuat dari gelas stirofoam.Kalorimeter ini

biasanya dipakai untuk mengukur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung

dalam fase larutan (misalnya reaksi netralisasi asam – basa / netralisasi,

pelarutan dan pengendapan). Pada kalorimeter ini, kalor reaksi sama dengan

jumlah kalor yang diserap / dilepaskan larutan sedangkan kalor yang diserap

oleh gelas dan lingkungan; diabaikan.

qreaksi = – (qlarutan + qkalorimeter )

qkalorimeter = Ckalorimeter x DT

dengan :

Ckalorimeter = kapasitas kalor kalorimeter ( J / oC ) atau ( J / K )

DT = perubahan suhu ( oC atau K )

Jika harga kapasitas kalor kalorimeter sangat kecil; maka dapat

diabaikan sehingga perubahan kalor dapat dianggap hanya berakibat pada

kenaikan suhu larutan dalam kalorimeter.

qreaksi = – qlarutan

qlarutan = m x c x DT

dengan :

m = massa larutan dalam kalorimeter ( g )

c = kalor jenis larutan dalam kalorimeter (J / g.oC ) atau ( J / g. K )

DT = perubahan suhu ( oC atau K )

Pada kalorimeter ini, reaksi berlangsung pada tekanan tetap (DP =

nol ) sehingga perubahan kalor yang terjadi dalam sistem = perubahan

entalpinya.

DH  = qp

3) Kalorimeter Larutan

Kalorimeter larutan adalah alat yang digunakan untuk mengukur

jumlah kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam sistem larutan. Pada

dasarnya, kalor yang dibebaskan/diserap menyebabkan perubahan suhu pada

kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu per kuantitas pereaksi kemudian

dihitung kalor reaksi dari reaksi sistem larutan tersebut. Kini kalorimeter

larutan dengan ketelitian cukup tinggi dapat diperoleh dipasaran.

Kalor merupakan suatu bentuk energi dan memiliki satuan kalori.

Sedangkan energi memiliki satuan joule. Tara panas listrik merpakan suatu

faktor pembanding antara kedua satuan tersebut yaitu antara energi dan kalor

yang memiliki lambang (a). Tara panas listrik dinyatakan secara matematis

sebagai berikut.

a =

Hal ini terjadi jika kumparan (penghantar) yang terdapat pada

kalorimeter akan dilalui arus listrik, yang akan menimbulkan perubahan suhu

atau timbul panas Q, yang sebanding dengan kuadrat arus I, tahanan

penghantar R dan lamanya arus mengalir t. sehingga dapat digunakan

persamaan diatas. Jika pada kalorimeter pertukaran kalor dengan sekitarnya

diabaikan, maka akan berlaku rumus sebagai berikut.

a =

4) Kalorimeter Elektrik

Kalorimeter elektrik digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair.

Prinsip kerja kalorimeter elektrik adalah sebagai berikut. Sejumlah zat cair

contoh (m Kg) dimasukkan ke dalam bejana tembaga yang kapasitas kalornya

diketahui. Kemudian zat cair tesebut dipanaskan selama selang waktu t sekon

secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki elemen pemanas yang beda

potensialnya V volt dan dilalui arus listrik dengan kuat arus I ampere.

Kenaikan suhu selama selang waktu t diukur dengan temometer.,

Energi listrik yang diberika kepada zat cair dalam selang waktu adalah V I t

(joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang, maka energi kalor yang

diserap oleh kalorimeter dan zat cair adalah ( C ΔT + m c ΔT) = (mc + C) ΔT

sesuai kekekalan energi: V I t = (m c + C)ΔT. Dari persamaan tadi, dapat

dihitung kalor jenis zat cair.

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengamatan

Massa air suling = 100 gram

Tabel hasil pengamatan :

I (A) V (V) T (s) T1 (˚C) T2 (˚C) ΔT (˚C) A arata-rata

2 3

180

25,5

27 1,5 0,583×10-3

0,6634×10-3

360 29 3,5 0,6805×10-3

480 31 5,5 0,7129×10-3

720 32,5 7 0,6805×10-3

900 34 8,5 0,6611×10-3

3 5,25

180

25,5

35 9,5 1,055×10-3

1,0116×10-3

360 44,5 19 1,055×10-3

480 52 27,5 1,018×10-3

720 61 35,5 0,986×10-3

900 68 42,5 0,944×10-3

Nilai arata-rata pada saat I=2 Ampere dan V=3 volt adalah:

arata-rata = (0.583×10-3+0,6805×10-3+0,7129×10-3+0,6805×10-3+0,6611×10-3)/5

=0,6634×10-3 KJ.0C/avs

Nilai arata-rata untuk I=4 Ampere dan V= 5,25 Volt

arata-rata=(1,055×10-3+1,055×10-3+1,018×10-3+0,986×10-3+0,944×10-3)/5

=1,0116×10-3 KJ.0C/avs

Sedangkan pada literatur, nilai a adalah = 0,238

Nilai Hambatan pada kalorimeter adalah:

R untuk I=2 dan V=3 Volt

R= V / I = 3 / 2 = 1,5Ω

R untuk I=4 dan V= 5,25 Volt

R4 = V / I = 5,25 / 4 = 1,3125 Ω

Nilai daya pada kalorimeter adalah:

P untuk I=2Ampere V=3 Volt

P=V.I=3×2=6 Watt

P untuk I= 4 Ampere dan V= 5,25 Volt

P=V.I=5,25×4=21 Ω

Kesalahan relative :

Pada saat I= 2 Ampere

Ketelitian relative= │arata-rata – aair│

aair

= │0,6634×10-3-0,238│×100%

0.238

= 0,99721×100%

= 99,721%

Kesalahan relatif= │100 - arelatif │ x 100%

= 100 – 99,72%

= 0,28%

Pada saat I= 4 Ampere

Ketelitian relative= │arata-rata – aair│

aair

= │1,0116×10-3-0,238│×100%

0.238

= 0,995×100%

= 99,5%

Kesalahan relatif= │100 - arelatif │ x 100%

= 100 – 99,5%

= 0,5%

Jadi dengan kata lain, nilai kesalahan relatif pada praktikum ini adalah sebesar

0,28 % dan 0,5% rata-ratanya tingkat kesalahannya 0,39%

4.2 Pembahasan

Pada praktikum kali ini, praktikkan melakukan percobaan untuk

membuktikan kebenaran mengenai hukum termodinamika 1 mengenai energi

tyang tidak dapat di ciptakan dan di musnahkan tetapi energi dapat diubah dari

bentuk satu ke bentuk lainnya. Dalam melakukan percobaan ini praktikkan

menggunakan kalorimeter.

Percobaan yang dilakukan pada praktikum kali ini yaitu menghitung

waktu kenaikan suhu yang dihasilkan dari pemberianarus listrik sebesar 2 dan 4

ampere pada suatu sistem kerja kalorimeter sehingga dari data hasil yang di

peroleh tersebut praktikkan akan dapat mengetahui seberapa besar nilai tara panas

listrik rata-rata dari suatu kenaikan suhu tersebut. Selain dapat menentukan nilai

rata-rata, praktikkan juga dapat mengetahui nilai kesalahan relatif yang dilakukan

pada saat praktikkum berlangsung.

Dalam percobaan ini didapatkan hasil akhir yang diperoleh cukup jauh

dari nilai yang tertera pada literatur yaitu sebesar 0,238 KJ.0C/avs. Terdapat

beberapa faktor yang dapat memicu timbulnya penyimpangan pada hasil yang

didapat seperti tidak tepatnya dalam memulai dan mengakhiri stopwatch pada saat

menghitung waktu saat termometer menunjukan nilai suhu, tidak tepatnya volume

air yang digunakan dalam sistem, sistem terkena sentuhan atau pun adanya

kekeliruan atau kurang telitinya pada saat pengolahan data hasil baik dengan

menggunakan kalkulator ataupun dengan cara manual.

BAB VPENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang didapat, dapat disimpulkan bahwa :

1. Kalorimeter merupakan salah satu alat yang dapat

digunakan untuk membuktikan kebenaran dari hukum kekekalan

energi dengan dapat ditentukannya nilai dari tara panas listrik yang

dihasilkan.

2. Prinsip kerja sistem kalorimeter yaitu, arus listrik yang

dialirkan kedalam kalorimeter, masuk melewati kumparan, pada saat

arus listrik melewati kumparan terdapat daya disipasi yang berupa

panas, panas yang dihasilkan akan menaikkan suhu air.

5.2 Saran

1. Sebelum melakukan praktikkum,

praktikkan sebaiknya memahami materi yang praktikkum yang akan

di praktikan.

2. Pada saat melakukan praktikum,

praktikan sebaiknya berhati-hati dalam melakukan praktikum tersebut

atau pada saat melakukan perhitungan untuk meminimalkan

penyimpangan hasil dan memperoleh data hasil pengamatan yang

akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimus. 2009. dalam http://massumadi.blogspot.com/2010/01/kalorimeter.html (diakses tanggal 01 Desember 2010 pukul 16.30 WIB)

Anonimus. 2009. dalam http://diannovitasari.wordpress.com/jenis-jenis-kalorimeter/ (diakses tanggal 01 Desember 2010 pukul 16.35 WIB)

Anonimus. 2010. dalam http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorimeter (diakses tanggal 01 Desember 2010 pukul 16.38 WIB)

Anonimus. 2010. dalam http://blogkita.info/kalorimeter/ (diakses tanggal 01 Desember 2010 pukul 16.40 WIB)

Zaida. 2008. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas Padjadjaran.

.