ABSTRAK

Suatu benda apabila ditingkatkan suhunya maka pada umumnya akan terjadi

pemuaian yang sebanding dengan peningkatan suhu. Pemuaian tersebut merupakan peristiwa

merenggangnya partikel-partikel penyusun yang berada di dalam suatu benda yang

menyebabkan terjadinya perubahan bentuk fisis benda tersebut. Pemuaian ini berlaku untuk

setiap benda yang mendapatkan energi atau transfer energi dari luar. Adapun wujud-wujud

benda berdasarkan kerapatan molekul-molekul zatnya terbagi kedalam 3 (tiga) golongan,

yaitu zat padat, cair, dan gas. Seperti halnya zat padat, zat cair yang merupakan focus

praktikum ini juga mengalami pemuaian dan penyusutan. Walaupun sebagian besar zat cair

memuai ketika ditingkatkan suhunya, suatu keistimewaan justru terdapat pada air (H2O).

Dimana keistimewaan tersebut akan terlihat saat suhunya di dingingkan atau dipanaskan

melawati batas pada interval suhu 0°C-4°C. Pada saat didinginkan air menyusut hingga suhu

temperatur 4 oC, dan apabila suhu di turunkan lagi, air justru memuai, sampai suhunya

mencapai 0 oC. Ketika berada pada suhu 0 oC, air berubah bentuk menjadi es, yang

volumenya lebih besar. Jika es kita dinginkan lagi, ia akan menyusut seperti layaknya zat-zat

lain. Sifat air yang seperti ini disebut sebagai anomali air.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ada dua macam perubahan wujud yang dapat dialami oleh suatu zat, yaitu perubahan

kimia dan perubahan fisis. Yang melatarbelakangi percobaan ini adalah perubahan fisis suatu

zat. Perubahan fisis dapat terjadi apabila suatu zat mendapatkan pengaruh dari luar misalnya

energi kalor. Suatu zat jika diberi energi kalor (dipanaskan) akan mengalami pemuaian dan

jika zat itu melepaskan energi kalor (didinginkan) maka akan mengalami penyusutan.

Hal tersebut berlaku pula pada air, namun tidak berlaku ketika air berada pada suhu

00C - 4oC. Dimana pada suhu tersebut air mengalami penyusutan jika diberi kalor dan

mengalami pemuaian jika melepaskan kalor. Hal ini berbeda dengan zat lainnya, dan

peristiwa ini disebut sebagai gejala anomali air atau ketidakteraturan air.

1.2 Identifikasi Masalah

Dengan adanya sifat yang tidak biasa dari air ini, maka kita akan mengidentifikasi apa

perbedaan yang dimiliki oleh air dan bagaimana gejala pemuaian yang terjadi pada air,

dimana sifat ketidakteraturan yang dimiliki air ini dikarenakan air memiliki massa jenis

maksimum pada suhu 4°C dan akan memuai pada suhu di atasnya. Sehingga, terdapat suatu

keunikan dimana kenaikan suhu pada suhu tersebut akan mengakibatkan volume lebih kecil

daripada volume pada suhu 0°C. Sifat ini sering kali disebut sifat anomali air serta gejala-

gejala pemuaian air. Karena sifat air inilah maka dalam percobaan ini kita akan menghitung

seberapa besar koefisien muai panjang yang dimiliki oleh air.

1.3 Tujuan Percobaan

Adapun tujuan melakukan percobaan ini adalah mengetahui cara pengukuran volume zat cair

dan memahami sifat anomali air.

1.4 Metode Percobaan

Pada percobaan mengenai pemuaian zat cair ini, kita akan mengukur temperature dan

ketinggian air. Pertama kita nyalakan semua alat yang akan digunakan dan menentukan

ketinggian awal air pada 33 cm, kemudian kita mencatat suhu awal pada saat percobaan.

Setelah itu kita masukan es ke dalam kotak dan mencatat ketinggian air setiap penurunan

suhu 0,2 sampai suhu menunjukkan 0°C.

Setelah penurunan suhu air tersebut maka kita keluarkan es dalAm kotak sehingga suhu

akan meningkat, ketika penaikan suhu ini, setiap kenaikan 0,2 kita catat kembali tinggi air

sampai suhu menunjukkan 23°C.

Dari data diatas kita dapat mengetahui gejala pemuian air.

1.5 Sistematika Penulisan

BAB I Pendahuluan

Berisi tentang Latar Belakang permasalahan, Identifikasi Masalah, tujuan melakukan

percobaan, metode apa yang digunakan dalam percobaan, sistematika penulisan, serta

tempat dan waktu melaksanakan percobaan.

BAB II Tinjauan Pustaka

Berisi tentang teori-teori yang berhubungan dengan praktikum dan dapat menunjang

kaidah-kaidah pelaksanaan praktikum.

BAB III Metodologi Percobaan

Berisi tentang alat-alat yang dipergunakan pada saat praktikum serta prosedur atau

langkah langkah melakukan praktikum.

BAB IV Data dan Pembahasan

Berisi tentang data pengamatan praktikum, perhitungan dan pengolahan data, analisis

data, grafik dan analisis grafik.

BAB V Kesimpulan

Berisi tentang kesimpulan praktikum yang mengacu pada tujuan percobaan.

1.6 Waktu dan Tempat Percobaan

Praktikum percobaan FM.K-2 PEMUAIAN ZAT CAIR DAN ANOMALI AIR

dilaksanakan pada hari Senin, 2 dan 9 Mei 2005 pukul 13.00-16.00 WIB dan bertempat di

Laboratorium Fisika Menengah Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Padjadjaran Jatinangor.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Zat terdiri dari atom-atom dan atom-atom terus menerus bergerak secara acak. Zat ini

dibedakan atas tiga fase, yaitu padat, cair, dan gas. Berdasarkan sifat makroskopik (skala besar),

benda padat mempertahankan bentuk dan ukuran yang tetap; bahkan jika sebuah gaya yang besar

diberikan pada sebuah benda padat, benda tersebut tidak langsung berubah bentuk atau

volumenya. Benda cair tidak mempertahankan bentuk yang tetap melainkan mmengambil bentuk

tempat yang ditempatinya―tetapi seperti benda padat, benda cair tidak dapat langsung ditekan,

dan perubahan volume yang cukup signifikan terjadi jika diberikan gaya yang besar. Gas tidak

memiliki bentuk maupun volmenya tetap―gas akan menyebar untuk memenuhi tempatnya.

Susunan atomik pada (a) zat padat kristal, (b) zat cair, dan (c) gas

Sedangkan dari sudut pandang atomik atau mikroskopik, atom dan molekul saling

memberikan gaya tarik. Gaya tarik diantara molekul merupakan sifat elektris. Jika molekul

terlalu dekat satu sama lain, gaya diantara mereka menjadi tolak-menolak (penolakan elektris

antara elektron-elektron sebelah luar). Dengan demikian molekul mempertahankan jarak

minimum antara mereka. Pada benda padat, gaya tarik tersebut cukup kuat sehingga atom atau

molekul berada pada posisi yang kurang lebih tetap, seringkali pada matriks yang dikenal dengan

kisi kristal, seperti pada gambar diatas (a), atom dan molekul zat padat bergerak, mereka bergetar

sekitar posisi mereka yang hampir tetap. Pada zat cair, atom atau molekul bergerak dengan lebih

cepat, atau gaya anatara mereka lebih lemah, sehingga mereka cukup bebas untuk saling

berguling satu sama lain, seperti pada gambar (b). Dalam gas, gaya sedemikian lemahnya, atau

laju sedemikian cepatnya, sehingga molekul bahkan tidak bersatu. Mereka bergerak dengan

cepat kesana kemari, seperti pada gambar (c), memenuhi tempatnya dan sesekali saling

bertumbukan.

Dengan mengetahui partikel penyusun zat diatas, kita dapat mengetahui apabila suatu

benda dipanaskan maka molekul-molekul penyusunnya akan bergetar semakin cepat. Getaran

antar molekul tersebut menyebabkan antar molekul saling dorong dan jarak antar molekul

semakin lebar sehingga memerlukan ruang yang lebih besar. Dalam hal ini benda dikatakan

memuai. Sebaliknya jika suatu didinginkan maka getaran molekulnya lebih lambat. Akibatnya,

gaya tarik antar molekulnya lebih besar sehingga jarak antar molekulnya menjadi kecil. Dalam

keadaan seperti itu benda cenderung menjadi menyusut.

A. Pemuaian Zat Padat dan Zat Cair

Sebagian besar zat memuai ketika dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan.

Bagaimanapun besarnya pemuaian dan penyusutan bervariasi, bergantung pada materi itu

sendiri. Pemuaian ini terdapat beberapa macam, tergantung benda tersebut mempunyai berapa

dimensi. Macam-macam pemuaian ini adalah sebagai berikut :

Pemuaian Panjang

Sebuah percobaan menunjukkan bahwa perubahan panjang ΔL pada semua zat padat,

dengan pendekatan yang sangat baik, berbanding lurus dengan perubahan temperatur ΔT.

Sebagaimana diharapkan, perubahan panjang juga sebanding dengan panjang awal Lo.

Perbedaan panjang ini disebabkan oleh perbedaan koefisien muai panjang yang didefinisikan

sebagai berikut.

Koefisien muai panjang (α) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan

panjang (ΔL) terhadap panjang awal benda (Lo) per satuan kenaikan suhu (ΔT). Secara

matematis dinyatakan sebagai berikut :

, dimana

Maka,

Dapat juga ditulis sebagai :

α juga disebut sebagai koefisien muai linier dengan satuan (°C)-1.

Pada gambar diatas, terdapat suatu batang tipis dengan panjang Lo pada temperatur

To. Lalu batang tersebut dipanaskan hingga temperatur mencapai T dan panjang batang

tersebut pun akan memuai menjadi L, sehingga terdapat pertambahan panjang ΔL, dimana L

= Lo + ΔL.

Pemuaian Luas

Bila benda padat berbentuk persegi dipanaskan, terjadi pemuaian dalam arah

memanjang dan arah melebar. Dengan kata lain, benda padat mengalami pemuaian luas.

Koefisien muai luas () suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan luas benda

(ΔA) terhadap luas awal benda (Ao) per satuan kenaikan suhu (ΔT). Secara matematis,

dinyatakan sebagai :

, dimana

Maka,

Dapat juga ditulis sebagai :

Hubungan koefisien muai luas dengan koefisien muai panjang

Jika sekeping logam persegi pada gambar dibawah, yang mempunyai luas awal dan

suhu awal dipanaskan sampai suhu T maka logam tersebut akan memuai sehingga luasnya

menjadi A.

Luas keping persegi, dimana A = s × s

Dimana berdasarkan muai panjang :

Maka,

Tetapi karena α sangat kecil maka « (sangat kecil sekali), sehingga diabaikan,

maka koefisien muai luas menjadi :

atau

Dan hubungan antara koefisien muai luas dengan koefisien muai panjang adalah :

Pemuaian Volume

Bila benda padat berbentuk kubus dipanaskan, akan terjadi pemuaian dalam arah

memanjang, melebar, dan meninggi. Dengan kata lain benda mengalami pemuaian volume.

Pemuaian volume berbagai zat bergantung pada koefisien muai volume.

Koefisien muai volum (γ) suatu bahan adalah perbandingan pertambahan volum

terhadap volum awal benda ( ) per satuan kenaikan suhu ( ). Secara matematis, γ

dinyatakan sebagai :

, dimana

Maka,

Dapat juga ditulis sebagai :

Hubungan koefisien muai volum dengan koefisien muai panjang

Jika benda berbentuk kubus seperti pada gambar dibawah, yang mempunyai volume awal

dan suhu awal dipanaskan sampai suhu T maka logam tersebut akan memuai sehingga

luasnya menjadi V.

Pemuaian Volume pada Kubus

Volum kubus, dimana V = r × r × r

Sehingga, pada gambar :

dimana berdasarkan muai panjang ,

Maka,

Tetapi karena α sangat kecil maka « (sangat kecil sekali) dan « (sangat kecil sekali),

sehingga 3 dan diabaikan, maka koefisien muai volum menjadi :

atau

Dan hubungan antara koefisien muai volum dengan koefisien muai panjang adalah :

Pemuaian Volume pada Zat Cair

Pemuaian pada zat cair hanya dapat diamati perubahan volumenya saja. Persamaan

untuk menghitung pemuaian volum zat cair persis sama dengan persamaan untuk

menghitung pemuaian volum zat padat, yaitu :

Hal yang perlu ditekankan adalah pemuaian volum zat cair lebih besar daripada

pemuaian volum zat padat untuk kenaikan suhu yang sama. Karena itulah suatu wadah berisi

zat cair hampir penuh dipanaskan, maka pada suhu tertentu zat cair dalam wadah akan

tumpah.

Sebagian besar zat kurang lebih memuai secara beraturan terhadap penambahan

temperatur (sepanjang tidak ada perubahan fase yang terjadi). Akan tetapi air tidak mengikuti

pola biasa tersebut. Jika air pada 0°C dipanaskan, volumenya menyusut sampai mencapai 4°C.

Di atas 4°C air berperilaku normal dan memuai volumenya terhadap penambahan temperature

(Gb.5).

Massa jenis air dan Volume 1 gr dalam daerah suhu 0o C – 10 o C

Sifat pemuaian air yang tidak teratur ini disebut anomaly air. Akibat anomaly air maka

air memiliki volum paling kecil pada suhu 4°C atau massa jenis paling besar pada suhu 4°C.

Air mempunyai massa jenis maksimum pada suhu 4°C , sedangkan pada umumnya zat cair lain

mempunyai massa jenis maksimum pada titik bekunya. Massa jenis air adalah 1000gr/cm3 ,Pada

semua temperatur lain kerapatannya adalah lebih kecil. Di atas 4°C, air memuai sewaktu

temperatur naik, tetapi tidak secara linear, akan tetapi sewaktu temperatur diturunkan dari 4°C ke

0°C maka air akan memuai tidak menyusut. Pemuaian seperti itu dengan temperatur semakin

berkurang tidaklah diamati dalam setiap cairan yang lazim: pemuaian tersebut diamati dalam zat-

zat yang meyerupai karet dan di dalam benda padat, yang berbentuk kristal, pada temperatur-

temperatur yang terhingga.

Keanehan yang dialami air ini, disebabkan sebagai berikut : kristal zat padat pada umumnya

tersusun sedemikian rupa sehingga wujud padatnya memiliki volume yang lebih kecil daripada

wujud cairnya. Es mempunyai struktur terbuka. Kristal ini, dibentuk oleh molekul-molekul air

yang membentuk suatu sudut tertentu, dan pada sudut tertentu, dan pada sudut tersebut,

molekul-molekul air dalam struktur terbuka ini menempati volum yang lebih besar daripada

molekul-molekul air dalam wujud cair. Sebagai hasilnya es mempunyai massa jenis yang lebih

kecil daripada air .

Molekul–molekul air dalam bentuk kristal mempunyai susunan struktur terbuka sisi–enam.

Sebagai hasilnya, air memuai ketika membeku dan massa jenis es lebih kecil daripada air.

Perubahan massa jenis yang terjadi jika sebuah balok es pada suhu -10° C dipanaskan, suhunya

menjadi 100°C ditunjukkan pada gambar 1. Pada grafik ini tampak bahwa massa jenis mencapai

maksimum pada suhu 4°C. Grafik melengkung karena ada 2 jenis perubahan volume ketika es

dipanaskan dari suhu -10°C. Pertama pengurangan volume, karena runtuhnya/ lepasnya kristal

struktur terbuka. Pada saat yang sama laju gerak partikel- partikel bertambah besar sehingga

terjadi pemuaian.

Grafik di atas melengkung disebabkan karena adanya dua jenis perubahan volum ketika

es dipanaskan dari -10°C. Pertama adalah berkurangnya volum karena runtuhnya (lepasnya)

kristal struktur terbuka. Pada suhu kira-kira 10°C semua kristal es runtuh. Grafik dibawah

menunjukkan berkurangnya volum Karena runtuhnya kristal es.

Pada grafik diatas, runtuhnya kristal es (kiri) ditambah meningkatnya gerak partikel-

partikel karena kenaikan suhu (tengah) menghasilkan massa jenis air terbesar pada 4oC. Pada

saat yang sama, laju gerak partikel-partikel bertambah besar, sehingga terjadi pemuaian

(gambar b). Jika grafik penyusutan digabung dengan grafik pemuaian, maka didapat grafik

seperti gambar c.

Anomali air merupakan suatu fenomena yang penting di alam. Ketika suhu turun,

permukaan air pada sebuah danau misalnya menjadi lebih dingin. Akibatnya, air permukaan ini

tenggelam karena massa jenisnya lebih besar. Secara perlahan-lahan, air yang turun ini akan

mencapai suhu 4 0C. Ketika permukaan iar didinginkan kembali, ia tetap berada di permukaan air

karena massa jenisnya lebih kecil dari pada air yang di bawahnya. Akibatnya, air dipermukaan

ini membeku, dan terbentuklah lapisan es di permukaan danau, sementara air dibawahnya tetap

cair. Inilah sebabnya tanaman dan hewan air tetap dapat hidup dalam kondisi seperti itu. Jika air

berperilaku seperti zat-zat lain, maka yang pertama kali membeku adalah dasar danau dan ini

menutup kemungkinan bagi hewan air untuk hidup.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan Percobaan

Alat-alat Percobaan

1. Perangkat demonstrasi untuk anomali air

Sebagai tempat yang akan digunakan praktikan dalam percobaan anomali air

2. Magnetik stirrer

Sebagai pengaduk agar suhu yang terdapat dalam labu merata.

3. Kotak plastik 20,5 x 16,5 x 8 cm

Sebagai media untuk menghindari pengaruh dari luar yang dapat mempengaruhi

ketelitian percobaan dan juga sebagai media untuk menaruh es agar suhu menjadi turun

pada saat melakukan percobaan penurunan suhu.

4. Digital temperature meter

Sebagai alat untuk mengukur temperatur secara digital

5. Temperature Probe

Untuk mengukur suhu didalam labu.

Bahan

1. Air

Sebagai zat yang akan digunakan sebagai media pembuktian gejala anomali air

2. Es

Digunakan untuk menurunkan suhu air

3.2 Prosedur Percobaan

Persiapan

1. Menyusun peralatan seperti pada gambar berikut :

2. Mengisi tabung dengan air melalui corong hingga air mencapai skala 33 cm.

Penurunan Suhu

1. Mencatat suhu dan ketinggian air dalam tabung.

2. Mengisi kotak plastik dengan es.

3. Menyalakan magnetik stirrer, menempatkan posisi selektor pada skala 5.

4. Mencatat ketinggian air setiap penurunan suhu 0,2 °C.

5. Melakukan percobaan 3 hingga suhu mencapai 0 °C.

Penaikan Suhu

1. Setelah suhu air dalam tabung mencapai 0oC mengangkat es yang ada di dalam kotak

plastik, menempatkan pada tempat yang tersedia.

2. Mencatat ketinggian air pada tabung, untuk setiap kenaikan 0,2 °C.

3. Melakukan percobaan 2 hingga suhu air 23 °C.

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

4.1 Tabel Data

Penurunan Suhu

T (' C) h (cm) T (' C) h (cm)T ('

C)h (cm)

16.8 35 11.2 26.5 5.6 8.2

16.6 34.7 11 26.3 5.4 8

16.4 34 10.8 26 5.2 7.7

16.2 33.6 10.6 26 5 7.5

16 33 10.4 25.7 4.8 7.3

15.8 32.8 10.2 25.3 4.6 7.1

15.6 32.5 10 25.1 4.4 6.9

15.4 32.3 9.8 24.8 4.2 6.7

15.2 32 9.6 24.6 4 6.5

15 31.8 9.4 24.3 3.8 6.4

14.8 31.5 9.2 24.1 3.6 6.3

14.6 31.2 9 23.7 3.4 6.1

14.4 31 8.8 23 3.2 6

14.2 30.8 8.6 22.8 3 6.1

14 30.5 8.4 21.8 2.8 6.2

13.8 30.3 8.2 21.2 2.6 6.3

13.6 30.1 8 20.6 2.4 6.4

13.4 29.8 7.8 20.4 2.2 6.5

13.2 29.6 7.6 20.2 2 6.8

13 29.3 7.4 20 1.8 7

12.8 29 7.2 19.8

12.6 28.8 7 19.6

12.4 28.6 6.8 19

12.2 28.3 6.6 14.8

12 28 6.4 11.1

11.8 27.4 6.2 9.9

11.6 27.1 6 9

11.4 26.8 5.8 8.6

Penaikan Suhu

T ('C) h (cm) T ('C) h (cm)

1.8 7 7.8 6.9

2 6.9 8 7

2.2 6.6 8.2 7.1

2.4 6.5 8.4 7.2

2.6 6.5 8.6 7.3

2.8 6.4 8.8 7.3

3 6.4 9 7.4

3.2 6.3 9.2 7.6

3.4 6.3 9.4 7.7

3.6 6.3 9.6 7.8

3.8 6.3 9.8 7.9

4 6.3 10 8

4.2 6.3 10.2 8.2

4.4 6.3 10.4 8.3

4.6 6.3 10.6 8.4

4.8 6.3 10.8 8.5

5 6.4 11 8.7

5.2 6.4 11.2 8.8

5.4 6.4 11.4 9

5.6 6.4 11.6 9.1

5.8 6.4 11.8 9.3

6 6.4 12 9.4

6.2 6.5 12.2 9.6

6.4 6.5 12.4 9.8

6.6 6.5 12.6 10

6.8 6.6 12.8 10.1

7 6.6 13 10.3

7.2 6.7 13.2 10.5

7.4 6.8 13.4 10.7

7.6 6.8 13.6 10.9

4.2. Pengolahan Data

Karena pada percobaan perubahan volume yang terjadi sangat kecil, maka yang

diamati adalah perubahan ketinggian kolom airnya.

Oleh karena itu, koefisien muai volume (ketinggian) air dapat kita hitung dengan

menggunakan persamaan :

g

g= koefisian muai volume (ketinggian) air

V = volume(ketinngian) mula-mula

V=perubahan volume (ketinggian) air

T=perubahan temperature

Penurunan Temperatur

Contoh perhitungan :

Pada To = 16.8‘C , T = 16.6’C , h = 35 cm , h1 = 34.7 cm

Maka T = 0.2’ C dan h = 0.3 cm

Sehingga

g

g = 0.3 cm = 0.042857 /°C

35 x 0.2 ºC

Tabel Hasil Perhitungan

Penurunan suhu

T ('

C)

h

(cm)

delta T

('C)

delta

h(cm)g

16.8 35 0.2 0 0

16.6 34.7 0.2 0.3 0.04286

16.4 34 0.2 1 0.14286

16.2 33.6 0.2 1.4 0.2

16 33 0.2 2 0.28571

15.8 32.8 0.2 2.2 0.31429

15.6 32.5 0.2 2.5 0.35714

15.4 32.3 0.2 2.7 0.38571

15.2 32 0.2 3 0.42857

15 31.8 0.2 3.2 0.45714

14.8 31.5 0.2 3.5 0.5

14.6 31.2 0.2 3.8 0.54286

14.4 31 0.2 4 0.57143

14.2 30.8 0.2 4.2 0.6

14 30.5 0.2 4.5 0.64286

13.8 30.3 0.2 4.7 0.67143

13.6 30.1 0.2 4.9 0.7

13.4 29.8 0.2 5.2 0.74286

13.2 29.6 0.2 5.4 0.77143

13 29.3 0.2 5.7 0.81429

12.8 29 0.2 6 0.85714

12.6 28.8 0.2 6.2 0.88571

12.4 28.6 0.2 6.4 0.91429

12.2 28.3 0.2 6.7 0.95714

12 28 0.2 7 1

11.8 27.4 0.2 7.6 1.08571

11.6 27.1 0.2 7.9 1.12857

11.4 26.8 0.2 8.2 1.17143

11.2 26.5 0.2 8.5 1.21429

11 26.3 0.2 8.7 1.24286

10.8 26 0.2 9 1.28571

10.6 26 0.2 9 1.28571

10.4 25.7 0.2 9.3 1.32857

10.2 25.3 0.2 9.7 1.38571

10 25.1 0.2 9.9 1.41429

9.8 24.8 0.2 10.2 1.45714

9.6 24.6 0.2 10.4 1.48571

9.4 24.3 0.2 10.7 1.52857

9.2 24.1 0.2 10.9 1.55714

9 23.7 0.2 11.3 1.61429

8.8 23 0.2 12 1.71429

8.6 22.8 0.2 12.2 1.74286

8.4 21.8 0.2 13.2 1.88571

8.2 21.2 0.2 13.8 1.97143

8 20.6 0.2 14.4 2.05714

7.8 20.4 0.2 14.6 2.08571

7.6 20.2 0.2 14.8 2.11429

7.4 20 0.2 15 2.14286

7.2 19.8 0.2 15.2 2.17143

7 19.6 0.2 15.4 2.2

6.8 19 0.2 16 2.28571

6.6 14.8 0.2 20.2 2.88571

6.4 11.1 0.2 23.9 3.41429

6.2 9.9 0.2 25.1 3.58571

6 9 0.2 26 3.71429

5.8 8.6 0.2 26.4 3.77143

5.6 8.2 0.2 26.8 3.82857

5.4 8 0.2 27 3.85714

5.2 7.7 0.2 27.3 3.9

5 7.5 0.2 27.5 3.92857

4.8 7.3 0.2 27.7 3.95714

4.6 7.1 0.2 27.9 3.98571

4.4 6.9 0.2 28.1 4.01429

4.2 6.7 0.2 28.3 4.04286

4 6.5 0.2 28.5 4.07143

3.8 6.4 0.2 28.6 4.08571

3.6 6.3 0.2 28.7 4.1

3.4 6.1 0.2 28.9 4.12857

3.2 6 0.2 29 4.14286

3 6.1 0.2 28.9 4.12857

2.8 6.2 0.2 28.8 4.11429

2.6 6.3 0.2 28.7 4.1

2.4 6.4 0.2 28.6 4.08571

2.2 6.5 0.2 28.5 4.07143

2 6.8 0.2 28.2 4.02857

1.8 7 0.2 28 4

Penaikkan Temperatur

Contoh perhitungan :

Pada To = 1.8‘C , T = 2.0’C , h = 7 cm , h1 = 6.9 cm

Maka T = 0.2’C dan h = 0.1 cm

Sehingga

g

g = 0.1 cm = 0.071429 /°C

7 x 0.2 ºC

Tabel Hasil Perhitungan

Penaikan Suhu

T ('C)h

(cm)delta T ('C)

delta

h(cm)g

1.8 7 0.2 0 0

2 6.9 0.2 0.1 0.0714286

2.2 6.6 0.2 0.4 0.2857143

2.4 6.5 0.2 0.5 0.3571429

2.6 6.5 0.2 0.5 0.3571429

2.8 6.4 0.2 0.6 0.4285714

3 6.4 0.2 0.6 0.4285714

3.2 6.3 0.2 0.7 0.5

3.4 6.3 0.2 0.7 0.5

3.6 6.3 0.2 0.7 0.5

3.8 6.3 0.2 0.7 0.5

4 6.3 0.2 0.7 0.5

4.2 6.3 0.2 0.7 0.5

4.4 6.3 0.2 0.7 0.5

4.6 6.3 0.2 0.7 0.5

4.8 6.3 0.2 0.7 0.5

5 6.4 0.2 0.6 0.4285714

5.2 6.4 0.2 0.6 0.4285714

5.4 6.4 0.2 0.6 0.4285714

5.6 6.4 0.2 0.6 0.4285714

5.8 6.4 0.2 0.6 0.4285714

6 6.4 0.2 0.6 0.4285714

6.2 6.5 0.2 0.5 0.3571429

6.4 6.5 0.2 0.5 0.3571429

6.6 6.5 0.2 0.5 0.3571429

6.8 6.6 0.2 0.4 0.2857143

7 6.6 0.2 0.4 0.2857143

7.2 6.7 0.2 0.3 0.2142857

7.4 6.8 0.2 0.2 0.1428571

7.6 6.8 0.2 0.2 0.1428571

7.8 6.9 0.2 0.1 0.0714286

8 7 0.2 0 0

8.2 7.1 0.2 -0.1 -0.071429

8.4 7.2 0.2 -0.2 -0.142857

8.6 7.3 0.2 -0.3 -0.214286

8.8 7.3 0.2 -0.3 -0.214286

9 7.4 0.2 -0.4 -0.285714

9.2 7.6 0.2 -0.6 -0.428571

9.4 7.7 0.2 -0.7 -0.5

9.6 7.8 0.2 -0.8 -0.571429

9.8 7.9 0.2 -0.9 -0.642857

10 8 0.2 -1 -0.714286

10.2 8.2 0.2 -1.2 -0.857143

10.4 8.3 0.2 -1.3 -0.928571

10.6 8.4 0.2 -1.4 -1

10.8 8.5 0.2 -1.5 -1.071429

11 8.7 0.2 -1.7 -1.214286

11.2 8.8 0.2 -1.8 -1.285714

11.4 9 0.2 -2 -1.428571

11.6 9.1 0.2 -2.1 -1.5

11.8 9.3 0.2 -2.3 -1.642857

12 9.4 0.2 -2.4 -1.714286

12.2 9.6 0.2 -2.6 -1.857143

12.4 9.8 0.2 -2.8 -2

12.6 10 0.2 -3 -2.142857

12.8 10.1 0.2 -3.1 -2.214286

13 10.3 0.2 -3.3 -2.357143

13.2 10.5 0.2 -3.5 -2.5

13.4 10.7 0.2 -3.7 -2.642857

13.6 10.9 0.2 -3.9 -2.785714

4.3. Grafik

a. Untuk Penurunan Temperatur

b. Untuk Penaikan Temperatur

4.4. Analisis Data

Penurunan Suhu

Ketika es dimasukkan ke dalam kotak pendingin, maka suhu air dalam tabung menurun.

Peristiwa penurun suhu tersebut menyebabkan ketinggian kolom air pun menurun. Saat suhu

mencapai sampai 17 ºC dan ketinggian air 35cm, pengambilan data pun dimulai. Kemudian

ketinggian kolom air dicatat satiap penurunan suhu sebesar 0.2°C. Semakin turun suhunya maka

ketinggian kolom air pun menjadi turun. Sesuai dengan sifat suatu zat yang akan memuai jika

suhunya dipanaskan dan akan menyusut jika suhunya diturunkan. Pada kisaran suhu mencapai

7.7ºC, penurunan suhunya cukup lama, namun tinggi kolom air tetap menurun. Dan pada saat

suhu mencapai kisaran 6.5 ºC dan 6.7ºC temperatur air tidak selalu turun, melainkan turun naik,

hal ini terjadi karena tempeatur air yang sukar menurun lagi diakibatkan karena es yang

dimasukkan sangat sedikit, akhirya es ditambahkan kembali agar penurunan suhu pada air

semakin cepat dan untuk membuktikan sifat anomali air. Ketika kisaran suhunya mencapai

kisaran 4ºC, ketinggian air mulai konstan, hal ini disebabkan air mulai memasuki fase

anomalinya. Dan pada saat suhu mencapai kisaran 3ºC – 1.8ºC air memasuki fase anomalinya,

hal ini ditandai dengan terjadinya peningkatan ketinggian kolom air yang disebut dengan

pemuaian. Ketika mencapai suhu 1.8ºC air sukar untuk menjadi lebih dingin lagi.

Penaikkan Temperatur

Penurunan temperatur air berhenti di kisaran suhu 1.8 ºC, kemudian dilanjutkan dengan

proses penaikan suhu yang dimulai dengan memisahkan tabung peraga berisi air dari kotak

pendingin sehingga mencapai temperatur 1.8ºC dengan ketinggian kolom air sebesar 7 cm.

Ketinggian kolom air menurun sampai mencapai temperatur 5ºC. Hal ini terjadi karena air

berada dalam fase anomalinya sehingga volume air menyusut.. Lalu pada kisaran suhu 3.2ºC

sampai dengan 8ºC, ketinggian kolom air hampir konstan, dengan kata lain hanya mengalami

kenaikan yang sangat kecil. Pada saat temperatur lebih dari 8ºC, kenaikan tinggi kolom air terus

menerus naik segnifikan terhadap kenaikan temperatur. Dengan kata lain air sudah memasuki

fase normalnya.

4.5 Analisis Perhitungan

Perubahan temperatur, ketinggian kolom air awal,dan perubahan ketinggian kolom air

mempengaruhi harga koefisien muai volume (ketinggian) air sehingga didapatkan nilai koefisien

muai volume (ketinggian ) yang berbeda-beda setiap perubahan temperaturnya.

Sesuai dengan persamaan g maka didapatkan harga koefisien muai

yang bertambah besar signifikan terhadap penurunan suhu yaitu ketika saat temperature berada

dalam rentang 16.8ºC sampai 3.2º C. Tetapi ketika mencapai temperature 3.0ºC, koefisien muai

mengalami penurunan sampai pada suhu 1.8ºC. Hal ini terjadi karena pada rentang suhu 3.0ºC-

1.8ºC air mengalami fase anomalinya.

Proses penaikan temperatur dimulai dari suhu 1.8ºC. Kenaikan suhu menyebabkan

koefisien muai terus meningkat sampai pada suhu 3.0 ºC. Pada saat 3.2 ºC ketinggian air

konstan sampai pada saat temperatur berada pada kisaran 4.8ºC. Sehingga kofisien muai

menurun dengan konstan sampai suhu 7ºC. Setelah itu, koefisien muainya turun signifikan

terhadap kenaikan suhu.

4.6 Analisis Grafik

Pada dasarnya grafik penurunan suhu mengalami penurunan yang signifikan terhadap

suhu. Grafik didapatkan berdasarkan pengaruh temperature dan ketinggian kolom air yang

diplotkan.

Dari kurva dapat dilihat bahwa pada saat penurunan temperatur, maka pada suhu dari 17-

7.7 0C ketinggian kolom air berkurang sebanding dengan penurunan temperatur,hal ini karena

pada fase ini laju gerak partikel- partikel bertambah besar sehingga terjadi penyusutan.

Kemudian pada kisaran suhu 40 C ketinggian kolom airnya konstan hal ini dikarenakan pada fase

ini air akan memasuki fase anomali air. Kemudian pada suhu 3.2-1.60C ketinggian kolom air

akan naik kembali, karena pada suhu tersebut terjadi gejala anomali air dimana air mengalami

pemuaian pada saat penurunan suhu.

Kemudian pada saat penaikan suhu maka terjadi hal sebaliknya. Pengukuran dimulai dari

suhu 1.80C. Pada suhu dari 1.8-4.4 0C ketinggian kolom air berkurang. Hal ini karena pada fase

ini runtuhnya/ lepasnya kristal struktur terbuka. Selanjutnya ketinggian kolom air kolom air

konstan sampai 6.60C. Hal ini dikarenakan pada fase ini air baru saja melewati fase anomali air.

Setelah itu ketinggian kolom air akan naik kembali, karena pada suhu tersebut laju gerak

partikel- partikel bertambah besar sehingga terjadi pemuaian.

BAB V

KESIMPULAN

1. Karena pada percobaan perubahan volume yang terjadi sangat kecil, maka yang diamati

adalah perubahan ketinggian kolom airnya.

2. Pada percobaan yang telah dilakukan maka didapatkan nilai koefisien muai volume

(ketinggian) air yang berbeda-beda pada masing-masing temperature. Hal ini dikarenakan

koefisien muai volume(ketinggian) bergantung pada perubahan suhu, volume(ketinggian)

awal,dan perubahan volume(ketinggian). Sesuai persamaan :

g

3. Peristiwa anomali air terbukti terjadi ketika suhu berada pada rentang 0ºC - 4º C. Air akan

mengalami penyusutan jika didinginkan dan akan mengalami pemuaian jika dipanaskan.

Tetapi ada pengecualian yaitu pada suhu 0ºC - 4º C. Karena volume suatu massa air pada 4º C

lebih kecil daripada sembarang suhu lainnya, rapat massa pada 4º C itu adalah maksimum.

4. Koefisien muai air antara 0ºC - 4º C adalah negative.

DAFTAR PUSTAKA

[ ] Resnick, H. 1985. Fisika Jilid 1 edisi ketiga. Jakarta: Erlangga

[ ] Sears dan Zeamansky. 1982. Fisika untuk Universitas . Bandung : Rinacipta

LAPORAN AKHIR FISIKA EKPERIMEN 1 A

MODUL 3

PEMUAIAN ZAT CAIR DAN ANOMALI AIR

Nama : TENNY OCTAVIANI

NPM : 140310080040

Nama Partner : Nadya Larasati Kartika

NPM Partner : 140310080068

Hari / Tanggal : Rabu / 11 November 2009

Waktu : 08.00 - 10.00 WIB

Assisten : Reza Akbar

LABORATORIUM FISIKA MENENGAHJURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS PADJADJARAN

2009

LEMBAR PENGESAHAN

MODUL 3

PEMUAIAN ZAT CAIR DAN ANOMALI AIR

Nama : TENNY OCTAVIANI

NPM : 140310080040

Nama Partner : Nadya Larasati Kartika

NPM Partner : 140310080068

Hari / Tanggal : Rabu / 11 November 2009

Waktu : 08.00 - 10.00 WIB

Assisten : Reza Akbar

Jatinangor, 11 November 2009

AsistenNILAI