BAB II

PEMBAHASAN

TERMOMETER

1.     Pengertian Termometer

Alat yang di gunakan untuk mengukur suhu benda dengan tepat dan

menyatakannya dengan angka disebut thermometer. Sebuah thermometer biasanya

terdiri dari sebuah pipa kaca berongga yang berisi zat cair ( alkohol atau air raksa ),

dan bagian atas cairan adalah euang hampa udara. Termometer dibuat berdasarkan

prinsip bahwa volume zat cair akan berubah apabila dipanaskan atau didinginkan.

Volume zat cair akan bertambah apabila dipanaskan sedangkan apabila didinginkan

akan berkurang. Naik atau turunnya cairan tersebut digunakan sebagai acuan untuk

menentukan suhu suatu benda. Untuk lebih memahami prinsip kerja termometer,

panaskan air didalam tabung sampai mendidih kemudian amati dengan teliti air

tersebut. Tentu tidak lama kemudian kamu aan melihat bahwa zat cair dalam pipa

kaca naik mencapai titik tertentu. Perubahan volume zat cair dalam pip dapat

digunakan untuk mengkur suhu.

2.    Jenis-jenis Termometer

a. Termometer Raksa

Jenis termometer raksa adalah termometer kaca yang mungkin sangat

umum Anda gunakan. Seperti namanya, termometer ini memanfaatkan sifat

dari cairan raksa. Termometer raksa mengandalkan prinsip sederhana yaitu

perubahan volume zat cair yang relatif terhadap suhu. Cairan ini cukup sedikit

ketika berada di ruang dingin dan akan mengembang lebih banyak ketika

berada di dekat benda bersuhu lebih tinggi (cara kerja yang sama seperti gas

dan merupakan dasar dari cara kerja balon udara panas).

Termometer raksa

Anda mungkin beraktivitas di sekitar cairan setiap hari, tetapi mungkin tidak

menyadari hal ini seperti air, susu dan minyak goreng semua menyusut atau

mengembang saat suhu mereka berubah. Dalam kasus ini, perubahan volume cukup

kecil. Semua termometer raksa menggunakan tabung sempit untuk menonjolkan

perubahan volume.

Ukuran tabung kaca yang sangat kecil berarti bahwa perubahan volume

mencapai suhu yang diukur dapat terjadi dengan sangat cepat, dan tabung dalam

termometer tersebut adalah jenis mikro. Kelebihan penggunaan air raksa pada

termometer juga untuk menghindari masalah pembekuan dan pendidihan pada zat

cair lainnya sepertiair.

b. Termometer Bimetal Strip

Termometer raksa cocok untuk mengukur suhu secara akurat, tetapi justru

lebih sulit jika digunakan untuk mengontrol suhu. Termometer bimetal strip, karena

terbuat dari logam sehingga lebih baik dalam hal mengendalikan suhu.

Prinsip di balik termometer bimetal strip bergantung pada fakta bahwa logam

yang berbeda memuai pada tingkat yang berbeda pula jika mengalami pemanasan.

Dengan ikatan dua logam yang berbeda secara bersama-sama, Anda dapat membuat

controller listrik sederhana yang dapat menahan suhu yang cukup tinggi. Hal ini

semacam kontroler yang sering ditemukan dalam setrika atau oven.

Bagian dalam termometer bimmetal spiral

Dua logam berbentuk strip atau garis panjang tipis dilekatkan satu sama lain.

Salah satu logam A memiliki titik muai lebih cepat dari logam B, sehingga jika

terkena panas logam A akan memulai tapi tertahan logam B, sehingga kedua logam

akan bengkok ke arah logam B. Dalam lemari es menggunakan pengaturan yang

berlawanan. Dengan demikian, sistem ini menyebabkan strip logam menekuk ke arah

yang ditentukan, membuat kontak sehingga arus dapat mengalir. Jadi, dengan

menyesuaikan ukuran kesenjangan antara strip logam dan kontak, kita dapat

mengontrol suhu.

c. Termometer Elektronik

Anda mungkin juga pernah menemukan strip bimetal panjang yang digulung

menjadi bentuk spiral. Ini adalah bentuk khas termometer elektronik. Dengan strip

yang sangat panjang melingkar menjadikan jenis termometer ini lebih sensitif

terhadap perubahan suhu yang sangat kecil.

Termometer elektronik

Perangkat seperti ini mengubah resistensi dengan perubahan suhu. Sebuah

komputer atau sirkuit pemroses lainnya mengukur dan mengubah ke suhu, baik

untuk menampilkannya atau untuk membuat tindakan lain seperti mematikan oven

secara otomatis.

Jenis termometer berdasarkan perbandingan empat skala suhu, yaitu skala

suhu Celcius, Reamur, Fahrenheit, dan Kelvin.

1.    Termometer Celcius

Skala Celsius merupakan skala yang paling banyak digunakan dalam

kehidupan sehari-hari. Skala Celsius ditetapkan oleh seorang fisikawan Swedia yang

bernama Andreas Celsius (1701 – 1744). Skala temperatur Celsius menggunakan

satuan 'Derajat Celsius' (simbol °C). Pada skala Celsius, titik beku air ditetapkan

sebagai titik tetap bawah, yaitu sebesar 0 °C dan titik didih air ditetapkan sebagai

titik tetap atas, yaitu sebesar 100 °C. Jarak antara kedua titik tetap ini dibagi menjadi

100 skala.

2.    Termometer Reamur

Dibuat oleh Reamur dari Prancis pada tahun 1731. Pada skala Reamur, titik

beku air ditetapkan sebesar 0 °R dan titik didih air ditetapkan sebesar 80 °R.  Jarak

antara kedua titik tetap ini dibagi ke dalam 80 skala. Skala Reamur jarang digunakan

dalam kehidupan sehari-hari.

3.    Termometer Fahrenheit

Dibuat oleh Daniel Gabriel Fahrenheit dari Jerman pada tahun 1986-1736.

Pada skala Fahrenheit, titik beku air ditetapkan sebesar 32 °F dan titik didih air

ditetapkan sebesar 212 °F. Jarak kedua titik tetap ini dibagi dalam 180 skala. Skala

Fahrenheit banyak digunakan di Inggris, Kanada, dan Amerika Serikat.

4.    Termometer Kelvin

Skala Kelvin ditetapkan oleh fisikawan Inggris Lord Kelvin pada tahun 1848-

1954. Skala Kelvin memiliki satuan Kelvin (disingkat K, bukan °K). Pada skala

Kelvin, tidak ada skala negatif karena titik beku air ditetapkan sebesar 273 K dan

titik didih air ditetapkan sebesar 373 K. Hal ini berarti suhu 0 K sama dengan –273

°C. Suhu ini dikenal sebagai suhu nol mutlak. Para ilmuwan yakin bahwa pada suhu

nol mutlak, molekul- molekul diam atau tidak bergerak. Dengan alasan inilah skala

Kelvin sering digunakan untuk keperluan ilmiah. Skala Kelvin merupakan satuan

internasional untuk temperatur.

KALORIMETER

1. Pengertian Kalorimeter

Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor

yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia. Adapun kalor merupakan

energi yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu. Hukum pertama

termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu proses

termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah kalor

yang dipindahkan kesistem.

Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi kalor

sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak dapat

diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan.

2. Prinsip kerja

Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada kumparan

kawat penghantar  yang dimasukan ke dalam air suling.  Pada waktu bergerak dalam

kawat penghantar  (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan bertumbukan

dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan

bertumbukan dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan

listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam yang dialiri

arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor / panas.

Diketahui bahwa semakin besar nilai tegangan listrik dan arus listrik pada suatu

bahan maka tara panas listrik yang dimiliki oleh bahan itu semakin kecil. Kita dapat

melihat seolah  pengukuran dengan menggunakan arus kecil menghasilkan nilai yang

kecil. Hal ini merupakan suatu anggapan yang salah karena dalam pengukuran

pertama perubahan suhu yang digunakan sangatlah kecil berbeda dengan data yang

menggunakan arus besar. Tapi jika perubahan suhu itu sama besarnya maka yang

berarus kecil  yang mempunyai tara panas listrik yang besar. 

3. Jenis-Jenis Kalorimeter

Beberapa jenis kalorimeter yang sering dipakai antara lain: kalorimeter

alumunium, elektrik, gas dan kalorimeter bom.Berikut ini akan di bahas mengenai

kalorimeter bom dan kalorimeter sederhana.

a. 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 danbom.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

Kalorimeter Bom

b. Kalorimeter Sederhana

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 = 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

Suatu benda yang mempunyai suhu lebih tinggi dari fluida bila dicelupkan

kedalam  fluida, maka benda tersebut akan melepaskan kalor yang akan diserap oleh

fluida hingga tercapai keadaan seimbang (suhu benda = suhu fluida).

Fenomena diatas sesuai dengan azas black yang menyatakan bahwa jumlah kalor

yang dilepaskan oleh benda sama dengan jumlah kalor yang diserap fluida Jika

diukur panas jenis benda padat berupa logam dengan menggunakan kalorimeter.

mula-mula benda dapat dipanaskan dalam gelas kimia sehingga diasumsikan bahwa

tempratur benda sama dengan tempratur uap . Titik didih air tergantung pada tekanan

udara dan kemudian menentukan titik didih air berdasarkan tabel yang ada.

massa jenis benda padat dapat dihitung menggunakan persamaan :

mb . Cb . ( tb-t2 ) = ( ma . Ca + H ) ( t2 – t1 )

Dimana : 

mb     = massa benda

Cb     = panas jenis benda

tb     = temperatur benda mula-mula (setelah dipanaskan)

t1     = temperatur air mula-mula

t2     = temperatur kalorimeter saat keadaan seimbang

ma     = massa air

H     = harga air kalorimeter

Adapun untuk menentukan massa air mula-mula (Mam) dan massa air setelah

dipanaskan  (Map) adalah sebagai berikut :

Mam : (Massa kalorimeter + pengaduk + air) – (massa kalorimeter + pengaduk)

Map  : (Massa gelas beker + air) – (massa gelas beker)

Untuk menentukan harga air kalorimeter (H) dapat ditentukan dengan rumus

sebagai berikut

H = mb  . Cb (tb – t2) = ma . Cb (t2 – tb)

                             (t2  – t1)

Keterangan :

mb    = massa benda (kg)

Cb    = panas jenis benda (J/kg.°K)

tb    = suhu setelah dipanaskan (°K)

t2    = suhu saat setimbang (°K)

ma    = masa benda mula-mula (kg)

t1    = suhu mula-mula (°K)

H    = Harga air kalorimeter

c    = 4200 J/kg.k

Didapatkan bahwa kalor merupakan bentuk energi yaitu energi panas. oleh karena

itu pada kalor berlaku hukum setelah energi jika dua buah benda yang suhunya

barlainan hukum kekelan energi jika dua buah benda yang suhunya berlainan

disentukan atau dicampur, benda yang bersuhu tinggi akan melepaskan kalor dan

benda yang bersuhu rendah akan menyerap kalor. banyaknya kalor yang dilepas

sama dengan banyaknya kalor yang diserap. pernyataan ini sesuai dengan

pernyataan/azas blask yang menyatakan: Q  lepas = Q terima.

Dimana kalor jenis merupakan perbandingan diantara kapasitas panas dengan

massa benda =  c = Q/(M .  ∆t)Dimana c  adalah kalor jenis, Q adalah jumlah kalor,

adalah massa benda dan ∆t adalah perubahan suhu perubahan suhu ini dapat dicari

dengan t2 – t1. Dimana suhu saat setimbang kurang dengan suhu mula – mula, kalor

jenis zat disebut dengan kalorimeter.

Semakin tinggi suatu benda maka semakin rendah massa benda. kapasitas kalor

juga disebut harga air (H) atau di sebut juga harga air kalorimeter. harga air

kalorimeter dapat ditentukan dengan persamaan rumus yang di dapat melalui

persamaan azas black yaitu :

Q lepas = Q trima

mb  . Cb (tb – t2) = (ma . Ca  + H) (t2 – t1)

ma  . Ca + H = mb . Cb (tb – t2)

(t2  –  t1)

H = mb  . Cb (tb – t2)  –  ma . Cb

(t2  –  t1)

H = mb  . Cb (tb – t2)  –  ma . Cb  (t2  –  t1)

(t2  –  t1).

Kalorimeter Sederhana

VISKOMETER

1. Pengertian Viskosimeter

Viskometer adalah alat yang dipergunakan untuk mengukur viskositas atau

kekentalan suatu larutan. Kebanyakan viscometer mengukur kecepatan dari suatu

cairan mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler), bila cairan itu mengalir cepat

maka viskositas cairan itu rendah (misalnya cair) dan bila cairan itu mengalir lambat

maka dikatakan viskositasnya tinggi (misalnya madu). Viskositas dapat diukur

dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Ini

merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat digunakan baik untuk cairan

maupun gas.

2. Jenis – Jenis Viskosimeter

 Ada beberapa viskometer yang sering digunakan untuk menentukan viskositas

suatu larutan, yaitu :  

1. Viskometer ostwald 

2. Viskometer  Hoppler 

3.  Viskometer Cup and Bob

4. Viskometer Cone and Plate (Brookefield)

1.   Viskometer ostwald

 Viskometer Ostwald yaitu dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan

bagi cairan dalam melewati 2 tanda ketika mengalir karena  gravitasi melalui

viskometer Ostwald.

Untuk mengkalibrasi viskometer Ostwald adalah dengan air yang sudah

diketahui tingkat viskositasnya.

Cara penggunaannya adalah :

1. pergunakan viskometer yang sudah bersih.

2. Pipetkan cairan ke dalam viskometer dengan menggunakan pipet.

3. Lalu hisap cairan dengan menggunakan pushball sampai melewati 2 batas.

4. Siapkan stopwatch , kendurkan cairan sampai batas pertama lalu mulai

penghitungan.

5. Catat hasil, Dan lakukan penghitungan dengan rumus.

6. Usahakan saat melakukan penghitungan kita menggenggam di lengan yang

tidak berisi cairan.

2.   Viskometer  Hoppler

Viskositas dapat juga ditentukan dengan cara hoppler, berdasarkan hukum

stokes (berdasarkan jatuhnya benda melalui medium zat cair).

Prosedur Kerja Dengan Viskosimeter Hoppler

1. Ukur diameter bola

2. Timbang massa bola

3. Ukur panjang tabung viscometer dari batas atas - batas  bawah

4. Tentukan massa jenis masing- masing cairan

5. Ukur temperature alat viskositas Hoppler

6. Isi tabung dengan aquades dan dimasukkan bola

7. Pada saat bola diatas, stopwatch dihidupkan

8. Pada saat bola dibawah, stopwatch dimatikan

9. Catat waktu bola jatuh dari batas atas sampai batas bawah

10. Tabung dibalik

11. Ulangi prosedur 3 – 6 sebanyak 3 kali berturut- turut, pada temperature lain dan

cairan yang lain

3.   Viskometer Cup and Bob

Dalam viskometer ini sampel dimasukkan dalam ruang antara dinding luar

bob/rotor dan dinding dalam mangkuk (cup) yang pas dengan rotor tersebut.

Berbagai alat yang tersedia berbeda dalam hal bagian yang berputar, ada alat dimana

yang berputar adalah rotornya, ada juga bagian mangkuknya yang berputar.

Alat viscotester adalah contoh viskometer dimana yang berputar adalah

bagian rotor. Terdapat dua tipe yaitu viscotester VT-03 F dan VT- 04 F :

1. VT -04 F digunakan untuk mengukur zat cair dengan viskositas tinggi,

2. VT-03F untuk mengukur zat cair yang viskositasnya rendah.

Prinsip pengukuran viskositas dengan alat ini adalah cairan uji dimasukkan

kedalam mangkuk, rotor dipasang .kemudian alat dihidupkan. Viskositas zat cair

dapat langsung dibaca pada skala .

4.   Viskometer Cone and Plate (Brookefield)

Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan,

kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor

dengan bermacam kecapatan dan sampelnya digeser didalam ruang semit antara

papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.

Viscometer Cone/ Plate adalah alat ukur kekentalan yang memberikan

peneliti suatu instrumen yang canggih untuk menentukan secara rutin viskositas

absolut cairan dalam volume sampel kecil. Cone dan plate memberikan presisi yang

diperlukan untuk pengembangan data rheologi lengkap.

Ada beberapa hal yang mempengaruhi akurasi dari alat ini, misalnya:

1. Dipakai pada cone dan plate

2. ukuran sample

3.  waktu yang dibutuhkan untuk memungkinkan sampel untuk menstabilkan

pada pelat sebelum terbaca

4. kebersihan kerucut dan plat

5. jenis bahan, tinggi atau rendah viskositas, ukuran partikel

6. tipe cone, cone rentang yang lebih rendah memberikan akurasi yang lebih

tinggi

7. shear rate ditempatkan untuk sampel

  Prosedur Kalibrasi untuk Cone/Plate Viscometer

1. Atur jarak antara cone spindle dengan plate sesuai dengan Instruction Manual

2. Pilih viscosity standard yang akan memberikan nilai pembacaan antara 10%

hingga 100% dari Full Scale Range (FSR). Sebaiknya pilih standard dengan

nilai mendekati 100% FSR.

3. Masukkan sample ke dalam cup dan biarkan selama 15 menit untuk mencapai

suhu setting

4. Lakukan pengukuran dan catat hasilnya baik % Torque dan cP.