Modul Fisika Teknik Kimia

51
OLEH PHARMAYENI PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA AKADEMI TEKNOLOGI INDUSTRI PADANG

Transcript of Modul Fisika Teknik Kimia

Page 1: Modul Fisika Teknik Kimia

OLEH

PHARMAYENI

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIAAKADEMI TEKNOLOGI INDUSTRI PADANG

PADANG2012

Page 2: Modul Fisika Teknik Kimia

D a f t a r I s i

D a f t a r I s i

P e d o m a n P r a k t i k u m Fi s i k a Da s a r

Ketidakpastian

Modul 1 : Dasar Pengukuran

Modul 2 : Pesawat Atwood

Modul 3 : Pendulum Sederhana

Modul 4 : Viskositas Cairan dengan Metode Stokes

Modul 5 : Pompa Hidrolik

Modul 6 : DENSITY DAN SPESIFIC GRAVITY ZAT CAIR

Modul 7 : DENSITY ZAT PADAT

Modul 8 : KELEMBABAN UDARA ( RELATIVE HUMIDITY )

Modul 9 : JARAK (TITIK) LEBUR DAN BEKU

Modul 10 : Kalorimeter

1

Page 3: Modul Fisika Teknik Kimia

PEDOMAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

A. KEHADIRAN

a. Praktikan diwajibkan untuk mengikuti 90 % dari seluruh objek

praktikum sebagai syarat untuk mengikuti ujian akhir praktikum,

apabila kurang dari hal tersebut praktikum dinyatakan gagal.

b. Ketidakhadiran karena sakit atau berhalangan harus disertai dengan

surat resmi yang diserahkan pada dosen yang bersangkutan

c. Praktikan harus datang tepat waktu.

d. Toleransi keterlambatan 10 menit

e. Keterlambatan lebih dari 10 menit dianggap tidak hadir

f. Praktikan diabsen oleh dosen masing - masing objek

B. PERSYARATAN MENGIKUTI PRAKTIKUM

a. Berprilaku dan berpakaian sopan

b. Memasuki labor harus memakai jas labor dan di pasang dengan

rapi.

c. Selama pratikum tidak dibenarkan :

i. berambut gondrong bagi yang cowok

ii. memakai kaos oblong atau sandal

iii. makan, minum dan merokok

C. PELAKSANAAN PRAKTIKUM

a. Mentaati tata tertib yang berlaku di laboratorium

b. Mengikuti petunjuk yang diberikan oleh dosen penanggungjawab

c. Memelihara kebersihan serta bertanggungjawab atas keutuhan alat-

alat praktikum

d. Membuat Laporan awal dan laporan akhir

e. Sebelum praktek akan dilaksanakan responsi

2

Page 4: Modul Fisika Teknik Kimia

D. PENILAIAN

a. Nilai praktikum ditentukan dari : Laporan awal, Laporan akhir,

Aktivitas praktikum dan responsi

b. Kelulusan praktikum ditentukan oleh : Nilai ujian akhir praktikum,

Nilai praktikum serta keikutsertaan praktikum lebih kurang 90%

E. SANKSI ADMINISTRASI

a. Sanksi administrasi diberikan kepada praktikan jika selama

melaksanakan praktikum mengakibatkan kerugian seperti

memecahkan/merusakkan alat, dsb.

F. LAPORAN

a. Sebelum praktikum praktikan membuat laporan awal, setelah

praktikum membuat laporan akhir

b. Daftar pustaka minimal 3 buah (tidak termasuk penuntun)

c. Teori laporan minimal 3 lembar

G. LAIN - LAIN

a. Hal – hal yang belum ditentukan dapat diatur kemudian

3

Page 5: Modul Fisika Teknik Kimia

KETIDAK PASTIAN (RALAT PERHITUNGAN)

Benar atau salahnya teori-teori dalam fisika dasar, pembuktiaanya selalu

didasarkan pada percobaan-percobaan dalam ilmu fisika dasar itu sendiri,artinya

benar dapat diterimanya suatu teori setelah terbukti bahwa teori itu memeng

sesuai kenyataan yang dapat ditunjukan dalam percobaan fisika itu sendiri.

Dalam melakukan percobaan,umpama menentukan density Aluminium selalu

kita tidak dapat mengukur tepat 100%, tanpa kesalahan. Karena dalam fisika

sangat penting sekali artinya pengukuran yang seteliti mungkin maka perlulah kita

mengetahui derjat ketelitian penentuan/pengukuran kita tersebut.

Untuk hal itu,diadakan patokan-patokan untuk mengukur ketelitian sesuatu

penentuan/pengukuran,sampai berapa cermatnya,yang antara lain dinyatakan

dengan keseksamaan sesuatu pengukuran atau dengan besarnya ketidak pastian

(Ralat) sesuatu pengukuran,dinyatakan dalam %, Dalam hal ini,

KESEKSAMAAN/KECERMATAN = 100 % - KETIDAK PASTIAN

Jadi Keseksamaan/Kecermatan + Ketidak Pastian = 100 %.

Penentuan/Pengukuran sesuatu besaran tertentu saja biasanya dilakukan

beberapa kali.Tambah banyak pengukuran dilakukan,lebih baik hasilnya.

Contoh,penentuan density Aluminium dilakukan sebanyak lima kali dan hasil

penentuan adalah :

1. 2,14 g/mL

2. 2,15 g/mL

3. 2,16 g/mL

4. 2,15 g/mL

5. 2,14 g/mL

Maksud penentuan/pengukuran beberapa kali,untuk mengurangi kemungkinan

kesalahan yang kita perbuat.

Kesalahan-kesalahan penentuan/pengukuran tersebut disebabkan beberapa

hal,seperti :

1. Kurang cermatnya praktikan melakukan penentuan.pengukuran.

2. Kesalahan karena faktor alat penentuan/pengukuran sendiri.

3. Karena faktor-faktor lain yang mempengaruhi alat ukur.

4

Page 6: Modul Fisika Teknik Kimia

Rumus-rumus yang dipakai untuk mencari ketidak pastian (ralat) adalah :

_ ∑ Xi

X = ------------ .............. ( 1 ) n _ ∑ ( Xi – X )

Ketidak pastian Mutlak ( KM ) = √ ----------------- .............. ( 2 ) n ( n – 1 )

KM % Ketidak pastian Relatif ( KR ) = ---------- x 100 .............. ( 3 ) X _ Harga benar = X + KM ................................ ( 4 )

Keseksamaan/kecermatan/ketelitian = 100 % - % KR ............ (5)

Percobaan dianggap betul apabila % Ketidak pastian Relatif ( KR ) tidak

terlalu besar.

Jadi penentuan density Aluminium tersebut diatas dapat dicari ketidak

pastiannya sebagai berikut :

Percobaa

n

Xi (Xi -) (Xi-)2 Ketidak pastian

Mutlak

% Ketidak pastian

Relatif

1.

2.

3.

4.

5.

2,14

2,15

2,16

2,15

2,14

-0,008

+0,002

+0,012

+0,002

-0,008

64 x 10-6

4 x 10-6

144 x 10-6

4 x 10-6

64 x 10-6

280 x 10-6

√ ------------ = 5 (5-1)

0,0037 ---------- x 100 = 2,148

n = 5, ∑ 10,74 - 280 x 10-6 0,0037 0.174 %

_ 10,74 X = ---------- = 2,148 5

Harga benar = 2,148 + 0,0037

Keseksamaan/kecermatan/ketelitian = 100 % - 0,174 % = 99,826 %

Percobaan dianggap betul karena % Ketidak pastian Relatif kecil.

5

Page 7: Modul Fisika Teknik Kimia

I. DASAR PENGUKURAN

I.Tujuan

1. Dapat menggunakan alat ukur

2. Dapat memahami dan memakai teori ralat

3. Dapat menentukan angka penting

II. Teori

Fisika adalah ilmu eksperimen. Eksprimen memerlukan pengukuran, dan

untuk mendapatkan hasil pengukuran, kita menggunakan alat ukur dan

menggunkan bilangan untuk menyatakan hasil pengukuran. Setiap bilangan yang

digunakan untuk mendiskripsikan suatau fenomena fisika secara kuantitatif

disebut besaran. Ketika kita mengukur suatu besaran, kita selalu

membandingkannya dengan suatu acuan standar. Standar tersebut didefinisikan

sebagai satuan.

Setiap pengukuran selalu memiliki ketidakpastian. Pengukuran dengan alat

yang mempunyai ketelitian lebih akurat (seperti jangka sorong) memiliki

ketidakpastian yang lebih kecil dibandingkan pengukuran dengan menggunakan

mistar biasa. Ketidakpastian tersebut disebut juga ralat, karena hal tersebut

mengindikasikan selisih maksimum yang mungkin terjadi antara nilai terukur

dengan nilai sebenarnya.

Pada banyak kasus, ketidakpastian dari suatu bilangan tidak dicantumkan

secara eksplisit, ketidakpastian dinyatakan dengan banyaknya angka – angka

penuh arti, atau angka penting. Dua nilai dengan jumlah angka penting yang sama

dapat memberikan ketidakpastian yang berbeda.

III. Prosedur Praktikum

Alat – Alat

1. Mistar, Jangka sorong dan mikrometer sekrup

2. Benda yang akan diukur

6

Page 8: Modul Fisika Teknik Kimia

Cara Kerja

1. Ukurlah dimensi benda – benda yang tersedia dengan menggunakan

mistar, jangka sorong dan mikrometer sekrup

2. Tentukan volume benda – benda tersebut

3. Lakukan langkah (1) sebanyak 5 kali

IV. Pertanyaan

1. Jelaskan ketelitian mistar, jangka sorong dan mikrometer sekrup

2. Jelaskan bagaimana Ada dapat mengukur ketebalan selembar kertas

dengan menggunakan mistar biasa !

3. Apakah satuan dari volume? Jika seseorang mengatakan pada Anda

bahwa sebuah tabung dengan jari – jari r dan tinggi h memiliki volume

yang diberikan oleh π r3 h. Jelaskan mengapa hal ini tidak bisa

dikatakan benar.

V. Evaluasi Akhir

1. Tentukan volume dari benda – benda tersebut!

2. Tariklah sebuah kesimpulan!

3. Buat ralat masing-masing pengukuran!

7

Page 9: Modul Fisika Teknik Kimia

JOURNAL ALAT UKUR

I. Mistar

Pengukuran Panjang Lebar Tinggi Volume

1

2

3

4

5

II. Jangka Sorong

Pengukuran Diamete

r Dalam

Diamater

Luar

Kedalaman Volume

1

2

3

4

5

III. Mikrometer Skrup

Pengukura

n

Diamater Tebal Volume

1

2

3

4

5

8

Page 10: Modul Fisika Teknik Kimia

II. PESAWAT ATWOOD

I. Tujuan

Menentukan hubungan antara gaya dengan percepatan

II. TEORI

Alat ini terdiri atas dua beban yang sama masanya yang dihubungkan oleh seutas

tali bermassa kecil. Tali dilewatkan melalui katrol bermassa kecil dan hampir

bebas gesekan. Pada awalnya alat digunakan untuk mempelajari konsep gerakan

dan untuk mengukur percepatan gravitasi bumi g.

Peningkatan kecepatan pada mesin Atwood tergantung pada dua transformator

(gaya F dan massa M, di mana a = F/M). Satu transformator dengan nilai tetap,

sedangkan yang nilai yang lainnya berubah.

Dengan membuat berbagai berat beban tidak seimbang, obyek seharusnya

bergerak dipercepat, salah satu beban bergerak ke atas dan yang lainnya, yang

diberi tambahan beban, bergerak ke bawah. Resultan peningkatan kecepatan

diukur dari data percobaan, kemudian hasilnya dibandingkan dengan perhitungan

Hukum Newton II tentang gerak.

9

Page 11: Modul Fisika Teknik Kimia

Gambar 1 Pesawat Atwood

III.Prosedur Percobaan

Alat-Alat

1. Pesawat Atwood 1 set

2. Stop Watch 1

3. Beban tambahan atwood(5X5gr) 1 set

4. Kertas milimeter (untuk laporan akhir)

Cara Kerja

1. Siapkan semua peralatan seperti gambar (pesawat atwood sudah harus

terpasang pada dinding tembok secara tegak)

2. Tetapkan massa m2 pada batas atas di A dan tetapkan pula jarak

jangkauan gerakan massa m2 ketika jatuh tepat di B sambil menetapkan

pula kedudukan massa m1 pada penjepit luncur

3. Tambahkan massa m = 5gr pada massa m2 dan siapkan stop watch

4. Lepaskan massa m1 dengan cara membuka penjepit luncur. Amati gerakan

massa m2 dari A ke B dan catat berapa detik waktunya dan tuliskan

hasilnya dalam Tabel 1

5. Ulangi kegiatan 3 dan 4 untuk massa m = 15 gr, m = 25 gr dan masukkan

pada tabel 2 dan 3.

10

Page 12: Modul Fisika Teknik Kimia

6. Buatlah grafik pada kertas milimeter hubungan kecepatan dan waktu pada

masing-masing tabel 1 , 2 dan 3.

7. Carilah nilai percepatam dari masing-masing grafik, a1 dari tabel 1, a2 dari

tabel 2 dan a3 dari tabel 3.

IV. Pertanyaan

1. Dari nilai percepatan yang diperolah dari grafik yang anda buat apakah

harga bervariasi jika bervariasi atau berbeda, apa penyebabnya dan

jelaskan?

2. Dari grafik yang telah anda buat, bagaimanakah hubungan gaya terhadap

percepatan? terangkan

JOURNAL PESAWAT ATWOOD

Massa (m) Jarak Tempuh A ke B (cm)

Waktu tempuh A ke B (detik)

Kecepatan (m/detik)

5 gr 205 gr 305gr 405gr 505gr 605gr 705gr 805gr 905gr 1005gr 110

Massa (m) Jarak Tempuh A ke B (cm)

Waktu tempuh A ke B (detik)

Kecepatan (m/detik)

15 gr 2015 gr 3015gr 4015gr 5015gr 6015gr 7015gr 8015gr 90

11

Page 13: Modul Fisika Teknik Kimia

15gr 10015gr 110

Massa (m) Jarak Tempuh A ke B (cm)

Waktu tempuh A ke B (detik)

Kecepatan (m/detik)

25 gr 2025 gr 3025gr 4025gr 5025gr 6025gr 7025gr 8025gr 9025gr 10025gr 110

III. PENDULUM SEDERHANA

I.Tujuan

Menentukan percepatan gravitasi bumi g

II. Teori

Pendulum sederhana (simple pendulum) merupakan model yang

disempurnakan, terdiri dari sebuah massa titik yang ditahan oleh benang kaku

dengan massa yang diabaikan. Jika massa titik ditarik ke salah satu sisi dari posisi

kesetimbangannya dan dilepaskan, massa tersebut akan berosilasi di sekitar posisi

kesetimbanganya.

Lintasan dari massa titik tidak berupa garis lurus, akan tetapi berupa busur

dari suatu lingkaran dengan jari – jari L yang sama dengan panjangnya tali . Kita

menggunakan x sebagai koordinat kita yang diukur sepanjang busur. Jika

geraknya merupakan hormonik sederhana, gaya pemulihnya harus berbanding

lurus dengan x atau (karena x = L Ө) dengan Ө

Pada gambar 1, gaya pemulih F adalah komponen tangensial dari gaya total :

12

Page 14: Modul Fisika Teknik Kimia

F= mgsin Ө (1)

Gaya pemulih diberikan oleh gravitasi. Tegangan tali T hanya bekerja untuk

membuat massa titik bergerak dalam busur. Jika sudut Ө kecil, sin Ө sangat dekat

dengan Ө dalam radian. Dengan pendekatan semacam ini, maka persamaan (1)

menjadi :

F =

mgL

x(2)

dengan periodenya

T= 2π √Lg (3)

III. Prosedur Percobaan

Alat – Alat

1. Pendulum, statif

2. Stop watch

3. Mistar

.Cara Kerja

1. Gantunglah pendulum dengan panjang L.

2. Beri simpangan dengan sudut yang kecil (3 cm ke samping)

3. Lepaskan pendulum sehingga pendulum bergerak periodik

4. Tentukan waktu untuk 20 perioda

5. Ulangi langkah (2) sampai (4) sebanyak 5 kali

6. Lakukan langkah (1) sampai (5) untuk panjang L yang berbeda

13

Page 15: Modul Fisika Teknik Kimia

V. Pertanyaan

1. Turunkan persamaan (3)

2. Jelaskan pengertian amplitudo, frekuensi, perioda dan kecepatan sudut

3. Apa yang harus Anda lakukan terhadap pendulum sederhana untuk :

(a) menggandakan frekuensinya? ; (b) menggandakan periodanya? ; (c)

menggandakan kecepatan sudutnya?

4. Pada titik yang mana dalam gerak pendulum sederhana memiliki

tegangan tali terbesar? Terkecil? Dalam setiap kasus, berikan alasan

yang mendasari jawaban Anda!

5. Mengapa anjing yang pendek berjalan dengan langkah kaki yang lebih

cepat dibandingkan anjing yang tinggi?

VI. Evaluasi Akhir

1. Hitunglah perioda ayunan

2. Tentukan percepatan gravitasi g

3. Buatlah kurva hubungan antara perioda T dengan panjang tali L

4. Tentukan nilai g dari kurva tersebut. Bandingkan dengan perhitungan

(nomor 2)

5. Hitung ralat

6. Buatlah analisa dan kesimpulan Anda!

JOURNAL PENDULUM SEDERHANA

Panjang

Tali

Pengukuran Perioda 20 Perioda 1 Grafitasi

A

1

2

3

14

Page 16: Modul Fisika Teknik Kimia

4

5

B

1

2

3

4

5

IV. VISKOSITAS CAIRAN DENGAN METODA STOKES

I. Tujuan : Menentukan visikositas zat cair

II. Teori :

Visikositas alir menurut Stokes dapt ditentukan dengan rumus :

η =

29

r2 . g ( ρ − ρ0 )

v

dimana :

r = jari –jari bola (cm)

g = percepatan gravitasi (cm/dt2)

ρ = massa jenis bola (gr/cc)

ρ 0 = massa jenis zat alir (gr/cc)

v = kecepatan bola (cm/dt) = h / t

h = tinggi jatuh, diukur bola jatuh dalam zat alir dengan kecepatan tetap

t = waktu jatuh (dt)

15

Page 17: Modul Fisika Teknik Kimia

η = kekentalan zat alir (poisse)

Perlu diingat bahwa pengukuran kecepatan bola tersebut setelah bola itu jatuh

dengan kecepatan tetap. Kecepatan tetap akan tercapai apabila gaya berat bola =

gaya apung + gaya gesekan antara bola dengan zat alir.

Jadi: W = B + R

III. Prosedur Praktikum

Alat – alat : Perangkat Viskositas Stokes, Stop Watch, Bola Besi

Cara melakukan percobaan

1. Susun alat sebagaimana mestinya.

2. Ukur jari – jari dan massa dari bola jatuh

3. Tentukan massa jenis dari zat alir

4. Jatuhkan bola jatuh pelan – pelan di atas permukaan zat alir dalam

tabung.

5. Setelah kira –kira mendekati titik awal dari permukaan zat alir dalam

tabung, tekanlah tombol stopwatch dan setelah sampai di titik akhir

hentikan stopwatch. Catat waktu jatuhnya dan ukur jarak yang

ditempuh bola sejak awal penekanan tombol stopwatch sampai ke

dasar tabung, lakukan sebanyak 3 kali.

6. Tentukan v dari no. 5

7. Ulangi percobaan 4 dan 5 beberapa kali untuk mendapatkan v

8. Pakai rumus di atas untuk menghitung kekentalan zat alir setiap harga

v yang diperoleh.

IV. Pertanyaan

1. Apakah yang dimaksud dengan viskositas?

2. Sebutkan semua metode pengukuran viskositas itu?

3. Hal – hal apakah yang mempengaruhi viskositas?

4. Apakah yang dimaksud dengan bilangan Raynold?

5. Apakah yang dimaksud dengan aliran laminer dan turbelen?

16

Page 18: Modul Fisika Teknik Kimia

6. Tunjukkan dengan rumus bahwa jenis aliran itu bergantung pada

viskositas zat alir yang mengalir !

7. Jelaskan hubungan suhu dengan viskositas zat alir!

8. Sebutkan ada berapa macam viskositas zat alir, tulis hubungannya

serta satuannya?

9. Apakah yang dimaksud dengan SAE itu?

10. Sebutkan batas – batas viskositas untuk menyatakan : SAE –

10,20,30,40,50 dan 150!

JOURNAL VISKOSITAS ZAT ALIR DENGAN METODE STOKES

Jenis zat alir yang diperiksa : ...........................................

Massa jenis zat alir : ........................................... g/cc

Jari – jari bola jatuh : ........................................... cm

Massa jenis bola jatuh : ........................................... g/cm3

Suhu saat pengukuran : ........................................... o C

No

h

(cm)

t

(dt)

V

(cm/dt)

1

2

17

Page 19: Modul Fisika Teknik Kimia

V. POMPA HIDROLIK

I. Tujuan

Memahami peranan usaha, gaya dan energi dalam kehidupan sehari-hari

II. Teori dasar

Dalam sistem hidrolik fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya. Minyak mineral

adalah jenis fluida cair yang umum dipakai.

Sifat dari zat cair :

- Tidak mempunyai bentuk yang tetap, selalu menyesuaikan bentuk yang

ditempatinya.

- Zat cair tidak dapat dikompresi.

- Meneruskan tekanan ke segala arah.

Hidrolik dapat dinyatakan sebagai alat yang memindahkan tenaga dengan

mendorong sejumlah cairan tertentu. Komponen pembangkit aliran fluida

bertekanan disebut pompa, dan komponen pengubah tekanan hidrolik menjadi

gerak mekanik (lurus/rotasi) disebut elemen kerja (silinder/motor hidroulik).

18

Page 20: Modul Fisika Teknik Kimia

Gambar 2 Susunan Peralatan Percobaan Pompa Hidrolik

III. Prosedur percobaan

A. Alat dan bahan

1. Alat

- Siring 50 ml - Batang statif panjang

- Siring 10 ml - Gelas kimia 250 ml

- Selang silikon - Air

- Dasar statif - Klem Universal

B. Cara Kerja

1. Susunlah peralatan seperti gambar

2. Turunkan siring 10 ml sehingga bagian atasnya sejajar dengan bagian

bawah siring 50 ml

3. Buka piston pada masing – masing siring, kemudian isikan air sampai

siring 10 ml penuh

4. Masukkan piston siring 10 ml, tekan sampai piston masuk

19

Page 21: Modul Fisika Teknik Kimia

5. Tambahkan air pada piston 50 ml sampai penuh kemudian masukkan

pistonnya

6. Naikkan kembali siring 10 ml sampai bagian atasnya rata dengan siring 50

ml

7. Tarik piston 10 ml sampai ke atas. Perhatikan piston 50 ml, apakah piston

tersebut tertarik ke bawah? Jika ya berarti dongkrak hidrolik sudah bisa

digunakan. Jika tidak periksa kembali susunan peralatan. Susunan

peralatan tersebut tidak boleh bocor.

8. Tekan piston siring 10 ml sampai semua piston masuk, terangkatkah

piston siring 50 ml?

9. Tekan piston siring 50 ml, terangkatkah piston siring 10 ml?

10. Ulangi langkah 8 dan 9 sampai kamu bisa membedakan piston mana yang

lebih ringan pada saat piston tersebut ditekan

JURNAL POMPA HIDROLIK

No Piston yang

ditekan

Ringan Berat

1

2

Pertanyaan

Piston manakah yang ditekan lebih ringan jelaskan !

20

Page 22: Modul Fisika Teknik Kimia

VI. DENSITY DAN SPESIFIC GRAVITY

ZAT CAIRI. Tujuan Percobaan : Menentukan Density dan Spesific Gravity zat cair.

II. Teori Dasar :

Density adalah perbandingan massa zat dengan volumenya. Density ada

yang menyebut dengan kerapatan/rapat massa dan ada pula menyebut

massa jenis.

Satuan density ( ρ ) antara lain (SI) : g/mL , kg/L ,(BS) : lb/cuin , lb/cuft

Spesific Gravity adalah perbandingan density zat dengan density air.

Bila penentuan dilakukan pada volume dan suhu yang sama maka Spesific

Gravity didefinisikan sebagai perbandingan massa zat dengan massa air.

Spesific Gravity ada yang menyebut dengan berat jenis dan ada pula yang

menyebut bobot jenis.

Spesific Gravity (Sp Gr) tidak mempunyai satuan.

Untuk penentuan density dan spesific gravity zat cair digunakan

Piknometer.

Density zat cair dapat ditentukan menggunakan rumus, Mc - Mo

ρc = ------------ V

ρc = density zat cair sample ( gram/mL )

Mo = massa piknometer kosong ( gram )

Mc = massa piknometer berisi zat cair sample

V = volume piknometer ( mL ) hasil percobaan II.

Spesific Gravity (Sp Gr) zat cair dapat ditentukan dengan menggunakan rumus, Mc - Mo

Sp Gr = ------------- Ma - Mo

Ma = massa piknometer berisi akuades ( gram )

III. P e r c o b a a n :

1. Alat dan Bahan

21

Page 23: Modul Fisika Teknik Kimia

- Piknometer

- Dryer

- Pinset

- Termometer dan Pipet tetes

- Labu semprot berisi akuades dan alkohol

- Zat cair sample

- Tissu

- Zat cair sample

2. Cara Kerja

- Cuci Piknometer dengan cairan pembersih dan bilas dengan air.

- Bilas Piknometer dengan alkohol dan keringkan dalam Dryer.

- Timbang teliti Piknometer kosong ( Mo )

- Catat Volume Piknometer yang digunakan ( V )

- Isi penuh piknometer dengan akuades dan tutup perlahan-lahan.

- Keringkan bagian luar piknometer dengan tissu.

- Timbang piknometer berisi akuades ( Ma ) dan lakukan percobaan Ma 5

kali.

- Keringkan kembali Piknometer.

- Isi penuh piknometer dengan zat cair dan tutup perlahan-lahan.

- Keringkan bagian luar piknometer dengan tissu.

- Timbang piknometer berisi zat cair sample ( Mc ) dan lakukan Mc 5 kali.

- Tentukan density dan spesific gravity zat cair sample masing-masing

percobaan.

3. Hasil Percobaan /Pengambilan Data :

Kode dan Volume Piknometer : ......... / ................... mL

Suhu Percobaan : ........... oC , Zat cair yang diperiksa : ...............................

Merek Neraca digital : .....................

Massa piknometer kosong = ................... gram

Perc. Massa (pikno + air) ,(Ma) Massa (pikno+zat cair sampel), (Mc)

22

Page 24: Modul Fisika Teknik Kimia

1

2

3

4

5

4. Pertanyaan/Tugas.

1. Apa yang dimaksud dengan :

a. Skala API dan buat rumusnya

b. Skala BRIX

c. Skala Baume heavy dan buat rumusnya

d. Skala Baume light dan buat rumusnya

e. Skala Twaddell dan buat rumusnya

2. Jelaskan untuk apa kegunaan skala-skala tersebut diatas (soal 1)

3. Jelaskan cara lain menentukan density atau spesific gravity zat cair.

VII. DENSITY ZAT PADAT

23

Page 25: Modul Fisika Teknik Kimia

I. Tujuan Percobaan : menentukan density/spesific gravity zat padat.

II. Teori dasar :

Menurut hukum Archimedes,setiap benda yang dicelupkan kedalam zat

cair akan berkurang massanya seberat zat cair yang dipisahkan.

Bila 1 gram air = 1 milli Liter,maka pengurangan massa akan sama

dengan volume air yang dipisahkan.

Ada beberapa metoda yang digunakan untuk menentukan density/spesific

gravity zat padat,salah satunya menggunakan Piknometer dengan rumus

sebagai berikut :

Ms

ρs = -------------------------- ( Ms + Ma – Mf ) : ρa

Ms = massa zat padat (tidak larut dalam air) (g)

Ma = massa piknometer berisi akuades (g)

Mf = massa piknometer berisi akuades + zat padat (g)

ρa = density akuades (g/mL)

Boleh juga menggunakan rumus :

ρr x Ms

ρs = ----------------------------------- ( Vp x ρr ) + Mo + Ms - Mf

ρr = density cairan pembanding (reference),biasanya air pembanding

(g/mL)

Vp = Volume piknometer ( mL )

Mo = massa piknometer kosong ( mL )

Mf = massa piknometer penuh (full) berisi air + zat padat.

III. P e r c o b a a n :

1. Alat dan bahan.

24

Page 26: Modul Fisika Teknik Kimia

- Piknometer

- Pinset

- Neraca analitik

- Labu semprot

- Zat padat sample

- Akuades

- Tissu

2. Cara kerja

- Cuci piknometer dengan cairan pembersih dan bilas dengan air.

- Bilas piknometer dengan alkohol dan keringkan dalam dryer.

- Timbang zat padat sample ( Ms )

- Isi penuh piknometer dengan akuades dan tutup perlahan-lahan.

Keringkan bagian luar piknometer dengan tissu.

- Timbang piknometer berisi akuades ( Ma ).

- Buka tutup piknometer berisi akuades hasil penimbangan diatas dan

masukan zat padat yang telah ditimbang. Tutup kembali piknometer

hati-hati dan keringkan kembali bagian luar piknometer.

- Timbang kembali piknometer berisi akuades dan zat padat ( Mf )

- Catat suhu percobaan dan lihat density akuades ( ρa ) di tabel 1.

- Lakukan percobaan sebanyak 3 kali.

3. Hasil Percobaan

- Suhu Percobaan : ............ oC

- Density akuades (ρa) : ..................... g/mL

- Merek Neraca Analitik : ..............................

- Zat padat yang diperiksa : ..........................

Perc. Massa zat padat (Ms)

Massa Pikno+air(Ma)

Massa Pikno+akuades+

25

Page 27: Modul Fisika Teknik Kimia

zat padat ( Mf )1.

2.

3.

IV. Pertanyaan/Tugas.

1. Apa yang dimaksud dengan bulk density.

2. Terangkan metoda lain untuk menentukan density/spesific gravity zat padat

> 1.

3. Terangkan bagaimana cara menentukan density/spesific gravity zat padat < 1.

4. Terangkan cara menentukan density gas.

5. Bandingkan density zat padat yang anda periksa dengan standar .

Tabel. 1. DENSITY BEBERAPA UNSUR (SUHU 20oC)

U n s u r Density (g/mL)

Aluminium 2,699

Tembaga 8,30 – 8,95

Emas 19,3

Besi 7,85 – 7,88

Timah hitam 11,342

Magnesium 1,741

Manggan 7,42

Nikel 8,60 – 8,90

Platina 21,37

Perak 10,42 – 10,53

Timah Putih 7,29

Seng 7,04 – 7,16

Kuningan (alloy) 8,44

26

Page 28: Modul Fisika Teknik Kimia

VIII. KELEMBABAN UDARA ( RELATIVE

HUMIDITY )

I. Tujuan Percobaan : untuk menentukan kelembaban udara (RH) suatu saat.

II. Teori Dasar :

Kelembaban adalah perbandingan antara tekanan parsil uap air dengan tekanan

uap air pada suatu suhu. Kelembaban (RH) lazimnya dinyatakan dalam persen.

tekanan parsil uap air RH = ------------------------------------------ x 100 % tekanan uap air pada suhu sama

Tekanan parsil uap air dapat dicari dengan rumus :

p = p1 – 0,0008 B ( t – t1 )

p = tekanan parsil uap air ( mmHg )

p1 = tekanan uap air pada termometer bola basah ( mmHg )

B = Barometer ( mmHg ) / tekanan udara.

t = suhu pada termometer bola kering ( oC )

t1 = suhu pada termometer bola basah ( oC )

Tekanan uap air ( P ) dapat dilihat pada tabel 2.

Jadi : p RH = ----- x 100 % P

III. Percobaan :

1. Alat dan Bahan.

- Hygrometer bola basah dan kering.

- Air.

2. Cara Kerja.

- Isilah termometer bola basah dengan air dan ayun-ayunkan sampai suhu

tetap.

27

Page 29: Modul Fisika Teknik Kimia

- Catat suhu pada termometer bola kering ( t ) dan termometer bola basah

( t1 ).

- Apabila harga t dan t1 diperoleh,lihat pada tabel 2 untuk mendapatkan P

dan p1

- Carilah tekanan parsil uap air ( p ) rumus diatas.

- Lakukan percobaan sebanyak 5 kali.

- Tentukan RH udara masing-masing percobaan.

3. Hasil Percobaan.

Lokasi percobaan : ..........................................................

Perc. t ( oC ) t1 ( oC ) P (mmHg) p1 (mmHg)

1.

2.

3.

4.

5.

IV. Pertanyaan/Tugas.

1. Terangkan cara lain untuk menentukan Kelembaban Udara (Relative

Humidity).

2. Apa kegunaan menentukan RH dalam industri dan di Laboratorium.

28

Page 30: Modul Fisika Teknik Kimia

Tabel.3. TEKANAN UAP AIR ( mmHg )

Suhu (oC) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8

20 17,535 17,753 17,974 18,197 18,422

21 18,650 18,880 19,113 19,349 19,587

22 19,827 20,070 20,316 20,565 20,815

23 21,066 21,324 21,585 21,845 22,116

24 22,377 22,648 22,922 23,198 23,476

25 23,756 24,039 24,326 24,617 24,912

26 25,209 25,509 25,812 26,117 26,426

27 26,739 27,055 27,374 27,696 28,021

28 28,349 28,680 29,015 29,354 29,697

29 30,043 30,392 30,745 31,102 31,461

30 31,824 32,191 32,561 32,934 33,312

31 33,695 34,082 34,471 34,864 35,261

32 35,663 36,068 36,477 36,891 37,305

33 37,729 38,155 38,584 39,018 39,457

34 39,898 40,344 40,796 41,251 41,710

35 42,175 42,644 43,117 43,595 44,078

29

Page 31: Modul Fisika Teknik Kimia

IX. JARAK (TITIK) LEBUR DAN BEKU

I. Tujuan Percobaan : menentukan jarak (titik) lebur dan jarak (titik) beku zat

padat.

II. Teori Dasar :

Jarak (titik) lebur suatu zat padat didefinisikan sebagai suhu terjadi perubahan fase

dari padat menjadi cair. Suatu senyawa yang dapat ditentukan titik lebur adalah

senyawa yang tidak mengalami perubahan kimia selama pemanasan. Titik beku

merupakan kebalikan peristiwa diatas. Proses perubahan fase dari padat menjadi

cair dan sebaliknya tidaklah terjadi seketika. Untuk mendapatkan titik lebur dan

titik beku yang pasti,dibuatlah kurva antara suhu dengan waktu.

Suhu (˚c)

Waktu (detik)

Garis datar ditarik ke ordinat merupakan suhu titik lebur zat padat.

3. Percobaan :

1. Alat dan Bahan.

- Tabung reaksi

- Termometer

- Gelas piala 250 mL

30

Page 32: Modul Fisika Teknik Kimia

- Kaki tiga + alas

- Clamp dan Standar

- Alcohol lamp

- Naftalen

- Parafin padat/lilin

- Air

2. Cara kerja.

- Masukan sedikit zat padat kedalam tabung reaksi dan pasang termometer

didalam tabung reaksi.

- Isi gelas piala dengan air dan pasang/celupkan tabung reaksi berisi zat

padat kedalam gelas piala berisi air.

- Panaskan air api sedang dan catat suhu setiap 30 detik.

3. Hasil Percobaan. Padatan yang diperiksa : ..............................

Suhu 30 detik

ke:

Suhu 30 detik ke: Suhu 30 detik

ke:

Suhu 30 detik

ke:

1. 16. 31. 46.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

31

Page 33: Modul Fisika Teknik Kimia

IV. Pertanyaan/Tugas.

1. Buat kurva dari hasil percobaan diatas.

2. Apa kegunaan menentukan titik lebur senyawa padat.

3. Apa larutan pengganti air untuk menentukan titik lebur zat padat yang titik

leburnya lebih besar dari 150 oC.

32

Page 34: Modul Fisika Teknik Kimia

X. KALORIMETER

I. Tujuan Percobaan : -. Menentukan nilai air kalorimeter

-. Menentukan kapasitas panas jenis zat padat.

II. Teori Dasar :

Kapasitas panas adalah banyaknya panas yang diperlukan untuk menimbulkan

kenaikan suhu , yang berbeda masing-masing bahan.

Kapasitas panas jenis adalah kapasitas panas persatuan massa. H kalori Kapasitas panas = ----------- = ---------- Δ t oC

Kapasitas panas H/Δt H kalori C = ---------------------- = --------- = ----------- = ------------ massa m m . Δt g . oC

H = banyak panas yang diperlukan ( kalori )

m = massa (g)

Δt = selisih suhu ( oC )

C = kapasitas panas jenis ( kal/g.oC )

Menurut azas Black bahwa banyaknya panas yang diberikan zat padat panas/air

panas sama dengan banyaknya panas yang diabsorpsi oleh air dan kalorimeter.

A. Penentuan Nilai Air Kalorimeter.

m2 . C2 ( t2 – t3 ) = m1 . C1 ( t3 – t1 ) + mk . Ck ( t3 – t1 ) = (m1C1 + mkCk) ( t3-t1)

Harga mkCk disebut Nilai Air Kalorimeter dan disimbulkan dengan W.

Untuk air,harga C1 = C2 = 1 kal/g.oC,maka :

( m1 + W ) ( t3 – t1 ) = m2 ( t2 – t3 )

m1 = massa air ( g ) t1 = suhu air awal dalam kalorimeter ( oC )

m2 = massa air panas ( g ) t2 = suhu air panas. ( oC )

W = nilai air kalorimeter t3 = suhu campuran akhir ( oC )

B. Penentuan Kapasitas Jenis Zat Padat.

Berdasarkan rumus diatas dapat dicari kapasitas panas jenis zat padat sebagai

berikut,

( m1 + W ) ( t3 – t1 ) = m2 C2 ( t2 – t3 )

33

Page 35: Modul Fisika Teknik Kimia

m1 = massa air dalam kalorimeter (g) t1 = suhu air dalam kalorimeter ( oC )

m2 = massa zat padat panas (g) t2 = suhu zat padat panas ( oC ) C2 = kapasitas panas jenis (kal/g.oC) t3 = suhu campuran akhir ( oC )

III. Percobaan :

1. Alat dan Bahan.

- Kalorimeter - Pemanas

- Termometer - Air

- Gelas piala & gelas ukur - Zat padat dan batang pengaduk.

2. Cara Kerja

A. Penentuan Nilai Air Kalorimeter

- Kalorimeter dibersihkan dan dikeringkan.

- Masukan 70 mL air = 70 gram air kedalam kalorimeter ( m1 ) dan catat

suhu (t1)

- Panaskan air sebanyak 130 mL = 130 gram (m2) sekitar suhu 90 oC.

- Masukan air panas suhu t2 kedalam kalorimeter,aduk rata dan catat suhu

akhir(t3)

- Lakukan percobaan 3 kali dan cari harga W rata-rata.

B. Penentuan Kapasitas Panas Jenis Zat Padat.

- Masukan 100 mL air = 100 g ( m1 ) kedalam kalorimeter dan catat suhu

air (t1)

- Timbang zat padat sample ( m2 ),panaskan suhu ( t2 ) , masukan kedalam

kalorimeter,aduk rata dan catat suhu campuran akhir ( t3 ).

- Cari harga kapasitas panas jenis zat padat dan W diambil rata-rata

percobaan A.

- Lakukan 3 kali.

3. Hasil Percobaan. Zat padat : ...................................

34

Page 36: Modul Fisika Teknik Kimia

Perc. Penentuan m1 m2 t1 t2 t3

1 Nilai Air Kalorimeter

2

3

1 Kapasitas Panas Jenis.

2

3

4. Pertanyaan/Tugas.

1. Apa satuan dari Nilai Air Kalorimeter ?

2. Bagaimana anda menentukan kapasitas panas jenis zat cair ?

35