PANAS JENIS ZAT PADAT

(F-1)

I. Tujuan Percobaan

Untuk menentukan panas jenis dari zat padat (logam)

II. Alat-alat percobaan dan fungsinya

1. Kalorimeter dengan pengaduk

Berfungsi untuk mengukur kalor pada kegiatan praktikum ini

2. Termometer

Berfungsi untuk mengukur suhu benda dan zat cair

3. Tabung takaran

Berfungsi untuk mengukur volume zat yang diperlukan

4. Silinder alumunium

Berfungsi sebagai logam yang akan diukur panas jenisnya

5. Balok kuningan

Berfungsi sebagai logam yang akan diukur kalor jenisnya

6. Benang

Berfungsi untuk mengikat logam dan mengangkatnya dari air

mendidih

III. Tinjauan Pustaka

Kalor merupakan suatu istilah yang sering dicampuradukkan dengan

suhu atau kadang-kadang dengan energi dalam. Jadi, kalor adalah energi dalam

yang di pindahkan dari suatu benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu

rendah pada saat kedua benda dicampurkan. Satu kalori didefinisikan sebagai

jumlah kalor yang ketika diberikan pada 1 gram air yang akan menaikkan suhu air

tersebut 1 derajat celcius. Dalam SI, satuan kalor adalah joule (J), dimana

1 kalori = 4,184 J = 4,2 J

Ketika 1 kilokalori (4.180 J) kalor diberikan kepada 1 kg air, suhu air

akan naik 1 K (1 0C). Tetapi untuk menaikkan suhu 1 kg gliserin 1 derajat hanya

diperlukan kira-kira 2.510 J dan untuk menaikkan suhu 1 kg aluminium satu

1

derajat hanya diperlukan 900 J. Kalor jenis didefinisikan sebagai kalor yang

diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg suatu zat sebesar 1 Kelvin ( 1 0C). Kalor

jenis diberi lambang c.

Jadi, c air = 4.180 J/kg K, c gliserin = 2.510 J/kg K dan c aluminium = 900 J/kg K.

Kapasitas kalor didefinisikan sebagai kalor yang diperlukan untuk

menaikkan suhu seluruh benda sebesar 1 derajat celcius. Kapasitas kalor

dinyatakan dalam J/K atau J/oC.

Dalam suatu eksperimen, jika terdapat sistem A dan sistem B dimana

sistem A temperaturnya lebih tinggi dari sistem B. ketika kedua sistem tersebut

disatukan, maka akan diperoleh suatu kesetimbangan termal dimana suhu A turun

dan suhu B naik. Para ahli menyimpulkan bahwa sistem A kehilangan panas yang

mengalir ke sistem B. Peristiwa ini disebut dengan aliran panas atau perpindahan

panas dari A ke B. pada mulanya, yang dianggap berpindah tersebut disebut

dengan kalorik yaitu sesuatu zat alir yang tidak berbobot dan tidak dapat dilihat.

Setelah abad ke 18 dan 19, teori ini digantikan dengan teori bahwa aliran panas

tersebut berupa perpindahan energi.

Logam yang dipanaskan akan mengalami kenaikan suhu. Energi panas

(kalor) yang diperlukan untuk menaikan suatu massa logam disebut dengan panas

jenis yang dilambangkan dengan cz.

Besarnya energi panas dapat diukur dengan kalorimeter dan

kalorimeter ideal tidak menyerap panas dari lingkungan. Akan tetapi, pada

kenyataannya, kalorimeter menyerap sejumlah energi panas dari lingkungan.

Sehingga kapasitas kalorimeter harus diperhitungkan. Apabila kalorimeter diisi air

dengan massa ma dan suhu T1 yang sama dengan suhu kalorimeter. Kemudian di

dalamnya dimasukkan logam bermassa mz dengan suhu T2, maka akan terjadi

kesetimbangan termal pada suhu T3. Perpindahan panas ke lingkungan bernilai

kecil sehingga dapat diabaikan. Dalam kasus ini dianggap T2 > T1, sehingga logam

melepaskan kalor ke air dan kalorimeter.

2

Berdasarkan asas black diperoleh persamaan :

Qlepas = Qterima

mz cz ( T2 - T3 ) = ma c ( T3 – T1 ) + C ( T3 – T1)

mz cz ( T2 – T3 ) = ( ma c + C ) ( T3 – T1 )

cz = ( ma c + C ) ( T3 – T1 )

mz ( T2 – T3 )

keterangan :

c = Panas jenis zat padat ( Kal / g ºC )

C = Kapasitas panas Kalorimeter ( Kal / ºC )

cz = Panas jenis zat padat ( Kal / g ºC )

Proses perpindahan panas dapat terjadi dengan 3 cara yaitu ; secara

konduksi, konveksi, dan radiasi.

Konduksi adalah proses perpindahan kalor dari suatu zat yang suhunya tinggi

ke suhu yang rendah tanpa disertai perpindahan partikel.

Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida ke bagian

fluida lainnya oleh pergerakan fluida itu sendiri akibat perbedaan massa jenis.

Radiasi adalah proses perpindahan kalor dalam bentuk gelombang

elektromagnetik.

IV. Prosedur Percobaan

1. Menimbang massa balok alumunium dengan neraca O’Hauss

2. Mengisi kalorimeter dengan 100 cm3 air dengan menggunakan

tabung takaran. Biarkan sesaat. Kemudian mengukur suhunya.

3. Memanaskan balok alumunium dengan mencelupkannya ke dalam

air mendidih selama 5 menit, kemudian mengukur suhu air

tersebut.

4. Mengambil balok alumunium tersebut keringkan dan masukkan

dengan cepat ke dalam kalorimeter

5. Mengaduk dengan teratur sampai diperoleh suhu setimbang

6. Mengulangi percobaan untuk volume air 200 cm3

7. Mengulangi prosedur diatas untuk balok besi

3

V. Tugas Pendahuluan

Soal :

1. Jelaskan dengan singkat apa yang dimaksud dengan asas Black dan

dari percobaan, mana penerima panas dan pelepas panas !

2. Turunkan persamaan di atas dan jelaskan !

3. Jelaskan dengan singkat apa perbedaan antara konduksi, konveksi,

dan radiasi !

4. Jelaskan mengapa suhu awal kalorimeter harus sama dengan suhu

air !

5. Apa yang dimaksud dengan suhu kesetimbangan ?

6. Jelaskan arti fisis dari cz untuk alumunium dan besi dan tuliskan

harga panas jenis literatur !

Jawab :

1. Asas Black berbunyi

“ Apabila dalam kondisi adiabatis dicampurkan dua macam zat yang mula-

mula berbeda suhunya sampai mencapai suatu kesetimbangan termal, maka

jumlah kalor yang dilepaskan benda bersuhu tnggi sama dengan jumlah kalor

yang diterima benda bersuhu rendah ”

dalam percobaan yang bertindak sebagai penerima panas adalah air dan

kalorimeter dan yang bertindak sebagai pelepas panas adalah logam.

2. Berdasarkan asas Black, diperoleh persamaan :

Qlepas = Qditerima

mz cz ( T2 - T3 ) = ma c ( T3 – T1 ) + C ( T3 – T1)

mz cz ( T2 – T3 ) = ( ma c + C ) ( T3 – T1 )

cz = ( ma c + C ) ( T3 – T1 )

mz ( T2 – T3 )

4

karena kalorimater masih menyerap kalor dari lingkungan, maka kapasitas

kalor pada kalorimeter harus diperhitungkan.

3. Konduksi => perpindahan panas dari suatu titik ke titik lain dari suatu

benda dimana benda tersebut tidak ikut berpindah

molekulnya.

Konveksi => perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain dimana

molekul zat tersebur ikut berpindah

Radiasi => perpindahan panas dalam bentuk gelombang

elektromagnetik tanpa memerlukan medium

4. Suhu awal kalorimter harus sama dengan suhu air agar tidak terjadi aliran

panas dari kalorimeter ke air dan sebaliknya, sehingga aliran panas hany

terjadi dari logam sehingga kalor jenis logam dapat diketahui dengan

tepat.

5. Suhu kesetimbangan adalah suhu yang diperoleh setelah mencampurkan

dua zat yang berbeda temperaturnya hingga suhu kedua zat sama.

6. Kalor jenis ( cz ) alumunium yaitu kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan

suhu 1 gram alumunium sebesar 1 oC.

Kalor jenis ( cz ) besi yaitu kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1

gram besi sebesar 1 oC.

Kalor jenis Alumunium : 0,217 Kal / g oC

Kalor jenis besi : 0,113 Kal / g oC

5

DAFTAR PUSTAKA

Zemansky, Mark W. 1957. Heat and Thermodinamics. Tokyo : Japan

Zemansky, Sears. 1982. Fisika untuk Universitas. Bandung : Binacipta

Operation, Ganesha. 2000. Intensif Program Study IPA. Bandung : Ganesha

Operation

6