LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR

Kalorimeter

Disusun Oleh :

Nama : Estakania

NPM : 240210120094

Kelompok/ shift : 5/B1

Waktu : 13.00 – 15.00 wib

Asisten : Rijalul Fikri Rusyda Sofyan

LABORATORIUM FISIKA DASAR

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2012

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. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan

2. Merangkai sistem pada percobaan kalorimeter

3. Mengukur 100 ml air suling menggunakan gelas ukur kemudian

dimasukan kedalam kalorimeter

4. Menghubungkan arus listrik dan sistem

5. Mengatur arus sebesar 2 ampere (ditunjukkan oleh amperemeter)

6. Mencatat nilai tegangan pada voltmeter

7. Mencatat nilai kenaikan suhu yang ditunjukkan termometer setiap 3 menit

sekali selama 15 menit menggunakan stopwatch

8. Mengulangi 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 energy 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 =

QI 2 . R .t

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 =

(mc=C ) ΔTI .V . t

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

C = 4,2 kj/kg.k

aair = 1c =

1

4,2 kjkgk

= 0,238 KJ.0C/avs

Tabel 4.1 Hasil pengamatan

I

(A)

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

0,3 0,2

180

29

30 1 0,038

0,066

360 35 6 0,11

540 35 6 0,07

720 35 6 0,058

900 36 7 0,054

0,5 0,3

180

33

36 3 0,047

0,029

360 37 4 0,031

480 38 5 0,026

540 38,25 5,25 0,020

900 39,75 6,75 0,021

R1 = vI =

0,20,3 = 0,67

o Q = a x I ² x R x t

o Q1 = 0,038 . (0,3)2 . 0,67 . 180 = 0,41

o Q2 = 0,11 . (0,3)2 . 0,67 . 360 = 2,376

o Q3 = 0,07 . (0,3)2 . 0,67 . 540 = 2,268

o Q4 = 0,058 . (0,3)2 . 0,67 . 720 = 2,506

o Q5 = 0,054 . (0,3)2 . 0,67 . 900 = 2,916

R2 = vI =

0,30,5 = 0,6

o Q6 = 0,047 . (0,5)2 . 0,6 . 180 = 1,269

o Q7 = 0,031 . (0,5)2 . 0,6 . 360 = 1,674

o Q8 = 0,026 . (0,5)2 . 0,6 . 540 = 2,106

o Q9 = 0,020 . (0,5)2 . 0,6 . 720 = 2,203

o Q10 = 0,021 . (0,5)2 . 0,6 . 900 = 2,835

Ketelitian percobaan

1. KP1 = |a−aair

aair|x100 %

|0,066−0,2380,238 |x 100 % = 72,27%

2. KP2 = |a−aair

aair|x100 %

|0,029−0,2380,238 |x100 % = 87,81%

Kesalahan relatif

KR1 = 100% - (|a−aair

aair |x100 %) 100% - (|0,066−0,238

0,238 |x100 %)= 27,73%

KR2 = 100% - (|a−aair

aair|x100 %)

100% - (|0,029−0,2380,238 |x 100 %)= 12,19%

4.2 Pembahasan

Pada praktikum kali ini, praktikkan melakukan percobaan untuk

membuktikan kebenaran mengenai hukum termodinamika 1 mengenai energi

yang 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.

Pada praktikum kali ini, dengan media utama air suling dapat kita

ketahui tara panas listrik pada kalorimeter, jika dialiri listrik maka perubahan

suhu akan terjadi. Kemudian suhu dapat kita amati pada waktu 3 menit, 6

menit, 9 menit, 12 menit, dan 15 menit. Untuk mengetahui suhu air suling

pada kalorimeter maka dilakukan dua kali yaitu suhu awal dan suhu akhir,

suhu yang kita gunakan pada tara panas listrik ini adalah selisih antara suhu

akhir dengan suhu awal, maka didapatlah nilai tara panas listrik yang pertama

dan yang kedua, kemudian jumlah nilai tara panas listrik ini dibagi dengan

jumlah percobaan yang dilakukan, sehingga didapatkan nilai tara panas rata-

rata.

Tara panas tersebut dapat kita ketahui besarnya dengan turunan dari

rumus Q yaitu

a= QI 2 x R xt

Selain menghitung tara panas, dalam percobaan ini kita juga menghitung

kalor yang terjadi menggunakan rumus

Q = a x I ² x R x t

Setelah diperoleh nilai tara listrik, maka dilakukan perhitungan ketelitian

percobaan. Dengan menggunakan literatur 1 C = 4,2 joule didapatkan nilai

ketelitian percobaan 72,27% untuk arus 0,3 Ampere dan ketelitian percobaan

87,81% untuk arus 0,5 ampere.

BAB V

PENUTUP

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.

DAFTAR PUSTAKA

Anonimus. dalam

http://massumadi.blogspot.com/2010/01/kalorimeter.html (diakses tanggal

6 Desember 2012 pukul 16.30 WIB)

Anonimus. . dalam http://diannovitasari.wordpress.com/jenis-jenis-

kalorimeter/ (diakses tanggal 6 Desember 2012 pukul 16.35 WIB)

Anonimus. . dalam http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorimeter (diakses

tanggal 6 Desember 2012 pukul 16.38 WIB)

Zaida. 2012. Petunjuk Praktikum Fisika Dasar. Bandung: Fakultas Teknologi

Industri

Pertanian Universitas Padjadjaran.

.