PEMAHAMAN DAN MISKONSEPSI SISWA KELAS XII IPA SMA PANGUDI LUHUR SEDAYU BANTUL TENTANG HUKUM II TERMODINAMIKA

PEMAHAMAN DAN MISKONSEPSI SISWA KELAS XII

IPA SMA PANGUDI LUHUR SEDAYU BANTUL

TENTANG HUKUM II TERMODINAMIKA

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh:

Christina Titis Vidiarti

NIM : 031424005

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2011

Motto dan Persembahan

Janganlah hendaknya kamu kuatir tentang apapun juga, tetapi

nyatakanlah dalam segala hal keinginanmu keada Allah dalam

doa dan permohonan dengan ucapan syukur.

(Filipi 4:6)

Kesulitan-kesulitan akan hilang jika dihadapi secara berani.

(Isacc Asimov)

Jika saya percaya saya bisa melakukannya, saya pasti akan mendapatkan kapasitas untuk mengerjakannya kendatipun mungkin saya tidak punya kapasitas itu pada awalnya.

(Mahatma Ghandi) Skripsi ini kupersembahan untuk:

Yesus Kristus & Bunda Maria Ayah - Ibu ku & kakak- adikku

Bapak T Sarkim & Almamaterku

ABSTRAK

Christina Titis Vidiarti, Pemahaman dan Miskonsepsi Siswa Kelas XII

IPA SMA Pangudi Luhur Sedayu Bantul Tentang Hukum II Termodinamika. Program Studi Pendidikan Fisika, Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta (2011).

Penelitian ini dilaksanakan pada siswa kelas XII IPA di SMA Pangudi Luhur Sedayu. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui tingkat pemahaman partisipan, untuk mengetahui apakah terjadi miskonsepsi pada partisipan dalam memahami hukum II termodinamika, dan jika terjadi dalam hal apa saja miskonsepsi tersebut.

Penelitian ini termasuk dalam penelitian deskriptif kualitatif dan instrumen yang digunakan adalah tes tertulis dan wawancara. Tes tertulis digunakan untuk mengetahui pemahaman partisipan. Kualitas soal-soal tes tertulis ditentukan dengan uji coba soal dan validitas isi.

Wawancara digunakan untuk mengetahui apakah partisipan mengalami miskonsepsi, jika terjadi dalam hal apa saja miskonsepsi tersebut. Wawancara dilakukan terhadap enam partisipan yang terdiri dari tiga partisipan yang memiliki tingkat pemahaman tinggi dan tiga partisipan yang memiliki tingkat pemahaman rendah.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara keseluruhan pemahaman partisipan tentang hukum II termodinamika masih kurang. Partisipan tidak memahami siklus Carnot, prinsip kerja mesin panas dan mesin pendingin, proses reversibel dan entropi. Partisipan juga beranggapan bahwa panas adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda.

ABSTRACT

Christina Titis Vidiarti, Understanding and Misconception Students

Grade XII Science in Pangudi Luhur High School Sedayu Bantul about Second

Law of Thermodynamics

Physics Education Study Program, Department of Mathematic and

Science Education, Faculty of Teacher Training and Education, Sanata Dharma

University, Yogyakarta (2011)

This research was conducted at the students of the grade XII science of the Pangudi Luhur High School in Sedayu. This research was aimed at develop understanding about the students understanding and students misconception of the second law of thermodynamics.

This descriptive qualitative research used to probe misconceptions amoung participants. The written test was used to obtain information about participant’s understanding, and interviews were conducted with six participats who had different understanding, there are consist of three participants who had high understanding and three participants who had low understanding.

The result shows that as whole the understanding of participants about the second law of thermodynamics infavorable. The research also demonstrate that participants didn’t understand about principle of heat engine and refrigerator, reversible processes, Carnot cycle and entropy. Participants also state that a body contains a certain among of heat.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Yesus Kristus dan Bunda Maria atas berkat dan kemurahan-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul “PEMAHAMAN DAN MISKONSEPSI SISWA KELAS XII IPA SMA

PANGUDI LUHUR SEDAYU BANTUL TENTANG HUKUM

II TERMODINAMIKA”. Dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terima

kasih kepada:

1. Bapak Drs. T.Sarkim, M.Ed, Ph.D, selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dan penuh dengan kesabaran membimbing serta membantu menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Drs. Aufridus Atmadi, M.Si., selaku Kaprodi Pendidikan Fisika 3. Segenap dosen penguji yang telah banyak membantu.

4. Bapak Markus Padmonegoro, selaku kepala sekolah SMA Pangudi Luhur Sedayu Bantul.

5. Bapak Purwonggo, S.Pd, guru mata pelajaran fisika SMA Pangudi Luhur Sedayu Bantul.

6. Teman-teman kelas XII IPA SMA Pangudi Luhur Sedayu, yang telah berpartisipasi.

7. Teman-teman kelas XII IPA2 SMA Negeri 1 Kalibawang, yang telah berpartisipasi.

8. Ayah dan ibuku tercinta, yang telah dengan sabar memberi semangat, selalu menantiku untuk menyelesaikan skripsi dan terima kasih atas segalanya.

9. Kakakku Fransisca Maria Venlya Oktasari, terima kasih atas doa dan dukungannya.

10. Adikku Benedictus Visijanuaryadi, be a wise and a good man.

11. Tony Haryanto, terima kasih atas perhatian dan bantuannya selama ini.

12. Mas Yono dan Frater Fery, terimaksih atas doa dan dukungannya.

13. Mas Wahyu dan Mas Rudi Haryanto, yang selalu memberikan semangaat.

14. Segenap dosen-dosen Pendidikan Fisika, yang telah mengubah pandanganku tentang fisika.

15. Staf Sekretariat JPMIPA.

16. Malaikat pelindungku, yang selalu menjagaku. Semoga hasil penelitian ini dapat memberikan sumbangan dan manfaat bagi perkembangan pendidikan dan ilmu engetahuan. Penulis menyadari skripsi inijauh dari kesemurnaan, maka kritik dan saran untuk penyempurnaan tulisan ini sangat diharapkan dan diterima penulis dengan senag hati.

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman JUDUL .................................................................................................................... i PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................................................... ii PENGESAHAN ...................................................................................................... iii MOTTO DAN PERSEMBAHAN........................................................................... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .................................................................. v LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................ vi ABSTRAK .............................................................................................................. vii ABSTRACT ............................................................................................................ viii KATA PENGANTAR ............................................................................................ ix DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ................................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xvi

BAB I. PENDAHULUAN...................................................................................... 1 A. Latar Belakang ......................................................................................... 1 B. Landasan Teori ......................................................................................... 2 1. Konsep ..................................................................................................

2. Konsepsi ............................................................................................... 3

3. Pembentukan Konsep .......................................................................... 4

4. Memahami Konsep .............................................................................. 5

5. Miskonsepsi .......................................................................................... 6

6. Cara Mendeteksi Salah Konsepsi ....................................................... 7

a. Peta Konsep .................................................................................. 7

b. Pilihan Ganda Disertai Alasannya ................................................ 7

c. Tes Esai Tertulis ............................................................................. 7

d. Wawancara Diagnosis ................................................................... 8

e. Diskusi Dalam Kelas...................................................................... 9

f. Praktikum Dengan Tanya Jawab..................................................... 9

7. Hukum II Termodinamika ................................................................... 10

a. Rumusan Hukum II Termodinamika ............................................. 10

b. Transfer Energi dalam Bentuk Kalor ............................................ 10

c. Arah Proses Termodinamik .......................................................... 11 1) Proses Reversibel ...................................................................... 12 2) Proses Ireversibel ...................................................................... 13

d. Siklus Carnot ................................................................................. 14

e. Mesin Panas .................................................................................. 19

f. Mesin pendingin ............................................................................. 21

g. Entropi ............................................................................................ 24 1) Entropi dalam Proses Reversibel ................................................ 25 2) Entropi dalam Proses Ireversibel ................................................ 26

8. Hasil Penelitian Tentang Pemahaman Siswa Terhadap Hukum II Termodinamika ..................................................................................... 27

C. Rumusan Masalah .................................................................................... 29

D. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 30

BAB II. METODOLOGI PENELITIAN .............................................................. 31 A. Jenis Penelitian ......................................................................................... 31 B. Waktu dan Tempat ................................................................................... 31 C. Partisipan ................................................................................................... 31 D. Metode Pengumpulan Data ................................................ .................... 32

1. Tes Tertulis ......................................................................................... 32

2. Wawancara ........................................................................................... 33

E. Instrumen Penelitian ................................................................................. 33

1. Tes Tertulis .......................................................................................... 33

2. Validitas Instrumen ............................................................................. 33

3. Wawancara .......................................................................................... 35

F. Desain Penelitian ...................................................................................... 36

G. Metode Analisis Data ............................................................................... 37

1. Analisis Tes Tertulis ........................................................................... 37 2. Analisis Hasil Wawancara ...................................................................

39 BAB III. DATA, ANALISIS, dan RANGKUMAN ............................................... 41

A. Data .......................................................................................................... 41

1. Hasil Tes Tertulis ................................................................................ 41

2. Tingkat Pemahaman Partisipan ........................................................... 44

3. Pemilihan Partisipan Untuk Wawancara ............................................. 46

B. Analisis Data ............................................................................................ 48

1. Pemahaman Partisipan Tentang Konsep Panas ................................... 48

2. Pemahaman Partisipan Tentang Siklus Carnot ................................... 53

a. Pemahaman Partisipan Tentang Prinsip Kerja Mesin Panas ............ 53

b. Pemahaman Partisipan Tentang Mesin Pendingin .......................... 60

3. Pemahaman Partisipan Tentang Proses Reversibel ............................ 65

4. Pemahaman Partisipan Tentang Entropi .............................................. 67

C. Rangkuman Pemahaman Partisipan .......................................................... 72

1. Pemahaman Partisipan Tentang Konsep Panas .................................. 72

2. Pemahaman Partisipan Tentang Siklus Carnot .................................... 73

3. Pemahaman Partisipan Tentang Proses Reversibel ............................ 74

4. Pemahaman Partisipan Tentang Entropi ............................................. 74

D. Keterbatasan Penelitian ............................................................................. 75

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 76 A. Kesimpulan .............................................................................................. 76 B. Saran .......................................................................................................... 76 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 78 LAMPIRAN .......................................................................................................... 79

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1. Kegiatan dalam penelitian ........................................................................ 36 Tabel 2. Contoh perhitungan jumlah skor ............................................................. 37 Tabel 3. Tingkat pemahaman partisipan .............................................................. 39 Tabel 4. Skor, jumlah bobot skor dan persentase jumlah bobot skor ................... 42 Tabel 5. Nilai akhir partisipan .............................................................................. 43 Tabel 6. Klasifikasi tingkat pemahaman partisipan .............................................. 44 Tabel 7. Kriteria tingkat pemahaman partisipan..................................................... 45 Tabel 8. Tingkat pemahaman partisipan dari hasil tes tertulis ............................... 45

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1. Peta konsep hukum II termodinamika ............................................... 79 Lampiran 2. Daftar partisipan ................................................................................. 80 Lampiran 3. Soal tes tertulis ................................................................................... 81 Lampiran 4. Jawaban Soal ..................................................................................... 88 Lampiran 5. Kriteria penskoran pada masing-masing soal ..................................... 93 Lampiran 6. Rangkuman jawaban partisipan ........................................................ 94 Lampiran 7. Transkrip Wawancara ........................................................................ 103 Surat Ijin Penelitian

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam pembelajaran fisika, pemahaman terhadap konsep merupakan salah

satu hal yang penting. Tanpa mengetahui konsep, semua pembelajaran akan menjadi pembelajaran hafalan dan bukan lagi pembelajaran bermakna. Banyak pelajar tidak memahami konsep fisika karena mereka menghafal sesuatu konsep dengan tidak memahami apa yang mereka hafal . Mereka menghafal konsep dari buku teks secara langsung dan tidak dapat menggunakan kata–kata sendiri untuk menjelaskan konsep tersebut .

Miskonsepsi pada siswa yang muncul secara terus menerus dapat mengganggu pembentukan konsep ilmiah. Miskonsepsi pada siswa disebabkan oleh prakonsepsi awal, kemampuan, tahap perkembangan, minat, cara berfikir, dan teman lain (Suparno,2005). Pembelajaran yang tidak memperhatikan miskonsepsi menyebabkan kesulitan belajar dan akhirnya prestasi belajar siswa rendah. Pandangan tradisional yang menganggap bahwa pengetahuan dapat dipindahkan secara utuh dari pikiran guru ke pikiran siswa perlu digeser menuju pandangan konstruktivisme yang berasumsi bahwa pengetahuan dibangun dalam diri siswa ( Howe,1996:45 ).

Tidak jarang bahwa konsep yang dimiliki siswa, meskipun tidak sesuai dengan konsep ilmiah, dapat bertahan lama dan sulit diperbaiki atau diubah selama dalam pendidikan formal. Misalnya siswa berpendapat bahwa bila suhu mendidih air adalah 100 C, maka setelah itu suhunya tidak pernah naik lagi bila dipanaskan. Mereka belum mengerti bahwa uap air bila dipanaskan terus dapat mencapai suhu lebih tinggi dari 100 C (Suparno,2005:2).

Salah satu penelitian tentang hukum II termodinamika pernah dilakukan oleh Sofia Kesidou dan Reindres Duit pada tahun 1993. Penelitian tersebut dirancang dengan menggunakan demonstrasi-demonstrasi dan pertanyaan-pertanyaan.

Demonstrasi-demonstrasi dan pertanyaan-pertanyaan yang ada dalam penelitian tersebut digunakan untuk membantu partisipan dalam memahami konsep tentang hukum II termodinamika. Dalam penelitian tersebut diketahui ada banyak permasalahan yang dialami partisipan dalam memahami konsep-konsep yang berkaitan dengan hukum II termodinamika. Antara lain, banyak partisipan yang tidak memahami konsep panas dan temperatur, partisipan juga tidak memahami proses reversibel dan ireversibel (Kesidou & Duit, 1993, 85-86).

Sehubungan dengan hal yang telah diuraikan di atas, penulis tertarik untuk melakukan penelitian tentang pemahaman dan salah konsepsi yang dialami oleh partisipan terhadap hukum II termodinamika.

B. Landasan Teori

1. Konsep

Konsep adalah benda-benda, kejadian-kejadian, situasi-situasi, atau ciri-ciri yang mempunyai ciri khas dan diwakili dalam suatu tanda atau simbol (Berg

V.D,1991). Misalnya, “meja” adalah sebuah benda yang mempunyai bentuk persegi

panjang, segitiga, dan bundar, dengan warna, bahan dan ukuran yang berbeda-beda, serta dengan 1, 2, 3, 4 kaki atau banyak kaki. Di sini meja menunjukkan sebuah konsep. Jadi konsep merupakan abstraksi ciri-ciri sesuatu yang mempermudah komunikasi antara manusia dan memungkinkan manusia berfikir.

Vygotsky seperti yang dikutip oleh Suparno membedakan konsep menjadi dua jenis konsep, yaitu konsep spontan dan konsep saintifik. Konsep spontan adalah konsep yang dipunyai siswa karena pergaulannya setiap hari pada situasi tertentu tanpa struktur yang sistematik. Sedangkan konsep saintifik didapat di bangku sekolah secara sistematik struktural. Kedua konsep itu saling mempengaruhi. Dalam proses pembelajaran konsep yang spontan perlahan-lahan diubah menjadi lebih saintifik, dan yang saintifik nanti mempengaruhi konsep spontan seseorang menjadi lebih maju dan lengkap. Dengan demikian konsep seseorang akan sesuatu terus berkembang (Suparno, 1996). Dari banyak pengalaman tentang miskonsepsi di bidang fisika, konsep spontan ini sering mengandung miskonsepsi. Hal ini dapat dimengerti karena konsep itu memang belum disistematisasi dan juga diperoleh secara spontan dari pengalaman-pengalaman sebelum mendapatkan pelajaran formal di sekolah.

2. Konsepsi

Konsepsi dapat didefinisikan sebagai tafsiran perorangan atau individu terhadap suatu konsep (Berg V.D, 1991). Contohnya konsep bola, bola dapat ditafisrkan oleh seorang anak sebagai suatu benda kecil, bulat dan menggelinding.

3. Pembentukan Konsep

Konsep-konsep dapat diperoleh dengan dua cara, yaitu formasi konsep

(concept formation) dan asimilasi (concept assimilation). Formasi konsep merupakan

bentuk perolehan konsep sebelum anak-anak masuk sekolah. Formasi konsep dapat disamakan dengan belajar konsep-konsep konkret. Asimilasi konsep merupakan cara utama untuk memperoleh konsep-konsep selama dan sesudah sekolah (Dahar R.W, 1989).

Banyak konsep yang kita peroleh dan berkembang semasa kecil, tetapi konsep-konsep itu mengalami modifikasi atau perubahan yang disebabkan karena pengalaman-pengalaman kita. Anak-anak memperoleh konsep-konsep seperti: meja, kursi dan lain-lain, konsep semacam ini diperoleh melalui proses pembentukan konsep. Pembentukan konsep merupakan suatu bentuk belajar penemuan (discovery learning), paling sedikit dalam bentuk primitif yang melibatkan proses-proses psikologi seperti analisis deskriminatif, abstraksi, diferensiasi, pembentukan hipotesis, pengujian dan generalisasi (Dahar R.W, 1989).

Setelah masuk sekolah, anak-anak diharapkan belajar banyak konsep melalui proses asimilasi konsep. Dalam proses asimilasi anak-anak diberi nama konsep dan atribut dari konsep itu. Ini berarti bahwa mereka akan belajar arti konseptual baru dengan memperoleh penyajian atribut-atribut kriteria dari konsep, kemudian mereka akan menghubungkan atribut-atribut ini dengan gagasan-gagasan yang relevan yang sudah ada dalam struktur kognitif mereka. Untuk memperoleh konsep-konsep melalui proses asimilasi, orang yang belajar harus memperoleh definisi formal dari konsep- konsep itu. Suatu definisi formal dari kata menunjukkan kesamaan-kesamaan dengan konsep itu, dan membedakan konsep itu dari konsep-konsep lain (Dahar R.W, 1989).

4. Memahami Konsep

Guru fisika akan dapat menanamkan konsep fisika dengan benar bila mereka sendiri memiliki konsep-konsep yang benar. Oleh karena itu pemahaman konsep secara benar adalah hal yang sangat penting bagi guru. Seseorang dapat dikatakan memahami suatu konsep apabila : 1) dapat mendefinisikan konsep yang bersangkutan, 2) menjelaskan perbedaan antara konsep yang bersangkutan dengan konsep-konsep yang lain, 3) menjelaskan hubungan-hubungan dengan konsep-konsep yang lain, 4) menjelaskan arti konsep dalam kehidupan sehari-hari (Berg V.D, 1991).

Menurut Klausmeier (1977) seperti yang dikutip oleh Dahar (1989), tingkat pemahaman konsep dibagi menjadi empat kriteria, yaitu : 1) tingkat konkret, 2) tingkat identitas, 3) tingkat klasifikatori, 4) tingkat formal. Tingkat konkret dicapai apabila telah mengenal suatu benda yang dihadapi sebelumnya. Tingkat identitas dicapai apabila mengenal suatu objek sesudah sesuatu selang waktu, bila orang itu mempunyai orientasi ruang yang berbeda terhadap objek itu, atau objek yang ditentukan. Sebagai contoh mengenal suatu bola dengan cara menyentuh bola itu bukan melihatnya. Tingkat klasifikatori telah dicapai apabila mengenal permasalahan dari dua contoh yang berbeda dari kelas yang sama. Tingkat formal telah dicapai apabila dapat menentukan atribut-atribut yang membatasi konsep.

5. Miskonsepsi

Miskonsepsi atau salah konsep adalah suatu konsep yang tidak sesuai dengan pengertian ilmiah yang diterima para pakar dalam bidang itu (Suparno P, 2005).

Contohnya, seorang anak berpendapat bahwa pada saat seseorang mendorong mobil dan mobil itu belum bergerak maka tidak ada gaya yang bekerja pada mobil tersebut.

Konsep tersebut salah karena meskipun mobil tidak bergerak, pada mobil tersebut terjadi gaya yang diakibatkan oleh dorongan orang trsebut. Bentuk miskonsepsi dapat berupa konsep awal, kesalahan, hubungaan yang tidak benar antar konsep-konsep, gagasan intuitif atau pandangan naïf.

Menurut Clement (1987) seperti yang dikutip oleh Suparno (2005), jenis miskonsepsi yang paling banyak terjadi adalah bukan pada pengertian yang salah selama proses belajar mengajar, tetapi suatu konsep awal (prakonsepsi) yang dibawa siswa ke kelas formal. Pengalaman siswa dengan konsep-konsep itu sebelum pembelajaran formal di kelas sangat mewarnai miskonsepsi yang dipunyai. Hal ini juga berarti, siswa sebenarnya sejak awal, bahkan sejak kecil sudah terus menerus mengkonstruksi konsep-konsep lewat pengalaman hidup mereka.

Menurut Berg (1991) tidak semua pemahaman siswa itu salah meskipun konsepsi siswa itu berbeda dengan konsepsi fisikawan. Jika konsepsi siswa itu sama dengan konsepsi fisikawan yang disederhanakan, maka konsepsi siswa tersebut tidak dapat dikatakan salah. Hanya konsepsi siswa yang bertentangan dengan konsepsi para pakar fisika saja yang dikatakan sebagai miskonsepsi.

6. Cara Mendeteksi Salah Konsepsi

Ada beberapa cara yang digunakan peneliti untuk mendeteksi miskonsepsi siswa, antara lain: wawancara, peta konsep, tes pilihan ganda dengan alasannya, diskusi di kelas, dan praktikum dengan tanya jawab (Suparno P, 2005).

a. Peta Konsep

Peta konsep dapat digunakan peneliti untuk mendeteksi miskonsepsi siswa dalam bidang fisika. Peta konsep mengungkapkan hubungan berarti antara konsep- konsep dan menekankan gagasan pokok, yang disusun hirarkis, dengan jelas dapat mengungkap miskonsepsi siswa yang digambarkan dalam peta konsep tersebut.

Miskonsepsi dapat diidentifikasi dengan melihat apakah hubungan antara konsep- konsep itu benar atau tidak. Biasanya miskonsepsi dapat dilihat dalam proporsi yang salah dan tidak ada hubungan yang lengkap antar konsep.

b. Pilihan Ganda Disertai Alasannya

Dalam pilihan ganda disertai alasannya siswa harus menulis alasannya menjawab seperti itu. Dalam bagian alasan, siswa harus menulis mengapa bisa memilih jawaban itu. Berdasarkan hasil jawaban yang tidak benar dalam pilihan ganda ini, dapat dilakukan wawancara terhadap siswa. Tujuan dari wawancara ini adalah untuk meneliti bagaimana cara berfikir siswa dan mengapa mereka bisa berfikir seperti itu.

c. Tes Esai Tertulis

Tes esai yang memuat beberapa konsep fisika yang hendak diajarkan atau yang sudah diajarkan seharusnya dapat dipersiapkan oleh guru. Dari hasil tes tersebut dapat diketahui miskonsepsi yang dibawa oleh siswa dan dalam bidang apa. Setelah ditemukan miskonsepsinya, beberapa siswa dapat diwawancarai untuk lebih mendalami, mengapa mereka mempunyai gagasan seperti itu. Dari hasil wawancara itulah akan terlihat dari mana miskonsepsi itu dibawa.

d. Wawancara Diagnosis

Wawancara berdasarkan konsep fisika dapat dilakukan untuk melihat miskonsepsi yang dialami siswa. Guru memikirkan beberapa konsep fisika yang diperkirakan sulit dimengerti oleh siswa atau beberapa konsep fisika yang pokok dari bahan yang diajarkan. Kemudian siswa diajak untuk mengekspresikan gagasan mereka mengenai konsep-konsep di atas. Dari sini dapat dimengerti miskonsepsi yang ada dan sekaligus ditanyakan dari mana mereka memperoleh konsep alternatif tersebut.

Wawancara dapat berbentuk bebas dan terstruktur. Dalam wawancara bebas, guru atau peneliti bebas bertanya kepada siswa dan siswa dapat dengan bebas menjawab. Dalam wawancara ini pertanyaan ataupun urutannya tidak perlu dipersiapkan. Sedangkan dalam wawancara terstruktur, pertanyaan sudah dipersiapkan dan urutannya secara garis besar sudah disusun sehingga memudahkan dalam praktiknya. Keuntungan wawancara terstruktur adalah peneliti dapat secara sistematis bertanya pada siswa. Bagi peneliti yang belum biasa melakukan wawancara sebaiknya mempersiapkan pertanyaan-pertanyaan terlebih dahulu. Hal itu dilakukan untuk menghindari kemacetan-kemacetan dalam wawancara. Sebaiknya dalam wawancara digunakan perekam agar tidak kehilangan data yang diperlukan.

e. Diskusi Dalam Kelas

Dalam diskusi di kelas siswa diminta mengungkapkan gagasan mereka tentang konsep yang sudah diajarkan atau hendak diajarkan. Dari diskusi di kelas itu dapat dideteksi juga apakah gagasan mereka tepat atau tidak. Dari diskusi itu guru atau seorang peneliti dapat mengerti miskonsepsi yang dimiliki siswa. Dalam diskusi ini yang perlu diperhatikan adalah membantu agar setiap siswa berani bicara untuk mengungkakan pikiran mereka tentang persoalan yang dibahas.

f. Praktikum Dengan Tanya Jawab

Praktikum yang disertai dengan tanya jawab antara guru dan siswa yang melakukan praktikum dapat digunakan untuk mendeteksi apakah siswa mempunyai miskonsepsi tentang konsep praktikum atau tidak. Selama praktikum, guru selalu bertanya konsep siswa dan bagaimana siswa menjelaskan persoalan dalam praktikum tersebut. Praktikum ini dapat diuraikan sebagi berikut :

1. Guru mengungkapkan persoalan yang ingin dilakukan dalam praktikum. Misalnya, ingin mengetahui apa saja yang mempengaruhi pemuaian volume suatu benda.

2. Siswa diminta untuk membuat hipotesis atau dugaan lebih dulu beserta alasannya.

3. Siswa melakukan praktikum. Selama itu guru dapat mengajukan pertanyaan- pertanyaan sehingga siswa semakin mengerti konsep pemuaian volume.

4. Siswa menyimpulkan hasilnya. Guru menanyakan apakah hasilnya sesuai dengan hipotesis yang dipikirkan sebelumnya.

5. Dari seluruh proses di atas, guru dapat mengerti apakah siswa mengalami miskonsepsi atau tidak, dan bagaimana miskonsepsi itu terjadi.

7. Hukum II Termodinamika

a. Rumusan Hukum II Termodinamika

Terdapat berbagai versi rumusan hukum II termodinamika. Namun, pada umumnya hukum ini mengatur peristiwa mana yang dapat terjadi dan mana yang tidak dapat terjadi. Rumusan hukum II termodinamika adalalah sebagai berikut :

1. Panas tidak mungkin mengalir secara spontan dari benda yang suhunya rendah ke benda yang suhunya tinggi ( rumusan Clausius).

2. Tidak ada mesin yang yang dapat mengubah seluruh panas yang diterimanya menjadi kerja. Atau dengan kata lain tidak ada mesin yang mempunyai efisiensi 100 % ( rumusan Kelvin – Planck )

3. Semua proses yang terjadi secara spontan di alam ini cenderung membawa alam ini semakin tidak teratur atau paling tidak sama dengan keadaan semula. Atau dengan kata lain dalam setiap proses yang terjadi secara alamiah, entropi alam semesta selalu bertambah.

b. Transfer Energi dalam Bentuk Kalor

Ketika dua benda yang temperaturnya berbeda diletakkan saling bersentuhan, maka kalor akan mengalir secara spontan dari benda yang bertemperatur lebih tinggi ke benda yang bertemperatur lebih rendah. Aliran kalor ini cenderung dalam arah yang menyamakan temperatur. Jika kedua benda tersebut disentuhkan cukup lama maka temperatur keduanya akan sama, keduanya dikatakan dalam kesetimbangan termal dan tidak ada lagi kalor yang mengalir diantaranya. Jadi kalor adalah energi yang ditransfer dari satu benda ke benda yang lainnya karena adanya perbedaan temperatur. Kalor dapat dikenali pada saat terjadi perbedaan temperatur.

Pada abad ke-18 kalor digambarkan sebagai aliran fluida yang disebut kalori. Pada abad ke-19 kalor dianggap sebagai energi yang setaraf dengan kerja. Gagasan bahwa kalor setaraf dengan energi diutarakan oleh James Prescott Joule (1818 – 1889). Joule melakukan percobaan penting untuk membuktikan bahwa kalor itu seperti kerja yang mempresentasikan transfer energi. Inilah salah satu percobaan yang dilakukan oleh Joule :

beban

m A h

kalorimeter Gambar Percobaan Joule pada tara kalor mekanik

Bila beban dilepas maka beban akan jatuh ke bawah. Beban yang jatuh ini akan memutar pengaduk A sehingga berputar. Gesekan air dan pengaduk ini akan menyebabkan temperatur air naik. Akibatnya kalorimeter menjadi panas. Beban jatuh sejauh h, maka melakukan kerja sebesar E potensial = mgh Joule. Selisih energi

∆

potensial inilah yang dipakai untuk memanaskan air sebesar Q = m air . c air T

∆ ∆ kalori. Secara kuantitatif, kerja 4,186 joule ekuivalen dengan 1 kalori.

c. Arah Proses Termodinamik

Setiap perubahan dalam koordinat termodinamika dari suatu sistem disebut proses. Hukum II termodinamika menentukan suatu proses mungkin berlangsung atau tidak. Dalam termodinamika terdapat 2 macam proses, yaitu proses reversibel dan proses irreversibel.

1) Proses Reversibel

Suatu proses dalam sebuah sistem dapat mengalami proses reversibel apabila sistem tersebut dan semua bagian dari sekelilingnya dapat dengan tepat kembali ke keadaan awalnya setelah proses berlangsung. Sebuah sistem yang mengalami proses reversibel selalu mendekati kesetimbangan termodinamik antara sistem itu dengan lingkungannya.

Jika sebuah sistem benar–benar berada pada kesetimbangan termodinamik maka tidak akan terjadi perubahan keadaan. Panas tidak akan mengalir ke dalam atau ke luar sistem yang suhunya benar–benar sama dan sistem tersebut tidak akan melakukan kerja terhadap lingkungannya.

Sebuah proses reversibel merupakan idealisasi yang tidak pernah benar–benar terjadi pada dunia nyata. Akan tetapi, proses reversibel ini dapat dibayangkan. Proses reversibel dapat terjadi dengan persyaratan yang sangat khusus, yaitu : a) Selama proses tidak ada gesekan.

b) Jika terjadi perpindahan panas maka perpindahan ini hanya diakibatkan oleh perubahan suhu sedikit demi sedikit.

c) Tidak terjadi percampuran.

d) Tidak terjadi pembakaran. Berikut ini adalah contoh peristiwa reversibel:

a) Osilasi pendulum pada ruang hampa. Gerakan pendulum dapat dikatakan mendekati proses reversibel karena gesekan pada titik pivot dapat dikurangi.

Pada batas di mana gesekan dihilangkan, keadaan pendulum maupun sekelilingnya akan kembali seutuhnya di akhir setiap periode gesekan. Proses ini disebut proses reversibel.

b) Jika dua benda yang berada pada temperatur yang berbeda maka benda tersebut dapat berinteraksi secara termal. Jika perbedaan temperatur kedua benda mendekati nol, maka perpindahan panas tersebut mendekati kondisi reversibel.

2) Proses Ireversibel

Suatu proses dikatakan sebagai proses ireversibel jika sistem dan semua bagian dari sekelilingnya tidak dapat kembali tepat kepada keadaan awalnya setelah proses berlangsung. Proses termodinamik yang berlangsung secara alami merupakan proses ireversibel. Proses tersebut adalah proses yang berlangsung secara spontan pada satu arah, tetapi tidak pada arah sebaliknya.

Hal–hal yang bisa menyebabkan terjadinya proses ireversibel antara lain : adanya gesekan, terjadi percampuran secara spontan unsur–unsur dengan komposisi yang berbeda, reaksi kimia spontan, serta magnetisiasi. Aliran panas dari benda panas ke benda dingin adalalah salah satu contoh proses ireversibel.

Proses ireversibel disebut juga proses nonkesetimbangan, karena sistem tidak pernah berada pada kesetimbangan termodinamik pada keadaan awal hingga akhir proses.

d. Siklus Carnot

Pada tahun 1824 Sadi Carnot (1796 – 1832) mengembangkan sebuah mesin panas ideal yang memiliki efisiensi maksimum yang masih sesuai dengan hukum II termodinamika. Siklus pada mesin ini disebut siklus Carnot.

Siklus Carnot terdiri dari dua proses isotrmal reversibel dan dua proses adiabatik reversibel.

P A Q

1 B

1 D

2 Q

2 C

V Gambar Siklus Carnot yang digambarkan pada diagram P-V untuk gas ideal Langkah-langkah yang terjadi pada siklus Carnot adalah sebagai berikut :

Proses AB adalah proses ekspansi isotermal. Pada proses ini usaha yang dilakukan

gas adalah :



V  

_{B B} V 

W = n R T ln = n R T ln

AB A

1 V _{A A}

V     Pada proses isotermal, suhu tidak berubah sehingga energi dalam dari sistem tidak berubah (perubahan energi dalam U = 0). Panas yang diserap oleh sistem pada

∆

proses ini adalah :

1 = W AB U

∆

1 = W AB

V   _B

1 = n R T 1 ln

V _A  

Proses CD adalah proses kompresi isotermal. Pada proses ini usaha yang dilakukan

gas adalah :

V V     _{D D}

W CD = n R T C ln = n R T

2 ln

V _{C C}

V     Panas yang diterima oleh sistem adalah sama dengan usaha yang dilakukan oleh gas.

Sebab pada proses isotermal U = 0, maka :

∆

Q terima = W CD U

∆  V  _D

Q = n R T ln

terima

2 V _C  

Pada proses ini Q terima akan bernilai negatif karena usahanya negatif, volume gas berkurang. Jika Q

2 didefinisikan sebagai panas yang dibuang, maka :

2 = Q terima

V  D 

2 = - n R T 2 ln

V _C  

V   _C

Q = n R T ln

2 V _D  

Perbandingan antara Q

2 dan Q 1 adalah :  V   _{C C} V  nRT ln ln ₂ V

V Q D T D ₂ ₂    

= =

Q T ₁ V ¹ V  B   B  nRT ln ln ₁ V _{A A}

V    

Proses BC adalah proses ekspansi adiabatik. Pada proses ini tidak ada panas yang

diserap maupun keluar sistem. Selama proses suhu gas turun dari T

1 ke T 2 . Untuk

proses adiabatik berlaku : _ PV = konstan

Karena PV = nRT, maka persamaan di atas menjadi : _{ −} ₁ PV V = konstan _ ₁

−

nRT V = konstan Karena n dan R juga bsarnya konstan, maka : _ ₁

−

T V = konstan Atau dapat juga ditulis : _ _{1 } ₁

− −

1 V 1 = T

2 V

2 Pada proses BC : _ _{1 } ₁ − −

T B

V B = T C

V C _{ −} ₁ T T  _{1 B C} V  = =

T T _{2 C B}

V  

1 ) ln
1 )

   

− 

ln ln =

V V

C ^D ^B ^C

   

.......... ( 2 ) Dari perbandingan antara persamaan ( 1 ) dan ( 2 ) diperoleh :

T T

    ₂ ₁

− 

    ₂ ₁

T T

V V

    _A ^D

V V

    _B ^C

ln ln = 1 ln

V V

  A ^D ^B ^C

   

T T  

    ₂ ₁

−



ln =

    _A _D

Proses DA adalah proses kompresi adiabatik. Dalam proses ini tidak ada panas yang

........... ( 1 )

    ₂ ₁ T T

− 

V V

    _B _C

V V

    _B _C



= (

    ₂ T ₁ T

diserap maupun yang keluar sistem. Selama proses suru gas naik dari T

ke T

V V  

V V

    _A _D



= (

T T

  ₂ ₁

  ^ _A ^D

1 T A ¹ − ^ _A

−  

= ¹

T T

= _D ^A

2 ¹ T T

V = T D ¹ − ^ _D

– ln V
– ln V

ln ln = ₁ ² T

= ₁ ² T

T  

   

PEMAHAMAN DAN MISKONSEPSI SISWA KELAS XII IPA SMA PANGUDI LUHUR SEDAYU BANTUL TENTANG HUKUM II TERMODINAMIKA