percobaan kalor dan jenis logam
I.
Judul Percobaan
Kalor Jenis
II.
Tujuan Percobaan
1. Memahami sifat-sifat pertukaran kalor yang terjadi antara dua buah benda yang
suhu awalnya berbeda.
2. Menentukan kalor jenis beberapa logam melalui percobaan dengan metoda
mencampur.
III.
Landasan Teori
Untuk menaikkan suhu suatu benda dari suhu awal t 1 sampai suhu akhir t2
diperlukan sejumlah kalor. Banyaknya kalor yang diperlukan tergantung pada massa
benda, kalor jenis bahan benda tersebut, dan selisih suhunya. Kesederhanaan ini dapat
dinyatakan dalam persamaan:
Q=mc ∆ t
Kalor
dapat menaikkan atau menurunkan suhu.Semakin besarkenaikan
suhu
maka kalor yang diterima semakin banyak. Semakin kecil kenaikan suhu maka kalor
yang diterima semakin sedikit. Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau
sebanding dengan kenaikan suhu (∆t) jika massa (m) dan kalor jenis zat (c) tetap.
Semakin besar massa
zat
(m) maka
kalor
(Q)
yang
diterimasemakin
banyak. Semakin kecil massa zat (m) maka kalor (Q) yang diterima semakin sedikit.
Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurusatau sebanding dengan massa zat (m) jika
kenaikan suhu (∆t) dan kalor jenis zat (c) tetap.
Semakin besar kalor jenis zat (c) maka kalor (Q) yang diterimasemakin
banyak. Semakin kecil kalor jenis zat (c) maka kalor (Q) yang diterima semakin
sedikit. Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau sebanding dengan kalor jenis
zat (c) jika kenaikan suhu (∆t) dan massa zat (m) tetap.
Pengukuran besaran kalor dengan metode mencampur dengan menggunakan
prinsip bahwa bila terjadi pertukaran kalor antara dua benda yang suhu awalnya
berbeda, besarnya kalor yang hilang oleh benda yang lebih dingin dan akhirnya
tercapai suatu suhu keseimbangan antara keduanya. Hal ini benar bila tidak ada kalor
yang diperoleh atau hilang oleh suatu sistem ke sekelilingnya.
Sesuai dengan Azas Black yaitu jika dua macam benda atau zat yang berbeda
suhunya dicampur atau disentuhkan maka zat yang suhunya lebih tinggi akan
melepaskan panas yang sama banyaknya dengan panas yang diserap oleh zat yang
suhunya lebih rendah.
Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :
Qlepas=Qterima
Setiap benda tertentu dicirikan oleh kapasitas kalor, yaitu jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan suhu benda itu satu derajat celcius. Jelaslah kapasitas
kalor itu tergantung pada massa dan sifat benda tersebut. Untuk menghilangkan
ketergantungan pada massa dan mendapatkan cirri-ciri yang hanya bergantung pada
bahan-bahan tersebut, maka didefinisikan kalor jenis yaitu kapasitas kalor dari satu
gram bahan tersebut. Satuan dari kapasitas kalor adalah kal/gr 0C. Ingat satu kalori
adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air pada 1 0C. jadi
secara definisi, kalor jenis air adalah 1 kal/gr 0C. kapasitas kalor dari m gram air
adalah m, sedangkan kapasitas kalor suatu zat massanya (m) dan kalor jenis c
kal/gram 0C adalah m.c. karena mc/m = c, maka kalor jenis dari suatu zat dapat
dipandang sebagai perbandingan kapasitas kalor benda dengan kapasitas kalor air
dengan massa yang sama.
Pada percoabaan ini kalor jenis dua logam yang berbeda akan diukur dengan
mempelajari pertukaran kalor antara sampel dari masing-masing logam itu dan
sejumlah massa air. Bejana tempat terjadinya pertukaran ini disebut kalorimeter.
Suatu cawan bisa digunakan sebagai kalorimeter dengan mengambil kalor yang
diberikan kalor yang diberikan atau diserap oleh cawan. Untuk menjaga agar jangan
banyak kalor yang diserap, biasanya digunakan cawan logam tipis yang kapasitas
kalornya kecil dan mudah diukur dan diletakkan dalam selubung penyekat untuk
mencegah terjadinya pertukaran kalor keluar. Cara yang paling mudah dan sangat
memuaskan adalah dengan menggunakan cawan stirobus, yang memberikan dua
kapasitas kalor kecil yang dapat diabaikan.
Pada percobaan mengukur kalor jenis suatu bahan, jika dimisalkan M adalah
massa bahan, Ch adalah kalor jenis bahan, t1 adalah suhu awal bahan, t2 adalah suhu
kesetimbangan, t3 adalah suhu awal kalorimeter dan air dingin, m adalah massa air
dingin, c adalah kalor jenis air, m1 adalah massa kalorimeter, c1 adalah kalor jenis
kalorimeter, maka persamaan azas Black di atas dapat ditulis sebagai berikut.
Qlepas = Qterima
Mc h (t 1 −t 2 )=(mc+m1 c 1 )(t 2 −t 3 )
(mc+ m1 c1 )(t 2−t3 )
c h=
M (t 1 −t 2 )
Keterangan:
M = massa logam (gram)
c = kalor jenis logam
t1 = suhu awal logam
t2 = suhu kesetimbangan
m = massa air
t3 = suhu awal air dan calorimeter
c1 = kalor jenis bahan pembuat cawan
Kalor jenis suatu benda menyatakan kemampuan suatu benda untuk menyerap
kalor atau melepaskan kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin kecil
kemampuan benda tersebut menyerap atau melepaskan kalor. Semakin kecil kalor
jenis benda, semakin baik kemampuan benda tersebut menyerap atau melepaskan
kalor. Emas mempunyai kalor jenis lebih kecil sehingga emas lebih cepat menyerap
atau melepaskan kalor. Sebaliknya air mempunyai kalor jenis besar sehingga air lebih
lambat menyerap atau melepaskan kalor.
Berikut table kalor jenis beberapa jenis zat :
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Zat
Aluminium
Tembaga
Kaca
Besi atau baja
Timah hitam
Marmer
Perak
Kayu
Alcohol (ethyl)
Air raksa
kkal
kg ℃
0,22
0,923
0,20
0,11
0,031
0,21
0,056
0,4
0,58
0,033
Kalor Jenis
J
kg ℃
900
390
840
450
130
860
230
1700
2400
140
Air Es (−5 ℃ ¿
Air (15 ℃ ¿
Uap air (110 ℃ ¿
Tubuh Manusia (rata-rata)
Protein
11.
12.
13.
14.
15.
IV.
0,50
1,00
0,48
0,83
0,4
2100
4186
2010
3470
1700
Alat dan Bahan
Alat :
1. Kalorimeter
2. Kompor listrik (300-600 watt)
3. Panci
4. Neraca Ohaus, Batas Ukur: 0-311 gram, nst: 0,01 gram
5. Termometer (2 buah), batas ukur: −15−115℃ , nst: 1 ℃
Bahan :
1. Air Mendidih (100 ℃ )
2. Air dingin (22 ℃ )
3. Logam berbentuk kubu (2 buah)
4. Benang
V.
Langkah Percobaan
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Mengisi air secukupnya kedalam panci dan mendidihkannya
3. Menimbang cawan calorimeter yang kosong
4. Menimbang massa logam kubus tersebut
5. Mengikat logam kubus dengan benang kemudian masukkan ke air mendidih
dengan keadaan logam tercelup seluruhnya tanpa menyentuh dasar panci
6. Menuangkan air dingin bersuhu 22 ℃ ke dalam cawan calorimeter hingga kirakira berisi air setengahnya kemudian meninmbang cawan calorimeter tersebut
bersama air di dalamnya
7. Memindahkan calorimeter kedalam isolasinya dan ukur suhu air yang berada di
dalam cawan calorimeter tersebut
8. Memindahkan dengan cepat logam dari pemanas ked lam calorimeter tanpa
terbasahi air
9. Mengaduk air dan mencatat suhu kesetimbangannya
10. Ulangi langkah 4-9 pada logam kubus kedua
VI.
Teknik Analisis Data
Adapun teknik analisis data yang digunakan untuk menganalisis data hasil percobaan ini
adalah sebagai berikut.
1. Untuk mencari nilai dari massa logam sampel.
M=
¯
M±ΔM
M¯ dan M adalah
1
2
m¯ dan m adalah
1
2
sama dengan m1 dan m1 adalah
1
2
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari M sama dengan
Nst Neraca Ohauss
2. Untuk mencari massa air:
m=
m¯ ±Δm
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari m sama dengan
Nst Neraca Ohauss
3. Untuk mencari nilai benar massa cawan kalorimeter:
m1 =
m¯ 1±Δm1
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari
Nst Neraca Ohauss
m¯ 1
4. Untuk mencari suhu awal logam:
t1 =
¯t 1±Δt 1
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t1 sama dengan
Termometer
5. Untuk mencari suhu kesetimbangan logam:
t2 =
¯t 2 ±Δt 2
¯t 1
dan t1 adalah
1
2
Nst
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t2 sama dengan
dari Termometer
¯t 2
dan t2 adalah
1
2
Nst
dan t3 adalah
1
2
Nst
6. Untuk mencari suhu awal dari air dingin:
¯t 3±Δt 3
t3 =
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t3 sama dengan
dari Termometer
¯t 3
7. Untuk mencari kalor jenis logam:
¯c ±Δc
c=
Nilai c dapat diperoleh dari persamaan:
Q lepas = Q terima
M ¯c (t1 - t2) = (m + m1c1) (t2 – t3)
( m¯ + m¯ 1 c1 )( ¯t 2 - { ¯t 3 )
)¿¿
M¯ (¯t 1 - {¯t 2
¯c =
c diperoleh dari persamaan:
c =
√[
2
2
δ( m¯ + m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - { ¯t 3 )
¯ + m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
2 δ (m
)¿ ¿
Δm +
)¿ ¿
Δm1 +
δ M¯ (¯t 1 - {¯t 2
δ M¯ (¯t 1 - {¯t 2
m1 Mt 1 t 2 t 3
mM 1 t 2 t 3
]
[
]
2
2
2
[
δ ( m¯ + m¯ 1 c1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
¯ m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
2 δ ( m+
)¿ ¿
ΔM +
)¿ ¿
Δt 3 +
¯ (¯t 1 - {¯t 2
δM
δ M¯ (¯t 1 - {¯t 2
mm 1 t 2 t 3
mm1 Mt1 t 2
[
δ ( m¯ + m¯ 1 c1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
δ ( m¯ + m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
2
)¿ ¿
Δt 1 +
)¿ ¿
Δt 2
¯ (¯t 1 - {¯t 2
δM
δ M¯ (¯t 1 - {¯t 2
mm 1 Mt2 t 3
mm1 Mt 1 t3
]
c =
[
1
2
]
2
]
[
2
]
2
(¯t 2 - {¯t 3 ) 2 2 c 1(¯t 2 - {¯t 3 ) 2
( m¯ + m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - {¯t 3 ) 2 2
|
)¿ ¿| Δm +|
)¿ ¿| Δm 2+|
)¿ ¿| ΔM +
1
M¯ ( ¯t 1 - { ¯t 2
M¯ ( ¯t 1 - { ¯t 2
M¯ 2( ¯t 1 - { ¯t 2
√
−m¯ −m¯ 1 c 1 2
( m¯ +m¯ 1 c 1)( ¯t 2 - { ¯t 3 ) 2 2
( m¯ + m¯ 1 c1 )( ¯t 2 - { ¯t 3) 2 2 2
|
)¿| Δt 2 +|
) ¿ ¿| Δt 2 +|
) ¿ ¿| Δt 2
3
1
M¯ (¯t 1 - {¯t 2
M¯ (¯t 1 - {¯t 2
M¯ (¯t 1 - {¯t 2
Kesalahan relatif hasil pengukuran adalah:
KR =
Δc
c ×100
%
jika nilai kesalahan relatif hasil pengukuran besarnya lebih kecil dari 10% pengukuran tersebut
dapat ditolerir.
Keakuratan hasil pengukuran dapat diperoleh dengan membandingkan nilai standar yang
ada dalam sumber buku dengan nilai yang di dapat dalam percobaan.
Keakuratan =
VII.
nilai praktikum -nilai standar
|
|
nilai standar
¿
100 %
Data Hasil Percobaan
Tabel data hasil pengamatan dalam percobaan:
Unsur yang dicatat
Logam 1 (Besi)
62,45
gram
Massa Logam
Massa calorimeter dan air 171,30 gram
Logam 2 (Kuningan)
66,60 gram
171,30 gram
dingin
Massa air dingin
Suhu awal air dingin
Suhu air mendidih
Suhu Kesetimbangan
Massa calorimeter
100,31 gram
22 ℃
100 ℃
26 ℃
100,30 gram
22 ℃
100 ℃
25 ℃
: 71 gram
Kalor jenis cawan calorimeter
kal
: 0,22 gr ℃
VIII. Analisis Data
Berdasarkan analisis data percobaan, maka diperoleh nilai kalor jenis dari dua
logam tersebut adalah sebagai berikut :
a. Logam Besi
Massa Logam
´ ±∆ M
M=M
´ ± 1 Nst
M=M
2
1
M =(62,45 ± 0,01)
2
M =62,45 ± 0,005 gram
Massa Air Dingin
´ ∆m
m= m±
1
m= m±
´
Nst
2
1
m= 100,30 ± 2 0,01 gram
(
)
m=100,30 ± 0,005 gram
Massa cawan kalorimeter
m1=m´ 1 ± ∆ m1
m 1=m´ 1 ±
1
Nst
2
1
m 1= 71 ± 2 0,01 gram
(
)
m1=71 ±0,005 gram
Suhu awal logam
t 1=t´1 ± ∆ t 1
1
t 1=t´1 ± Nst
2
1
t 1= 100 ± 2 1 ℃
(
)
t 1=100 ±0,5 ℃
Suhu Kesetimbangan
t 2=t´2 ± ∆ t 2
1
t 2=t´2 ± Nst
2
1
t 2= 25 ± 2 1 ℃
(
)
t 2=25 ± 0,5℃
Suhu Awal Air Dingin
t 3=t´3 ± ∆ t 3
1
t 3=t´3 ± Nst
2
1
t 3= 22 ± 2 1 ℃
(
)
t 3=22 ±0,5 ℃
Nilai dari kalor jenis logam adalah :
c´ =
´ m´ 1 c 1 ) ( t´2−t´3)
( m+
´ ( t´1−t´2)
M
c´ =
( 100,30+ 71× 0,22)(25−22)
62,45(100−25)
( 115,92)(3)
c´ = 4683,75
347,76
c´ =
4683,75
kal
c´ =0,074
gr ℃
2
2
2
( t´2 - t´3 )
c ( t´ - t´ )
( m+
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
´ 2+
∆m
´ 2+ 1 2 3 ∆ m
´ 12 +
∆M
2
´
´
´
´
´
´
´
´
´
M ( t1 - t2 )
M ( t1 - t 2 )
M ( t1 - t2 )
∆c =
¿
2
2
-m
´ -m
´ 1 c1 2
( m+
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
2
2 ( m+
´
´
∆ t3 +
∆ t1 +
∆ ´t 22
2
2
´ ( t´1 - t´2 )
´ ( t´1 - t´2 )
´ ( t´1 - t´2 )
M
M
M
√
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
2
2
25−22
0,22 ( 25−22 ) 2
( 100,30+71. 0,220 ) ( 25−22 )
2
2
2
( 0,005 ) +¿
2
62,45 ( 100−25 ) ( 0,005 ) + 62,45 ( 100−25 ) ( 0,005 ) +
( 62,45 ) ( 100−25 )
∆ c=
2
2
−100,30+ ( 71 ×0,22 )
100,30+ 71.0,22 ( 25−22 )
100,30+ 71.0,22 ( 25−22 ) 2
2
2
2
¿
( 0,5 ) +
( 0,5 ) +
( 0,5 )
2
2
62,45 ( 100−25 )
62,45 ( 100−25 )
62,45 ( 100−25 )
√
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
2
3
0,66 2
347,76
2
2
2
( 0,005 ) +
( 0,005 ) +
( 0,005 ) +¿
4683,75
4683,75
292500,1875
∆ c=
−84,68 2
8697 2
8694 2
2
2
2
¿
( 0,5 ) +
( 0,5 ) +
( 0,5 )
4683,75
351281,25
351281,25
√
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆ c=√ 5859,15 ×10−14 +3879837,45× 10−10
∆ c=√ 0,585915× 10−10 +3879837,45× 10−10
∆ c=√ 3879838,035915×10−10
∆ c=0,01
|
|
|
|
c= ´c ± ∆ c
c=0,074 ± 0,01
Kesalahan relatif
KR=
∆c
0,01
× 100%KR= 0,074 ×100 %KR=13,51 %
c´
a. Keakuratan
Standar
| Nilai Praktikum−Nilai
|× 100 %
Nilai Standar
0,074−0,11
Keakuratan=|
|×100 %
0,11
Keakuratan=
Keakuratan=32,72 %
b. Logam Kuningan
Massa Logam
´ ±∆ M
M=M
´ ± 1 Nst
M=M
2
1
M =(66,60 ± 0,01)
2
M =66,60 ± 0,005 gram
Massa Air Dingin
´ ∆m
m= m±
1
m= m±
´
Nst
2
1
m= 100,30 ± 2 0,01 gram
(
)
m=100,30 ± 0,005 gram
Massa cawan kalorimeter
m1=m´ 1 ± ∆ m1
m 1=m´ 1 ±
1
Nst
2
1
m 1= 71 ± 2 0,01 gram
(
)
m1=71 ±0,005 gram
Suhu awal logam
t 1=t´1 ± ∆ t 1
1
t 1=t´1 ± Nst
2
1
t 1= 100 ± 2 1 ℃
(
)
t 1=100 ±0,5 ℃
Suhu Kesetimbangan
t 2=t´2 ± ∆ t 2
1
t 2=t´2 ± Nst
2
1
t 2= 26 ± 2 1 ℃
(
)
t 2=26 ± 0,5℃
Suhu Awal Air Dingin
t 3=t´3 ± ∆ t 3
t 3=t´3 ±
1
Nst
2
1
t 3= 22 ± 2 1 ℃
(
)
t 3=22 ±0,5 ℃
Kalor Jenis Logam Kuningan
´ m´ 1 c 1 ) ( t´2−t´3)
( m+
c´ =
´ ( t´1−t´2)
M
c´ =
( 100,30+ 71× 0,22)(26−22)
66,60(100−26)
( 115,92)(4)
4928,4
463,68
c´ =
4928,4
kal
c´ =0,0941
gr ℃
c´ =
Nilai ∆ c
2
2
2
( t´2 - t´3 )
c1 ( t´2 - t´3 )
( m+
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
2
2
´ 2+
∆m
´ +
∆m
´1 +
∆M
2
´ ( t´1 - t´2 )
´ ( t´1 - t´2 )
´ ( t´1 - t´2 )
M
M
M
∆c=
2
2
2
´ -m
´ 1 c1
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
-m
( m+
2
2 ( m+
∆ ´t 3 +
∆ ´t 1 +
∆ ´t 22
2
2
´
´
´
M ( t´1 - t´2 )
M ( t´1 - t´2 )
M ( t´1 - t´2 )
√
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
∆ c=
√
|
2
2
0,22 ( 26−22 ) 2
( 100,30+71 ×0,220 ) ( 26−22 )
26−22
2
2
2
( 0,005 ) + ¿
2
66,60 ( 100−26 ) ( 0,005 ) + 66,60 ( 100−26 ) ( 0,005 ) +
( 66,60 ) ( 100−26 )
|
|
2
|
|
|
2
2
100,30+(71× 0,22)
100,30+71× 0,22(26−22)
100,30+ 71× 0,22(26−22)
¿
(0,5)2 +
(0,5)2 +
(0,5)2
2
66,60(100−26)
66,60(100−26)
66,60(100−26)2
|
|
|
|
4 2
0,88 2
463,68 2
2
2
2
( 0,005 ) +
( 0,005 ) +
( 0,005 ) +¿
4928,4
4928,4
328231,44
∆ c=
84,68 2
162,78 2
162,78 2
¿
( 0,5)2 +
(0,5)2 +
(0,5)2
4928,4
364701,6
364701,6
√
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−14
+79,7 ×1014 + 4989,025× 10−14 +¿
∆ c= 1646,825 ×10 −10
738056,85 ×10 + 498,05× 10−10 +498,05 ×10−10
√
∆ c=√ 739053,59155 ×10−10
∆ c=859,68226197241× 10−5
∆ c=0,00859
∆ c=0,009
Jadi nilai c adalah
c= ´c ± ∆ c
kal
gr ℃
Nilai Kesalahan Relatif
c=0,0941± 0,09
KR=
∆c
× 100 %
c´
KR=
0,009
×100 %
0,0941
KR=9,564 %
Nilai Keakuratan
standar
|nilai praktikum−nilai
|×100 %
nilai standar
Keakuratan=
|0,0941−0,092
|×100 %
0,092
Keakuratan=
0,0021
Keakuratan= 0,092 ×100 %
|
Keakuratan=2,28 %
|
|
|
IX.
Hasil dan Pembahasan
Dalam melakukan percobaan ini, terdapat kesalahan-kesalahan yang cukup berpengaruh
terhadap data hasil percobaan yang diperoleh. Kesalahan-kesalahan tersebut antara lain:
1. Kesalahan umum
Kesalahan merupakan kesalahan yang disebabkan oleh kekeliruan dalam melakukan
pembacaan, pemakaian instrument dan dalam pencatatan serta penafsiran hasil-hasil pengukuran.
Dalam pratikum in iterjadi beberapa kesalahan umum antara lain sebagai berikut :
kesalahan dalam pembacaan skala yang menyangkut pengukuran suhu dengan
termometer. Dan juga kesalahan dalam pembacaan hasil pengukuran massa dengan
neraca ohaus yang digunakan.
2. Kesalahan sistematis
Kesalahan sistematis merupakan kesalahan yang disebabkan oleh instrument dan
disebabkan oleh pengaruh lingkungan yang mempengaruhi percobaan.kesalahan yang terjadi
pada percobaan ini yaitu:
Kurangnya sensitifitas pada alat misalnya termometer, saat melakukan praktikum.
Kurang pengkalibrasian pada neraca ohaus yang digunakan sehingga hasil pengukuran
nya kurang akurat.
Kesalahan acak
Kesalahan acak merupakan kesalahan yang disebabkan oleh penyebab-penyebab yang
tidak diketahui. Kesalahan yang terjadi dalam percobaan ini yaitu :
kesalahan saat mengangkat kubuslogam dari alat pemanas, panas dari logam berkurang
karena air yang membasahi logam menguap kelingkungan.
X.
Pertanyaan dan Jawaban
Pertanyaan :
1. Apa yang dimaksud dengan memulai di bawah suhu kamar dan berakhir di atas
suhu kamar?
2. Mengapa pada langkah 3 logam tidak diperkenankan menyentuh dinding pemanas
dan tidak diperkenankan sebagaian logam berada di atas permukaan air?
3. Mengapa pada saat memindahkan logam panas ke dalam air tidak diperkenankan
logam menyentuh air yang tercelup?
4. Apa yang menjadi sumber kesalahan(error) terbesar bila kita menggunakan air
terlalu banyak?
5. Mengapa penjumlahan ruas kanan persamaan(1) diperbolehkan padahal secara
dimensi belum setara?
Jawaban :
1. Maksud dari memulai dengan suhu air lebih rendah dari suhu kamar dan
berakhir di atas suhu kamar adalah mengatur agar suhu air mula-mula
berada di bawah suhu kamar. Kemudian setelah dicampur dengan logam
yang telah dipanaskan dalam air mendidih, akan diperoleh suhu
kesetimbangan yang sama atau diatas suhu kamar sehingga rentangan
suhu yang dihasilkan dari keadaan setimbang menjadi lebih besar.
Sedangkan bila suhu air mula-mula berada di atas suhu kamar maka
mungkin saja nanti kalornya akan ditransfer lewat uap ke lingkungan
sehingga tidak terdapat keseimbangan dalam sistem.
2. Logam tidak diperkenankan menyentuh dinding pemanas dan tidak
diperkenankan pula sebagian logam berada di atas permukaan air, karena
jika logam menyentuh dinding pemanas maka akan terjadi kontak antara
logam dengan pemanas yang dapat menyebabkan suhu logam menjadi
lebih besar dari suhu air sehingga suhu yang terbaca pada skala
thermometer bukanlah suhu logam melainkan hanya suhu air. Hal ini
terjadi karena selain logam menerima kalor dari air, logam juga akan
menerima kalor dari dinding pemanas. Hal ini sama dengan jika sebagian
logam berada di atas permukaan air maka kalor yang diterima dari air akan
akan mengalir ke lingkungan oleh udara luar sehingga skala yang terbaca
pada thermometer hanya mencerminkan suhu air bukan suhu logam.
3. Saat memindahkan logam panas ke dalam air tidak diperkenankan logam
itu menyentuh air sebelum tercelup. Hal ini dilakukan agar suhu logam
dari air tetap terjaga dan tidak berubah-ubah, sehingga dengan cepat
logam dicelupkan ke dalam kalorimeter untuk mendapatkan suhu
kesetimbangan yang tepat dan sesuai sehingga perhitungan kalor jenis
yang diperoleh juga sesuai dengan teori yang ada.
4. Yang menjadi sumber kesalahan (error) terbesar jika menggunakan air
terlalu banyak adalah suhu kesetimbangan yang didapatkan tidak jauh
beda dengan suhu awal air sehingga rentangan suhu akan menjadi sangat
kecil dan dapat menyulitkan ketika melakukan perhitungan.
5. Penjumlahan pada ruas kanan persamaan M c (t1 - t2) = (m + m1c1) (t2 – t3)
diperbolehkan padahal secara dimensi belum setara. Persamaan tersebut
menjadi tidak setara secara dimensi karena kalor jenis air yang telah
diketahui secara umum tidak dituliskan lagi. m adalah massa air,
sedangkan kalor jenis
air adalah 1. Jika persamaan itu ditulis ulang
menjadi M c (t1 - t2) = (m 1+ m1c1) (t2 – t3). Jadi penjumlahan itu dapat
dilakukan.
XI.
Kesimpulan
Dari hasil analisi data dan pembahasan, maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Besarnya kalor jenis beberapa jenis logam dapat ditentukan melalui percobaan
dengan metode mencampur dan dengan menerapkan azas Black pada hasil yang
diperoleh. Dapat dirumuskan sebagai berikut:
Qlepas=Qterima
2. Kalor jenis logam besi adalah 0.074 kal/gram oC dengan kesalahan relatif sebesar
13,51% dan keakuratan hasil percobaan adalah 32,72 %.
3. Kalor jenis logam aluminium adalah 0,0941 kal/gram oC dengan kesalahan relatif
sebesar 9,564 % dan keakuratan hasil percobaan adalah 2,28%.
4. Jika dua benda yang berbeda suhu didekatkan maka suhu kedua benda akan menjadi
sama, dengan kata lain mencapai kesetimbangan. Hal ini terjadi karena adanya aliran
kalor dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.
Peristiwa ini sesuai dengan Hukum ke-0 Termodinamika.
5. Perbedaan kalor jenis dari hasil percobaan dengan teori yang ada dapat disebabkan
oleh adanya kesalahan-kesalahan dalam melakukan percobaan seperti kesalahan
paralaks, kesalahan pada saat mengkalibrasi dan kesalahan pada saat menganalisis
data.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, D.C. 1998. Fisika Jilid 1. Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga
Halliday, D dan Resnick, R. 1987. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga
Judul Percobaan
Kalor Jenis
II.
Tujuan Percobaan
1. Memahami sifat-sifat pertukaran kalor yang terjadi antara dua buah benda yang
suhu awalnya berbeda.
2. Menentukan kalor jenis beberapa logam melalui percobaan dengan metoda
mencampur.
III.
Landasan Teori
Untuk menaikkan suhu suatu benda dari suhu awal t 1 sampai suhu akhir t2
diperlukan sejumlah kalor. Banyaknya kalor yang diperlukan tergantung pada massa
benda, kalor jenis bahan benda tersebut, dan selisih suhunya. Kesederhanaan ini dapat
dinyatakan dalam persamaan:
Q=mc ∆ t
Kalor
dapat menaikkan atau menurunkan suhu.Semakin besarkenaikan
suhu
maka kalor yang diterima semakin banyak. Semakin kecil kenaikan suhu maka kalor
yang diterima semakin sedikit. Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau
sebanding dengan kenaikan suhu (∆t) jika massa (m) dan kalor jenis zat (c) tetap.
Semakin besar massa
zat
(m) maka
kalor
(Q)
yang
diterimasemakin
banyak. Semakin kecil massa zat (m) maka kalor (Q) yang diterima semakin sedikit.
Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurusatau sebanding dengan massa zat (m) jika
kenaikan suhu (∆t) dan kalor jenis zat (c) tetap.
Semakin besar kalor jenis zat (c) maka kalor (Q) yang diterimasemakin
banyak. Semakin kecil kalor jenis zat (c) maka kalor (Q) yang diterima semakin
sedikit. Maka hubungan kalor (Q) berbanding lurus atau sebanding dengan kalor jenis
zat (c) jika kenaikan suhu (∆t) dan massa zat (m) tetap.
Pengukuran besaran kalor dengan metode mencampur dengan menggunakan
prinsip bahwa bila terjadi pertukaran kalor antara dua benda yang suhu awalnya
berbeda, besarnya kalor yang hilang oleh benda yang lebih dingin dan akhirnya
tercapai suatu suhu keseimbangan antara keduanya. Hal ini benar bila tidak ada kalor
yang diperoleh atau hilang oleh suatu sistem ke sekelilingnya.
Sesuai dengan Azas Black yaitu jika dua macam benda atau zat yang berbeda
suhunya dicampur atau disentuhkan maka zat yang suhunya lebih tinggi akan
melepaskan panas yang sama banyaknya dengan panas yang diserap oleh zat yang
suhunya lebih rendah.
Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :
Qlepas=Qterima
Setiap benda tertentu dicirikan oleh kapasitas kalor, yaitu jumlah kalor yang
diperlukan untuk menaikkan suhu benda itu satu derajat celcius. Jelaslah kapasitas
kalor itu tergantung pada massa dan sifat benda tersebut. Untuk menghilangkan
ketergantungan pada massa dan mendapatkan cirri-ciri yang hanya bergantung pada
bahan-bahan tersebut, maka didefinisikan kalor jenis yaitu kapasitas kalor dari satu
gram bahan tersebut. Satuan dari kapasitas kalor adalah kal/gr 0C. Ingat satu kalori
adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu gram air pada 1 0C. jadi
secara definisi, kalor jenis air adalah 1 kal/gr 0C. kapasitas kalor dari m gram air
adalah m, sedangkan kapasitas kalor suatu zat massanya (m) dan kalor jenis c
kal/gram 0C adalah m.c. karena mc/m = c, maka kalor jenis dari suatu zat dapat
dipandang sebagai perbandingan kapasitas kalor benda dengan kapasitas kalor air
dengan massa yang sama.
Pada percoabaan ini kalor jenis dua logam yang berbeda akan diukur dengan
mempelajari pertukaran kalor antara sampel dari masing-masing logam itu dan
sejumlah massa air. Bejana tempat terjadinya pertukaran ini disebut kalorimeter.
Suatu cawan bisa digunakan sebagai kalorimeter dengan mengambil kalor yang
diberikan kalor yang diberikan atau diserap oleh cawan. Untuk menjaga agar jangan
banyak kalor yang diserap, biasanya digunakan cawan logam tipis yang kapasitas
kalornya kecil dan mudah diukur dan diletakkan dalam selubung penyekat untuk
mencegah terjadinya pertukaran kalor keluar. Cara yang paling mudah dan sangat
memuaskan adalah dengan menggunakan cawan stirobus, yang memberikan dua
kapasitas kalor kecil yang dapat diabaikan.
Pada percobaan mengukur kalor jenis suatu bahan, jika dimisalkan M adalah
massa bahan, Ch adalah kalor jenis bahan, t1 adalah suhu awal bahan, t2 adalah suhu
kesetimbangan, t3 adalah suhu awal kalorimeter dan air dingin, m adalah massa air
dingin, c adalah kalor jenis air, m1 adalah massa kalorimeter, c1 adalah kalor jenis
kalorimeter, maka persamaan azas Black di atas dapat ditulis sebagai berikut.
Qlepas = Qterima
Mc h (t 1 −t 2 )=(mc+m1 c 1 )(t 2 −t 3 )
(mc+ m1 c1 )(t 2−t3 )
c h=
M (t 1 −t 2 )
Keterangan:
M = massa logam (gram)
c = kalor jenis logam
t1 = suhu awal logam
t2 = suhu kesetimbangan
m = massa air
t3 = suhu awal air dan calorimeter
c1 = kalor jenis bahan pembuat cawan
Kalor jenis suatu benda menyatakan kemampuan suatu benda untuk menyerap
kalor atau melepaskan kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda, semakin kecil
kemampuan benda tersebut menyerap atau melepaskan kalor. Semakin kecil kalor
jenis benda, semakin baik kemampuan benda tersebut menyerap atau melepaskan
kalor. Emas mempunyai kalor jenis lebih kecil sehingga emas lebih cepat menyerap
atau melepaskan kalor. Sebaliknya air mempunyai kalor jenis besar sehingga air lebih
lambat menyerap atau melepaskan kalor.
Berikut table kalor jenis beberapa jenis zat :
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Zat
Aluminium
Tembaga
Kaca
Besi atau baja
Timah hitam
Marmer
Perak
Kayu
Alcohol (ethyl)
Air raksa
kkal
kg ℃
0,22
0,923
0,20
0,11
0,031
0,21
0,056
0,4
0,58
0,033
Kalor Jenis
J
kg ℃
900
390
840
450
130
860
230
1700
2400
140
Air Es (−5 ℃ ¿
Air (15 ℃ ¿
Uap air (110 ℃ ¿
Tubuh Manusia (rata-rata)
Protein
11.
12.
13.
14.
15.
IV.
0,50
1,00
0,48
0,83
0,4
2100
4186
2010
3470
1700
Alat dan Bahan
Alat :
1. Kalorimeter
2. Kompor listrik (300-600 watt)
3. Panci
4. Neraca Ohaus, Batas Ukur: 0-311 gram, nst: 0,01 gram
5. Termometer (2 buah), batas ukur: −15−115℃ , nst: 1 ℃
Bahan :
1. Air Mendidih (100 ℃ )
2. Air dingin (22 ℃ )
3. Logam berbentuk kubu (2 buah)
4. Benang
V.
Langkah Percobaan
1. Menyiapkan alat dan bahan
2. Mengisi air secukupnya kedalam panci dan mendidihkannya
3. Menimbang cawan calorimeter yang kosong
4. Menimbang massa logam kubus tersebut
5. Mengikat logam kubus dengan benang kemudian masukkan ke air mendidih
dengan keadaan logam tercelup seluruhnya tanpa menyentuh dasar panci
6. Menuangkan air dingin bersuhu 22 ℃ ke dalam cawan calorimeter hingga kirakira berisi air setengahnya kemudian meninmbang cawan calorimeter tersebut
bersama air di dalamnya
7. Memindahkan calorimeter kedalam isolasinya dan ukur suhu air yang berada di
dalam cawan calorimeter tersebut
8. Memindahkan dengan cepat logam dari pemanas ked lam calorimeter tanpa
terbasahi air
9. Mengaduk air dan mencatat suhu kesetimbangannya
10. Ulangi langkah 4-9 pada logam kubus kedua
VI.
Teknik Analisis Data
Adapun teknik analisis data yang digunakan untuk menganalisis data hasil percobaan ini
adalah sebagai berikut.
1. Untuk mencari nilai dari massa logam sampel.
M=
¯
M±ΔM
M¯ dan M adalah
1
2
m¯ dan m adalah
1
2
sama dengan m1 dan m1 adalah
1
2
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari M sama dengan
Nst Neraca Ohauss
2. Untuk mencari massa air:
m=
m¯ ±Δm
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari m sama dengan
Nst Neraca Ohauss
3. Untuk mencari nilai benar massa cawan kalorimeter:
m1 =
m¯ 1±Δm1
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari
Nst Neraca Ohauss
m¯ 1
4. Untuk mencari suhu awal logam:
t1 =
¯t 1±Δt 1
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t1 sama dengan
Termometer
5. Untuk mencari suhu kesetimbangan logam:
t2 =
¯t 2 ±Δt 2
¯t 1
dan t1 adalah
1
2
Nst
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t2 sama dengan
dari Termometer
¯t 2
dan t2 adalah
1
2
Nst
dan t3 adalah
1
2
Nst
6. Untuk mencari suhu awal dari air dingin:
¯t 3±Δt 3
t3 =
Karena pengukuran tunggal, maka nilai dari t3 sama dengan
dari Termometer
¯t 3
7. Untuk mencari kalor jenis logam:
¯c ±Δc
c=
Nilai c dapat diperoleh dari persamaan:
Q lepas = Q terima
M ¯c (t1 - t2) = (m + m1c1) (t2 – t3)
( m¯ + m¯ 1 c1 )( ¯t 2 - { ¯t 3 )
)¿¿
M¯ (¯t 1 - {¯t 2
¯c =
c diperoleh dari persamaan:
c =
√[
2
2
δ( m¯ + m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - { ¯t 3 )
¯ + m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
2 δ (m
)¿ ¿
Δm +
)¿ ¿
Δm1 +
δ M¯ (¯t 1 - {¯t 2
δ M¯ (¯t 1 - {¯t 2
m1 Mt 1 t 2 t 3
mM 1 t 2 t 3
]
[
]
2
2
2
[
δ ( m¯ + m¯ 1 c1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
¯ m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
2 δ ( m+
)¿ ¿
ΔM +
)¿ ¿
Δt 3 +
¯ (¯t 1 - {¯t 2
δM
δ M¯ (¯t 1 - {¯t 2
mm 1 t 2 t 3
mm1 Mt1 t 2
[
δ ( m¯ + m¯ 1 c1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
δ ( m¯ + m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - {¯t 3 )
2
)¿ ¿
Δt 1 +
)¿ ¿
Δt 2
¯ (¯t 1 - {¯t 2
δM
δ M¯ (¯t 1 - {¯t 2
mm 1 Mt2 t 3
mm1 Mt 1 t3
]
c =
[
1
2
]
2
]
[
2
]
2
(¯t 2 - {¯t 3 ) 2 2 c 1(¯t 2 - {¯t 3 ) 2
( m¯ + m¯ 1 c 1 )(¯t 2 - {¯t 3 ) 2 2
|
)¿ ¿| Δm +|
)¿ ¿| Δm 2+|
)¿ ¿| ΔM +
1
M¯ ( ¯t 1 - { ¯t 2
M¯ ( ¯t 1 - { ¯t 2
M¯ 2( ¯t 1 - { ¯t 2
√
−m¯ −m¯ 1 c 1 2
( m¯ +m¯ 1 c 1)( ¯t 2 - { ¯t 3 ) 2 2
( m¯ + m¯ 1 c1 )( ¯t 2 - { ¯t 3) 2 2 2
|
)¿| Δt 2 +|
) ¿ ¿| Δt 2 +|
) ¿ ¿| Δt 2
3
1
M¯ (¯t 1 - {¯t 2
M¯ (¯t 1 - {¯t 2
M¯ (¯t 1 - {¯t 2
Kesalahan relatif hasil pengukuran adalah:
KR =
Δc
c ×100
%
jika nilai kesalahan relatif hasil pengukuran besarnya lebih kecil dari 10% pengukuran tersebut
dapat ditolerir.
Keakuratan hasil pengukuran dapat diperoleh dengan membandingkan nilai standar yang
ada dalam sumber buku dengan nilai yang di dapat dalam percobaan.
Keakuratan =
VII.
nilai praktikum -nilai standar
|
|
nilai standar
¿
100 %
Data Hasil Percobaan
Tabel data hasil pengamatan dalam percobaan:
Unsur yang dicatat
Logam 1 (Besi)
62,45
gram
Massa Logam
Massa calorimeter dan air 171,30 gram
Logam 2 (Kuningan)
66,60 gram
171,30 gram
dingin
Massa air dingin
Suhu awal air dingin
Suhu air mendidih
Suhu Kesetimbangan
Massa calorimeter
100,31 gram
22 ℃
100 ℃
26 ℃
100,30 gram
22 ℃
100 ℃
25 ℃
: 71 gram
Kalor jenis cawan calorimeter
kal
: 0,22 gr ℃
VIII. Analisis Data
Berdasarkan analisis data percobaan, maka diperoleh nilai kalor jenis dari dua
logam tersebut adalah sebagai berikut :
a. Logam Besi
Massa Logam
´ ±∆ M
M=M
´ ± 1 Nst
M=M
2
1
M =(62,45 ± 0,01)
2
M =62,45 ± 0,005 gram
Massa Air Dingin
´ ∆m
m= m±
1
m= m±
´
Nst
2
1
m= 100,30 ± 2 0,01 gram
(
)
m=100,30 ± 0,005 gram
Massa cawan kalorimeter
m1=m´ 1 ± ∆ m1
m 1=m´ 1 ±
1
Nst
2
1
m 1= 71 ± 2 0,01 gram
(
)
m1=71 ±0,005 gram
Suhu awal logam
t 1=t´1 ± ∆ t 1
1
t 1=t´1 ± Nst
2
1
t 1= 100 ± 2 1 ℃
(
)
t 1=100 ±0,5 ℃
Suhu Kesetimbangan
t 2=t´2 ± ∆ t 2
1
t 2=t´2 ± Nst
2
1
t 2= 25 ± 2 1 ℃
(
)
t 2=25 ± 0,5℃
Suhu Awal Air Dingin
t 3=t´3 ± ∆ t 3
1
t 3=t´3 ± Nst
2
1
t 3= 22 ± 2 1 ℃
(
)
t 3=22 ±0,5 ℃
Nilai dari kalor jenis logam adalah :
c´ =
´ m´ 1 c 1 ) ( t´2−t´3)
( m+
´ ( t´1−t´2)
M
c´ =
( 100,30+ 71× 0,22)(25−22)
62,45(100−25)
( 115,92)(3)
c´ = 4683,75
347,76
c´ =
4683,75
kal
c´ =0,074
gr ℃
2
2
2
( t´2 - t´3 )
c ( t´ - t´ )
( m+
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
´ 2+
∆m
´ 2+ 1 2 3 ∆ m
´ 12 +
∆M
2
´
´
´
´
´
´
´
´
´
M ( t1 - t2 )
M ( t1 - t 2 )
M ( t1 - t2 )
∆c =
¿
2
2
-m
´ -m
´ 1 c1 2
( m+
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
2
2 ( m+
´
´
∆ t3 +
∆ t1 +
∆ ´t 22
2
2
´ ( t´1 - t´2 )
´ ( t´1 - t´2 )
´ ( t´1 - t´2 )
M
M
M
√
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
2
2
25−22
0,22 ( 25−22 ) 2
( 100,30+71. 0,220 ) ( 25−22 )
2
2
2
( 0,005 ) +¿
2
62,45 ( 100−25 ) ( 0,005 ) + 62,45 ( 100−25 ) ( 0,005 ) +
( 62,45 ) ( 100−25 )
∆ c=
2
2
−100,30+ ( 71 ×0,22 )
100,30+ 71.0,22 ( 25−22 )
100,30+ 71.0,22 ( 25−22 ) 2
2
2
2
¿
( 0,5 ) +
( 0,5 ) +
( 0,5 )
2
2
62,45 ( 100−25 )
62,45 ( 100−25 )
62,45 ( 100−25 )
√
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
2
3
0,66 2
347,76
2
2
2
( 0,005 ) +
( 0,005 ) +
( 0,005 ) +¿
4683,75
4683,75
292500,1875
∆ c=
−84,68 2
8697 2
8694 2
2
2
2
¿
( 0,5 ) +
( 0,5 ) +
( 0,5 )
4683,75
351281,25
351281,25
√
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∆ c=√ 5859,15 ×10−14 +3879837,45× 10−10
∆ c=√ 0,585915× 10−10 +3879837,45× 10−10
∆ c=√ 3879838,035915×10−10
∆ c=0,01
|
|
|
|
c= ´c ± ∆ c
c=0,074 ± 0,01
Kesalahan relatif
KR=
∆c
0,01
× 100%KR= 0,074 ×100 %KR=13,51 %
c´
a. Keakuratan
Standar
| Nilai Praktikum−Nilai
|× 100 %
Nilai Standar
0,074−0,11
Keakuratan=|
|×100 %
0,11
Keakuratan=
Keakuratan=32,72 %
b. Logam Kuningan
Massa Logam
´ ±∆ M
M=M
´ ± 1 Nst
M=M
2
1
M =(66,60 ± 0,01)
2
M =66,60 ± 0,005 gram
Massa Air Dingin
´ ∆m
m= m±
1
m= m±
´
Nst
2
1
m= 100,30 ± 2 0,01 gram
(
)
m=100,30 ± 0,005 gram
Massa cawan kalorimeter
m1=m´ 1 ± ∆ m1
m 1=m´ 1 ±
1
Nst
2
1
m 1= 71 ± 2 0,01 gram
(
)
m1=71 ±0,005 gram
Suhu awal logam
t 1=t´1 ± ∆ t 1
1
t 1=t´1 ± Nst
2
1
t 1= 100 ± 2 1 ℃
(
)
t 1=100 ±0,5 ℃
Suhu Kesetimbangan
t 2=t´2 ± ∆ t 2
1
t 2=t´2 ± Nst
2
1
t 2= 26 ± 2 1 ℃
(
)
t 2=26 ± 0,5℃
Suhu Awal Air Dingin
t 3=t´3 ± ∆ t 3
t 3=t´3 ±
1
Nst
2
1
t 3= 22 ± 2 1 ℃
(
)
t 3=22 ±0,5 ℃
Kalor Jenis Logam Kuningan
´ m´ 1 c 1 ) ( t´2−t´3)
( m+
c´ =
´ ( t´1−t´2)
M
c´ =
( 100,30+ 71× 0,22)(26−22)
66,60(100−26)
( 115,92)(4)
4928,4
463,68
c´ =
4928,4
kal
c´ =0,0941
gr ℃
c´ =
Nilai ∆ c
2
2
2
( t´2 - t´3 )
c1 ( t´2 - t´3 )
( m+
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
2
2
´ 2+
∆m
´ +
∆m
´1 +
∆M
2
´ ( t´1 - t´2 )
´ ( t´1 - t´2 )
´ ( t´1 - t´2 )
M
M
M
∆c=
2
2
2
´ -m
´ 1 c1
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
´ m
´ 1 c1 )( t´2 - t´3 )
-m
( m+
2
2 ( m+
∆ ´t 3 +
∆ ´t 1 +
∆ ´t 22
2
2
´
´
´
M ( t´1 - t´2 )
M ( t´1 - t´2 )
M ( t´1 - t´2 )
√
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
∆ c=
√
|
2
2
0,22 ( 26−22 ) 2
( 100,30+71 ×0,220 ) ( 26−22 )
26−22
2
2
2
( 0,005 ) + ¿
2
66,60 ( 100−26 ) ( 0,005 ) + 66,60 ( 100−26 ) ( 0,005 ) +
( 66,60 ) ( 100−26 )
|
|
2
|
|
|
2
2
100,30+(71× 0,22)
100,30+71× 0,22(26−22)
100,30+ 71× 0,22(26−22)
¿
(0,5)2 +
(0,5)2 +
(0,5)2
2
66,60(100−26)
66,60(100−26)
66,60(100−26)2
|
|
|
|
4 2
0,88 2
463,68 2
2
2
2
( 0,005 ) +
( 0,005 ) +
( 0,005 ) +¿
4928,4
4928,4
328231,44
∆ c=
84,68 2
162,78 2
162,78 2
¿
( 0,5)2 +
(0,5)2 +
(0,5)2
4928,4
364701,6
364701,6
√
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−14
+79,7 ×1014 + 4989,025× 10−14 +¿
∆ c= 1646,825 ×10 −10
738056,85 ×10 + 498,05× 10−10 +498,05 ×10−10
√
∆ c=√ 739053,59155 ×10−10
∆ c=859,68226197241× 10−5
∆ c=0,00859
∆ c=0,009
Jadi nilai c adalah
c= ´c ± ∆ c
kal
gr ℃
Nilai Kesalahan Relatif
c=0,0941± 0,09
KR=
∆c
× 100 %
c´
KR=
0,009
×100 %
0,0941
KR=9,564 %
Nilai Keakuratan
standar
|nilai praktikum−nilai
|×100 %
nilai standar
Keakuratan=
|0,0941−0,092
|×100 %
0,092
Keakuratan=
0,0021
Keakuratan= 0,092 ×100 %
|
Keakuratan=2,28 %
|
|
|
IX.
Hasil dan Pembahasan
Dalam melakukan percobaan ini, terdapat kesalahan-kesalahan yang cukup berpengaruh
terhadap data hasil percobaan yang diperoleh. Kesalahan-kesalahan tersebut antara lain:
1. Kesalahan umum
Kesalahan merupakan kesalahan yang disebabkan oleh kekeliruan dalam melakukan
pembacaan, pemakaian instrument dan dalam pencatatan serta penafsiran hasil-hasil pengukuran.
Dalam pratikum in iterjadi beberapa kesalahan umum antara lain sebagai berikut :
kesalahan dalam pembacaan skala yang menyangkut pengukuran suhu dengan
termometer. Dan juga kesalahan dalam pembacaan hasil pengukuran massa dengan
neraca ohaus yang digunakan.
2. Kesalahan sistematis
Kesalahan sistematis merupakan kesalahan yang disebabkan oleh instrument dan
disebabkan oleh pengaruh lingkungan yang mempengaruhi percobaan.kesalahan yang terjadi
pada percobaan ini yaitu:
Kurangnya sensitifitas pada alat misalnya termometer, saat melakukan praktikum.
Kurang pengkalibrasian pada neraca ohaus yang digunakan sehingga hasil pengukuran
nya kurang akurat.
Kesalahan acak
Kesalahan acak merupakan kesalahan yang disebabkan oleh penyebab-penyebab yang
tidak diketahui. Kesalahan yang terjadi dalam percobaan ini yaitu :
kesalahan saat mengangkat kubuslogam dari alat pemanas, panas dari logam berkurang
karena air yang membasahi logam menguap kelingkungan.
X.
Pertanyaan dan Jawaban
Pertanyaan :
1. Apa yang dimaksud dengan memulai di bawah suhu kamar dan berakhir di atas
suhu kamar?
2. Mengapa pada langkah 3 logam tidak diperkenankan menyentuh dinding pemanas
dan tidak diperkenankan sebagaian logam berada di atas permukaan air?
3. Mengapa pada saat memindahkan logam panas ke dalam air tidak diperkenankan
logam menyentuh air yang tercelup?
4. Apa yang menjadi sumber kesalahan(error) terbesar bila kita menggunakan air
terlalu banyak?
5. Mengapa penjumlahan ruas kanan persamaan(1) diperbolehkan padahal secara
dimensi belum setara?
Jawaban :
1. Maksud dari memulai dengan suhu air lebih rendah dari suhu kamar dan
berakhir di atas suhu kamar adalah mengatur agar suhu air mula-mula
berada di bawah suhu kamar. Kemudian setelah dicampur dengan logam
yang telah dipanaskan dalam air mendidih, akan diperoleh suhu
kesetimbangan yang sama atau diatas suhu kamar sehingga rentangan
suhu yang dihasilkan dari keadaan setimbang menjadi lebih besar.
Sedangkan bila suhu air mula-mula berada di atas suhu kamar maka
mungkin saja nanti kalornya akan ditransfer lewat uap ke lingkungan
sehingga tidak terdapat keseimbangan dalam sistem.
2. Logam tidak diperkenankan menyentuh dinding pemanas dan tidak
diperkenankan pula sebagian logam berada di atas permukaan air, karena
jika logam menyentuh dinding pemanas maka akan terjadi kontak antara
logam dengan pemanas yang dapat menyebabkan suhu logam menjadi
lebih besar dari suhu air sehingga suhu yang terbaca pada skala
thermometer bukanlah suhu logam melainkan hanya suhu air. Hal ini
terjadi karena selain logam menerima kalor dari air, logam juga akan
menerima kalor dari dinding pemanas. Hal ini sama dengan jika sebagian
logam berada di atas permukaan air maka kalor yang diterima dari air akan
akan mengalir ke lingkungan oleh udara luar sehingga skala yang terbaca
pada thermometer hanya mencerminkan suhu air bukan suhu logam.
3. Saat memindahkan logam panas ke dalam air tidak diperkenankan logam
itu menyentuh air sebelum tercelup. Hal ini dilakukan agar suhu logam
dari air tetap terjaga dan tidak berubah-ubah, sehingga dengan cepat
logam dicelupkan ke dalam kalorimeter untuk mendapatkan suhu
kesetimbangan yang tepat dan sesuai sehingga perhitungan kalor jenis
yang diperoleh juga sesuai dengan teori yang ada.
4. Yang menjadi sumber kesalahan (error) terbesar jika menggunakan air
terlalu banyak adalah suhu kesetimbangan yang didapatkan tidak jauh
beda dengan suhu awal air sehingga rentangan suhu akan menjadi sangat
kecil dan dapat menyulitkan ketika melakukan perhitungan.
5. Penjumlahan pada ruas kanan persamaan M c (t1 - t2) = (m + m1c1) (t2 – t3)
diperbolehkan padahal secara dimensi belum setara. Persamaan tersebut
menjadi tidak setara secara dimensi karena kalor jenis air yang telah
diketahui secara umum tidak dituliskan lagi. m adalah massa air,
sedangkan kalor jenis
air adalah 1. Jika persamaan itu ditulis ulang
menjadi M c (t1 - t2) = (m 1+ m1c1) (t2 – t3). Jadi penjumlahan itu dapat
dilakukan.
XI.
Kesimpulan
Dari hasil analisi data dan pembahasan, maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Besarnya kalor jenis beberapa jenis logam dapat ditentukan melalui percobaan
dengan metode mencampur dan dengan menerapkan azas Black pada hasil yang
diperoleh. Dapat dirumuskan sebagai berikut:
Qlepas=Qterima
2. Kalor jenis logam besi adalah 0.074 kal/gram oC dengan kesalahan relatif sebesar
13,51% dan keakuratan hasil percobaan adalah 32,72 %.
3. Kalor jenis logam aluminium adalah 0,0941 kal/gram oC dengan kesalahan relatif
sebesar 9,564 % dan keakuratan hasil percobaan adalah 2,28%.
4. Jika dua benda yang berbeda suhu didekatkan maka suhu kedua benda akan menjadi
sama, dengan kata lain mencapai kesetimbangan. Hal ini terjadi karena adanya aliran
kalor dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah.
Peristiwa ini sesuai dengan Hukum ke-0 Termodinamika.
5. Perbedaan kalor jenis dari hasil percobaan dengan teori yang ada dapat disebabkan
oleh adanya kesalahan-kesalahan dalam melakukan percobaan seperti kesalahan
paralaks, kesalahan pada saat mengkalibrasi dan kesalahan pada saat menganalisis
data.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, D.C. 1998. Fisika Jilid 1. Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga
Halliday, D dan Resnick, R. 1987. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga