Penentuan koefisien ekspansi volume zat cair menggunakan metode pengukuran indeks bias zat cair - USD Repository

  

PENENTUAN KOEFISIEN EKSPANSI VOLUME ZAT CAIR

MENGGUNAKAN METODE PENGUKURAN INDEKS BIAS ZAT CAIR

SKRIPSI

  Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

  Program Studi Fisika

  

Oleh :

  Rahmat Dwi Atmoko NIM : 013214006

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

  

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

DETERMINATION OF LIQUIDS VOLUME EXPANSION COEFFICIENT USING REFRACTIVE INDEX MEASUREMENT METHODS SCRIPTION

  Precented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Sains Degree

  In Physics

  By

  Rahmat Dwi Atmoko NIM : 013214006

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2008

HALAMAN PERSEMBAHAN

  

Keberhasilan adalah buah dari ketekunan akan suatu usaha yang dilandasi

keyakinanan di dalam pengharapan, iman dan kasih.

  Presented to: JESUS

  Bapak dan Mamaku sebagai tanda bakti dan hormatku, Adikku tercinta,

  Seseorang yang kukasihi dan kucintai, &

  Almamaterku

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

  Yogyakarta, Maret 2008 Penulis Rahmat Dwi Atmoko

  

INTISARI

PENENTUAN KOEFISIEN EKSPANSI VOLUME ZAT CAIR

MENGGUNAKAN METODE PENGUKURAN INDEKS BIAS ZAT CAIR

  Telah dilakukan pengukuran koefisien ekspansi volume pada sepuluh jenis zat cair ( Benzene, Toluene, Carbon tetracloride, n-Hexane, Cyclhopentane, Alkohol, Benzaldehide, Glyserine, Tetra Hydrofuran, Acetic Acid Glacial ) menggunakan metode pengukuran indeks bias. Indeks bias zat cair diukur menggunakan refraktometer. Hasil pengukuran indeks bias digunakan untuk menentukan nilai koefisien ekspansi volume zat cair menggunakan persamaan Lorentz-Lorentz.

  

ABSTRACT

DETERMINATION OF LIQUIDS VOLUME EXPANSION COEFFICIENT

USING REFRACTIVE INDEX MEASUREMENT METHODS

  The measurement of volume expansion coefficient for ten kinds of liquids (Benzene, Toluene, Carbon tetracloride, Carbon tetracloride, n-Hexane, Cyclhopentane, Alkohol, Benzaldehide, Glyserine, Tetra Hydrofuran, Acetic Acid Glacial) have been performed using the measurement of the refractive index. The refractive index of liquids are measured using refractometer. The refractive index measurement result are used to determine the value of the liquids volume expansion coefficient using Lorentz-Lorentz equation.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus atas segala berkat, kasih serta karunia-Nya yang begitu besar, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Penentuan Koefisien Ekspansi Volume Zat Cair Menggunakan Metode Pengukuran Indeks Bias Zat Cair”.

  Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si.) untuk Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Dengan selesainya penulisan skripsi ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Bapak Dr. Ign. Edi Santosa, M.Si., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, petunjuk, dan semangat selama penulisan skripsi, sekaligus sebagai dosen penguji.

  2. Ibu Ir. Sri Agustini Sulandari, M.Si., selaku Ketua Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

  3. Romo Ir. Gregorius Heliarko, S.J. S.S. BST. M.Sc. M.A., selaku dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  4. Bapak Drs. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku dosen penguji.

  5. Bapak Drs. Domi Severinus, M.Si., selaku dosen penguji.

  6. Seluruh dosen pengajar Program Studi Fisika , Universitas Sanata Dharma.

  7. The whole scientist on Earth

  8. Mas Bimo, selaku laboran di pusat Laboratorium Analisis, atas bantuannya dalam pengambilan data.

  9. Bapak–Ibu penulis atas kasih sayang, doa, dorongan semangat, kesabaran dan pengorbanannya selama ini.

  10. Christina Sri Utami, yang telah banyak memberikan bantuan, dorongan semangat, dan kasih sayangnya.

  11. Keluarga Besar Gereja Kerasulan Baru, atas Doanya. _wds

  12. SN loundy Comunity ( Hary , N-zo, Minto, Mili , Bento), atas tumpangan dan kebersamaannya.

  13. Lori, Iman, Ridwan, Debora, mas P dan Astri, teman-teman Fisika yang telah setia bertukar pikiran untuk penulisan skripsi ini.

  14. Yudha, Totok, Basil, Adit, Hohok, teman-teman kost rumah K-One.

  15. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga Tuhan Yang Maha Pengasih dan Pemurah melimpahkan berkat dan kasih-Nya.

  Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan, sehingga segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan skripsi ini. Namun demikian, dengan segala kekurangan yang ada, penulis berharap agar skripsi ini masih dapat diambil manfaatnya, khususnya bagi perkembangan ilmu fisika.

  Yogyakarta, 31 Maret 2008

  

DAFTAR ISI

  Halaman HALAMAN JUDUL………………………………………………………... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING……………………………. ii HALAMAN PENGESAHAN………………………………………………. iii HALAMAN PERSEMBAHAN……………………………………………. iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……………………………………. v

  INTISARI......……………………………………………………………….. vi

  ABSTRACT

  …………………………………………………………………. vii KATA PENGANTAR...…………………………………………………….. viii DAFTAR ISI………………………………………………………………... x DAFTAR TABEL…………………………………………………………... xii DAFTAR GAMBAR……………………………………………………….. xiii DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………... xv BAB I. PENDAHULUAN…………………………………………………..

  1 A. Latar Belakang…………………………………………………………..

  1 B. Rumusan Masalah……………………………………………………….

  2 C. Batasan Masalah………………………………………………………....

  2 D. Tujuan……………………………………………………………………

  3 E. Manfaat .…………………………………………………………………

  3 F. Sistematika Penulisan……………………………………………………

  3 BAB II. DASAR TEORI…………………………………………………….

  5

  B. Refraktometer …………………………………………………………...

  5 C. Ekspansi Termal........................................................................................

  6 D. Hukum Lorentz-Lorentz ……………………………………...................

  8 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN...........……………………………

  9 A. Tempat dan Waktu Penelitian...................................................................

  9 B. Alat dan Objek Penelitian....………………………………………….....

  9 C. Metode Eksperimen……………………………………………………...

  11 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………...

  14 A. Hasil……………………………………………………………………..

  14 B. Pembahasan……………………………………………………………...

  24 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN………………………………….....

  27 A. Kesimpulan……………………………………………………………...

  27 B. Saran……………………………………………………………………..

  27 DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….

  28 LAMPIRAN…………………………………………………………………

  29

  

DAFTAR GAMBAR

  11

  C) untuk zat cair jenis Benzaldehide..…………………………...……

Gambar 4.8. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  o

  C) untuk zat cair jenis Glyserine……………………………………....

Gambar 4.9. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  o

  C) untuk zat cair jenis Tetra Hydrofuran...............................................

  11

Gambar 4.7. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  18

  18

  19

  19

  20

  20

  21

  21

  o

  C) untuk zat cair jenis Alkohol…………………………………....…..

  Halaman Gambar 3.1 Susunan alat penelitian............................................................

Gambar 4.3. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (Gambar 3.2 Skema penelitian.....................................................................Gambar 4.1. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  o

  C) untuk zat cair jenis Benzene…...............…………………………...

Gambar 4.2. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  o

  C) untuk zat cair jenis Toluene……………………………………......

  o

  o

  C) untuk cair jenis Carbon tetra cloride………………………………

Gambar 4.4. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  o

  C) untuk zat cair jenis n-Hexane……………………………………...

Gambar 4.5. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  o

  C) untuk zat cair jenis Cyclhopentane…………………………………

Gambar 4.6. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  22

Gambar 4.10. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu zat cair (

  o

  C) untuk zat cair jenis Acetic Acid Glacial……………………………

  22

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

  o

Tabel 4.1. Hasil pengukuran indeks bias zat cair pada suhu 27.5 C..........

  14

  o

Tabel 4.2. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Benzene.............................................................................

  15

  o

Tabel 4.3. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Toluene............................................................................

  16

  o

Tabel 4.4. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Carbon tetra cloride…………………………………….

  16

  o

Tabel 4.5. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk n-Hexane...........................................................................

  16

  o

Tabel 4.6. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Cyclhopentane..................................................................

  16

  o

Tabel 4.7. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T ( C) untuk Alkohol..

  16

  o

Tabel 4.8. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Benzaldehide...................................................................

  17

  o

Tabel 4.9. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Glyserine...........................................................................

  17

  o

Tabel 4.10. Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Tetra Hydrofuran...............................................................

  17

  o

Tabel 4.11 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Acetic Acid Glacial...........................................................

  17

Tabel 4.12. Hasil pengukuran koefisien suhu indeks bias zat cair

  o

  pada suhu 27,5 C........................................................................

  23 Tabel 4.13 Hasil pengukuran koefisien ekspansi volume zat cair pada suhu

  o

  27.5 C..........................................................................................

  24

DAFTAR LAMPIRAN

  Halaman Lampiran I. Contoh perhitungan untuk mendapatkan nilai koefisien ekspansi volume pada 10 Jenis zat cair ..............................

  Lampiran II. Tabel hasil perhitungan nilai koefisien ekspansi volume zat cair pada tiap nilai suhu dengan interval kenaikkan 5

  o C...

  Lampiaran III. Metode perhitungan ralat......................................................

  29

  33

  36

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Zat cair merupakan zat yang salah satu sifatnya adalah mempunyai bentuk

  sama dengan tempatnya berada. Volume zat cair akan bernilai tetap jika berada pada tekanan dan suhu tetap [Petrucci, 1987]. Apabila suhu zat cair dinaikkan maka volume zat cair akan bertambah sebanding dengan kenaikkan suhunya. Besarnya pertambahan volume zat cair akibat kenaikkan suhu ditentukan oleh volume mula-mula, besarnya kenaikkan suhu dan koefisien ekspansi volumenya.

  Secara umum cara yang digunakan untuk mendapatkan nilai koefisien ekspansi volume zat cair adalah dengan pengukuran pertambahan volume zat cair akibat kenaikkan suhu. Pengukuran pertambahan volume akibat kenaikkan suhu dapat dilakukan dengan tepat jika volume zat cair besar. Apabila volume zat cair kecil maka akan terjadi kesulitan pengukuran pertambahan volume ketika suhunya dinaikkan. Kesulitan pengukuran pertambahan volume mengakibatkan perhitungan koefisien ekspansi volume tidak dapat dilakukan. Kemudian perlu metode lain yang dapat digunakan menghitung koefisien ekspansi volume apabila volume zat cair yang diteliti kecil.

  Metode perhitungan koefisien ekspansi volume yang digunakan adalah dengan meneliti nilai-nilai yang berubah akibat kenaikkan suhu pada zat zat cair.

  Nilai pertama yang berubah akibat kenaikkan suhu pada zat cair adalah volume menjadi lebih renggang. Karena susunan molekul zat cair lebih renggang maka kerapatan optis zat cair menurun. Kerapatan optis zat cair berkaitan dengan kemampuan zat cair membiaskan.cahaya [Young & Freedman, 1999]. Dengan demikian nilai indeks bias zat cair akan berubah jika suhu zat cair dinaikkan.

  Sehingga nilai indeks bias zat cair dan perubahan nilai indeks bias zat cair akibat perubahan suhu dapat digunakan untuk menghitung nilai koefisien ekspansi volume.

  Pada penelitian ini metode perhitungan koefisien ekspansi volume zat cair adalah dengan pengukuran nilai indeks bias zat cair yang berubah akibat kenaikkan suhu. Pengukuran indeks bias zat cair dilakukan menggunakan refraktometer. Perhitungan koefisien ekspansi volume menggunakan persamaan Lorentz-Lorentz [Murphy and Alpert, 1970].

B. Rumusan Masalah

  Rumusan masalah pada penelitian ini yaitu, bagaimana mengukur koefisien ekspansi volume zat cair melalui pengukuran indeks bias zat cair.

C. Batasan Masalah 1. Menggunakan refraktometer sebagai alat penelitian.

  o o

  2. Jangkauan suhu yang digunakan untuk penelitian adalah 25 C - 50 C.

  3. Zat cair yang akan diteliti adalah 10 jenis (Benzene, Toluene, Carbon tetracloride, n-Hexane, Cyclhopentane, Alkohol, Benzaldehide, Glyserine,

D. Tujuan Penelitian 1. Mengetahui pengaruh kenaikkan suhu terhadap zat cair.

  2. Mengetahui nilai koefisien suhu indeks bias zat cair.

  3. Mendapatkan nilai ekspansi volume zat cair.

  

E. Manfaat Penelitian

  1. Memberikan informasi bahwa nilai koefisien ekspansi volume zat cair dapat diketahui dari pengukuran indeks bias zat cair yang dipengaruhi oleh perubahan suhu tiap satu satuan.

  2. Memberi referensi tambahan di bidang Ilmu pengetahuan dan teknologi.

  F. Sistematika Penelitian

  1. BAB I PENDAHULUAN

  Bab I berisi latar belakang masalah, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

  2. BAB II DASAR TEORI

  Bab II menyajikan tentang penjabaran indeks bias, refraktometer, ekspansi termal, hukum Lorentz-Lorentz.

  3. BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  Dalam bab ini dijelaskan secara umum langkah-langkah yang ditempuh dalam penelitian.

  4. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  Pada bab ini disajikan hasil penelitian, hasil perhitungan koefisien ekspansi

  o -1

  volume C) , dan pembahasan hasil penelitian.

  β (

  5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  Bab ini berisi kesimpulan hasil penelitian dan saran yang terkait dengan hasil penelitian.

BAB II DASAR TEORI A. Indeks Bias Cahaya yang merambat pada ruang hampa dengan kecepatan c, akan

  berubah kecepatannya ketika melewati suatu medium. Perbandingan antara kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan kecepatan cahaya pada medium disebut indeks bias, dirumuskan sebagai berikut :

  c n = , (1) v keterangan: n = indeks bias medium.

  8 c = kecepatan cahaya di ruang hampa (3 x 10 m/s). v = kecepatan cahaya di medium (m/s).

  Huygens menjelaskan bahwa nilai indeks bias dari berbagai medium bergantung pada kerapatan optis medium. [Young & Freedman, 1999].

B. Refraktometer

  Refraktometer adalah suatu alat ukur indeks bias zat cair yang terdiri dari dua buah prisma terpisah dan memantulkan cahaya dengan sudut kritis. Prinsip pengukuran indeks bias zat cair pada refraktometer adalah dengan mengkonversikan nilai sinus sudut kritis menjadi nilai indeks bias zat cair yang diteliti [Puspodikoro, 1994]. Refraktometer dilengkapi dengan pipa untuk mengalirkan air dengan suhu tertentu untuk mengatur suhu refraktometer. Zat cair refraktometer. Kemudian sampel disinari dengan cahaya lampu putih (Polikhromatik), sehingga terjadi pembiasan cahaya yang akan terlihat pada layar refraktometer dengan berbagai warna. Cahaya yang dibiaskan diatur supaya menjadi warna gelap dan terang, yang dipisahkan oleh sebuah garis batas. Garis batas antara gelap dan terang kemudian diatur menggunakan tombol skala supaya berada tepat pada titik tengah layar refraktometer. Nilai indeks bias zat cair diperoleh dengan mengkonversikan titik tengah garis batas antara gelap dan terang pada layar dengan skala pada refraktometer.

C. Ekspansi Termal Pada umumnya suatu bahan akan berekspansi apabila suhunya dinaikkan.

  Ekspansi termal didefinisikan sebagai perubahan ukuran suatu bahan akibat kenaikkan satu satuan suhu [Young & Freedman, 1999]. Ekspansi termal suatu bahan ditentukan oleh ukuran awal bahan, perubahan suhu dan koefisien ekspansi bahan. Ekspansi termal suatu bahan dijelaskan berikut ini :

  1. Ekspansi linear Ekspansi linear adalah pertambahan panjang suatu bahan akibat kenaikkan satu satuan suhu. Ekspansi linear suatu bahan ditunjukan pada persamaan berikut:

  o

  ∆ l = α l ∆T (2) keterangan : ∆ l = Pertambahan panjang (m). o -1 C) .

  α = Koefisien ekspansi linear ( o C ).

  ∆T = Kenaikkan suhu ( Koefisien ekspansi linear suatu bahan dilambangkan dengan

  α, satuannya

  o -1

  adalah (

  C) , Koefisien ekspansi linear mempunyai nilai yang berbeda-beda pada tiap jenis bahan.

  2. Ekspansi volume Ekspansi volume adalah pertambahan volume suatu bahan akibat kenaikkan satu satuan suhu. Ekspansi volume suatu bahan ditunjukan pada persamaan berikut :

  o (3)

  ∆ V = β V ∆ T ,

  3 keterangan : = Pertambahan volume (m ).

  ∆ V

  

3

V o = Volume awal (m ). o -1 C) .

  β = Koefisien ekspansi volume ( o C ).

  ∆ T = Kenaikkan suhu ( Koefisien ekspansi volume suatu bahan dilambangkan dengan

  β, satuannya o -1

  adalah (

  C) , Koefisien ekspansi volume mempunyai nilai yang berbeda-beda pada tiap jenis bahan.

  Perhitungan koefisien ekspansi volume pada persamaan (3) berlaku dengan tepat pada jenis bahan tertentu dan interval perubahan suhu yang digunakan pada pengukuran kecil. Apabila pengukuran dilakukan pada zat cair maka metode perhitungan koefisien ekspansi volume berlaku tepat jika volume zat cair yang diteliti besar.

D. Hukum Lorentz-Lorentz

  Pada umumnya zat cair akan mengalami pertambahan volume apabila suhunya dinaikkan. Pertambahan volume zat cair disebabkan oleh pertambahan jarak antar molekul zat cair. Karena jarak antar molekul zat cair bertambah maka kerapatan optis zat cair menurun. Penurunan kerapatan optis zat cair mengakibatkan nilai indeks bias zat cair menurun. Sehingga kenaikkan suhu zat cair berpengaruh secara langsung terhadap nilai indeks bias zat cair. Dengan demikian maka terdapat hubungan antara pertambahan volume zat cair dan nilai indeks bias. Lorentz-Lorentz menjelaskan hubungan antara koefisien ekspansi volume, indeks bias dan pengaruh suhu terhadap indeks bias [Murphy and Alpert, 1970], yang ditunjukkan pada persamaan berikut :

  2

  2

  dn/dT = - 3/2 { ( n ( n -1) / ( 2n +1) }

  β, (4) o -1

  keterangan : dn/dT = Koefisien suhu indeks bias zat cair ( C) .

   n = Indeks bias zat cair. o -1 C) .

  β = Koefisien ekspansi volume zat cair (

  Persamaan Lorentz-Lorentz (4) menjelaskan bahwa koefisien ekspansi volume zat cair dapat dihitung apabila diketahui nilai indeks bias zat cair dan nilai perubahan indeks bias zat cair akibat perubahan suhu tiap satu satuan yang disebut koefisien suhu indeks bias. Indeks bias dan koefisien suhu indeks zat cair diperoleh dari pengukuran indeks bias yang mengalami perubahan akibat kenaikkan suhu.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Analisa Pusat, Universitas Sanata Dharma Kampus III, Paingan, Maguwoharjo, Depok, Sleman, Yogyakarta. B. Alat dan Objek Penelitian

  1. Alat- alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

  a. Refraktometer Digunakan untuk mengukur indeks bias zat cair pada tiap interval kenaikkan suhu.

  b. Panci Digunakan menampung air yang akan disirkulasikan pada refraktometer

  c. Kompor Listrik Digunakan untuk memanaskan air yang digunakan mengatur suhu refraktometer.

  d. Pompa Air Digunakan untuk mendorong air supaya dapat mengalir ke dalam refraktometer.

  e. Thermometer Air Raksa Digunakan untuk mengukur suhu air yang terdapat pada penampung air. f. Lampu Digunakan untuk menyinari sampel supaya terjadi pembiasan cahaya.

  g. Pipet Digunakan untuk mengambil zat cair dan meletakkannya pada tempat sampel refraktometer.

  2. Objek Penelitian Objek yang digunakan untuk penelitian adalah Zat cair jenis:

  a. Benzene

  b. Toluene

  c. Carbon tetracloride

  d. n-Hexane

  e. Cyclhopentane

  f. Alkohol

  g. Benzaldehide

  h. Glyserine i. Tetra Hydrofuran j. Acetic Acid Glacial

C. Metode Eksperimen

  1. Susunan Alat Susunan alat penelitian terdapat pada gambar 3.1 di bawah ini, Gambar 3.1 Susunan alat penelitian.

  Skema penyusunan alat penelitian terdapat pada gambar 3.2 di bawah ini, Pompa air

  Lampu Penampung air Refraktometer

  Kompor listrik

Gambar 3.2 Skema penelitian

  Penyusunan alat penelitian dilakukan sebagai berikut : a. Mengatur posisi refraktometer.

  b. Mengatur posisi lampu supaya cahaya yang keluar mengarah pada tempat c. Meletakkan penampung air (panci) pada kompor listrik untuk menaikkan suhu air.

  d. Mengatur posisi pompa air pada panci yang berisi air dengan suhu tertentu supaya mengalir masuk ke dalam refraktometer melalui pipa masukan. Kemudian air keluar lagi melalui pipa keluaran refraktometer dan mengalir masuk ke dalam penampung air.

  2. Pengambilan Data Langkah kerja dalam pengambilan data adalah :

  a. Mengalirkan air dengan suhu tertentu ke dalam refraktometer b. Meletakkan zat cair yang diteliti pada tempat sampel refraktometer.

  o

  c. Mencatat suhu sampel T (

  C), sesuai yang tertera pada thermometer yang dimiliki refraktometer.

  d. Mencatat nilai indeks bias (n), sesuai yang tertera pada refraktometer.

  o

  e. Membuat tabel hubungan antara suhu T ( C) dengan indeks bias (n).

  f. Pengambilan data dilakukan pada 10 jenis zat cair yang telah ditentukan.

  o o

  Pengambilan data indeks bias dilakukan pada jangkauan suhu 25 C -50 C

  o

  ( skala suhu pada refraktometer) dengan interval kenaikkan suhu tiap 5 C.

  3. Metode Analisis Data

  a. Mendapatkan nilai koefisien suhu indeks bias : Dari data yang diperoleh yaitu tabel hubungan suhu dengan indeks bias, dibuat grafik hubungan antara indeks bias zat cair (n) dan suhu

  o

  zat zat cair T (

  C) pada tiap jenis zat cair menggunakan Microsoft Nilai gradien dari persamaan garis grafik merupakan nilai keofisien suhu indeks bias, sehingga :

  

dn/dT = m.

  keterangan : dn/dT = Koefisien suhu indeks bias zat cair. m = Nilai gradien grafik.

  b. Setelah didapatkan nilai koefisien suhu indeks bias dn/dT pada tiap jenis zat cair kemudian dihitung nilai koefisien ekspansi volume zat cair pada tiap interval kenaikkan suhu menggunakan persamaan Lorentz-Lorentz (4) :

  2

  2

dn/dT = - 3/2 { ( n ( n -1) / ( 2n +1) }

β,

  persamaan di atas dapat dituliskan kembali menjadi:

  dn / dT , β =

  3 − [ n ( n − ^{2 2} +

  1 ) /( 2 n 1 )]

  2

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Koefisien ekspansi volume

• 1

  C)

  3 Carbon tetracloride 1,457 4 n-Hexane 1,373

  Air pengatur suhu saat pertama kali dialirkan suhunya lebih rendah dari suhu

  10 Acetic Acid Glacial 1,377 Kemudian air pengatur suhu dialirkan untuk mengatur suhu refraktometer.

  9 Tetra Hydrofuran 1,402

  8 Glyserine 1,543

  7 Benzaldehide 1,467

  6 Alkohol 1,360

  5 Cyclhopentane 1,433

  2 Toluene 1,493

  untuk 10 jenis zat cair diperoleh dari pengukuran nilai indeks bias. Pengukuran indeks bias dilakukan dengan mengatur kenaikkan suhu zat cair. Kenaikkan suhu zat cair akan mempengaruhi kerapatan optis zat cair. Karena kerapatan optis zat cair berubah maka nilai indeks bias zat cair juga berubah.

  β ( o

  C No Zat cair Indeks bias (n)

  o

Tabel 4.1 Hasil pengukuran indeks bias zat cair pada suhu 27.5

  C ) terdapat pada tabel 4.1 berikut:

  o

  Pengukuran nilai indeks bias zat cair yang pertama dilakukan adalah pada suhu ruangan tempat penelitian, dimana refraktometer belum diberi aliran air yang dipanaskan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui nilai indeks bias awal zat cair. Hasil pengukuran nilai indeks bias zat cair pada suhu ruangan tempat penelitian ( 27.5

  1 Benzene 1,498 o

  ditambah es supaya suhunya turun menjadi 25

  C. Pengukuran indeks bias

  o

  dilakukan dengan interval kenaikkan suhu 5

  C. Pengaturan kenaikkan suhu dilakukan dengan memanaskan air menggunakan kompor listrik. Air pengatur suhu kemudian dialirkan ke dalam refraktometer. Pengukuran nilai indeks bias zat cair dilakukan pada saat suhu zat cair yang di tempatkan pada refraktometer tepat berada pada nilai suhu yang ditentukan, hal ini dilakukan dengan menghentikan aliran air. Karena tempat sampel pada refraktometer terdiri dari dua prisma terpisah yang di tempatkan pada logam sehingga penurunan suhunya cukup lama. Maka pengukuran nilai indeks bias dapat dilakukan dengan tepat sesuai dengan suhu yang ditentukan. Pengambilan data dilakukan secara cepat untuk menghindari penurunan suhu zat cair dari suhu yang ditentukan. Karena zat cair menguap saat suhunya dinaikkan, maka pada tiap suhu yang digunakan untuk pengukuran sampel diganti yang baru dengan jenis yang sama. Hal ini dilakukan pada sepuluh jenis zat cair yang diteliti. Suhu zat cair nilainya sama dengan suhu refraktometer yaitu sesuai dengan yang tertera pada skala thermometer yang terdapat pada refraktometer. Hasil pengukuran indeks bias 10 jenis zat cair pada tiap nilai suhu yang digunakan terdapat pada tabel 4.2 – 4.11 berikut :

  o

Tabel 4.2 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk Benzene

  o

  No Suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,499 2 30 1,495 3 35 1,492 4 40 1,489 5 45 1,486 6 50 1,485

Tabel 4.3 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) untuk n-Hexane No Suhu T (

  o

  C) untuk Alkohol No Suhu T (

  o

Tabel 4.7 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,433 2 30 1,431 3 35 1,429 4 40 1,426 5 45 1,424 6 50 1,420

  o

  C) untuk Cyclhopentane No Suhu T (

  o

Tabel 4.6 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,374 2 30 1,370 3 35 1,367 4 40 1,365 5 45 1,362 6 50 1,358

  o

  o

  o

Tabel 4.5 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,459 2 30 1,455 3 35 1,452 4 40 1,449 5 45 1,446 6 50 1,442

  o

  No Suhu T (

  cloride

  C) untuk Carbon tetra

  o

Tabel 4.4 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,495 2 30 1,491 3 35 1,488 4 40 1,486 5 45 1,483 6 50 1,481

  o

  C) untuk Toluene No Suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,363 2 30 1,358 3 35 1,356 4 40 1,355

Tabel 4.8 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) pada Tetra Hydrofuran No Suhu T (

  o

  No Suhu T (

  Glacial

  C) untuk Acetic Asid

  o

Tabel 4.11 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,404 2 30 1,403 3 35 1,401 4 40 1,396 5 45 1,395 6 50 1,388

  o

  o

  o

Tabel 4.10 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,468 2 30 1,466 3 35 1,465 4 40 1,464 5 45 1,463 6 50 1,460

  o

  C) untuk Glyserine No Suhu T (

  o

Tabel 4.9 Hubungan indeks bias (n) terhadap suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,543 2 30 1,540 3 35 1,538 4 40 1,534 5 45 1,533 6 50 1,530

  o

  C) untuk Benzaldehide No Suhu T (

  C) Indeks bias (n) 1 25 1,376 2 30 1,372 3 35 1,371 4 40 1,370 5 45 1,369 6 50 1,366 Dari tabel hasil pengukuran nilai indeks bias sepuluh jenis zat cair yang diteliti, selanjutnya dibuat grafik hubungan antara indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T (

  o

  1.478 1.480 1.482 1.484 1.486 1.488 1.490 1.492 1.494 1.496

  55 Suhu zat cair (T) In d eks b ia s (n ) Grafik 4.2 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( o

  50

  45

  40

  35

  30

  25

  20

  C) untuk Benzene n = -0.000549T + 1.507

  C) untuk tiap jenis zat cair sebagai berikut (grafik 4.1 - 4.10) :

  55 Suhu zat cair (T) In d e k s b ia s ( n ) Grafik 4.1 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( o

  50

  45

  40

  

35

  30

  25

  20

  n = -0.000571 T+ 1.512 1.482 1.484 1.486 1.488 1.490 1.492 1.494 1.496 1.498 1.500

  C) untuk Toluene

  1.460 1.458 n = -0.000657T + 1.475 1.456

  ) 1.454 n (

  1.452 ias

  1.450 b ks

  1.448 e d

  1.446 In

  1.444 1.442 1.440

  20

  25

  30

  

35

  40

  45

  50

  55 Suhu zat cair (T) o

  C) Grafik 4.3 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( untuk Carbon Tetra Cloride 1.376 1.374 n = -0.000606T + 1.388 1.372

  ) 1.370 n

  1.368 ias (

  1.366 1.364 eks b d

  1.362 In

  1.360 1.358 1.356

  20

  25

  30

  

35

  40

  45

  50

  55 Suhu zat cair (T) o

  C) Grafik 4.4 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( untuk n – Hexane

  1.436 1.434 n = -0.000509T + 1.446 1.432

  ) n 1.430 1.428 ias (

  1.426 eks b d

  1.424 In

  1.422 1.420 1.418

  20

  25

  30

  35

  40

  45

  50

  55 Suhu zat cair (T) o

  C) Grafik 4.5 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( untuk Cylhopentane 1.364 1.362 n= -0.000463T + 1.373 1.360

  ) n 1.358 ias (

  1.356 eks b

  1.354 d In

  1.352 1.350 1.348

  20

  25

  30

  35

  40

  45

  50

  55 Suhu zat cair (T) o

  C) Grafik 4.6 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( untuk Alkohol

  1.544 1.542 n = -0.000514T + 1.555 1.540 n) (

  1.538 s a bi 1.536 s k

  1.534 Inde

  1.532 1.530 1.528

  20

  25

  30

  

35

  40

  45

  50

  55 Suhu zat cair(T) o

  C) Grafik 4.7 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( untuk Benzaldehide 1.469 1.468 n = -0.000286T + 1.475 1.467

  ) 1.466 1.465 ias (n

  1.464 1.463 eks b d

  1.462 In

  1.461 1.460 1.459

  20

  25

  30

  

35

  40

  45

  50

  55 Suhu zat cair (T) o

  C) Grafik 4.8 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( untuk Glyserine

  1.408 1.406 n = -0.000623T + 1.421 1.404

  1.402 n) (

  1.400 s a

  1.398 bi s

  1.396 k

  1.394 Inde

  1.392 1.390 1.388 1.386

  20

  25

  30

  35

  40

  45

  50

  55 Suhu zat cair (T) o

  C) Grafik 4.9 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( untuk Tetra Hydrofuran 1.378 1.376 n = -0.000343T + 1.383

  ) 1.374 1.372 ias (n

  1.370 eks b d In

  1.368 1.366 1.364

  20

  25

  30

  35

  40

  45

  50

  55 Suhu zat cair (T) o

  C) Grafik 4.10 Hubungan indeks bias zat cair (n) dengan suhu zat cair T ( untuk Acetic Acid Glacial C terdapat pada tabel 4.13 berikut :

• 1
• 4
• 4
• 4
• 4
• 4
• 4
• 4
• 4
• 4
• 4
• 1

  3 Carbon Tetra Cloride (-6,5 ± 0,1 )10

  Hasil pengukuran pada tabel 4.2 digunakan untuk menghitung koefisien ekspansi volume zat cair menggunakan persamaan Lorentz-Lorentz (4). Hasil perhitungan koefisien ekspansi volume pada suhu 27.5

  10 Acetic Acid Glacial (-3,4 ± 0,4 )10

  9 Tetra Hydrofuran (-6,2 ± 0,8 )10

  8 Glyserine (-2,8 ± 0,3 )10

  7 Benzaldehide (-5,1 ± 0,3 )10

  6 Alkohol (-4,6 ± 0,5 )10

  5 Cylhopentane (-5,0 ± 0,3 )10

  4 n – Hexane (-6,0 ± 0,2 )10

  2 Tuluene (-5,4 ± 0,3 )10

  Dari grafik hubungan indeks bias (n) dengan suhu zat cair (

  1 Benzene (-5,7 ± 0,4 )10

  C)

  o

  No Jenis zat cair Koefisien suhu indeks bias (dn/dT) (

Tabel 4.12. Hasil pengukuran koefisien suhu indeks bias (dn/dT) pada tiap jenis zat cair.

  Koefisien suhu indeks bias tiap jenis zat cair yang diteliti terdapat pada tabel 4.12 berikut:

  C) diperoleh persamaan garis linearnya untuk masing-masing zat cair yang diteliti. Kemudian dari persamaan garis linear grafik untuk masing-masing zat cair akan diperoleh nilai koefisien suhu indeks biasnya yaitu sama dengan nilai gradien grafik.

  o

  o

• 3
• 3

  2 Tuluene (1,08 ± 0,06)10

  Hasil pengukuran nilai indeks bias pada sepuluh jenis zat cair yang diteliti

  Secara umum nilai koefisien ekspansi volume zat cair diperoleh dari pengukuran perubahan volume pada suatu jenis zat cair yang diakibatkan oleh perubahan suhunya. Metode pengukuran koefisien ekspansi volume secara umum dapat digunakan dengan tepat pada jenis zat cair tertentu dan pada perubahan suhu yang kecil saja. Kendala yang timbul adalah pada saat volume zat cair yang diteliti kecil, pengukuran volume zat cair akan sulit dilakukan. Metode untuk mendapatkan koefisien ekspansi volume zat cair yang digunakan pada penelitian ini adalah dengan mengukur nilai indeks bias zat cair yang menurun akibat kenaikkan suhu.

  o C terdapat pada lampiran 2 ( tabel I - tabel X ).

  Koefisien ekspansi volume zat cair pada tiap nilai suhu dengan interval kenaikkan 5

  10 Acetic Acid Glacial (0,88 ± 0,12)10

  9 Tetra Hydrofuran (1,50 ± 0,03)10

  8 Glyserine (0,60 ± 0,06)10

  7 Benzaldehide (0,92 ± 0,05)10

  6 Alkohol (1,25 ± 0,01)10

  5 Cylhopentane (1,15 ± 0,06)10

  4 n – Hexane (1,58 ± 0,07)10

  3 CarbonTetra Cloride (1,40 ± 0,02)10

  1 Benzene (1,12 ± 0,08)10

  C)

  o

  (

  β