panas jenis logam

PANAS JENIS LOGAM

Jurusan Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah UIN Alauddin Makassar

Abstrak

Telah dilakukan praktikum termodinamika dengan judul “Panas Jenis Logam”. Praktikum ini dilaksanakan di Laboratorium Fisika Jurusan Pendidikan Fisika.Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui kalor jenis dari berbagai jenis logam. Variabel yang diukur dalam praktikum ini adalah massa dan  suhu. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa ketika suatu logam yang terdiri dari aluminium, tembaga, kuningan, dan besi  dipanassskan di atas kompor sampai mencapai suhu 95^oC kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter yang berisi air yang sudah diketahui massanya dan menutup rapat kalorimeter lalu mengaduk perlahan hingga logam memiliki suhu yang sama dengan air. sehingga akan diperoleh suhu akhir pada air dan dengan itu kita dapat menghitung perubahan suhu yang terjadi pada air dan logam.

Kata kunci: panas jenis logam

TUJUAN

1. Menetukan panas jenis suatu logam melalui persamaan.
2. Membuat persamaan panas jenis logam dari beberapa kubus logam.
3. Membandingkan panas jenis percobaan dari beberapa kubus logam.

METODOLOGI EKSPERIMEN

Teori Singkat

            Secara umum kit membicarakan “aliran” kalor-kalor mengalir dari kompor ke ketel kopi, dari matahari kebumi, dari mulut seseorang ketermometer demam. Kalor mengalir dengan sendirinya dari suatu benda yang temperaturnya lebih tinggi ke benda lain dengan temperatur yang lebih rendah. Bila energi panas ditambahkan pada suatu zat, maka temperatur zat itu biasanya naik.

            Karena panas jenis air praktis konstan meliputi jangkauan temperatur yang lebar, panas jenis sebuah benda dengan mudah dapat diukur dengan memanaskan benda sampai suatu temperatur tertentu yang mudah diukur,dengan menempatkannya dalam bejana air yang massa dan temperaturnya diketahui, dan dengan mengukur temperatur kesetimbangan akhir. Jika suhu logam mula-mula adalah T_a  dan suhu kesetimbangan antara logam dengan sistem kalorimeter adalah T, maka panas yang dibebaskan logam adalah :

Q =  . c

                                                                                                                     (1)

Dengan m menyatakan massa logam dan c adalah kapasitas panas jenis logam. Jumlah panas yang diterima oleh sistem adalah ;

Q =  ( )

                                                                                                                               (2)

Dengan , , dan  secara berturut-turut adalah massa kalorimeter., massa pengaduk dan massa air. Besaran , dan  secara berturut-turut adalah panas jenis kalorimeter, panas jenis pengaduk dan kapasitas panas jenis air.

Pertukaran energi merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor. Untuk melakukan pengukuran semacam itu digunakan kalorimeter. Kalorimeter sederhana adalah sangat penting bahwa kalorimeter di isolasi dengan baik sehingga hanya sejumlah kalor pertukaran dengan luarnya. Satu kegunaan penting dari kalorimeter adalah dalam penentuan kalor jenis zat-zat.

Alat dan Bahan

1. Alat

1. Gelas Ukur 250 ml                                                            2 buah
2. Gelas Ukur 500 ml                                                            1 buah
3. Kalorimeter                                                                       1 buah
4. Termometer raksa                                                  1 buah
5. Termometer alkohol                                                          1 buah
6. Dasar statif                                                                        1 buah
7. Penjepit                                                                             1 buah
8. Klem                                                                                  1 buah
9. Kompor listrik                                                                   1 buah
10. Neraca Digital                                                                   1 buah

1. Bahan

1. Tali Pengikat                                                                     secukupnya
2. Air                                                                                     secukupnya
3. Tissue                                                                                secukupnya
4. Besi                                                                                   1 buah
5. Aluminium                                                                        1 buah
6. Kuningan                                                                           1 buah
7. Tembaga                                                                            1 buah

Identifikasi Variabel

1. Variabel manipulasi     : Logam
2. Variabel ukur/respon   : Suhu dan Massa

Definisi Operasional Variabel

1. Logam adalah  bahan yang diukur massa dan suhunya untuk membuktikan nilai tetapan yang ada pada teori berdasarkan perhitungan yang dilakukan.
2. Suhu adalah perubahan atau kenaikan suhu yang dialami air beserta logam sebelum dan sesudah dipanaskan.
3. Massa adalah nilai dari berat kalorimeter, kalorimeter + air, dan kubus logam untuk dapat menghitung kapasitas dari beberapa jenis logam dan kemudian membandingkannya dengan teori yang sudah ada.

ProsedurKerja

            Prosedur kerja pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

1. Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan
2. Menimbang massa kalorimeter kosong dengan menggunakan neraca digital
3. Memasukkan air kedalam kalorimeter kemudian menimbangnya kembali dengan menggunakan neraca digital.
4. Mengikat kubus logam besi, aluminium, tembaga, dan kuningan dengan menggunakan tali pengikat.
5. Menimbang kubus besi, aluminium, tembaga dan kuningan dengan menggunakan neraca digital.
6. Memasukkan air kedalam gelas kimia sebesar  bagian, kemudian memanaskan diatas kompor listrik.
7. Memasukkan logam aluminium kedalam gelas kimia, kemudian memanaskan air diatas kompor listrik dan mengukur suhunya sampai 95  dengan menggunakan termometer
8. Setelah suhu air didalam gelas kimia mencapai 95 , angkat kubus aluminium dari gelas kimia dan segera masukkan kedalam kalorimeter
9. Menutup rapat-rapat kalorimeter dan mengaduk secara kontinu sampai suhu dalam kalorimeter mencapai kesetimbangan.
10. Mengukur suhu kalorimeter yang diaduk dengan menggunakan termometer
11. Mencatat hasil pengamatan pada tabel pengamatan
12. Mengulangi langkah 6 sampai 9 dengan mengganti aluminium dengan besi, tembaga dan kuningan.

HASIL EKSPERIMEN DAN ANALISIS DATA

Hasil Pengamatan

Tabel 1 : Panas Jenis Logam

Massa Kalorimeter       =  124,916 gram                                          = 1,00 kal/gr.  

NST Termometer         =  1                                               = 0,125 kal/gr.

NST Nerca Digital          = 0,01 gram                                                      =  29,0

NO	Jenis Logam	Massa Logam (gr)	Massa Air (gr)	∆T Logam ( )	∆T Air ( )	(Kal/g
1	Aluminium	21, 133	138,916	66,0	2,0	0,228
2	Kuningan	64, 738	132,866	66,0	2,0	0,071
3	Tembaga	62,836	118,616	66,0	3,0	0,101
4	Besi	63,289	131,948	66,0	3,0	0,111

Analisis Data

1. Menghitung massa air
    = Massa kalorimeter + Air  –  Massa Kalorimeter
2. Menghitung  air
                                               =   -   
3. Menghitung kalor jenis logam
      =   
        . c .   =  . c . 
   . .  =  
    =

PEMBAHASAN

1. Kubus logam Aluminium

Pada percobaan ini kami mengguankan kubus logam yang mempunyai massa sebesar 21, 133 gram. Kalorimeter dengan massa 124,916 gram massa kalorimeter + air sebesar 263,832 gram. NST Neraca digital yaitu 0,01 gram dan NST Termometer yaitu 1 . Dari hasil analisi diperoleh massa air dengan mengurangkan massa kalorimeter + air dengan massa kalorimeter sehingga diperoleh massa air senilai 138,916 gram. Suhu awal logam yaitu 31,0    setelah logam dimasukkan kedalam air  yang dipanaskan hingga mencapai suhu 95  sehingga diperoleh selisih suhunya yakni 64,0 . Pada saat logam dipindahkan kedalam kalorimeter menjadi 31,0  sehingga diperoleh selisih suhu air adalah 2,0 . Hasil perhitungan kalor jenis Aluminium maka diperoleh kalor jenis (c) yaitu 0,228 Kal/g .

Berdasarkan teori, nilai atau tetapan nilai dari kalor jenis logam Aluminium adalah 0,215 Kal/g . berdasarkan perhitungan yang diperoleh dapat dikatakan bahwa pada percobaan ini belum berhasil karena hasil yang diperoleh jauh berbeda dengan teori yang sudah ada.

1. Kubus Logam Kuningan

     Pada percobaan ini kami menggunakan kubus logam yang mempunyai massa sebesar 64,738  gram. Kalorimeter dengan massa 124,916 gram massa kalorimeter + air sebesar 257,782 gram. NST Neraca digital yaitu 0,01 gram dan NST Termometer yaitu 1 . Dari hasil analisi diperoleh massa air dengan mengurangkan massa kalorimeter + air dengan massa kalorimeter sehingga diperoleh massa air senilai 132,866 gram. Suhu awal logam yaitu 31,0    setelah logam dimasukkan kedalam air  yang dipanaskan hingga mencapai suhu 95  sehingga diperoleh selisih suhunya yakni 64,0 . Pada saat logam dipindahkan kedalam kalorimeter menjadi 31,0  sehingga diperoleh selisih suhu air adalah 2,0 . Hasil perhitungan kalor jenis Aluminium maka diperoleh kalor jenis (c) yaitu 0,071 Kal/g .

      Berdasarkan teori, nilai tetapan kalor jenis (c) kuningan yaitu 0,090 Kal/g  sedangkan dari data yang kami peroleh menunjukkan kalor jenis logam kuningan sebesar 0,071 Kal/g , sehingga dapat disimpulkan bahwa percobaan ini kurang berhasil yang disebabkan karena kesalah pada pengamat yang kurang teliti pada saat melakukan  pengukuran  massa air dan suhu logam aluminium.

1. Kubus logam Tenbaga

 Pada percobaan ini kami mengguankan kubus logam yang mempunyai massa sebesar 62,836  gram. Kalorimeter dengan massa 124,916 gram massa kalorimeter + air sebesar 243,532 gram. NST Neraca digital yaitu 0,01 gram dan NST Termometer yaitu 1 . Dari hasil analisi diperoleh massa air dengan mengurangkan massa kalorimeter + air dengan massa kalorimeter sehingga diperoleh massa air senilai 118,616 gram. Suhu awal logam yaitu 32,0    setelah logam dimasukkan kedalam air  yang dipanaskan hingga mencapai suhu 95  sehingga diperoleh selisih suhunya yakni 63,0 . Pada saat logam dipindahkan kedalam kalorimeter menjadi 32,0  sehingga diperoleh selisih suhu air adalah 3,0 . Hasil perhitungan kalor jenis Aluminium maka diperoleh kalor jenis (c) yaitu 0,101 Kal/g .

Berdasarkan teori yang sudah ada, nilai atau tetapan pada logam tembaga adalah sebesar 0.093 Kal/g . Dan dari analisis data yang kami peroleh sudah mendekati nilai tetapan tembaga yang sudah ada dimana nilai tetapan tembaga pada perhitungan yang kami peroleh sebesar 0,101 Kal/g .

1. Kubus logam Besi

     Pada percobaan ini kami mengguankan kubus logam yang mempunyai massa sebesar 63,289  gram. Kalorimeter dengan massa 124,916 gram, massa kalorimeter + air sebesar 256,864 gram. NST Neraca digital yaitu 0,01 gram dan NST Termometer yaitu 1 . Dari hasil analisi diperoleh massa air dengan mengurangkan massa kalorimeter + air dengan massa kalorimeter sehingga diperoleh massa air senilai 131,948 gram. Suhu awal logam yaitu 32,0    setelah logam dimasukkan kedalam air  yang dipanaskan hingga mencapai suhu 95  sehingga diperoleh selisih suhunya yakni 63,0 . Pada saat logam dipindahkan kedalam kalorimeter menjadi 32,0  sehingga diperoleh selisih suhu air adalah 230 . Hasil perhitungan kalor jenis Aluminium maka diperoleh kalor jenis (c) yaitu 0,11 Kal/g .

 Berdasarkan teori, nilai atau tetapan nilai dari kalor jenis logam Aluminium adalah 0,11 Kal/g . Maka dapat dikatakan bahwa pada percobaan ini sudah berhasil karena  tetapan kalor jenis aluminium yang sudah ada sama dengan analisis data dari percobaan yang dilakukan.

SIMPULAN

            Panas jenis logam dapat ditentukan dengan menghitung yaitu hasil perkalian dari massa air dan kalor jenis air dengan massa kalorimeter dan kalor jenis kalorimeter, hasilnya dikalikan dengan selisih antara suhu campuran dan suhu awal kemudian hasil akhirnya dibagi dengan hasil perkalian dengan massa logam dan selisih suhu logam yang dipanaskan dengan suhu awal air.

DISKUSI

            Berdasarkan  percobaan panas jenis logam yang telah kami lakukan, dimana kami menggunakan beberapa jenis logam yang diantaranya adalah logam aluminium, logam kuningan, logam tembaga dan logam besi kami mengambil kesimpulan bahwa percobaan kami sudah cukup akurat karena dari keempat jenis logam yang kami gunakan semuanya sudah mendekati teori karena kapasitas aluminium, kuningan, tembaga dan besi dari hasl perhitungan tidak berbeda jauh dengan tetapannya.

DAFTAR RUJUKAN

Giancoli, Dauglas C. 2001 . FISIKA. Jakarta. Erlangga.

Tim Dosen UIN. 2013. Penuntun Praktikum Termodinamika. Makassar. UIN Press.

Tipler, Paul A. 1998.  Physics for Sains and Technic. Jakarta. Erlangga.      

Walker, James S. 2010. PHYSICS. United Stated of America. Pearson Education,

Inc.

Young and Freedman. 2003. University of Phisycs. Jakarta. Erlangga.

LAMPIRAN

1. Analisis data

1. Untuk logam aluminium
   Massa aluminium        : 20,936 gram
   T logam (T₁)                : 95,0
   T air (T_a)                      : 29,0
   Takhir (T_c)                   : 31,0

1. Menghitung massa aluminium
   Ma = Massa kalorimeter  air  massa kalorimeter
         =  124,916 
         = 138,916 gram
2. Menghitung  air
   = T_c  T_a
         = 31,0  29,0
         = 2,0
3. Menghitung kalor jenis logam aluminium
   Qlepas       = Qterima
   m.c.      = m.c.
   m_L.c_L.   = (m_k.c_k + m_ac_a)
               c_L    = (m_k.c_k+m_ac_a)
                                 m (T_l – T_c)
               c_L   =
                 =
                 =
                 =
                     = 0,228 kal/gr

1. Menghitung massa kuningan

1. Ma       = Massa kalorimeter  air  massa kalorimeter
                     = 257,782  124,916 
                     = 132,866 gram
   
   
2. Menghitung  air
                = T_c  T_a                
                     = 31,0  29,0
                     = 2,0
3. Menghitung kalor jenis logam aluminium
   Qlepas = Qterima
   m.c.            = m.c.
   m_L.c_L.         = (m_k.c_k + m_ac_a)
                           c_L    = (m_k.c_k+m_ac_a)
                                             m (T_l – T_c)
                        c_L      =
                           =
                           =
                           =
                                 = 0,071 kal/gr

1. Menghitung massa tembaga

1. Ma       = Massa kalorimeter  air  massa kalorimeter
                     = 287,760  124,961
                     = 162,799 gram
2. Menghitung  air
                = T_c  T_a                
                     = 32,0  29,0
                     = 3,0
3. Menghitung kalor jenis logam besi
   Qlepas = Qterima
   m.c.            = m.c.
   m_L.c_L.         = (m_k.c_k + m_ac_a)
   c_L      = (m_k.c_k+m_ac_a)
                                             m (T_l – T_c)
                        c_L      =
                           =
                           =
                           =
                                 = 0,101 kal/gr

1. Menghitung massa besi

1. Ma       = Massa kalorimeter  air  massa kalorimeter
                     = 256,864  124,961
                     = 131,948 gram
2. Menghitung  air
                = T_c  T_a                
                     = 32,0  29,0
                     = 3,0
3. Menghitung kalor jenis logam besi
   Qlepas = Qterima
   m.c.            = m.c.
   m_L.c_L.         = (m_k.c_k + m_ac_a)
   c_L      = (m_k.c_k+m_ac_a)
                                             m (T_l – T_c)
                        c_L      =
                           =
                           =
                           =
                                 = 0,111 kal/gr