KALOR PADA PERUBAHAN WUJUD BENDA
A. LATAR
BELAKANG
Kalor merupakan suatu bentuk energi yang berpindah
karena adanya perbedaan suhu. Kalor yang diserap atau dilepaskan suatu zat
tidak hanya menyebabkan perubahan suhu
suatu zat tersebut, tetapi juga dapat menyebabkan perubahan wujud zat dari satu
wujud menjadi wujud yang lain. Kemampuan untuk memindahkan kalor tersebut
disebut dengan energi.
Banyak fenomena di alam yang menyangkut peristiwa
tentang kalor pada perubahan wujud benda. Akan tetapi, banyak di masyarakat yang
belum mengetahui tentang peristiwa perpindahan
kalor pada perubahan wujud benda tersebut. Selain itu, banyak juga di
masyarakat yang belum mengetahui bagaimana proses terjadinya berbagai peristiwa
yang terdapat di alam, seperti pada proses pembentukan awan, embun, dan
sebagainya. Bahkan, masih banyak juga di masyarakat ataupun di lingkungan
sekolah yang belum bisa menggunakan termometer. Di lingkungan sekolahpun masih
banyak siswa yang mengalami kesalahan konsep tentang kalor. Hal ini sebagaimana
yang pernah diteliti oleh Lestari,dkk (2015) yang menunjukkan bahwa persentase
rata-rata siswa yang mengalami miskonsepsi terbanyak dintara empat konsep yang ditelitinya adalah pada konsep
kalor yaitu sebesar 16,44%.
Berdasarkan uraian di atas, dengan dilaksanakannya
praktikum tentang percobaan kalor pada perubahan wujud benda ini, kita
diharapkan dapat menyelesaikan berbagai persoalan yang ada dengan memahami
peristiwa kalor pada perubahan wujud benda serta apa saja faktor yang
mempengaruhi terhadap perubahan wujudnya.
B. TUJUAN
PERCOBAAN
Tujuan yang ingin dicapai pada Percobaan Kalor pada
Perubahan Wujud Benda adalah untuk dapat mengetahui
apa saja yang mempengaruhi perubahan wujud benda.
C. LANDASAN
TEORI
Besarnya kecepatan dasar untuk sistem yang tertutup
pada hukum pertama termodinamika adalah sebesar:
dimana Q adalah kecepatan perpindahan kalor dan
Wk
adalah kecepatan kerja panas yang dinyatakan dalam Joule per detik
(J/s) atau Watts (W). Analisa dari
proses perpindahan panas dapat dilakukan secara umum tanpa referensi proses
kerja, walaupun perpindahan panas mungkin sesudah digabung dengan kerja pada
analisa dari sistem yang nyata. Jika p dV kerja hanya menurut pada kerja tersebut,
kemudian persamaan 3.1 adalah
Persamaan 3.2
mempunyai dua kasus yang yang diketahui secara khusus:
Proses volume
tetap:
Proses tekanan
tetap:
Dimana H a U +
pV adalah entalpi, dan cv dan cp adalah panas spesifik kapasitas pada volume tetap dan tekanan
tetap, dengan berturut-turut. Ketika bahan sebelum diproses adalah tanpa
gesekan (sehingga V tetap untuk setiap berbagai tekanan), dua
panas spesifik adalah sama: Cv = cp a c. Bentuk
yang tepat dari persamaan 3.2 kemudian
Sistem yang
memiliki gradient suhu, atau bila dua
sistem yang suhunya berbeda disinggungkan, maka akan terjadi perpindahan
energi. Proses dengan mana transpor energi itu berlangsung disebut sebagai
perpindahan kalor. Apa yang ada dalam perpindahan, yang disebut panas
(heat : juga disebut dangan istilah
kalor), tidak dapat diukur dan diamati secara langsung, tetapi pengaruhnya
dapat diamati dan diukur. Perpindahan panas dapat didefenisikan sebagai
berpindahnya energi dari satu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda
suhu antara daerah-daerah tersebut. Pemindahan panas konveksi menghasilkan
pemindahan energi dari daerah yang suhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu
lebih rendah (Soetyono, 2014).
Jumlah kalor yang diperlukan
untuk melebur zat padat menjadi zat cair bergantung pada massa zat yang akan
dilebur serta jenis zat. Besar kalor yang diperlukan memenuhi persamaan:
(ii)
Meleburkan es pada suhu 0°C menjadi air yang bersuhu 0°C dengan kalor Q2.
(iii) Memanaskan air dari suhu 0°C menjadi air bersuhu 25°C dengan kalor Q3.
Gambar 3.1 Grafik Parubahan Suhu
Terhadap Waktu
(Abdullah,2016).
Kalor jenis zat (cv) adalah
kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya sebesar satu satuan
suhu pada volume konstan dengan kalor jenis air diambil 4.200 J/kg°C. Kemudian
Q merupakan hasil kali dari daya dan waktu maka
:
Dimana : P = Daya (Watt)
t = Waktu (sekon)
Banyaknya
kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap. Pernyataan ini pertama
kali dikemukakan oleh Black. Oleh karena itu, pernyataan tersebut sering
disebut Asas Black, secara matematis dapat ditiliskan :
(Mara, 2011).
D. ALAT
DAN BAHAN
Alat dan bahan yang digunakan pada Percobaan Kalor
pada Perubahan Wujud Benda dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut.
Tabel
3.1 Alat dan Bahan Percobaan Kalor
pada Perubahan Suhu Benda
|
No
|
Alat
dan Bahan
|
Fungsi
|
|
1
|
Gelas beker
|
Sebagai tempat memanaskan untuk es batu
|
|
2
|
Thermometer
|
Untuk mengukur perubahan suhu es batu
|
|
3
|
0,1 kg es batu
|
Sebagai objek pengamatan
|
|
4
|
Stopwatch
|
Untuk mengukur waktu peleburan pada es batu
|
|
5
|
Spiritus
|
Untuk memanaskan es batu
|
|
6
|
Neraca digital
|
Untuk mengukur massa es batu
|
|
7
|
Satu set statif
|
Untuk menjepit gelas beker
|
E. PROSEDUR
KERJA
Prosedur kerja yang dilakukan pada Percobaan Kalor
pada Perubahan Wujud Benda adalah sebagai berikut.
1.
Menyiapkan
alat dan bahan yang dibutuhkan.
2.
Merangkai
alat dan bahan seperti pada Gambar 3.1 berikut.
Gambar 3.2 Susunan Alat dan Bahan Percobaan Kalor
pada Perubahan Wujud Benda
3.
Menyiapkan
gelas beker berisi 0,1 kg es batu dan mengukur suhunya.
4.
Memanaskan
gelas beker dengan pembakar spiritus, mengaduk dan mengukur suhunya setiap 30
detik, sampai 5 menit.
5.
Mencatat
hasil pengukuran pada tabel pengamatan.
F. METODE
PRAKTIKUM
1. Data
Pengamatan
Data
pengamatan pada Percobaan Kalor pada Perubahan Wujud Benda dapat dilihat pada
Tabel 3.2 berikut.
Tabel
3.2 Data Pengamatan Percobaan Kalor pada
Perubahan Wujud Benda
|
No
|
Waktu
(s)
|
Suhu
(°C)
|
Wujud
benda
|
|
1
|
0
|
0
|
Membeku
|
|
2
|
30
|
3
|
Membeku
|
|
3
|
60
|
3
|
Membeku
|
|
4
|
90
|
3
|
Membeku
|
|
5
|
120
|
4
|
Melebur
|
|
6
|
150
|
7
|
Melebur
|
|
7
|
180
|
10
|
Melebur
|
|
8
|
210
|
15
|
Melebur
|
|
9
|
240
|
18
|
Melebur
|
|
10
|
270
|
21
|
Melebur
|
|
11
|
300
|
24
|
Mencair
|
2. Analisis
Data
a.
Menentukan
ΔT pada saat T1
b.
Menentukan
jumlah kalor (Q) pada saat T1
c.
Menentukan
kalor lebur (L)
d.
Grafik
hubungan antara waktu (t) dengan suhu (T)
Gambar 3.3 Grafik Hubungan antara
Waktu (t) dengan Suhu (T)
G. PEMBAHASAN
Perubahan wujud zat adalah perubahan termodinamika
dari satu fase benda ke keadaan wujud zat yang lain. Perubahan wujud zat bisa
terjadi karena peristiwa pelepasan dan penyerapan kalor. Sebuah benda dapat
berubah wujud ketika suhunya dinaikkan atau diturunkan.
Percobaan ini dilakukan dengan memanaskan es selama
300 detik (5 menit), dimana dalam setiap 30 detik diamati perubahan atau
kenaikan suhu yang terjadi. Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan,
diperoleh hasil bahwa suhu es yang dipanaskan terus naik seiring dengan
bertambahnya waktu. Suhu awal dari es pada awal pengamatan adalah 0°C. Pada selang
waktu 30 detik pertama, suhu es naik menjadi 3°C. Suhu ini masih tetap konstan
hingga waktu 90 detik. Setelah 120 detik, suhu air mengalami kenaikkan menjadi 4°C.
Selanjutnya, pada waktu 150 detik, suhu air menjadi 7°C. Pada waktu 180 detik,
suhu es kemudian menunjukkan 10°C. Pada waktu 210 detik, suhu es menjadi 14°C. Kemudian,
pada waktu 240 detik, suhu es menunjukkan 18°C, dan pada waktu 270 detik, suhu
es menjadi 21°C. Suhu es terus mengalami peningkatan, hingga pada waktu 300
detik, suhu es menjadi 24°C. Pada waktu ini, es telah melebur seluruhnya
(mencair). Berdasarkan pengamatan tersebut, dapat dilihat bahwa antara selang
waktu 30 detik pertama hingga 30 detik ke tiga, es masih tetap membeku.
Sedangkan pada 30 detik ke empat hingga 30 detik ke sembilan, es berada dalam
proses peleburan. Suhu es yang diperoleh tiap 30 detik terus naik , hingga
akhirnya pada 30 detik ke sepuluh atau dalam waktu 5 menit, es telah mencair
seluruhnya. Berdasarkan pengamatan tersebut, diperoleh
hasil analis untuk besarnya kalor yang dibutuhkan es untuk melebur yaitu sebesar
836,8 J, sedangkan besarnya kalor lebur untuk mencairkan es tersebut diperoleh
nilai sebesar 8368 J/kg. Berdasarksn grafik hubungan antara waktu dan suhu yang
diperoleh, dapat dilihat bahwa semakin besar waktu yang tempuh oleh es dalam
pemanasan, maka suhu dari es tersebut juga semakain besar.
Berdasarkan hasil yang diamati, diperoleh hasil
bahwa pada masa peleburan atau proses perubahan wujud zat dari padat (es) ke
cair, suhu es terus meningkat secara perlahan, dimana kalor yang dihasilkanpun
juga semakin besar. Besarnya kalor suatu zat dipengaruhi oleh massa zat, kalor
jenis, dan perubahan suhnya. Dari uraian tersebut, dapat diketahui bahwa hasil
yang diperoleh tidak sesuai dengan teori yang ada, dimana seharusnya ketika
sebuah benda sedang mengalami perubahan wujud, suhu benda tersebut tidak akan
mengalami perubahan (suhu konstan) walaupun ada pelepasan atau penyerapan
kalor. Ketidaksesuaian antara teori dan praktik dapat disebabkan oleh
ketidakakuratan dalam pengamatan dan pengambilan data, misalnya termometer yang
menyentuh dinding tabung yang dapat mempengaruhi terhadap kenaikkan suhu pada
termometer yang diamati.
H. PENUTUP
1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengamatan yang diperoleh pada
pada Percobaan Kalor pada Perubahan Wujud Benda, dapat disimpulkan bahwa perubahan
wujud benda dipengaruhi
oleh kalor yang bekerja pada benda tersebut. Semakin besar kalor yang
diberikan, maka akan semakin cepat benda tersebut untuk mengalami perubahan
wujud.
2.
Saran
Saran yang dapat kami berikan pada pada Percobaan
Kalor pada Perubahan Suhu Benda adalah sebagai berikut.
a.
Untuk
laboratorium agar sekiranya melengkapi alat-alat percobaan yang masih kurang
agar tidak saling meminjam antar kelompok pada saat praktikum berlangsung.
b.
Untuk
asisten, pada saat menjelaskan teori percobaan agar lebih rinci lagi
dijelaskan.
c.
Untuk
praktikan agar lebih mempersiapkan diri lagi sebelum melaksanakan kegiatan
praktikum agar tidak kebingungan pada waktu melakukan percobaan.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah,Mikrajuddin.
2016. Fisika Dasar I. Bandung: ITB.
Mara,I made dan Ida
Bagus Alit. 2011. Analisa Kalitas dan
Kuantitas Biogas dari Kotoran Ternak. Jurnal Keilmyan dan Terapan Teknik
Mesin. Vol. 1(2). ISSN: 2088-088X.
Soetyono,
Iskandar. 2014. Perpindahan Panas.
Yogyakarta: Deepublish.
No comments:
Post a Comment