SUHU
DAN KALOR
Judul kegiatan dan tanggal
praktikum :
Judul
kegiatan :
Percobaan Perpindahan Panas secara Konduksi,
Konveksi dan Radiasi
Tanggal
praktikum : 24 April 2014
Berdasarkan judul kegiatan,
maka laporan praktikum dikelompokkan menjadi 3, yaitu:
1.
Perpindahan
Panas secara Konduksi
A. Latar
Belakang
Pernahkan
Anda membuat secangkir kopi atau teh panas? Sadarkah Anda bahwa ketika kita
membuatnya, seringkali kita merasakan perubahan pada sendok pengaduk yang
digunakan untuk membuat minuman tersebut? Anda tentu akan merasakan semakin
lama ujung sendok yang Anda pegang terasa panas. Pernahkah Anda memikirkan
mengapa bagian ujung sendok yang Anda pegang menjadi panas padahal bagian itu
tidak bersentuhan langsung dengan air panas. Apakah sesungguhnya yang terjadi?
Fenomena
panasnya bagian ujung sendok akibat dipanaskannya bagian ujung sendok yang lain
merupakan proses perpindahan panas secara konduksi. Oleh karena itu, kami mengadakan
eksperimen untuk memahami lebih jauh tentang perpindahan
panas secara konduksi.
B. Tujuan
Kegiatan:
1. Dapat
menjelaskan proses penyebaran panas pada benda padat.
2. Menemukan
bahwa kecepatan penyebaran panas berbeda pada setiap bahan.
3. Mengelompokkan
bahan-bahan yang dapat menghantarkan panas dan yang tidak dapat menghantarkan
panas.
C. Landasan
Teori
Setiap benda dibangun oleh partikel-partikel
yang ukurannya sangat kecil yang jumlahnya sangat banyak. Antara
partikel-partikel tersebut saling mengikat satu sama lainnya. Ikatan antar
partikel ada yang kuat dan ada yang lemah. Pada benda padat jarak antara
partikel-partikel penyusun sangat berdekatan dan ikatannya relatif lebih kuat
sehingga sulit untuk dipisahkan.
Perpindahan panas secara konduksi dapat
terjadi dalam dua proses berikut:
1. Proses
perpindahan panas pada benda padat dapat dipahami melalui teori partikel.
Pemanasan pada salah satu ujung zat menyebabkan partikel-partikel pada ujung
itu menjadi sangat aktif sehingga bergetar lebih cepat, akibatnya energi
kinetiknya bertambah.
Gerakan partikel pada benda padat
berupa vibrasi (getaran) partikel, getaran partikel ini dikenal juga dengan
getaran termal. Semakin banyak kalor yang diberikan maka akan semakin cepat
getaran partikel dan itu berarti semakin tinggi energi kinetik yang dimiliki
partikel. Energi partikel merupakan energi yang dimiliki benda atau partikel
karena gerakannya.
Partikel dengan energi yang lebih
tinggi akan mendororng partikel tetangganya, partikel tetangga akan mendorong
partikel tetangganya juga sehingga tetangganya akan bergetar semakin cepat.
Demikian seterusnya sehingga gerakan ini akan menyebar secara merata pada
seluruh bagian benda padat. Proses perpindahan kalor dengan cara ini
berlangsung lambat karena diperlukan beda suhu yang tinggi diantara kedua ujung
untuk memindahkan lebih banyak kalor.
2. Dalam
logam, kalor dipindahkan melalui elektron-elektron bebas yang terdapat dalam
struktur atom logam. Elektron bebas merupakan electron yang tidak terikat
dengan atom sehingga bebas bergerak dari satu atom ke atom yang lain dalam
seluruh bagian logam. Bila suatu bagian dipanaskan maka electron akan menerima
tambahan energi sehingga energi bertambah besar. Karena sifatnya yang bebas,
maka tambahan energi ini dengan cepat dapat diberikan kepada
electron-elektronlain yang letaknya lebih jau melalui tumbukan. Dengan cara ini
kalor dapat berpindah lebih cepat.
Perpindahan panas yang demikian
dinamakan dengan perpindahan panas secara konduksi. Pada perpindahan panas
dengan cara konduksi, dimana panas berpindah tanpa disertai dengan perpindahan partikel-partikel
penyusun benda tersebut.
Pada benda padat yang berbeda, maka
susunan partikel pembangunan benda padat juga berbeda. Perbedaan susunan ini
akan menyebabkan kecepatan getaran partikel akibat diberikan kalor juga akan
berbeda sehingga untuk bahan yang berbeda kecepatan perambatan panasnya juga
akan berbeda. Konduksi panas pada benda padat ada yang cepat dan ada yang
sangat lambat. Benda yang dapat menghantarkan panas dengan baik disebut bahan konduktor. Sedangkan benda yang lambat
atau tidak dapat menghantarkan panas dengan baik disebut dengan isolator.
D. Alat
dan Bahan
1. Standar
2. batang
besi dan kaca ukuran 9 cm
3. plastisin
atau lilin
4. pembakar
spirtus
5. stopwatch
E. Prosedur
Kerja
Percobaan 1. Percobaan
untuk memperlihatkan penyebaran panas pada benda padat.
è Langkah Kerja:
1. menyiapkan
3 buah bola-bola plastisin dengan ukuran yang sama (diameter 0,5 cm)
2. menempelkan
bola-bola plastisin yang sudah disiapkan pada batang besi masing-masing pada
jarak 3 cm, 6 cm dan 9 cm.
3. memasangkan
batang besi pada standar.
4. menghidupkan
pembakar spiritus, dan pada saat yang sama menjalankan stopwatch.
5. mengamati
apa yang terjadi, dan mencatat waktu jatuhnya bola-bola plastisin, lalu mengisi
datanya ke dalam tabel pengamatan dan membuat grafik hubungan antar jarak
dengan waktu jatuhnya bola-bola plastisin selama pemanasan.
è Hasil Pengamatan:
Tabel pengamatan percobaan penyebaran
panas pada benda padat:
Bola ke ...
|
Jarak (cm)
|
Waktu (detik)
|
1
|
3
|
1,34
|
2
|
6
|
1,41
|
3
|
9
|
2,02
|
Grafik hubungan antara
jarak dengan suhu
è Kesimpulan:
ü Semakin
dekat jarak benda terhadap sumber panas (api), maka semakin cepat pula benda
tersebut menerima suhu panas, sehingga plastisin yang berada lebih dekat dengan
api akan lebih cepat meleleh dibandingkan dengan plastisin yang berjarak lebih
jauh dari api.
ü Perambatan
panas dimulai dari jarak yang terdekat ke jarak yang lebih jauh dari api.
Percobaan 2:
Percobaan untuk memperlihatkan kecepatan penyebaran panas pada beberapa benda
padat.
è Langkah Kerja:
1. Melakukan
langkah kegiatan yang sama dengan langkah pada percobaan 1, tetapi dengan
menggunakan 2 batang padatan yang berbeda (batang besi dan kaca).
2. memasang
kedua batang tersebut yang sudah dipasangkan bola-bola plastisin sebelumnya,
secara serentak pada standar.
3. Menyalakan
pembakar spiritus, dan mengamati apa yang terjadi pada bola-bola plastisin.
4. Mencatat
hasil pengamatan dan membuat kesimpulan.
è Hasil Pengamatan:
Tabel pengamatan percobaan untuk
menentukan kecepatan konduksi panas.
Bola Plastisin ke ...
|
Waktu jatuh plastisin pada bahan ...
(dalam dtik)
|
|
Besi
|
Kaca
|
|
1
|
||
2
|
||
3
|
||
è Kesimpulan:
ü Bola
plastisin yang lebih cepat meleleh kemudian terjatuh menandakan bahwa batang
padatan sebagai media tempel bola plastisin tersebut memiliki daya hantar panas
yang baik. Hal tersebut terjadi pada batang besi. Maka besi merupakan bahan
konduktor.
Sedangkan kaca adalah bahan isolator.
Karena tidak menghantarkan panas ke ujung batang kaca yang tidak terkena api,
sehingga plastisin yang ditempelkan ke batang kaca tidak meleleh.
Latihan
1. Apa
kegunaan bola-bola plastisin pada percobaan di atas?
2. Bagaimana
hubungan antara jarak dengan penyebaran panas pada benda padat?
3. Apa
kesimpulan Anda dari percobaan dengan menggunakan berbagai batang padatan yang
berbeda?
4. Bagaimana
penyebaran panas pada benda yang terbuat dari kaca?
Jawab:
1.
Sebagai alat untuk melihat
apakah bagian yang ditempelkan plastisin tersebut terkena hantaran panas atau
tidak. Karena sifat lilin yang mudah meleleh apabila terkena panas, maka
apabila plastisin tersebut meleleh berarti penyebaran panas sudah sampai di
batangan tersebut.
2.
Semakin dekat jarak
benda terhadap sumber panas (api), maka semakin cepat pula benda tersebut
menerima suhu panas karena perambatan panas
dimulai dari jarak yang terdekat ke jarak yang lebih jauh dari api.
3.
Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan, dapat
disimpulkan bahwa terdapat 2 jenis bahan dilihat berdasarkan kemampuan
menghantarkan panas, yaitu bahan yang dapat menghantarkan panas dengan baik
(terjadi pada besi) dan bahan yang menghantarkan panas dengan buruk (terjadi
pada kaca).
4.
Penyebaran panas pada benda yang terbuat dari
kaca tergolong buruk. Karena bagian kaca yang terkena api saja yang terasa
panas, sedangkan bagian yang tidak terkena api tidak terasa panas. Maka kaca
merupakan bahan isolator.
11.
Perpindahan
Panas Secara Konveksi
A. Latar
Belakang
Dalam
fluida (zat cair dan gas) panas dapat merambat dari satu bagian ke bagian yang
lainnya. Proses perambatan panas dalam fluida berbeda dengan proses perambatan
panas dalam benda padat. Fluida dibangun oleh partikel-partikel yang jarak partikel
penyusun antara yang satu dengan yang lainnya agak berjauhan dan masing-masing
partikel dapat bergerak dari satu tempat ke tempat yang lainnya. Cara
perpindahan panas dalam fluida (zat cair dan gas) terjadi melalui proses
konveksi. Untuk memahami lebih jauh tentang perpindahan panas secara konveksi, maka kami melakukan serangkaian
kegiatan eksperimen khususnya konveksi pada zat cair.
B. Tujuan
Kegiatan:
Setelah
melakukan kegiatan eksperimen, mahasiswa dapat menjelaskan proses penyebaran
panas pada fluida (zat cair dan zat gas).
C. Landasan
Teori
Konveksi
panas dapat terjadi di dalam fluida. Fluida merupakan zat yang dapat mengalir
atau sering disebut dengan zat alir. Zat yang termasuk kelompok fluida berada
dalam wujud cair dan gas.
Jika
zat cair atau gas dipanaskan, maka bagian zat yang mendapat panas akan memuai
terlebih dahulu sehingga kerapatannya akan berkurang. Berkurangnya kerapatan zat akan menyebabkan
berat jenisnya juga berkurang. Sebagai akibatnya bagian zat yang mendapat panas
akan naik ke atas. Bagian fluida yang lebih dingin akan mengalir mengisi tempat
yang ditinggalkan bagian zat yang naik dan mulailah berlangsung sirkulasi
fluida dan seterusnya. Proses sirkulasi fluida ini akan membawa energi dalam
bentuk energi panas. Dengan demikian penyebaran panas berlangsung melalui
sirkulasi dari fluida tersebut. Proses penyebaran panas dari satu bagian fluida
ke bagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri dinamakan konveksi.
Berbeda dengan peristiwa konduksi panas, pada konveksi, partikel-partikel zat
ikut berpindah dengan membawa energi panas.
Ada
dua jenis konveksi, yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Pada konveksi
alamiah, aliran panas berlangsung karena perbedaan kerapatan (masa jenis)
akibat panas yang diterima fluida berbeda-beda antara satu bagian dengan bagian
yang lainnya. Bagian fluida yang dipanasi akan memuai sehingga ukurannya
bertambah besar dan mengakibatkan massa jenisnya bertambah kecil. Masa jenis
merupakan besaran yang menyatakan perbandingan antara massa dengan volume.
Bagian fluida yang massa jenisnya lebih kecil akan bergerak naik. Tempatnya
digantikan oleh bagian fluida dingin yang bergerak turun sebagai akibat massa
jenis yang lebih besar. Peristiwa ini mirip dengan peristiwa mengapung dan
tenggelamnya suatu benda akibat perbedaan massa jenis. Gerakan naik dan
turunnya fluida akibat perbedaan massa jenis akan menimbulkan suatu aliran arus
yang berbentuk lintasan tertutup yang dinamakan arus konveksi. Konveksi alamiah
banyak ditemui pada sistem suplai air panas, cerobong asap, peristiwa angin
darat dan angin laut.
Dalam
konveksi paksa, bagian fluida yang sudah dipanaskan diarahkan langsung ke
tujuannya dengan menggunakan sebuah pompa sehingga aliran fluida terjadi disebabkan
oleh faktor eksternal dan tidak terjadi dengan sendirinya. Konveksi paksa ini
banyak dimanfaatkan sistem pendingin mobil (radiator), AC dan lemari es.
D. Alat
dan Bahan
1. Gelas
erlenmeyer
2. Pembakar
spirtus
3. Standar
4. Potongan
kertas kecil-kecil
5. Spirtus
6. Termometer
E. Prosedur
Kerja
è Langkah Kerja:
1. Menyiapkan
potongan kertas kecil-kecil.
2. Mengisi
gelas erlenmeyer setengah bagian dan memasukkan potongan-potongan kertas kecil
ke dalam Erlenmeyer tersebut.
3. Memasang
gelas Erlenmeyer pada standar.
4. Menghidupkan
pembakar spiritus dan menempatkan di bawah Erlenmeyer.
5. Mengamati
apa yang terjadi pada potongan-potongan kertas kecil yang berada dalam gelas
Erlenmeyer dan menggambarkan arah pergerakan potongan-potongan kertas pada
lembar kerja.
6. Menggeser
pembakar spirtus kearah sisi sebelah kanan gelas Erlenmeyer dan mengamati pula
perubahan apa yang terjadi pada gerakan potongan kertas, kemudian menggambar
arah pergerakannya.
7. Dengan
cara yang sama, menggeser pembakar spirtus kearah sisi sebelah kiri gelas
Erlenmeyer, kemudian menggambarkan arah pergerakannya.
8. Mengamati
perubahan apa saja yang terjadi pada setiap kegiatan yang dilakukan dan
memberikan penjelasannya.
è Hasil Pengamatan:
1.
Apabila pembakar spirtus diletakkan di sisi tengah bawah gelas
Erlenmeyer, terlihat pergerakan kertas-kertas kecil dari tengah bawah naik
kemudian menyebar kembali ke bawah lagi. Demikian seterusnya.
2.
Apabila pembakar spirtus digeser ke arah sisi sebelah kanan
gelas Erlenmeyer, terlihat kertas-kertas kecil bergerak dari sisi kanan bawah
(di atas api), naik kemudian ke sisi sebelah kiri, turun kembali dan naik lagi
melalui sisi sebelah kanan. Demikian seterusnya.
3.
Apabila pembakar spirtus digeser ke arah sisi sebelah kiri
gelas Erlenmeyer, terlihat pergerakan kertas-kertas kecil dimulai dari sisi
kiri bawah (atas api), menuju ke permukaan, kemudian ke sisi sebelah kanan,
turun kembali dan naik lagi melalui sisi sebelah kiri. Demikian seterusnya.
è Kesimpulan:
Dari uji coba yang telah dilakukan
tersebut dapat disimpulkan bahwa pergerakan kertas menandakan pergerakan arah
perpindahan panas pada air. Pada zat cair, perpindahan panas terjadi secara
konveksi yang mana penyebarannya dimulai dari air yang sudah panas terlebih
dahulu langsung naik ke permukaan (atas) karena masa jenisnya menjadi ringan,
kemudian ruangan yang telah ditinggalkan air panas tadi diisi oleh air yang
bersuhu lebih rendah, karena masa jenisnya lebih berat dari pada yang sudah
panas. Begitu seterusnya.
Latihan
1.
Apa fungsi
potongan-potongan kertas kecil pada percobaan konveksi zat cair?
2.
Apa yang menyebabkan
gerakan potongan-potongan kertas berputar pada saat air mulai panas?
Jawab:
1.
Untuk mempermudah
melihat pergerakan air ketika air mulai panas. Sehingga dapat mengetahui cara
penyebaran atau perpindahan panas pada zat cair.
2.
Karena akibat pengaruh
pergerakan air itu sendiri ketika air mulai panas. Hal tersebut menandakan
bahwa air yang berada di dasar gelas pasti terkena panas terlebih dahulu. Dan
karena masa jenisnya menjadi ringan,
maka air tersebut naik ke permukaan, dan ruangannya terisi air yang
lebih dingin karena masa jenisnya lebih ringan. Peristiwa tersebut terjadi
berulang-ulang sehingga kertas-kertas kecil yang dimasukkan ke dalam air pun
terlihat ikut berputar sesuai dengan gerakan air tersebut dalam menyebarkan panasnya.
111.Perpindahan Panas
Secara Radiasi
A. Latar
Belakang
Matahari nerupakan
sebuah bola besar yang berpijar dengan suhu yang sangat tinggi, mencapai 15
juta Kelvin sehingga merupakan sumber panas utama di bumi kita. Bila bumi kita
tersinari matahari, maka akan terjadi kenaikan suhu atau temperatur di bumi
kita sehingga bumi menjadi panas.
Bila kita berjalan
pada siang hari di bawah terik matahari memakai kaos hitam maka kulit akan
terasa tebakar., sedangkan bila kita megenakan kaos putih rasanya lebih nyaman.
Untuk memahami fenomena tersebut kita akan melakukan serangkaian ekperimen
B. Tujuan
Kegiatan:
1. Menjelaskan
proses penyebaran panas secara radiasi
2. Menjelaskan
mengapa permukaan hitam merupakan penyerap panas yang lebih baik dari pada
permukaan mengkilap.
C. Alat
dan Bahan
1. Bola
lampu pijar bekas
2. Slang
plastic
3. Alkohol
berwarna
4. Mistar
D. Prosedur
Kerja
è Langkah Kerja:
a) Menyiapkan
dua buah lampu pijar bekas dan melubangi bagian ujungnya seukuran pipa plastic
b) Mewarnai
salah satu bola lampu dengan warna hitam dan yang lainnya dengan warna putih
c) Mengisi
slang/pipa plastic dengan alcohol berwarna
d)
Memasang peralatan sehingga seperti gambar di samping
e) Mengamati,
menandai, dan mencatat ketinggian alcohol di bawah masing-masing bola lampu ke
dalam tabel pengamatan.
f) Menempatkan
peralatan di bawah sinar matahari
g) Membiarkan
sekitar 10 menit
h) Mengamati
dan mencatat perubahan yang terjadi pada ketinggian alcohol di bawah
masing-masing bola lampu ke dalam tabel pengamatan
i)
Membuat kesimpulan
dari data percobaan
è Hasil Pengamatan:
Tabel Percobaan
No.
|
Slang plastic yang berada di bawah
|
Ketinggian alcohol
|
|
Sebelum dipanaskan
|
Sesudah dipanaskan
|
||
1
|
Bola berwarna hitam
|
9 cm
|
8,3 cm
|
2
|
Bola berwarna putih
|
9 cm
|
9,7 cm
|
è Kesimpulan:
Berdasarkan hasil percobaan didapatkan
bahwa, setelah termoskop di letakkan di tempat yang panas alcohol mengalami
perubahan, yaitu batas permukaan alcohol di bawah bohlam hitam yang semula 9 cm
turun menjadi 8,3 cm, membuat batas alcohol di bawah bohlam putih yang
semulanya 9 cm naik menjadi 9,7 cm.
Hal ini dapat membuktikan bahwa bohlam
berwarna hitam dapat menyerap panas dari lingkungan (sinar matahari) kemudian
memancarkan kembali panas tersebut ke dalam slang plastic, yang membuat udara
dalam slang menjadi panas dan mengembang/memuai, sehingga mengakibatkan alcohol
terdorong oleh udara, membuat batas permukaan alcohol di bawah bohlam hitam
turun dan batas alcohol di bawah bohlam putih naik.
Latihan
1.
Pada kegiatan
praktikum yang dilakukan, mengapa cairan yang digunakan dipilih alcohol?
2.
Apa yang ditunjukkan
oleh perbedaan ketinggian alcohol pada saat percobaan?
3.
Mengapa pada acara
pesta malam hari orang sering memakai kostum berwarna hitam. Dan mengapa cat
dinding rumah lebih cenderung lebih menggunakan warna-warna cerah dan terang.
Jawab:
1.
Menggunakan alkohol
karena alkohol titik didihnya lebih kecil dari
air
2. Sesuai
dari hasil percobaan/pengamatan bahwa lampu putih adalah memancarkan panas,
sedangkan lampu yang berwarna hitam bersifat menyerap panas. Pada saat kedua
bola lampu ini dipanaskan, posisi cairan alkohol pada lampu berwarna hitam
turun karena alkoholnya tertekan sehingga terjadi terjadi kenaikan posisi
alkohol pada lampu yang berwarna putih.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar