Contoh Laporan Praktikum SMA Pengukuran Kalor Jenis Air

A. Latar Belakang

Kalor merupakan bentuk energi yang paling banyak dijumpai. Hampir seluruh aspek kehidupan manusia melibatkan energi kalor. Menurut Campbel (2003) matahari sebagai sumber energi utama di bumi memberikan sumbangsih energi kalor terbesar yang dimanfaatkan manusia secara langsung dan tidak langsung sebagai contoh tumbuhan memanfaatkan cahaya dalam fotosintesis dan manusia memanfaatkan tumbuhan. Selain dari pemanfaatan energi pada makhluk hidup, kehidupan manusia tidak jauh dari pemanfaatan bentuk energi panas seperti pada mesin motor, penguapan oleh matahari dan pemanfaatan energi nuklir untuk menggerakkan uap panas pada turbin PLTN.

Pada proses pemanfaatan energi panas, fluida dalam bentuk zat cair adalah zat yang paling banyak dimanfaatkan. Dahlan (2015) menjelaskan bahwa pemanfaatan fluida digunakan sebagai aspek utama seperti pada penggerak turbin pada pembangkit listrik tenaga nuklir dan pembangkit listrik tenaga panas bumi ataupun sebagai alat bantu pendikit yang menyerap panas berlebih dengan baik. Dalam upaya penggunaan zat cair, tentunya dibutuhkan informasi mengenai karakteristik air serta kaitannya terhadap seluruh aspek yang bersentuhan langsung pada saat proses pemanfaatannya seperti sifat korosif, titik didih, titik beku dan kalor jenis.

Sebuah fluida dalam bentuk zat cair menyerap kalor secara spesifik bergantung dari jenis dan susunan partikelnya. Air sebagai zat yang paling banyak dimanfaatkan dalam bentuk pemanfaatan energi panas memiliki spesifikasi kalor jenis yang spesifik. Giancoli (2005) menuliskan bahwa air sebanyak 1 kg pada suhu 14.5oC membutuhkan 4.180 joule untuk naik ke 15.5oC. berdasarkan informasi tersebut dapat disimpulkan bahwa air memiliki kalor jenis rata-rata sebesar 4.180 J/kgK. Lantas bagaimana cara mengukur besar kalor jenis tersebut? Percobaan ini bertujuan untuk mengukur kalor jenis air dengan cara sederhana. 

Persamaan energi kalor yaitu :  

Q = m c_air ∆T

Keterangan  :
Q = banyaknya kalor (J)
c_air = kalor jenis ( J / kg °C)
m = massa zat (kg)
∆T = perubahan suhu (°C)

Jika energi panas yang diberikan berasal dari energi listrik maka energi panas dapat disubtitusi dengan persamaan:

E_listrik = V i t

Dengan :
V = tegangan listrik (V)
i = kuat arus (A)
T = lama pemberian energi (t).

B. Hipotesis Percobaan

Semakin lama pemanasan maka semakin tinggi pula kenaikan suhu dari zat cair.

C. Rumusan Masalah

1. Bagaimanakah hubungan antara suhu air terhadap lama pemanasan air?
2. Berapakan kalor jenis zat cair yang digunakan dalam percobaan?

D. Tujuan Percobaan

1. Untuk mengetahui hubungan antara suhu air terhadap lama pemanasan air.
2. Untuk mengetahui kalor jenis air.

E. Alat Dan Bahan

1. Pemanas Air (Kalori meter)
2. Termometer
3. Stopwatch
4. Air
5. Multimeter

F. Prosedur Percobaan

1. Siapkan alat dan bahan
2. Ukurlah kuat arus dan tegangan listrik dari sumber energi listrik yang digunakan. Berhati-hati dalam penggunaan sumber listrik
3. Ukuran massa air sebanyak 1 liter.
4. Panaskan air dengan cara menghubungkan rangkaian pada sumber arus. Tunggu beberapa saat sampai suhu air mulai naik 
5. Nyalakan stopwatch bersamaan dengan penentuan suhu awal perhitungan, kemudian catat waktu yang dibutuhkan untuk setiap kenaikan 2 °C.
6. Catat hasil pengamatan anda dengan pada table pengamatan

G. Tabel Data Hasil Pengamatan

Tabel hubungan anatar lama pemanasan terhadap kenaikan suhu.

H. Grafik

Grafik Hubungan Antara Lama Pemanasan terhadap kenaikan suhu

Berdasarkan analisis grafik yang menggunakan software Excel didapatkan kalor jenis dari persamaan maka gradient dari grafik akan mengandung variabel tegangan, kuat arus, massa dan kalor jenis. Jadi :

c = \frac{mvi}{0.4 m_{air}}

Dari persamaan diatas maka didapatkan kalor jenis air sebesar 4250.10 J/Kg^oC.

I. Analisis Data Dan Pembahasan

Percobaan pengukuran kalor jenis air dengan menggunakan bantuan energi listrik sebagai sumber pemanas dipilih karena tersedianya alat untuk mengukur sumber panas dari energi listrik dibandingkan dengan menggunakan energi lain. Pada percobaan energi panas yang digunakan berasal dari energi listrik dengan tingkat efisiensi alat merubah energi listrik ke energi panas sebesar 40%. 

Berdasarkan data hasil percobaan maka digunakan rumus untuk analisis data sebagai berikut:

c = \frac{mvi}{0.4 m_{air}}

Dari rumus yang digunakan maka didapatkan kalor jenis zat cair sebesar 3935.4 J/Kg^oC. yang didapatkan dari lima kali pengukuruan yakni berturut sebesar 4716.0 J/Kg^oC, 3348.0 J/Kg^oC, 3432.0 J/Kg^oC, 3861.0 J/Kg^oC dan 3420.0 J/Kg^oC.

Data dari lima percobaan menunjukkan perbedaan yang cukup signifikan dengan nilai kalor jenis secara teoritis yakni sebesar 0.69 % dari angka 4180 J/Kg^oC. Perbedaan ini kemungkinan muncul dari kurang presisinya alat dalam mengukur seperti termometer dan pengukuran sumber tegangan yang diukur dengan menggunakan angka pendekatan.Namun dari percobaan sangat jelas terlihat bahwa hipotesis percobaan dapat diterima.

J. Kesimpulan

1. Terdapat hubungan yang berbanding lurus antara suhu air terhadap lama pemanasan air. 
2. Kalor jenis zat cair yang digunakan dalam percobaan berdasarkan hasil percobaan adalah 3935.4 J/KgoC 

Daftar Pustaka

Campbell. J,W. 2003. Biologi Edisi 5. Jilid 1. Erlangga: Jakarta.

Dahlan, A (2015). Eureka Pendidikan. Diakses melalui www.eurekapendidikan.com pada tanggal 3 Januari 2016.

Giancoli, D.C. (2005). Fisika. Erlangga: Jakarta.