LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA
KOEFISIEN MUAI VOLUME ZAT CAIR
Dosen Pembimbing :
Abdul Salam, S.Pd.
Oleh :
Ismiati : A1C407265
Kelas : A/2007
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENDIDIKAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARMASIN
2010
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang masalah
Fisika diperoleh melalui kerja sama antara pengalaman empiris dan pemikiran teoritis rasional. Fisika merupakan salah satu cabang dari sains yang mempelajari struktur materi dan saling antar aksinya serta penggunaan nya dalam kehidupan. Jadi fisika memilih objek hubungan timbal balik antara zat dan energi.
Di dalam fisika kita menemukan banyak sekali besaran. Besaran merupakn sesuatu yang dapat diukur dan atau dapat dihitung. Besaran-besran itu selalu dapat dinyatakan dalam kuantitas, sehingga fisika tidak terlepas dari persoalan mengukur dan menghitung. Akibatnya matematika dalam fisika memegang peranan yang sangat penting.
Fisika berkembang didukung oleh perkembangan teknologi, demikian pula sebaliknya teknologi bekembang didukung oleh perkembangan fisika.
Menurut B. Darmawan (1984), eksperimen fisika sebaiknya lebih menekankan pada dasar dan pengertian fisika yang terdapat pada setiap pengukuran dan pengolahan data eksperimen.
Kereta api merupakan alat transportasi darat yang relatif aman dan nyaman serta dapat mengangkut penumpang dalam jumlah yang banyak. Kereta berjalan di atas rel. Pada sambungan rel kereta api terdapat sebuah celah, Mengapa harus ada celah? Celah tersebut pada malam hari lebar, sedangkan siang hari menjadi sempit karena terkena sinar matahari.
Sebagian besar zat akan memuai bila dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Bila suatu zat dipanaskan (suhunya dinaikkan) maka molekul-molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah besar, akibatnya jarak antara molekul benda menjadi lebih besar dan terjadilah pemuaian.
Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda akibat kenaikan suhu zat tersebut. Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, cair, dan gas.
Bingkai jendela melengkung tidak lain karena mengalami pemuaian. Pemuaian yang terjadi pada benda, sebenarnya terjadi pada seluruh bagian benda tersebut. Namun demikian, untuk mempermudah pemahaman maka pemuaian dibedakan tiga macam, yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume.
Sebagian besar zat akan memuai bila dipanaskan dan menyusut ketika didinginkan. Bila suatu zat dipanaskan (suhunya dinaikkan) maka molekul-molekulnya akan bergetar lebih cepat dan amplitudo getaran akan bertambah besar, akibatnya jarak antara molekul benda menjadi lebih besar dan terjadilah pemuaian. Pemuaian adalah bertambahnya ukuran benda akibat kenaikan suhu zat tersebut. Pemuaian dapat terjadi pada zat padat, cair, dan gas. Besarnya pemuaian zat sangat tergantung ukuran benda semula, kenaikan suhu dan jenis zat. Efek pemuaian zat sangat bermanfaat dalam pengembangan berbagai teknolog
Pada zat cair tidak melibatkan muai panjang ataupun muai luas, tetapi hanya dikenal muai ruang atau muai volume saja. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada zat cair itu maka semakin besar muai volumenya. Pemuaian zat cair untuk masing-masing jenis zat cair berbeda-beda, akibatnya walaupun mula-mula volume zat cair sama tetapi setelah dipanaskan volumenya menjadi berbeda-beda. Pemuaian volume zat cair terkait dengan pemuaian tekanan karena peningkatan suhu.
B. Perumusan Masalah
Masalah yang ingin dijawab melalui penelitian ini yaitu sebagai berikut :
1. Berapakah nilai koefisien muai volume zat cair?
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Penelitian eksperimental
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pengetahuan atau informasi tentang sesuatu system melalui eksperimen. Informasi yang dimaksud menyangkut hubungan atau interaksi antar komponen dalam system, serta hubungan antara sifat-sifat komponen dengan perilaku secara keseluruhan (Sutrisno, 1994).
System yang dikaji dalam penelitian ini adalah tentang pemuaian zat yaitu pemuaian zat cair.
Memuai yang dimaksud dalam arti perubahan ukuran dan perubahan keadaan bahan. Pemuaian yamg terjadi pada benda dapat meliputi muai panjang, muai luas, dan muai ruang (volume). Besarnya pemuaian benda bergantung pada
- Ukuran benda semula
- Kenaikan suhu
- Jenis benda
Zat padat yangdipanaskan akan memuai. Pemuaian yang dialami zat padat dapat berupa muai panjang, muai luas, dan muai ruang (volume)
Zat cair selalu mempunyai sifat selalu mengikuti bentuk sesuai dengan tempat yang ditempati, oleh karena itu zat cairhanya mengalami muai volume saja. Muai volume zat cair dapat diamati dengan menggunakan dilatometer. Muai volume zat cair berbeda untuk tiap jenis zat cair. Besarnya pertambahan volume zat cair akibat pemuaian analog dengan volume zat padat yang dirumuskan :
V = V0 (1+ γ Δt)
γ = 3α
Dimana:
Vt = Volume akhir (m3)
V0 = Volume mula- mula (m3)
g = koefisien muai volume zat cair (0C-1)
Tabel 1. koefisien muai volume zat cair
| No | Jenis zat cair | Koefisien muai volume (C-1) |
| 1 | Raksa | 0,0002 |
| 2 | Gliserin | 0,0005 |
| 3 | Minyak Parafin | 0,0009 |
| 4 | Air | 0,00021 |
| 5 | Bensin | 0,00095 |
| 6 | Alkohol | 0,0011 |
| 7 | Alkohol (metal) | 0,0012 |
Sumber : TIM Penyusun Buku PG untuk SLTP Kelas 1 Intan Pariwara Jakarta
Apabila suhu gas dinaikkan ada dua faktor yang berubah yaitu volume dengan tekanan. Kedua faktor tersebut sangat berhubungan antara satu dengan lainnya. Untuk mencari hubungan antara suhu veolmen dengan tekanan, salah satu variabel (yang besaran) harus dibuat tetap.
1. Pemanasan gas pada tekanan tetap.
2. Pemanasan gas pada volume tetap.
3. Hukum Boyle - Gay Lussac.
Pemuaian zat cair mengikuti bentuk wadahnya sehingga zat cair hanya mengalami muai volume saja. Muai volume zat cair juga bergantung pada jenis zat cair, yang dinyatakan oleh besaran koefisien muai volumnya. Telah diketahui bersama bahwa kenaikan suhu yang sama, volume alkohol lebih besar daripada muai volume raksa.
Termometer raksa menunjukkan bahwa untuk kenaikan suhu yang sama, muai volume zat cair (raksa) lebih besar daripada muai volume zat padat (pipa kapiler dari kaca). Dalam keseharian, jika teko berisi air hampir penuh dipanaskan, maka ketika mendidih sebagian air tumpah dari teko.
Masalah pemuaian zat dapat kita lihat dapat kehidupan sehari-hari, misalnya retaknya gelas tebal ketika diisi air mendidih. Ini karena sisi dalam gelas memuai lebih dahulu daripada sisi luarnya. Beberapa cara untuk mengatasi masalah-masalah yang disebabkan oleh pemuaian zat adalah: (1) ukuran bingkai kaca lebih besar daripada ukuran kaca, (2) sambungan antara dua batang rel diberi celah, (3) salah satu ujung jembatan yang memuai diberi celah, (4) sambungan antara dua lintasan jalan beton diberi celah, (5) kawat telepon atau kawat listrik dibiarkan kendor pada hari panas agar tidak putus ketika menyusut pada hari dingin.
Manfaat pemuaian zat dalam kehidupan sehari-hari antara lain: (1) termometer zat cair (raksa dan alkohol), (2) termometer gas, (3) pengelingan pelat logam, (4) pemasangan roda pada ban baja lokomotif atau pemasangan bingkai besi pada roda sado/pedati.
Keping bimetal adalah dua keping logam yang berbeda koefisien muai panjang dikeling menjadi satu. Jika dipanaskan, keping melengkung ke arah yang koefisien muainya lebih kecil dan jika didinginkan, keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih besar. Sifat pelengkungan keping bimetal yang peka terhadap perubahan suhu dimanfaatkan pada saklar termal, termostat bimetal, dan lampu rem mobil.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Tujuan dan Manfaat Penelitian
1. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan :
1. Untuk menentukan koefisien muai volume zat cair
2. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat :
- Menambah wawasan keilmuan bagi mahasiswa
- Menjadi masukan bagi dosen dan atau guru pengajar fisika dalam kegiatan belajar mengajar.
- Menjadi masukan bagi asisten atau pembimbing praktikum fisika dasar dalam mengevaluasi hasil percobaan praktikum terutama tentang koefisien muai volume zat cair.
- Menjadi bahan masukan bagi peneliti berikutnya.
B. Identifikasi Variabel
Variabel manipulasi : Suhu zat cair
Variable respon : Koefisien muai zat cair
Variable control : Massa zat cair, volume zat cair
C. Definisi Opersional Variabel.
a) Volume zat cair adalah perubahan banyaknya air dalam gelas kimia setelah dipanaskan yang diukur dengan gelas kimia dengan satuan m3.
b) Suhu zat cair adalah perubahan derajat panas zat cair pada saat dipanaskan dan sesudah dipanaskan yang diukur dengan thermometer (0C) .
c) Koefisien muai volume zat cair adalah perbandingan perubahan volume zat cair dengan perubahan suhu zat cair berdasarkan pustaka (1/0C)
d) Massa zat cair adalah banyaknya air yang dimasukkan kedalam gelas kimia yang diukur dengan neraca ohauss(kg) .
D. Teknik Pengumpulan Data
1. Alat Dan Bahan Penelitian
Penelitian ini merupakan eksperimen fisika murni dengan menggunakan alat dan bahan praktikum fisika dasar tentang pemuaian, maka alat dan bahan yang digunakan adalah :
1. 2 buah bejana (gelas kimia).
2. Pipa kapiler
3. Kaki tiga dan kasa.
4. 2 buah termometer
5. Air aqua
2. Teknik Pengumpulan Data
Adapun prosedur kerja pada percobaan ini adalah :
1. Menyusun alat
2. Mengukur volume air yang akan diisi pada masing – masing bejana dan mengusahakan agar mempunyai massa yang sama untuk masing – masing bejana.
3. Memasukan air ke masing – masing gelas kimia dan mencatat tinggi permukaan pada masing – masing gelas kimia.
4. Mencatat suhu awal air pada kedua gelas kimia.
5. Memanaskan air pada A sampai mendidih atau bersuhu 1000C dan membuka pipa kapiler pada kedua gelas kimia, agar uap air gelas kimia A mengalir ke gelas kimia B.
6. Mencatat tinggi akhir permukaan air pada masing – masing gelas kimia dan mencatat suhu akhirnya.
7. Mengulangi kegiatan 2 – 6 sebanyak 5 kali.
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengamatan
Hasil pengamatan dari percobaan ini adalah:
Tabel 2. Data hasil percobaan
| No | h0(m) | T0(0C) | Tabung A | Tabung B | ||
| ht(m) | Tt(0C) | ht(m) | Tt(0C) | |||
| 1 | 0,045 | 28 | 0,035 | 100 | 0,0451 | 35 |
| 2 | 0,045 | 28 | 0,035 | 100 | 0,0451 | 35 |
| 3 | 0,045 | 28 | 0,033 | 100 | 0,0451 | 34 |
| 4 | 0,045 | 28 | 0,032 | 100 | 0,0450 | 33 |
| 5 | 0,045 | 28 | 0,032 | 100 | 0,0450 | 33 |
B. Teori Ralat
1. Perhitungan
1. Ketidakpastian mutlak
= 0,0024/0C
2. Persentasi ketepatan koefisien muai volume zat cair
3. Pelaporan fisika
(g±Δg)=(0,00022±0,0024)/0C
C. Pembahasan
Setiap fluida yang dipanaskan akan memuai dan pemuaian yang terjadi pada fluida adalah pemuaian ruang atau volume. Pada fluida utamanya pada zat cair, yang terjadi bukan pemuaian panjang dan luas, melainkan pemuaian volume. Hal ini terjadi karena zat cair merupakan zat yang bersifat tidak tetap, dalam arti, partikel – partikel zat cair selalu aktif bergerak, sehingga pada saat dipanaskan partikel – partikel bergerak semakin cepat. Akibatnya tekanan bertambah dan mempengaruhi volume. Pada saat tekanan bertambah maka volume semakin besar. Oleh karena itu pada zat cair yang tejadi adalah pemuaian volume. Dengan demikian perlu diukur nilai koefisien muai volume zat cair tersebut.
Zat yang akan diukur, diisi sampai batas yang ditentukan. Pada saat dipanaskan pada suhu tertentu atau pada titik didihnya, maka zat cair itu akan memuai dan tinggi permukaan zat cair bertambah. Tinggi permukaan zat cair yang memuai itulah yang merupakan nilai koefisien muai volume setelah dimasukkan dalam persamaan. Sehingga uap air yang dialirkan ke gelas kimia dengan menggunakan pipa penghubung maka volume zat cair pada gelas kimia yang lain akan bertambah. Pertambahan tinggi zat cair tersebut itulah yang akan dihitungkan untuk menentukan volume air yang berpindah dari gelas kimia yang dipanaskan.
Nilai koefisien zat cair (air) yang diperoleh dari perhitungan adalah 0,00022 /0C. sedangkan menurut literatur, nilai koefisien muai volume untuk air adalah 0,00021 /0C. Dengan demikian data yang diperoleh tersebut mendekati literatur yang ada, walaupun belum mencapai nilai yang diharapkan karena masih terdapat beberapa kendala dalam proses pengambilan data.
Kendala yang dimaksud adalah penggunaan gelas kimia yang memiliki luas penampang yang besar sehingga sebagian uap airnya menempel pada dinding gelas tersebut dan juga di sebabkan penggunaan penutup gelas kimia (gabus) yang kurang baik sehingga sebagian uap keluar dari penutup gelas kimia dan pada penutup tersebut diselipkan ditengahnya batang pipa kapiler dan thermometer. Sehingga gelas kimia bukan hanya tertekan dan tetapi juga menekan dinding gelas kimia.
Kendala yang ada, dapat diminimalisir sedemikian rupa agar penutup gelas kimia dan penahan gelas kimia tidak menekan dinding gelas kimia dengan keras. Jika hal tersebut bisa dilakukan, diharapkan diperoleh nilai yang sama dengan literatur.
BAB V
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan diatas maka dapat diambil kesimpulan yaitu :
Dari hasil pengamatan dan analisa data maka dapat diperoleh koefisien muai volume zat cair yaitu : 0,00022 /0C dengan ketepatan sebesar 99%.
DAFTAR PUSTAKA
Marcelo Alonso, Edward J. 1998. Dasar-Dasar Fisika Universitas (Terjemahan). Jakarta : Erlangga.
Marthen Kanginan. 2006. KTSP Fisika 1b. Jakarta : Erlangga.
Sears, Zemansky.1992. Universitas Physics I. California : Addison Wesley Publishing Company, Inc.
Sutrisno. 1994. Penelitian Eksperimental. ITB. Bandung.
Tim Penyusun.2004. Fisika 1b. Klaten : Intan Pariwara.
http://id-id.facebook.com/note.php?note_id=440495078399
http://liliksetiono.wordpress.com/2009/06/24/muai/
