KONSTANTA JOULE
I. Tujuan Percobaan
Menentukan besarnya konstanta joule
II. Peralatan
1. Kalorimeter listrik, Catu daya DC
2. Amperemeter, Voltmeter
3. Hambatan geser
4. Termometer, stopwatch
III. Teori
Bila kumparan pemanas suatu kalorimeter listrik dialiri arus listrik, maka panas yang ditimbulkannya akan diterima oleh air, termometer dan tabung kalorimeter itu sendiri. Tara kalor listrik didefinisikan sebagai pembanding antara energi listrik yang digunakan dengan panan yang ditimbulkan.
Dengan :
Na = Nilai air kalorimeter
V = Tegangan listrik (Volt)
t = Waktu (detik)
Ca = Kalor jenis air
Ma = Massa air dalam kalorimeter
l = Arus listrik (Ampere)
∆T = Perubahan Suhu dalam celcius
Konstanta joule merupakan percobaan joule yang menemukan kesamaan (ekuivalensi) antara kerja mekanikal terhadap jumlah perpindahan panas (mechanical equivalent of heat). Semua energi, dalam SI memiliki satuan yang sama yaitu joule (j) dan dimensinya adalah [M][L]^2[T}^-2
Satuan kalor jenis : J/ (kg k) = K kg ^-1 K^-1
Dimensi kalor : [L]^2 [T]^-2[0]^-1
Hasil percobaan joule = 3
Kalorimeter
Kalorimeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat dalam suatu perubahan atau reaksi kimia.
1. Prinsip kerja kalorimeter
Yaitu dengan mengalirkan arus listrik pada kumparan manual penghantar yang dimasukkan ke dalam air swing.
2. Jenis-jenis kalorimeter
a. Kalorimeter Bom
Kalorimeter bom adalah kalorimeter yang khusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi pembakaran.
b. Kalorimeter sederhana
Kalorimeter yang terbuat dari gelas sterofom yang biasanya dibuat untuk menguur kalor reaksi yang reaksinya berlangsung pada fase larutan.
Kalor
Kalor merupakan bentuk energi yang mengalir atau berpindah karena adanya perbedaan temperatur atau suhu. Besar kenaikan suhu sebanding dengan banyaknya kalor yang diterma dan berbanding terbalik dengan massa zat dari kalor jenis zat.
Sesui dengan persamaan Q = m.c.∆T
Dengan :
Q = jumlah kalor yang diterima
m = massa zat
c = kalor jenis benda
∆T = perubahaan suhu
Kalor jenis yaitu banyaknya kotor yang diperlukan suatu zat untuk menaikkan suhu 1kg. Zat tersebut sebesar 1 celcius. Kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu kalorimeter sebesar 1 celcius pada air dengan massa 1 gram disebut tetapan kalorimeter.
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis :
1. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
2. Kalor yang digunakan untukmengubah wujud ( kalor laten).
Persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada 2 macam.
Q = m.v dan Q = m.i
Dengan :
Q = jumlah kalor yang diterima
m = massa zat
v = kalor uap (j/kg)
l = kalor lebu (j/kg)
Kalor mempunyai 2 konsep yang hampir sama berbeda, yaitu kapasitas (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor merupakan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda sebesar 1 celcius.
H = Q / (t2-t1)
Kalor jenis merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 celcius.
C = Q/m (t2-t1)
Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru.
H = m-c
*Amperemeter
Amperemeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik dalam rangkaian tertutup.
* Tegangan listrik
Tegangan listrik merupakan usaha (energi) untuk memindahkan muatan listrik. Perumusan matematis ditulis sebagai berikut.
Q = v/w
Dengan :
V = tegangan listrik ( volt, joule/coulumb)
W = Usaha / energi (Joule)
Q = Muatan listrik (Coulumb)
* Voltmeter
Voltmeter merupakan suatu alat yang digunakan untuk mengukur besarnya tegangan listrik dalam suatu rangkaian, Voltmeter disusun secara paralel.
* Saklar
Saklar merupakan suatu benda yang digunakan sebagai penghubung dan pemutus arus listrik. Dalam suatu rangkaian biasanya dipasang sekering untuk mencegah terjadinya konsleting.
* Hukum Ohm
Besar arus listrik (1) yang mengatur melalui sebuah penghantar atau konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)
V = I.R
I = V/R
R = V/I
Dengan :
V = Tegangan Listrik (Volt)
I = Kuat Arus (Ampere)
R = Hambatan
* Termodinamika
Termodinamika merupakan kerjaan tentang kalor (panas) yang berpindah. Kumpulan benda-benda yang sedang dibagian disebut system, sedangkan semua yang berada disekieliling (diluar) sistem disebut lingkungan.
* Hukum 1 Termodinamika
“Jika suatu benda (misalnya kerupuk) dipanaskan yang berarti kalor Q, benda (kerupuk) akan mengembang dan bertambah volumenya yang berarti mengalami / melakukan usaha W dan benda akan bertambah panas yang berarti mengakui , perubahaan energi dalam.
Q = Q + ∆V
Dimana :
Q = Kalor
W = Usaha
∆V = Perubahan energi dalam
* Kapasitas panas
Kapasitas panas merupakan jumlah panas yang diperlukan untuk mengubah temperatur suhu pada 1 celcius.
* Arus Listrik
Arus listrik merupakan mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
I = Q/t (Ampere)
Dengan :
I = besar arus listrik yang mengalir (ampere)
Q = Besar muatan listrik (Coulumb)
t = waktu (detik)
* Konduktor
Konduktor merupakan bahan atau zat yang dapat dengan mudah dilalui arus listrik , karena elektron-elektronnya mudah bergerak.
Contoh : Alumunium, tembaga, perak, dll
* Isolator
Isolator merupakan bahan atau zat yang sukar atau tidak dapat dilalui arus listrik, karena elektron bebas pada isolator sukar bergerak.
Contoh : kayu, karet, kaca, dan lain lain.
* Semikonduktor
Semikonduktor memiliki daya hantar listrik diantara konduktor dan isolator. Jika suhu semakin tinggi, maka hambatan jenis bahan akan bertambah sehingga sukar mengalirkan alur listrik.
Contoh : arsen, silikon,
* Resistor
Resistor merupakan komponen elektronik dua kutub, yang di desain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. karakteristik dari resistor adalah resistensinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan.
1. Resistor Tetap
Resistor tetap merupakan resistor yang terbuat dari bahan padatan karbon, lapisan logam tipis, atau lilitan kawat.
Ciri cirinya memiliki hambatan tertentu dan besar hambatan ditentukan dari warna kode resistor.
2. Resistor Variabel (Reostat)
Resistor variabel merupakan resistor yang digunakan untuk mengatur besar kuat arus dalam satu rangkaian . Cirinya yaitu memiliki nilai hambatan yang berubah-ubah.
IV. Mencari nilai air kalorimeter
1. Menimbang kalorimeter kosong dan pengaduknya (Mk)
2. Mengisi dengan air kira-kira 1/4 bagian, lalu timbang lagi (Mk+a)
3. Mencatat temperatur kalorimeter (ta)
4. Mendidihkan air dalam beaker glass, mencatat temperatur air mendidih (t ap)
5. Menambahkan air mendidih kedalam kalorimeter sampai jumlah air 3/4 bagian
6. Mengaduk dan memerhatikan kenaikan temperaturnya. Mencatat temperatur pada saat setimbang (saat temperatur tidak naik lagi) (ts)
7. Menimbang kembali seluruhnya (M k+a+p) = Mtotal
