Selasa, 09 Desember 2014

pemuaian zat padat



ACARA  IV
PEMUAIAN ZAT PADAT

ABSTRAK
            Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu. Praktikum mengenai pemuaian zat ini bertujuan agar praktikum dapat mengetahui bahwa pemuaian zat padat akan terjadi jika suhu dinaikkan dan agar praktikum dapat menentukan besar pemuaian zat padat pada logam yang jenis bahannya berbeda namun memiliki ukuran yang sama jika suhunya dinaikkan. Pada praktikum ini digunakan logam tembaga dan besi untuk dicari besar koefisien pemuaiannya. Tetapan nilai koefisien muai tembaga adalah 1,7x10-5/0C-1 dan 1,2x10-5/0C-1 untuk tetapan nilai koefisien muai besi. Namun berdasarkan hasil praktikum yang kami lakukan didapatkan nilai koefisien muai panjang tembaga sebesar 2,680x10-4/0C-1 dan nilai koefisien muai panjang besi sebesar 2,632x10-4/0C-1. Dan diperoleh % error tembaga sebesar   86 % dan % error besi sebesar 73 %. Dapat dikatakan bahwa nilai koefisien muai panjang tembaga lebih besar dibandingkan dengan besi. Nilai koefisien muai panjang tembaga dan besi berdasarkan hasil percobaan berbeda nilainya dengan koefisien muai panjang tembaga dan besi menurut tetapan. Hal ini disebabkan karena kekurang telitian dan kesalahan dalam mengamati perubahan suhu dan panjang yang terjadi.

A.      PELAKSANAAN PRAKTIKUM
1.      Tujuan Praktikum :
a.       Mengetahui bahwa pemuaian zat padat yang terjadi apabila suhu dinaikkan.
b.      Menentukkan besar pemuaian zat padat  pada logam yang jenis bahannya berbeda namun memiliki ukuran bentuk yang sama jika suhu dinaikkan.
2.      Hari / Tanggal :
a.       Sabtu, 24 Mei 2014
3.      Tempat :
Laboratorium Fisika, Lantai II, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Mataram.

B.       ALAT DAN BAHAN
1.         Alat-alat  Praktikum
a.       Obeng
b.      Tang
c.       Katel uap dengan pipa karet penyambung
d.      Termokapel
e.       Penjepit logam
f.       Skala penunjuk perubahan panjang static
g.      Kompor pemanas
2.      Bahan-bahan  Praktikum
a.       Logam tembaga
b.      Logam besi
c.       Air

C.      TINJAUAN PUSTAKA
Pemuaian zat padat adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, pemuaian volume. Pemuaian panjang adalah bertambahnya ukuran panjang suatu benda karena menerima kalor, pada pemuain panjang nilai lebar dan tebal sangat kecil jika dibandingkan dengan muai panjang benda tersebut, sehingga lebar dan tebal dianggap tidak ada. Pemuaian panjang suatu benda dipengaruhi oleh panjang awal benda tersebut, koefisien muai panjang dan besar perubahan suhu. Koefisien muai panjang sendiri dipengaruhi oleh jenis benda atau jenis bahan. Nilai koefisien muai panjang besi dan tembaga menurut standar internasional adalah sebesar 1.2x10-5/0C-1 dan 1,7x10-5/0C-1 . (Anonim,2011)
Jika tempratur benda padat dinaikkan maka benda padat tersebut akan memuai. Dapat diamati dari sebuah batang logam yang memiliki panjang dan suhu tertentu. Jika tempratur atau suhunya berubah maka perubahan panjang akan sebanding dengan perubahan suhu dan panjang mula-mula.
Dapat dirumuskan sebagai : 
ΔL=  Lo ΔT
Keterangan :  
ΔL = Perubahan panjang
= Koefisien muai linier
Lo = Panjang mula-mula
ΔT = Perubahan suhu
       (Tipler,1998:369)
Koefisien muai panjang biasanya dihituing berdasarkan persamaan empiris antara rapat massa dan suhu pada tekanan konstan. Jika metode ini tidak memungkinkan  digunakan metode optic yang melibatkan  factor intenferensi cahaya koefisien muai panjang tidak bebas pengaruh perubahan dari tekanan. (Zears,1999:387)

D.      PROSEDUR PERCOBAAN
1.    Disiapkan semua alat dan bahan yang dibutuhkan untuk praktikum.
2.    Diambil batang logam besi kemudian dipasang pada alat penjepit logam.
3.    Diatur skala penunjuk perubahan panjang sehingga jarumnya  benda tepat diangka nol.
4.    Dismbungkan pipa-pipa karet pada ketel uap dan batang logam yang memiliki rongga.
5.    Dipanaskan ketel uap yang telah diisi air.
6.    Diamati perubahan suhu dan jarum skala penunjuk perubahan panjang untuk setiap perubahan panjangnya.
7.    Diulangi langkah-langkah diatas untuk jenis batang logam tembaga.

E.       HASIL PENGAMATAN
1.    Logam Tembaga
Lo = 600 mm
To = 30,5 0C                                                   
No
L (mm)
T (0C)
ΔL (mm)
ΔT (0C)
 (0C)
1
600,1
30,7
0,1
0,2
8,33 x10-4
2
600,2
30,8
0,2
0,3
0,111 x10-4
3
600,3
30,9
0,3
0,4
0,125 x10-4
4
600,4
31,1
0,4
0,6
0,111 x10-4
5
600,5
32,3
0,5
1,8
4,63 x10-4
6
600,6
33,7
0,6
3,2
3,125 x10-4
7
600,7
35,6
0,7
5,1
2,29 x10-4




5,3075 x10-4

2.      Logam Besi
Lo = 600 mm
To = 30,3 0C

No
L (mm)
T (0C)
ΔL (mm)
ΔT (0C)
 (0C)
1
600,1
30,6
0,1
0,3
5,556 x10-4
2
600,2
30,6
0,2
0,3
0,111 x10-4
3
600,3
31,4
0,3
0,1
4,545 x10-4
4
600,4
33,9
0,4
3,6
1,851 x10-4
5
600,5
37,9
0,5
7,6
1,096 x10-4




13,159 x10-4

F. ANALISIS DATA
1.      Tembaga
Diketahui        : L0        = 600  mm
                         T0          = 30,5 oC
No
L(mm)
T ( oC)
∆L (mm)
∆T (oC)
α (/oC-1)
1
600,1
30,7
0,1
0,2
8,33×10-4
2
600,2
30,8
0,2
0,3
0,111×10-4
3
600,3
30,9
0,3
0,4
0,125×10-4
4
600,4
31,1
0,4
0,6
0,111×10-4
5
600,5
32,3
0,5
1,8
4,63×10-4
6
600,6
33,7
0,6
3,2
3,125×10-4
7
600,7
35,6
0,7
5,1
2,29×10-4

∆T1      = T1 – T0
= 30,7 – 30,5
= 0,2 0C
∆L1      = L1  - L0
= 600,1 - 600
= 0,01 mm
α1        =
                                   
                                    = 8,33 × 10-4 /oC-1
                        ∑α     = α1 + α2 + α3 + α4 + α5 + α6 + α7
                                    = (8,33 + 0,111 + 0,125 + 0,111 + 4,63 +3,125 +2,29) x 10-4
                                    = 18,722 x 10-4 /oC-1
                           ᾱ     =
                                    =
                             = 2,680 x 10-4 /oC-1
                        ∆α       =
                              =
                                                    = | -5,65  |
                                      = 
                                                    = | 2,569  |
                                      = 
                                                    = | 2,555  |
                                      = 
                                                    = | 2,569  |
  = 
                                                    = | -1,95  |
  = 
                                                    = | -0,445  |
  = 
                                                    = | 0,39  |
  ∆α =
        =
        =
        = 2,304   /oC-1
                   Nilai Penambahan
                     NP     = ᾱ ± ∆α
                     NPmax = ᾱ + ∆α
                                = 2,68 x  + 2,304 x
                     NPmin = ᾱ - ∆α
                                = 2,68 x  – 2,304 x
                     %  Error =  x 100%
                                    =  x 100%
                                    = 0,86 x 100%
                                    = 86%

2.      Besi
Diketahui        : L0        = 600  mm
                         T0          = 30,3 0C
No
L(mm)
T ( 0C)
∆L (mm)
∆T (oC)
α  (/oC-1)
1
600,1
30,6
0,1
0,3
5,56 × 10-4
2
600,2
30,6
0,2
0,3
0,11 × 10-4
3
600,3
31,4
0,3
1,1
4,54 × 10-4
4
600,4
33,9
0,4
3,6
1,85 × 10-4
5
600,5
37,9
0,5
7,6
1,096 × 10-4

  ∆T1    = T1 – T0
= 30,6 – 30,3
= 0,3 oC
∆L1      = L1  - L0
= 600,1-600
= 0,01 mm
α1        =
                                   
                                    = 5,556 × 10-4 /oC-1
                        ∑α     = α1 + α2 + α3 + α4 + α5
                                    = (5,556 + 0,111 + 4,545 + 1,851 + 1,096) x 10-4
                                    = 13.159 x 10-4 /oC-1
                           ᾱ     =
                                    =
                             = 2,632 x 10-4 /oC-1
                        ∆α     =
                              =
                                                    = | -2,924  |
                                      = 
                                                    = | 2,521  |
                                      = 
                                                    = | -1,913  |
                                      = 
                                                    = | 0,781  |
  = 
                                                    = | -1,536  |
  ∆α =
                           =
                           =
                           = 1,935   /oC-1
                               Nilai Penambahan
                                    NP     = ᾱ ± ∆α
                                    NPmax = ᾱ + ∆α
                                          = 2,632 x  + 1,935 x
                                    NPmin = ᾱ - ∆α
                                               = 2,632 x  – 1,935x
                                    %  Error =  x 100%
                                                  =  x 100%
                                                  = 0,73 x 100%
                                                  = 73%

G. PEMBAHASAN
              Pemuaian adalah bertambahnya ukuran suatu benda karena pengaruh perubahan suhu atau karenamenerima kalor. Pemuaian zat padat adalah proses pertambahan panjang, lebar, dan volume benda padat karena menerima kalor. Praktikum tentang pemuaian zar padat ini bertujuan untuk mengetahui bahwa pemuaian zat padat akan terjadi jika suhu dinaikkan dan untuk menentukan besar pemuaian zat padat pada logam yang jenis bahannya berbeda namun memiliki ukuran yang sama jika suhunya dinaikkan. Pada praktikum ini jenis logam yang digunakan adalah logam tembaga dan logam besi.
              Pada percobaan yang pertama, yaitu menggunakan logam tembaga yang panjang awalnya 600 mm dengan suhu awal 30,5oC kemudian setelah dialiri uap panas panjangnya bertambah menjadi 600,7 mm  dan suhunya menjadi 35,6oC. sehingga didapatkan besar koefisien muai panjang tembaga sebesar 2,68 x 10-4 /oC-1. Sedangkan pada percobaan kedua yang menggunakan logam besi dengan panjang awal 600 mm dan suhu mula-mula 30,3 oC kemudian setelah dialiri uap panas panjangnya menjadi 600,5 mm dan suhunya meningkat menjadi 37,9 oC. Sehingga diperoleh nilai koefisien muai panjang pada besi sebesar 2,632 x 10-4 /oC-1. Berdasarkan praktikum ini dapat dikatakan bahwa pertambahan panjang tembaga lebih besar dari pada besi, dengan pertambahan panjang tembaga sebesar 0,7 mm dan pertambahan panjang besi sebesar 0,5 mm. Hal ini disebabkan karena logam tembaga memiliki titik lebur yang lebih rendah dibandingkan dengan logam besi. Pada percobaan ini didapatkan % error untuk logam tembaga sebesar 86% dan 73% untuk % error pada logam besi. Nilai tetapan koefisien muai panjang untuk logam tembaga adalah 1,7 x 10-5 /oC-1dan 1,2 x 10-5 /oC-1 untuk logam besi. Nilai tetapan ini berbeda dengan nilai koefisien muai panjang berdasarkan hasil percobaan yang kami lakukan. Hal ini disebabkan karena kesalahan dan kekurang telitian saat mengamati perubahan panjang dan perubahan suhu pada saat praktikum.

H. PENUTUP
       1. Kesimpulan
·    Apabila zat padat dipanaskan maka akan terjadi pemuaian. Sebuah logam dapat memuai karena adanya pengaruh perubahan suhu yang meningkat atau karena menerima kalor. Pemuaian ditandai dengan bertambahnya panjang suatu suatu zat padat tersebut.
·    Koefisisen muai panjang tembaga adalah 2,68 x 10-4 /oC-1 dan koefisien muai panjang besi sebesar 2,632 x 10-4 /oC-1. Koefisien muai panjang tembaga lebih besar dari pada nilai koefisien muai panjang besi. Hal ini disebabkan karena tembaga memiliki titik lebur yang lebih rendah bila dibandingkan dengan besi. Dan pertambahan panjang tembaga juga lebih besar dari pada besi dengan nilai 0,7 mm untuk tembaga dan 0,5 mm untuk besi.
2   Saran
            Disarankan untuk praktikum selanjutnya agar lebih teliti dalam mengamati dan membca perubahan panjang dan suhu agar tidak terjadi kesalah dalam menghitung nilai koefisien muai panjang. Bimbingan asisten sangat dibutuhkan.

2 komentar:

  1. Mbak angka-angka pada analisis datanya masih blm lngkp, msh ada b'brp yang kosong. Dan trimakasih banyak untk post'an ini. Salam satu almamater.

    BalasHapus
  2. Sangat bermanfaat mba postingannya, izin mengutip untuk referensi laporan ☺

    BalasHapus