UatamaLAPORAN
PRAKTIKUM FISIKA SEKOLAH 1
Disusun Oleh
Nama : Abdul Salim
NPM : A1E008018
Asisten : Diya Novarina
Dosen : Dra. Connie Fransiska, M.Pd
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS BENGKULU
2010
I. JUDUL :
Konveksi
II. TUJUAN :
Mengamati Perpinhan Kalor Pada Zat Cair Dan Gas
III. LANDASAN TEORI
Konveksi (aliran) adalah perpindahan kalor yang disebabkan oleh perbedaan massa jenis. Cara perpindahan kalor secara konveksi (aliran) dapat terjadi di dalam zat cair dan gas. Contoh peristiwa konveksi udara secara alami yaitu: arus konveksi udara yang membantu asap bergerak naik atau cerobong asap, konveksi udara pada sistem ventilasi rumah, terjadinya angin laut dan angin darat.
(Kanginan, Marten. 2000: 27-29)
Konveksi terjadi diakibatkan adanya ekspansi termal dan konduksi. Konveksi sendiri artinya= cairan yang berpindah akibat adanya perbedaan suhu.
Konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida kebagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis dan konveksi hanya terjadi pada zat cair dan gas. Untuk menyelidiki perpindahan kalor secara mengalir , digunakan alat konveksi air dan alat konveksi udara. Proses perpindahan kalor secara konveksi dibedakan menjadi dua yaitu konveksi alamiah dan konveksi paksa. Konveksi alamiah adalah perpindahan kalor yang terjadi secara alami, contoh: pemanasan air. Pada pemanasan air, massa jenis air yang dipanasi mengecil sehingga air yang panas naik digantikan air yang massa jenisnya lebih besar.
Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan sengaja (dipaksakan), contoh: pada sistem pendingin mesin mobil. Peristiwa konveksi dapat dijumpai pada contoh berikut: (1).Lampu minyak dan sirkulasi udara diruang tamu (2).Cerobong asap pabrik dan cerobong asap dapur(3). Terjadinya angin darat maupun angin laut
Konveksi paksa adalah konveksi yang terjadi dengan sengaja (dipaksakan), contoh: pada sistem pendingin mesin mobil. Peristiwa konveksi dapat dijumpai pada contoh berikut: (1).Lampu minyak dan sirkulasi udara diruang tamu (2).Cerobong asap pabrik dan cerobong asap dapur(3). Terjadinya angin darat maupun angin laut
(faculty.petra.ac.id/herisw/Fisika1/13-kalor.doc)
Angin laut bertiup pada siang hari. Daratan yang memiliki kalor jenis kecil, pada siang hari lebih cepat menyerap panas matahari dibandingkan dengan lautan yang memiliki kalor jenis besar. Dengan demikian, suhu udara di atas daratan lebih tinggi daripada suhu udara di atas permukaan laut. Daratan yang mempunyai suhu lebih tinggi menyebabkan tekanan udaranya lebih kecil daripada tekanan udara di atas laut dengan suhu udara lebih rendah. Karena tekanan udara di atas laut lebih besar, terjadilah aliran udara dari laut ke darat. Udara yang mengalir dari laut ke darat disebut angin laut.Sebaliknya, pada malam hari, daratan yang memiliki kalor jenis kecil lebih cepat melepas panas dibandingkan dengan lautan yang memiliki kalor jenis besar. Dengan demikian, suhu udara di atas daratan lebih rendah daripada suhu udara di atas lautan. Karena suhu udara di atas lautan tinggi, tekanan udaranya rendah. Terjadilah aliran udara dari darat ke laut. Udara yang mengalir dari darat ke laut disebut angin darat.
(Tim mgmp ipa sma. 2007 ; hal 14-15)
Besarnya konveksi tergantung pada :
a. Luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A).
b. Perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (DT).
c. Koefisien konveksi (h), yang tergantung pada :
1) viscositas fluida
2) kecepatan fluida
3) perbedaan temperatur antara permukaan dan fluida
4) kapasitas panas fluida
5) rapat massa fluida
6) bentuk permukaan kontak
(Zemansky, sears. 1982. Fisika Untuk Universitas)
Konveksi proses berpindahnya kalor akibat adanya perpindahan molekul-molekul suatu benda. Ingat ya, biasanya kalor berpindah dari tempat yang bersuhu tinggi menuju tempat yang bersuhu rendah. Nah, jika terdapat perbedaan suhu maka molekul2 yang memiliki suhu yang lebih tinggi mengungsi ke tempat yang bersuhu rendah. Posisi molekul tersebut digantikan oleh molekul lain yang bersuhu rendah. Jika suhu molekul ini meningkat, maka ia pun ikut2an mengungsi ke tempat yang bersuhu rendah. Posisinya digantikan oleh temannya yang bersuhu rendah. Demikian seterusny.
Perlu diketahui bahwa benda yang dimaksudkan di sini adalah zat cair atau zat gas. Walaupun merupakan penghantar kalor (konduktor termal) yang buruk, zat cair dan zat gas bisa memindahkan kalor dengan cepat menggunakan cara konveksi. Contoh zat cair adalah air, minyak goreng, oli dkk. Contoh zat gas adalah udara.
Untuk membantumu memahami perpindahan kalor dengan cara konveksi, gurumuda menggunakan contoh saja…
Proses pemanasan air
Tataplah gambar di bawah dengan penuh kelembutan. Air yang berada di dalam wadah dipanaskan dengan nyala api yang berasal dari kompor.
Ketika kita memanaskan air menggunakan kompor, kalor mengalir dari nyala api (suhu lebih tinggi) menuju dasar wadah (suhu lebih rendah). Karena mendapat tambahan kalor, maka suhu dasar wadah meningkat. Ingat ya, yang bersentuhan dengan nyala api adalah bagian luar dasar wadah. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari bagian luar dasar wadah (yang bersentuhan dengan nyala api) menuju bagian dalam dasar wadah (yang bersentuhan dengan air). Suhu bagian dalam dasar wadah pun meningkat. Karena air yang berada di permukaan wadah memiliki suhu yang lebih kecil, maka kalor mengalir dari dasar wadah (suhu lebih tinggi) menuju air (suhu lebih rendah). Perlu diketahui bahwa perpindahan kalor pada wadah terjadi secara konduksi. Perpindahan kalor dari dasar wadah menuju air yang berada di permukaannya juga terjadi secara konduksi.
Adanya tambahan kalor membuat air yang menempel dengan dasar wadah mengalami peningkatan suhu. Akibatnya air tersebut memuai. Ketika memuai, volume air bertambah. Karena volume air bertambah maka massa jenis air berkurang. Kalau bingung, ingat lagi persamaan massa jenis alias kerapatan (massa jenis = massa / volume). Massa air yang memuai tidak berubah, yang berubah hanya volumeya saja. Karena volume air bertambah, maka massa jenisnya berkurang. Berkurangnya massa jenis air menyebabkan si air bergerak ke atas (kita bisa mengatakan air tersebut mengapung). Mirip seperti gabus atau kayu kering yang terapung jika dimasukan ke dalam air. Gabus atau kayu kering bisa terapung karena massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis air.
Karena bergerak ke atas maka posisi air tadi digantikan oleh temannya yang berada di sebelah atas. Kali ini temannya yang menempel dengan dasar wadah. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari dasar wadah menuju temannya. Temannya ikut2an kepanasan juga (suhu meningkat) sehingga massa jenisnya berkurang. Karena massa jenisnya berkurang maka ia bergerak ke atas. Posisinya digantikan oleh temannya yang berada di sebelah atas. Demikian seterusnya sampai semua air yang berada dalam wadah mendapat jatah kalor. Ingat ya, air yang memiliki suhu yang tinggi tidak langsung meluncur tegak lurus ke atas tetapi berputar seperti yang ditunjukkan pada gambar. Hal ini disebabkan karena temannya yang berada tepat di atasnya memiliki massa jenis yang lebih besar. Perpindahan kalor pada proses pemanasan air merupakan salah satu contoh perpindahan kalor secara konveksi.
Contoh lain dari perpindahan kalor secara konveksi adalah proses terjadinya angin laut dan angin darat
Angin laut Tataplah gambar di bawah
Kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair). Akibatnya ketika dipanaskan oleh cahaya matahari pada siang hari, kenaikan suhu daratan lebih besar daripada kenaikan suhu air laut. Kalau bingung baca lagi pembahasan gurumuda mengenai kalor, kalor jenis dan kalor laten. Jadi walaupun mendapat jatah kalor yang sama dari matahari, daratan lebih cepat panas (suhu lebih tinggi) daripada air laut (suhu air laut lebih rendah).
Daratan yang sudah kepanasan tadi memanaskan udara yang berada tepat di atasnya sehingga suhu udara pun meningkat. Karena mengalami peningkatan suhu maka udara memuai. Ketika memuai, volumenya bertambah. Akibatnya massa jenis udara berkurang. Karena massa jenis udara berkurang, maka udara tersebut bergerak ke atas (1). Posisi udara yang bergerak ke atas tadi digantikan oleh udara yang berada di atas permukaan laut. Hal ini disebabkan karena massa jenis udara yang berada di atas permukaan laut lebih besar. Ketika bergerak ke darat, posisi udara tadi digantikan oleh temannya yang berada tepat di atasnya (2)
Sampai pada ketinggian tertentu, udara panas yang bergerak ke atas mengalami penurunan suhu. Ingat ya, ketika suhu udara menurun, volume udara juga berkurang. Berkurangnya volume udara menyebabkan massa jenis udara bertambah. Akibatnya, udara yang sudah mendingin tadi meluncur ke bawah untuk menggantikan posisi udara yang kabur dari permukaan laut (3). Proses ini terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi udara sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar di atas. Dirimu menyebutnya dengan julukan angin laut. Di sebut angin laut karena udara yang berada di atas permukaan air laut melakukan pengungsian massal menuju darat. Angin laut hanya terjadi pada siang hari Kalau malam hari kasusnya sudah berbeda.
Angin darat
Ketika malam tiba, daratan lebih cepat dingin daripada air laut. Dengan kata lain, pada malam hari, suhu daratan lebih rendah daripada suhu air laut. Hal ini disebabkan karena kalor jenis daratan (zat padat) lebih kecil daripada kalor jenis air laut (zat cair). Walaupun jumlah kalor yang dilepaskan oleh daratan dan air laut sama, tetapi karena kalor jenis daratan lebih kecil daripada kalor jenis air laut, maka penurunan suhu yang dialami oleh daratan lebih besar daripada air laut. Ingat saja rumus Q = (m)(c)(deltaT). Jika bingung berlanjut silahkan pelajari kembali pokok bahasan kalor, kalor jenis dan kalor laten.
Air laut yang memiliki suhu lebih tinggi menghangatkan udara yang berada di atasnya. Akibatnya suhu udara yang berada di atas permukaan laut meningkat. Peningkatan suhu udara menyebabkan massa jenis udara berkurang sehingga udara bergerak ke atas (1)
Daratan yang memiliki suhu lebih rendah mendinginkan udara yang berada di atasnya. Akibatnya suhu udara yang berada di atas daratan menurun. Penurunan suhu udara menyebabkan massa jenis udara bertambah. Udara yang berada di atas daratan segera meluncur ke laut (2)
Sampai pada ketinggian tertentu, udara yang bergerak ke atas mendingin (suhunya menurun). Penurunan suhu menyebabkan massa jenis udara bertambah. Si udara pun meluncur ke bawah, menggantikan posisi udara yang meluncur ke laut tadi (3). Proses ini terjadi terus menerus sehingga terbentuk arus konveksi udara sebagaimana yang ditunjukkan pada gambar di atas. Dirimu menyebutnya dengan julukan angin darat. Di sebut angin darat karena udara yang berada di daratan melakukan pengungsian massal menuju laut. Angin darat hanya terjadi pada malam hari.
IV. ALAT DAN BAHAN
IV.1. Tabel alat Dan Bahan Yang Digunbakan Dalam Praktikum
NO | Kode Katalog | Nama alat dan bahan | jumlah |
1 | FME 51.01 | Dasar statif | 1 |
2 | FME 51.02 | Kaki statif | 1 |
3 | FME 51.03 | Batang statif pendek | 1 |
4 | FME 51.04 | Batang statif panjang | 1 |
5 | KST 36 | Boss-head | 1 |
6 | FPA 12.05 | Alat konveksi zat cair | 1 |
7 | KST 34 | Klem universal | 1 |
8 | KBS 26 | Pembakar spiritus | 1 |
9 | - | Air | Secukupnya |
10 | - | Serbuk rokok | Secukupnya |
11 | - | Obat nyamuk | 1 |
IV.2. Persiapan Percobaan
Keterangan :
1. Di rakit peralatan seperti pada gambar 1
2. Dipasang boss-head dan klem universal pada batang statif.
3. Dengan menggunakan klem universal dipasang alat konveksi zat cair.
V. LANGKAH PERCOBAAN
V.1. Langkah-Langkah percobaan
A. Konveksi gas (udara)
1. Dilepaskan pipa plastik dari alat konveksi zat cair.
2. Dipanaskan bagian tepi pipa logam dekat ujung A dengan pembakaran ` spiritus
3. Diletakan atau dipasang asap nobat nyamuk di depan mulut (lubang) ujung pipa.
4. Diamati apa yang terjadi dengan arah aliran asap obat nyamuk.
B. Konveksi zat cair
1. Dipasang kembali pipa plastik pada alat konveksi zat cair seperti keadaaan semula
2. Diisi alat konveksi dengan air sampai hampir penuh.
3. Pada tepi logam dipanaskan beberapa saat sampai pipa agak panas.
4. Sekam padi ditaburkan pada lubang pipa dan diamati apa yang terjadi di sepanjang alat konveksi.
V.2. Gambar Percobaan
I.
Gambar percobaan konveksi pada gas
| |
II.
Gambar percobaan konvweksi pada zat cair
|
|
|
VI. HASIL PENGAMATAN
VI.1. Hasil Pengamatan
1. Konveksi gas (udara)
Arah aliran asap obat nyamuk masuk menuju alat konveksi zat cair tetapi hanya sedikit. Asap obat nyamuk seolah-olah tersedot masuk kedalam alat konveksi zat cair ( dari titik A ke titk B)
2. Konveksi gas (udara)
Aliran zat cair dan serbuk tembakau dari ujung pipa A menuju ke ujung pipa B kemudian akan kembali lagi menuju ujung pipa A. Aliran serbuk tembakau mengikuti aliran zat cair yang telah dipanaskan, sehingga dapat disimpulkan bahwa aliran serbuk tembakau akan mengikuti aliran zat cair.
VI.2. Pembahasan
Pada percobaan adalah percobaan konveksi pasa udara dan zat cair ini dengan tujuan yaitu mengamati perpindahan kalor pada zat cair dan gas. Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah ( tercantum dalam tabel alat dan bahan). Dalam literatur mengatakan bahwa konveksi adalah perpindahan kalor yang disertai dengan perpindahan partikel-partikelnya. Atau Konveksi adalah proses perpindahan kalor dari satu bagian fluida kebagian lain fluida oleh pergerakan fluida itu sendiri. konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis dan konveksi hanya terjadi pada zat cair dan gas.
Pada percobaan konveksi ini telah dilakukan percobaan yang pertama yaitu percobaan konveksi pada Gas ( udara), percobaan konveksi gas, disini mengamati arah asap obat nyamuk. Pada konveksi gasi ini asap obat nyamuk bergerak memutar vertical masuk kedalam lubang dititik A sesuai pada gambar langkah percobaan sebagai titik yang bersuhu panas. Karena asap bergerak dari suhu yang rendah (ruangan) bertekanan tinggi ke suhu yang lebih tinggi titik A (dipanaskan dengan pembakar spritus) menyebabkan tekanan yang lebih kecil. Titik A yang mempunyai suhu lebih tinggi menyebabkan tekanan udaranya lebih kecil daripada tekanan udara di sekitar ruangan dengan suhu udara lebih rendah. Karena tekanan udara di sekitar ruangan lebih besar, terjadilah aliran asap dari luar (sekitar ruangan) menuju titik A yang tekanan udaranya kecil. Udara dingin yang berada disekitar dekat titik A (dekat api lilin ) menekan udara panas keatas, sehingga terjadilah arus konveksi udara. Arus konveksi udara inilah yang membawa asap bergerak keatas melalui rongga tabung.
Percobaan konveksi yang kedua yaitu Konveksi Zat Cair. Pada percobaan konveksi zat cair menggunakan msedium Serbuk tembakau. Untuk mengamati konvesi yang terjadi pada zat cair dengan memasukkan serbuk tembakau yang hallus kedalam pipa yang telah diisi air. Kemudin pipa dipanaskan dengan menggunakan nyala lilin. Di amati bahwa semula serbuk tembakau berada dipermukaan air (diatas) bergerak turun kedasar menuju titik A (sesuia gambar) karena adanya gaya berat. Kemudian serbuk tembakau naik kembali kepermukaan karena air pada bagian bawah (titik A) mulai panas dengan api lilin sehingga volume bertambah dan massa jenisnya menjadi kecil akibatnya serbuk tembakau beserta air naik keatas menuju ke suhu yang rendah. Begitu seterusnya siklus perjalanan serbuk tembakau dan air yang selalu memutar dari A ke titik B dan seterusnya terjadi. Perpindahan molekul beserta partikel seperti ini disebut konveksi atau aliran. Air yang diatas suhunya lebih rendah daripada yang dibawah, sehingga massa jenis air di atas lebih besar daripada air di bawah.
Pada percobaan konveksi zat cair ini semakin lama pemanasan yang dilakukanse hingga air semakinpanas, dan akhirnya perpindahan kalor besertqa patikel atau yang dinamakan sebagai konveksi semakin tidak kelihatan.
PENERAPAN DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI
a. Ketika kita memanaskan air menggunakan kompor, kalor mengalir dari nyala api (suhu lebih tinggi) menuju dasar wadah (suhu lebih rendah). Karena mendapat tambahan kalor, maka suhu dasar wadah meningkat. Ingat ya, yang bersentuhan dengan nyala api adalah bagian luar dasar wadah. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari bagian luar dasar wadah (yang bersentuhan dengan nyala api) menuju bagian dalam dasar wadah (yang bersentuhan dengan air). Suhu bagian dalam dasar wadah pun meningkat. Karena air yang berada di permukaan wadah memiliki suhu yang lebih kecil, maka kalor mengalir dari dasar wadah (suhu lebih tinggi) menuju air (suhu lebih rendah). Perlu diketahui bahwa perpindahan kalor pada wadah terjadi secara konduksi. Perpindahan kalor dari dasar wadah menuju air yang berada di permukaannya juga terjadi secara konduksi. Adanya tambahan kalor membuat air yang menempel dengan dasar wadah mengalami peningkatan suhu. Akibatnya air tersebut memuai. Ketika memuai, volume air bertambah. Karena volume air bertambah maka massa jenis air berkurang. Kalau bingung, ingat lagi persamaan massa jenis alias kerapatan (massa jenis = massa / volume). Massa air yang memuai tidak berubah, yang berubah hanya volumeya saja. Karena volume air bertambah, maka massa jenisnya berkurang. Berkurangnya massa jenis air menyebabkan si air bergerak ke atas (kita bisa mengatakan air tersebut mengapung). Mirip seperti gabus atau kayu kering yang terapung jika dimasukan ke dalam air. Gabus atau kayu kering bisa terapung karena massa jenisnya lebih kecil dari massa jenis air. Karena bergerak ke atas maka posisi air tadi digantikan oleh temannya yang berada di sebelah atas. Kali ini temannya yang menempel dengan dasar wadah. Karena terdapat perbedaan suhu, maka kalor mengalir dari dasar wadah menuju temannya. Temannya ikut-ikutan kepanasan juga (suhu meningkat) sehingga massa jenisnya berkurang. Karena massa jenisnya berkurang maka ia bergerak ke atas. Posisinya digantikan oleh temannya yang berada di sebelah atas. Demikian seterusnya sampai semua air yang berada dalam wadah mendapat jatah kalor. Ingat ya, air yang memiliki suhu yang tinggi tidak langsung meluncur tegak lurus ke atas tetapi berputar seperti yang ditunjukkan pada gambar. Hal ini disebabkan karena temannya yang berada tepat di atasnya memiliki massa jenis yang lebih besar. Perpindahan kalor pada proses pemanasan air merupakan salah satu contoh perpindahan kalor secara konveksi.
b. Angin laut bertiup pada siang hari. Daratan yang memiliki kalor jenis kecil, pada siang hari lebih cepat menyerap panas matahari dibandingkan dengan lautan yang memiliki kalor jenis besar. Dengan demikian, suhu udara di atas daratan lebih tinggi daripada suhu udara di atas permukaan laut. Daratan yang mempunyai suhu lebih tinggi menyebabkan tekanan udaranya lebih kecil daripada tekanan udara di atas laut dengan suhu udara lebih rendah. Karena tekanan udara di atas laut lebih besar, terjadilah aliran udara dari laut ke darat. Udara yang mengalir dari laut ke darat disebut angin laut. Sebaliknya, pada malam hari, daratan yang memiliki kalor jenis kecil lebih cepat melepas panas dibandingkan dengan lautan yang memiliki kalor jenis besar. Dengan demikian, suhu udara di atas daratan lebih rendah daripada suhu udara di atas lautan. Karena suhu udara di atas lautan tinggi, tekanan udaranya rendah. Terjadilah aliran udara dari darat ke laut. Udara yang mengalir dari darat ke laut disebut angin darat.
VII. KESIMPULAN DAN SARAN
VII.1. Kesimpulan
1) Udara / air mengalir dari daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang bersuhu rendah
2) Udara disekitar pembakar lilin lebih panas dari pada udara yang jauh dari nyala pembakar lilin.
3) Udara di titik A mmliki tekanan yang kecil disbandingkan tekanan udara dititik B atau di sekitar ruangan.
VII.2. Saran
Ø Diharapkan sebelum melakukn percobaan, praktika mengetahui tujuan percobaan yang akan dilakukan
Ø Hendaknya prakrikan berhati-hati dalam melakukan praktikum, hingga diperoleh hasil yang maksimal.
Ø Praktikum hendaknya dilaksanakan di tempata yang lapang
VIII. DAFTAR PUSTAKA
faculty.petra.ac.id/herisw/Fisika1/13-kalor.doc
Kanginan, Marthen. 2004. Fisika untuk SMA Kelas X 1B. Jakarta: Erlangga
TIM MGMP IPA SMA. 2007 . Pendalaman Materi Sukses Ujian Nasional. Jakarta : Akasia
Zemansky, sears. 1982. Fisika Untuk Universitas 1. Bandung: Bina Cipta
Home
Post a Comment