KONVEKSI DALAM UDARA

KONVEKSI DALAM UDARA I. TUJUAN Untuk mengamati peristiwa konveksi alami dalam udara II. ALAT DAN BAHAN 1. Dua buah termometer yang masing-masing memiliki rentangan (0-250 )oC dengan nst 2oC 2. 3. 4. 5. 6. 7. III. Kotak berlubang Obat nyamuk bakar secukupnya Lilin secukupnya Kaca Statif 1 buah Tali secukupnya LANDASAN TEORI

Perpindahan kalor secara konveksi berlangsung pada zat cair dan gas. Proses perpindahan kalor diikuti oleh perpindahan partikel-partikel perantaranya. Perpindahan kalor secara konveksi merupakan proses perpindahan antara konduksi panas, gerakan percampuran dan proses penyimpanan energi. Konveksi ini sangat besar pengaruhnya dalam proses perpindahan kalor antara permukaan padat dan cairan atau gas yang ada di dekatnya Mekanisme perpindahan kalor ini terjadi dengan urutan sebagai berikut: 1. Kalor mengambil secara konduksi dari permukaan zat padat ke partikel-partikel fluida (cairan atau gas) yang berbatasan dengan permukaan zat padat tersebut. 2. 3. Kalor yang diterima fluida akan menaikkan suhu partikel-partikel penyusun fluida tersebut. Partikel fluida yang bersuhu lebih tinggi akan bergerak ke daerah yang bersuhu lebih rendah,

Laboratorium Fisika Dasar 2

1

Lubang 1 Termometer 1 Lilin

Gambar 2. 1. Set up Percobaan 2 1

Obat Statif nyamuk Kotak Lubang 2

Termometer 2 kemudian bercampur dan melepaskan sebagian kalor yang dimilikinya. Kaca Jadi, dalam proses konveksi terjadi aliran energi dalam bentuk kalor dan aliran materi fluida. Energi yang diterima fluida disimpan oleh partikel-partikel fluida terebut, kemudian diangkut oleh gerakan massa fluida, sehingga konveksi dapat didefinisikan sebagai perpindahan kalor dari suatu bagian fluida ke bagian fluida yang lain yang diikuti bergerakan fluida tersebut. IV. 4.1 LANGKAH-LANGKAH KERJA

Set Up Percobaan


2

Lubang 1 Termometer 1 Lilin

Gambar 3. Set up Percobaan 3

Obat Statif nyamuk Kotak Lubang 2

Termometer 2

Kaca

4.2

Teknik Pengambilan Data 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Menyiapkan peralatan percobaan seperti gambar 1. Mengukur suhu udara pada kedua ujung cerobong sebelum percobaan dilakukan. Menyalakan lilin yang ada di dalam kotak tepat dibawah lubang 1 dan menutup bagian depan kotak dengan kaca. Meletakan ujung obat nyamuk yang telah dibakar telebih dahulu di dalam kotak. Mengukur kembali suhu udara pada kedua lubang. Mengamati proses yang terjadi di dalam kotak. Mengulangi langkah nomor 1 sampai 4 dengan mengubah letak lilin menjadi di tengah-tengah kedua cerobong, kemudian mengamati proses yang terjadi di dalam kotak. 8. Mengulangi langkah nomor 1 sampai 4 dengan menggunakan 3 buah lilin yang masing-masing 1 diletakan di tengah-tengah kedua cerobong dan 2 buah dimasingmasing lubang, kemudian mengamati proses yang terjadi di dalam kotak.


3

V.

TEKNIK ANALISIS DATA Dalam praktikum ini, kami tidak menggunakan analisis dalam bentuk

perhitungan, namun kami hanya membandingkan kebenaran sebuah teori dengan hasil pengamatan yang kami peroleh saat percobaan. Selain itu, kami juga mengamati pergerakan asap pada lubang apabila diberi perlakuan yang berbeda dan memberikan analisis berdasarkan pengamatan. Dari hasil yang kami peroleh, kemudian kami membahasnya untuk selanjutnya mencari kendala-kendala yang menghambat apabila ternyata percobaan tersebut tidak sesuai dengan teori. VI. DATA HASIL PERCOBAAN 1. Hasil pengamatan dengan menggunakan satu lilin di salah satu lubang Suhu Awal Lubang I = 28,0 oC Suhu Awal Lubang II = 28,0 oC Tekanan udara luar (Po) = 73,33 mmHg NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 T1 (oC) 80 100 120 120 140 150 160 170 180 174 T2 (oC) 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0 28,0

2. Hasil pengamatan dengan menggunakan satu lilin di antara kedua lubang Suhu Awal Lubang I = 28,0 oC Suhu Awal Lubang II = 28,0 oC Tekanan udara luar (Po) = 73,33 mmHg

NO

T1 (oC)

T2 (oC)


4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

38,0 40,0 40,0 41,0 40,0 40,0 42,0 44,0 44,0 46,0

44,0 46,0 48,0 50,0 52,0 54,0 56,0 58,0 60,0 62,0

3. Hasil pengamatan dengan menggunakan tiga lilin di kedua lubang Suhu Awal Lubang I = 28,0 oC Suhu Awal Lubang II = 28,0 oC Tekanan udara luar (Po) = 73,33 mmHg

NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

T1 (oC) 40,0 44,0 58,0 78,0 90,0 92,0 100,0 120,0 180,0 180,0

T2 (oC) 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 86,0 90,0 100,0 100,0 106,0

VII.

PERTANYAAN 1. 2. Pada cerobong manakah udara bersuhu lebih tinggi? Bagaimanakah pergerakan asap ketika suhu pada lubang 1 meningkat (terjadi perbedaan suhu anatara lubang 1 dan 2 )? 3. Bagaimanakah pergerakan asap apabila diberi perlakuan yang berbeda?


5

Gambar 4

VIII. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Dengan Menggunakan 1 Lilin yang Diletakkan di Salah Satu Lubang. Seperti Pada Gambar 1.

( Kejadian yang diamati : -

Arah aliran asap )

Asap obat nyamuk yang telah dibakar dan dimasukkan pada kotak, mula-mula masih belum masuk ke dalam lubang ketika suhu antara lubang 1 dan lubang 2 masih relatif sama.

-

Pada saat sudah mulai ada perbedaan suhu antara kedua lubang (perbedaan masih kecil), asap sudah mulai bergerak.

-

Seiring penambahan perbedaan suhu antara kedua lubang, asap bergerak masuk ke dalam lubang lebih rendah suhunya.

-

Proses

ini

berlangsung

terus-menerus

seiring

bertambahnya perbedaan suhu antara kedua lubang. Pada Natural Convection (konveksi alamiah), fluida mengalir disebabkan oleh adanya perbedaan massa jenis antara bagian fluida yang satu dengan bagian fluida yang lain akibat adanya perbedaan suhu pada bagian fluida tesebut. Dari kejadian yang kami amati di atas, dapat kami simpulkan bahwa pergerakan atau aliran energi kalor terjadi akibat perbedaan massa jenis. Rapat massa dari udara yang berada dekat pemanas (lilin) menjadi lebih kecil. Hal ini


6

Gambar 5

karena partikel-partikel udara pada lubang yang berisi lilin (lubang 1) menerima kalor sehingga udara tersebut memuai. Partikel udara yang telah panas ini akan bergerak ke atas, sedangkan udara yang lebih dingin pada lubang dua akan turun mengisi tempat yang ditinggalkan udara yang telah panas tadi. Rapat massa udara yang berada pada lubang dua ini lebih besar sehingga masuk ke dalam lubang. Proses ini berlangsung terus menerus terjadi secara alamiah. 2. Dengan Meletakkan 1 Lilin di Tengah-Tengah Kotak

(

Arah aliran asap )

Apabila lilin diletakkan ditengah-tengah kotak seperti pada gambar (3), ada sedikit asap yang ke luar lubang sehingga sangat sulit untuk melihat pola konveksi yang terjadi di dalam kotak. Setelah diamati dengan seksama, ternyata penyebab terjadinya hal tersebut adalah: Adanya perbedaan suhu antara ke dua lubang yang sangat sedikit, sehingga perbedaan massa jenis udara pada kedua lubang juga sedikit.

3. Dengan Meletakkan 3 Lilin, di Kedua Lubang dan di TengahTengah.


7

(

Arah aliran asap )

Apabila tiga buah lilin diletakkan di dalam kotak, yaitu 1 buah di tengahtengah, dan masing-masing 1 buah di kedua lubang, maka asap tidak mau masuk ke dalam lubang. Ternyata setelah diamati, hal ini terjadi karena perbedaan suhu antara kedua lubang hampir tidak ada (massa jenis udara antara kedua lubang relatif sama), sehingga asap tidak akan masuk ke dalam lubang. Pada kasus ini, kita tidak dapat melihat pergerakan atau pola konveksi dalam udara. Dalam praktikum ini terjadi beberapa kesalahan yang mempengaruhi hasil praktikum, yaitu: 1. Kesalahan umum, yakni kesalahan yang terjadi karena kekeliruan pengamat dalam membaca skala yang ditunjukan oleh termometer. 2. Kesalahan sistematis, yakni kesalahan yang terjadi karena alat ukur dan pengaruh lingkungan. Misalnya pemuaian alat karena suhu lingkungan. 3. Kesalahan acak, yaitu kesalahan yang kita tidak ketahui secara pasti penyebabnya, namun berpengaruh besar terhadap data hasil percobaan. Misalnya suhu dan tekanan udara disekitar ruangan praktikum berfluktuasi.

Dalam percobaan ini kami mengalami beberapa kendala seperti : 1. Nyala lilin yang semakin lama semakin meredup menyebabkan suhu


8

setelah beberapa waktu akan turun. 2. Adanya kebocoran dari kotak konveksi yang digunakan sehingga suhu kotak dipengaruhi oleh suhu lingkungan. IX. JAWABAN PERTANYAAN 1. Udara yang bersuhu lebih tinggi adalah udara pada lubang yang di bawahnya terdapat lilin (lubang 1). Sedangkan pada lubang 2 memiliki suhu yang lebih rendah. Hal ini disebabkan oleh suhu yang ditimbulkan oleh lilin lebih besar. 2. Gerakan asap menjadi lebih cepat ketika suhu pada lubang 1 meningkat (perbedaan suhu yang terjadi antara lubang 1 dan 2 semakin lama semakin besar). Jadi disini kita dapat melihat bahwa pergerakan dari asap yang ditimbulkan oleh obat nyamuk semakin lama semakin cepat. 3. Dengan perlakuan yang berbeda diperoleh pergerakan asap yang berbeda pula, yaitu: a. Untuk lilin yang diletakkan tepat di bawah cerobong 1 pergerakan asap dari obat nyamuk semakin lama semakin cepat seiring dengan perbedaan suhu antara kedua lubang. b. Untuk lilin yang diletakkan di tengah-tengah kotak, ada sedikit asap yang masuk ke dalam lubang sehingga sangat sulit untuk melihat pola konveksi yang terjadi di dalam kotak. c. Apabila tiga buah lilin diletakkan di dalam kotak, yaitu 1 buah di tengah-tengah, dan masing-masing 1 buah di kedua lubang, maka asap tidak mau masuk ke dalam lubang.

X.

SIMPULAN


9

Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa peristiwa konveksi alami dalam udara dapat diamati melalui percobaan konveksi sederhana. Dari hasil percobaan juga dapat dijelaskan bahwa peristiwa disebabkan oleh adanya perbedaan massa jenis antara bagian udara (fluida) yang satu dengan bagian fluida yang lain akibat perbedaan suhu pada bagian fluida tesebut. Udara yang memiliki massa jenis lebih besar akan bergerak ke atas, sedangkan udara yang lebih dingin pada lubang dua akan turun mengisi tempat yang ditinggalkan udara yang telah panas tadi.


10

KONVEKSI DALAM UDARA

Documents

Transcript of KONVEKSI DALAM UDARA