EFEKTIFITAS JENIS LOGAM DALAM
MEMANASKAN
AIR
Muhammad Ali Rahman
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui waktu yang
dibutuhkan logam untuk memanaskan air dan mengetahui keefektifitasan logam
dalam mengahantarkan panas berdasar jenisnya.
Penelitian ini dilakukan pada
tanggal 27 Oktober 2013. Penelitian
ini didesain secara eksperimental, yaitu menguji konduktifitas berbagai jenis
logam. Penelitian ini mengamati efektifitas berbagai jenis logam terhadap
penghantaran panas. Setiap logam dihantarkan listrik yang bertegangan sama.
Pengambilan data dalam penelitian ini dicatat dalam tabel pengamatan.Hasil
penelitian menunjukkan bahwa logam alumunium memiliki kemampuan untuk
menghantarkan listrik lebih kuat dibandingkan dengan besi dan seng.
Kata Kunci: Logam, Konduktor, Energi
1. Pendahuluan
Jenis logam yang
berbeda tentu memiliki kegunaan, kelebihan, dan kekurangan yang berbeda pula.
Contoh kegunaan yang berbeda adalah untuk digunakan sebagai bahan bangunan,
alat rumah tangga, alat transportasi, alat kedokteran, dan alat industri. Untuk
bahan bangunan biasanya digunakan baja karena baja itu kuat untuk menjadi
pondasi bangunan. Untuk alat transportasi biasanya digunakan alumunium karena
alumunium adalah bahan yang ringan, tahan lama, dan kuat. Untuk alat rumah
tangga digunakan bermacam jenis bahan seperti alumunium, tembaga, atau besi.
Salah satu alat
rumah tangga adalah pemanas air. Alat ini dihubungkan dengan listrik kemudian
listrik dihantarkan melalui logam kemudian logam tersebut memanas. Didalam alat
ini terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi panas.
Dalam alat
pemanas tersebut terdapat logam penghantar panas. Tentunya untuk mendapatkan
alat yang sempurna yaitu dapat memanaskan air dengan cepat diperlukan jenis
logam yang terbaik.
2.
Metodologi Penelitian
Peneliti
menggunakan metode eksperimen dengan menguji konduktifitas berbagai jenis
logam. Peneliti menguji energi panas yang dialirkan oleh berbagai jenis logam
yang dicelupkan pada air hingga air bersuhu yang telah ditetapkan.
Variabel bebas yang terdapat pada penelitian
ini adalah berbagai jenis logam dan variabel terikat yang terdapat pada
penelitian ini adalah suhu air.
Prosedur penelitian pada penelitian ini adalah:
1.
Mengambil 2 buah besi stainles
steal berukuran 10 cm
2.
Melilitkan kabel pada setiap ujung besi
3.
Merekatkan kabel dan besi dengan selotip kabel
4.
Menghubungkan kabel pada steker
5.
Menancapkan steker pada stopkontak agar teralirkan oleh
listrik
6.
Mencelupkan 2 buah besi yang sudah di alirkan listrik
kedalam 0.5 liter air
7.
Mengamati perkembangan suhu air dengan termometer
8.
Menghitung waktu yang dibutuhkan hingga air bersuhu 60°C
9.
Melakukan prosedur 1-8 pada seng dan alumunium
Pengambilan data dalam penelitian ini
dicatat dalam tabel pengamatan.
Penelitian ini mengamati efektifitas berbagai jenis logam terhadap penghantaran panas. Setiap logam dihantarkan listrik yang bertegangan sama
3.
Hasil dan Pembahasan
Penelitian
dilakukan pada tanggal 27 Oktober, 29 November, 1 Desember 2013 dirumah
peneliti. Digunakan sampel yaitu besi, seng dan alumunium yang masing masing
dua batang. Berikut hasil penelitiannya.
Jenis Logam
|
Volume Air (Liter)
|
Waktu (menit)
|
Suhu Air Awal (ºC)
|
Suhu Air Akhir (ºC)
|
Besi
|
0.5
|
23.34
|
27
|
60
|
Seng
|
0.5
|
12.42
|
27
|
60
|
Alumunium
|
0.5
|
10.04
|
27
|
60
|
Tabel 2. Data Pengamatan 1
Jenis Logam
|
Volume Air (Liter)
|
Waktu (menit)
|
Suhu Air Awal (ºC)
|
Suhu Air Akhir (ºC)
|
Besi
|
0.5
|
19.25
|
27
|
60
|
Seng
|
0.5
|
11.43
|
27
|
60
|
Alumunium
|
0.5
|
10.16
|
27
|
60
|
Tabel 3. Data Pengamatan 2
Jenis Logam
|
Volume Air (Liter)
|
Waktu (menit)
|
Suhu Air Awal (ºC)
|
Suhu Air Akhir (ºC)
|
Besi
|
0.5
|
20.03
|
27
|
60
|
Seng
|
0.5
|
12.14
|
27
|
60
|
Alumunium
|
0.5
|
09.48
|
27
|
60
|
Tabel 4. Data Pengamatan 3
Jenis Logam
|
Volume Air (Liter)
|
Waktu Rata-Rata (menit)
|
Suhu Air Awal (ºC)
|
Suhu Air Akhir (ºC)
|
Besi
|
0.5
|
21.01
|
27
|
60
|
Seng
|
0.5
|
12.21
|
27
|
60
|
Alumunium
|
0.5
|
10.04
|
27
|
60
|
Tabel 5. Rata
rata Waktu
Penelitian dilakukan sebanyak 3 kali
dengan hari yang berbeda-beda. Setiap besi dialirkan listrik dengan tegangan
yang sama yaitu 220 Volt dan setiap logam memiliki berat yang sama yaitu 75 gram.
Peniliti memilih massa yang sama karena diketahui rumus perpidahan kalor adalah
Q = m C ΔT.
Pada percobaan hari pertama, suhu air
mula-mula adalah 27˚C. Jenis logam yang pertama peneliti gunakan adalah besi
yaitu isi cutter. Kemudian peneliti
menghubungkan masing-masing ujung kabel dengan cutter. Setiap ujung dihubungkan sebuah cutter. Lalu peneliti mencelupkan isi cutter kedalam 500cc air yang terdapat didalam wadah. Kabel
peneliti alirkan listrik dan kemudian isi cutter
mulai mengahantarkan listrik. Karena air bersifat konduktor, air juga ikut
teraliri listrik. Ini terbukti ketika peneliti mencelupkan tespen kedalam air
lalu lampu tespen itu menyala. Antara dua ujung isi cutter diberi beda potensial, maka
elektron-elektron bebas akan bergerak di sepanjang isi cutter tersebut. Elektron akan menumbuk partikel konduktor selama
terjadi beda potensial. Dengan demikian dapat dianggap elektron berkecepatan
rata-rata tetap. Dengan adanya tumbukan tersebut, maka sebagian energi gerak
elektron akan diberikan pada partikel. Getaran partikel akan bertambah besar
dan inilah yang menyebabkan panas. Dalam suatu percobaan kawat spiral yang
dialiri arus listrik dimasukkan ke dalam air sehingga terjadi perpindahan panas
dari spiral ke air(www.terasfisika.blogspot.com). Setelah 23 menit 34 detik, suhu air sudah mencapai 60˚C. Ini sudah
mencapai suhu yang peneliti tetapkan. Kemudian peneliti memutuskan aliran
listrik dan merasakan dengan tangan peneliti air sudah hangat seperti air yang
digunakan untuk mandi.
Kemudian jenis
logam kedua yang digunakan adalah seng dan didapatkan waktu untuk memanaskan
air hingga 60˚C adalah 12 menit 42 detik. Sehingga didapatkan waktu yang lebih
cepat dibanding besi. Jenis logam ketiga yang digunakan adalah alumunium dan
didapatkan waktu untuk memanaskan air hingga 60˚C adalah 10 menit 4 detik.
Pada percobaan
hari kedua pada tanggal 29 November 2013, logam pertama yang digunakan adalah
besi dan diapatkan waktu untuk memanaskan air hingga 60˚C adalah 19 menit 25
detik. Selanjutnya logam yang dipakai adalah seng dan didapatkan waktu yaitu 11
menit 43 detik. Kemudian logam yang dipakai adalah alumunium dan didapatkan
waktu yaitu 10 menit 14 detik
Pada percobaan
hari ketiga yaitu tanggal 1 Desember 2013, logam pertama yang digunakan adalah
besi dan diapatkan waktu untuk memanaskan air hingga 60˚C adalah 20 menit 3
detik. Selanjutnya logam yang dipakai adalah seng dan didapatkan waktu yaitu 12
menit 14 detik. Kemudian logam yang dipakai adalah alumunium dan didapatkan
waktu yaitu 9 menit 48 detik.
Kemudian seluruh
waktu dari 3 kali percobaan yang telah dilakukan dirata rata dan diapatkan
hasil yaitu besi dengan waktu 21 menit 1 detik, seng dengan waktu 12 menit 21
detik, dan alumunium dengan waktu 10 menit 4 detik.
Faktor pertama yang mempengaruhi
perbedaan waktu adalah hambatan yang terdapat pada logam alumunium, seng, dan
besi berbeda-beda
Faktor kedua yang mempengaruhi perbedaan
konduktivitas setiap logam adalah pita energi. Pita energi adalah rentang nilai
konduktivitas listrik zat padat yang lebar. Pada model ini potensial dari gugus
ion tidak diabaikan atau adanya potensial berkala pada zat padat. Pita energi
yang terdapat pada alumunium lebih sempit dibanding dengan besi dan seng
sehingga kemampuan untuk menghantarkan listrik lebih bagus dibanding dengan
besi dan seng.
4.
Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan,
dapat disimpulkan bahwa alumunium dapat menghantarkan listrik lebih baik
dibandingkan dengan besi dan seng. Ini ditunjukkan oleh alumunium yang dapat
memanaskan air dengan waktu 10 menit 4 detik.
Hal ini dikarenakan hambatan pada alumunium kecil dan pita energi yang
terdapat pada ion-ion alimunium lebih lebar dibanding seng dan besi. Bahan-bahan
yang digunakan berharga murah dan kita bisa membuat sendiri alat pemanas air
dengan murah dan menggunakan seng sebagai penghantar listrik.
5.
Saran
Pada penelitian selanjutnya peneliti
menyarankan untuk:
1.
Menggunakan jenis logam yang lain.
2.
Menggunakan logam murni.
3.
Menggunakan alat agar air tidak menyetrum.
6.
Daftar Pustaka
1.
Drs. Jamal, abdul & A. Tamrin, B. 2000. BUKU PINTAR FISIKA SMU UNTUK KELAS I, II,
dan III. Surabaya: Gitamedia Press
2.
Gautreau, Ronald. Fisika Zat Padat
3.
Ing, B.J.M Beumer. 1974. Ilmu Bahan Logam Jilid II. Jakarta: Bhatara Karya Aksara
4.
Port, Richard C. 1978.
Energy & Resources. Massachusets: Adison-Wesley P.C.
No comments:
Post a Comment