I. TUJUAN Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi massa jenis Menentukan nilai dari alat dan bahan yang diteliti massa jenisnya j enisnya
II. PENDAHULUAN Suatu benda bila ditimbang dan dimasukkan kedalam air atau kedalam zat cair lainnya akan memiliki massa yang berbeda dengan massa benda saat ditimbang diudara. Hal ini disebabkan karena setiap benda atau zat cair memiliki massa jenis yang berbeda-beda sehingga massa benda ketika ditimbang berbeda didalam berbagai medium. Massa jenis(kerapatan massa) adalah perbandingan massa terhadap volume zat atau massa tiap satuan volume. Massa jenis adalah pengukuran massa pengukuran massa setiap satuan volume satuan volume benda. benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air) (misalnya air).. Satuan SI Satuan SI massa jenis adalah kilogram adalah kilogram per per meter meter kubik (kg·m −3) Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memili ki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Rumus untuk menentukan massa jenis adalah
=
dengan ρ adalah
massa jenis,
m adalah massa, adalah massa, V adalah volume. adalah volume. Kerapatan suatu fluida, dilambangkan dengan huruf ρ (rho), didefinisikan sebagai massa fluida persatuan volume. Kerapatan biasanya digunakan untuk mengkateristikkan massa sebuah sistem fluida. Dalam sistem BG, ρ mempunyai satuan slugs/ft3 dan dalam satuan SI adalah kg/m3. Nilai kerapatan dapat bervariasi cukup besar di antara fluida yang berbeda, namun untuk zat-zat cair, variasi tekanan dan temperatur umumnya hanya memberikan daftar nilai kerapatan beberapa zat cair yang umum. Kerapatan air pada 60oF adalah 1,94 slugs/ft3 atau 999 kg/m3. Perbedaan yang besar dari kedua nilai tersebut menunjukkan pentingnya kita memperhatikan satuan. Tidak seperti zat cair, kerapatan sebuah gas sangat dipengaruhi oleh tekanan dan temperaturnya (Bueche, 1989: 14).
III. BAHAN DAN METODA Bahan : -
Neraca Analitis dengan ketelitian 10− Balok logam besi, aluminium, tembaga dan kuningan Bandul timbangan berbagai ukuran Densitometer Botol timbang Pipet ukur 10 mL Pillius ball Aseton, metanol, etanol teknis dan pro analysis grade Akuades
Metoda A. Pengaruh Jenis Zat Terhadap Massa Jenis I. Zat Padat 1) Disiapkan balok logam dan ditimbang balok logam tersebut. 2) Diisi air ke dalam densitometer hingga tanda batas 3) Dimasukkan balok logam ke dalam densitometer 4) Dikurangi volume air densitometer sampai garis batas 5) Dicatat volume air yang diambil dari densitometer (triplo) 6) Diulangi semua langkah dengan balk logam yang berbeda II. Zat Cair 1) Diambil 5 mL larutan 2) Dimasukkan ke dalam botol timbang yang sudah diketahui massanya 3) Ditimbang botol + isi (triplo) 4) Diulangi langkah untuk larutan yang berbeda B. Pengaruh Massa Terhadap Massa Jenis 1) Ditimbang bandul timbangan 2) Diisi densitometer dengan air sampai tanda batas 3) Dimasukkan bandul timbangan ke dalam densitometer 4) Dikurangi volume air densitometer sampai garis batas 5) Diambil air dalam densitometer dan hitung volume (triplo) C. Pengaruh Suhu Terhadap Massa Jenis 1) Diambil 100 mL akuades dan dimasukkan ke dalam gelas piala 2) Diatur suhu akuades dengan menempatkan gelas piala ke icebath sampai suhunya 10℃ 3) Diambil 5 mL dan dimasukkan ke dalam botol timbang 4) Ditimbang untuk mengetahui massanya (triplo) 5) Diulangi langkah diatas dengan akuades suhu 20℃,30℃,40℃,& 50℃ D. Penentuan Konsentrasi Etanol Berdasarkan Massa Jenis I. Pembuatan Kurva Baku 1) Dibuat larutan etanol dengan konsentrasi 10%,20%,30%,40%,50%
dari etanol absolute yang dianggap 100%
2) Diukur massa jenis masing-masing larutan 3) Dibuat kurva baku massa jenis terhadap konsentrasi etanol 4) Ditentukan persamaan regresi linier dan korelasi kurva baku
× = × 1 0 0 × = 1 0 × 5 0 = 5 Larutan Etanol 10% × 5 = 0,5 20% × 5 = 1 30% × 5 = 1,5 40% × 5 = 2 50% × 5 = 2,5 NB : Digenapkan sampai 5 mL dengan ditambah akuades II. Penentuan Konsentrasi Etanol Larutan Sampel 1) Diukur massa jenis larutan sampel yang tersedia 2) Diencerkan larutan sampel terlebih dahulu 3) Dihitung konsentrasi larutan sampel dengan persamaan regresi linier kurva baku 4) Dibandingkan hasil perhitugan dengan hasil pengukuran menggunakan densitometer alkohol E. Pembuatan Larutan Etanol 1) Diambil 5 mL etanol 2) Dilarutkan dengan akuades 3) Dimasukkan ke labu takar 50 mL 4) Digenapkan sampai garis tera + dihomogenkan 5) Diulangi semua langkah untuk larutan etanol
yang sudah dihitung
IV. HASIL Pengaruh Jenis Zat Terhadap Massa Jenis Balok Logam Besi Alumunium Tembaga Kuningan
Massa (g)
61,3171 21,3930 61,3859 59,5843
Volume (cm 3) I II III 8 8 8 8,45 8,6 8,21 9 6,5 5,85 8,4 7,25 7
8 8,08 7,11 7,55
Massa (g)
Volume (cm3)
I
II
Akuades
5
4,8574
Aseton p.a
5
Aseton teknis Metanol p.a.
Zat Cair
−()
(
)
7,6646 2,6476 8,6337 7,8919
III
mratarata (g)
(g/cm3)
4,8577
4,8576
4,8576
0,9715
3,8601
3,8601
3,8601
3,8601
0,7720
5
3,9499
3,9502
3,9499
3,9500
0,7900
5
3,7455
3,7435
3,7453
3,7448
0,7490
Metanol teknis
5
3,7749
3,7747
3,7747
3,7748
0,7550
Etanol p.a
5
3,7798
3,7792
3,7796
3,7795
0,7559
Etanol teknis
5
3,9062
3,902
3,9037
3,9040
0,7808
Pengaruh Massa Terhadap Massa Jenis Volume (cm3)
Vrata-
Massa Bandul (g)
I
II
III
(cm )
(g/cm3)
5
0,9
1,1
1
1,0000
5,0000
10
2
1,8
1,9
1,9000
0,1900
20
3,6
3,7
3,6
3,6333
0,1817
50
6
5,9
6
5,9667
0,1193
100
11,6
12,2
11,9
11,9000
0,1190
rata 3
Pengaruh Suhu Terhadap Massa Jenis Massa (g)
Volume (cm3)
I
II
10
5
4,7751
20
5
30
Suhu (℃)
III
mratarata (g)
(g/cm3)
4,7572
4,7726
4,7683
0,9537
4,7852
4,7842
4,7898
4,7864
0,9573
5
4,7942
4,8
4,7852
4,7931
0,9586
40
5
4,831
4,7874
4,7895
4,8026
0,9605
50
5
4,7953
4,7884
4,798
4,7939
0,9588
Penentuan Konsentrasi Etanol Berdasarkan Massa Jenis Konsentrasi
Massa (g)
Volume (cm3)
I
II
10
5
4,7635
20
5
30
5
(%
III
mratarata (g)
(g/cm3)
4,7637
4,7635
4,7636
0,9527
4,7025
4,6879
4,6865
4,6923
0,9385
4,6784
4,6783
4,6774
4,6780
0,9356
40
5
4,4944
4,4936
4,491
4,4930
0,8986
50
5
4,4604
4,459
4,4479
4,4558
0,8912
Faktor pengenceran larutan sampel : etanol sampel Volume larutan sampel : 5 mL
I
II
III
IV
V
Purata
m (g)
4,4748
4,4742
4,4747
4,474
4,4737
4,4742
()
0,8949
0,8948
0,8949
0,8948
0,8947
0,8948
38
38
39
39
38
38,4
[densitometer] (%
)
Keterangan : m : massa larutan sampel
: massa jenis larutan sampel berdasarkan perhitungan [densitometer] : konsentrasi larutan sampel diukur dengan densitometer
V. JAWAB PERTANYAAN 1)
a. Menurut literatur, massa jenis besi 7,874 g/cm 3, tetapi dalam percobaan ini hanya sebesar 7,6646 g/cm 3. Hal ini dikarenakan besi dalam percobaan ini merupakan besi hasil dari tempa sehingga kerapatannya pun berubah. Besi tempa memiliki kisaran massa jenis 6,8 – 7,8 g/cm 3 (Weeks,1968). Alumunium memiliki massa jenis 2,712 g/cm 3 (Mimi Sheller,2014), dalam percobaan ini alumunium memiliki massa jenis 2,6476 g/cm3. Tembaga memiliki massa jenis 8,930 g/cm 3, dalam percobaan ini sebesar 8,6337 g/cm3. Kuningan memiliki massa jenis 8,4 g/cm 3, dalam percobaan ini sebesar 7,8919 g/cm3. Massa jenis akuades dalam literatur sebesar 0,997 g/cm3, dalam percobaan ini didapat 0,9715. Aseton memiliki densitas sebesar 0,79 g/cm3, metanol memiliki densitas 0,792 g/cm 3, dan etanol memiliki densitas sebesar 0,789 g/cm3 (Greenwood, 1997) . Dalam percobaan yang telah dilakukan, ternyata mendapatkan hasil yang hampir sama terhadap literatur. Namun, perbedaan yang didapatkan terjadi dikarenakan alat densitometer sederhana yang memiliki ketelitian rendah. Sehingga menyebabkan perbedaan perhitungan dalam percobaan ini. b. Ralat yang muncul adalah ralat massa dan ralat volume. 2) Massa berpengaruh terhadap massa jenis. Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka
semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi total volumenya. 3)
a. Percobaan III tidak mendapatkan hasil yang diharapkan. b. Faktor-faktor yang mempengaruhi massa jenis zat:
Massa Volume Suhu Tekanan Massa molar Jenis zat
0.9620 y = 0.0013x + 0.9537
0.9605
0.9600
0.9588
0.9586
0.9580 0.9573
Series1
0.9560
Linear (Series1) 0.9540
0.9537
0.9520 0.9500
c. d.
10
20
30
40
50
(75℃) = (0,001 × 75) + 0,953 (75℃) = 1,028 / (100℃) = (0,001 × 100) + 0,953 (100℃) = 1,053 /
e. Dari perhitungan hasil percobaan didapatkan suhu air 4,08 ℃ sebesar 0,9571 g/cm 3. Hal ini dikarenakan hasil dari regresi linier yang tidak sesuai harapan. Hal ini terjadi pada percobaan III dengan faktor volume air yang tidak konstan selama pengukuran, suhu yang berubah karena chamber yang sebelumnya digunakan pada 10 ℃ langsung digunakan pada pengukuran 50℃.
0.9800 y = -0.0163x + 0.9722
0.9600 0.9400 0.9200
Series1 0.9000
Linear (Series1)
0.8800 0.8600 0.8400
4)
10
20
30
40
50
a. Kurva baku yang dibuat berdasarkan percobaan IV memenuhi persamaan regresi linier b. Berdasarkan hasil dari percobaan, konsentrasi etanol berbanding terbalik dengan massa jenisnya. Semakin besar konsentrasi etanol maka massa jenisnya semakin kecil. c. Larutan sampel yang disediakan tidak perlu diencerkan terlebih dahulu dikarenakan kadar yang belum diketahui, sehingga faktor pengenceran larutan sampel dilakukan menggunakan etanol sampel. d. e. Minuman beralkohol dapat ditentukan berdasarkan kurva baku yang dibuat. Pada kurva baku yang dibuat didasarkan pada campuran pada minuman beralkohol yang merupakan campuran kadarnya.
Sehingga
dapat ditentukan
VI. PEMBAHASAN Setiap zat memiliki massa jenisnya tersendiri, sehingga massa jenis dapat dijadikan dasar untuk menentukan suatu zat (Greenwood, 1997). Perbedaan jenis zat akan mempengaruhi massa jenis. Di alam terdapat 3 wujud zat yaitu padat, cair, dan gas. Perbedaan jenis ini akan mempengaruhi massa jenis zat tersebut. Setelah dilakukan percobaan, jenis zat padat memiliki massa jenis yang lebih besar dibandingkan zat cair. Hal ini dikarenakan kerapatan pada zat cair lebih renggang dibandingkan zat padat, akibatnya volume zat cair akan lebih besar dibanding massanya. Pada percobaan yang kedua, yaitu pengaruh massa terhadap massa jenis zat didapatkan bahwa massa memiliki pengaruh terhadap massa jenis. Memang, untuk jenis zat yang berbeda massa akan berpengaruh terhadap massanya, namun pada percobaan kedua dilakukan untuk jenis zat zat yang sama sehingga tidak sesuai dengan literatur. Untuk zat yang sama, massa akan selalu berbanding lurus dengan volumenya sehingga kerapatannya akan selalu sama (Greenwood,1997). Ketidaksesuaian percobaan kedua ini terjadi dikarenakan densitometer sederhana yang memiliki ketelitian rendah.
Percobaan ketiga dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap massa jenis. Hasil menunjukkan ketidaksesuaian dengan literatur. Pada literatur dikatakan bahwa apabila suatu benda suhunya dinaikkan dari sebelumnya maka benda tersebut mengalami pemuaian sehingga volume tersebut menjadi lebih besar sementara massanya tetap. Jika berdasarkan rumus :
maka apabila massanya tetap dan volumenya bertambah besar maka massa jenisnya lebih kecil(Frederick, 1989). Namun pada percobaan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu maka massa jenis juga akan semakin besar. Hal ini terjadi dikarenakan suhu air yang berubah dikarenakan wadah untuk pengukuran digunakan sebelumnya pada suhu yang relatif rendah. Sehingga pada saat pengukuran suhu tidak akan sesuai.
Percobaan yang keempat dilakukan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi terhadap massa jenisnya. Didapatkan bahwa semakin besar konsentrasi maka massa jenisnya akan semakin kecil.
VII.KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : 1) Faktor-faktor yang mempengaruhi massa jenis : Massa Volume Jenis zat Suhu Konsentrasi 2) Nilai massa jenis alat dan bahan :
= 7,6646 ⁄ = 2,6476 ⁄ = 8,6337 ⁄ = 7,8919 ⁄ = 0,9715 ⁄ .. = 0,7720 ⁄ = 0,79 ⁄ .. = 0,7491 ⁄ = 0,7550 ⁄ .. = 0,76 ⁄
= 0,7808 ⁄ = 0,8948 ⁄
VIII.DAFTAR PUSTAKA Bueche, F. ck. J. 1989. Seri Buku Schaum Fisika Edisi kedelapan. Erlangga. Jakarta. Frederick, J. Bueche. 1989. Theory and problem of College of Physics 8th edition. Jakarta : Erlangga Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2 nd ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann Weeks, Mary Elvira; Leichester, Henry M.(1968).”Elements Known to the Ancients”. Discovery of the elements. Easton, PA: Journal of Chemical Education. pp. 29-30. ISBN 0-7661-3872-0.LCCN 68-15217
IX. LAMPIRAN -
Tugas Awal Laporan sementara
LAPORAN PRAKTIKUM TERMODINAMIKA DAN KESETIMBANGAN Massa Jenis Zat
Disusun Oleh: Fransiskus Tri Wahyu Hananto (652016021)
PROGDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
