LAPORAN PERCOBAAN KEHANDALAN INDRA SEBAGAI PENGUKUR SUHU

KEHANDALAN INDRA SEBAGAI PENGUKUR SUHU, ENERGI POTENSIAL PADA KETAPEL, DAN FILTRASI LARUTAN

A.    Pendahuluan

1.      Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari (derajat) panas/dinginnya suatu benda dikenal dengan istilah suhu atau temperatur. Tentunya kamu pernah melihat seorang ibu meletakkan tangannya di kening anaknya yang sedang demam. Beliau mengatakan: “ Badannya panas, berarti suhunya tinggi”. seorang ibu yang memegang kening anaknya yang sedang sakit dapat menentukan derajat panasnnya. Demikian pula, ketika kita mencelupkan ujung jari tangan kedalam air yang baru direbus, ujung jari kita merasa hangat, sedangkan saat tangan kita memegang es, tangan kita akan merasa dingin. Selain itu, kita sering melihat ibu kita menyiapkan teh atau sirup untuk sarapan pagi.  Untuk membuat secangkir kopi panas, kamu memerlukan beberapa sendok kopi dan air panas, sedangkan untuk membuat sirop dingin kamu memerlukan sari sirop, air, dan es batu. Pada biasanya orang dapat menentukan bahwa air kopi itu terasa panas dan sirop itu terasa dingin hanya dengan mengandalkan  penglihatan, sentuhan, dan perasaan nya kita saja sehingga kita hanya melakukan perkiraan terhadap derajat panas suatu benda.

Dalam  kehidupan sehari-hari,  proses  pemisahan  larutan digunakan  untuk mendapatkan  dua  atau  lebih  produk  yang  lebih  murni  dari  suatu  larutan. Sebagian besar larutan yang terdapat dalam kehidupan sehari-hari adalah larutan yang masih bisa dipisahkan.  Biasanya,  suatu  larutan  berada  dalam  keadaan tercampur  dengan  senyawa  lain. Contoh lainnya yaitu saat membuat kue ibu selalu menyaring tepung yang akan dibuat adonan sehingga tepung yang digunakan dalam adonan benar-benar tepung yang bersih dari campuran benda lain.  Begitu pula dengan pak tukang yang selalu menyaring pasir yang akan digunakan sebagai bahan adukan bersama dengan semen untuk melekatkan batu bata satu dengan lainnya.  Meski yang alat yang digunakan mereka berbeda, sebenarnya mereka mempunyai tujuan yang sama, yaitu memisahkan bahan yang mereka butuhkan dari benda lain yang tidak diinginkan. Nah, yang mereka lakukan itu disebut dengan pemisahan campuran menggunakan  teknik penyaringan atau filtrasi. Filtrasi adalah pemisahan campuran berdasarkan ukuran partikelnya, yaitu metode pemisahan zat yang memiliki ukuran partikel yang berbeda dengan menggunakan alat berpori (penyaring/filter). Penyaring akan menahan zat yang ukuran partikelnya lebih besar dari pori saringan dan meneruskan pelarut. Hasil penyaringan disebut filtrat sedangkan sisa yang tertinggal dipenyaring disebut residu (ampas). Tidak semua larutan dapat dipisahkan dengan menggunakan metode filtrasi. Contohnya seperti proses pemisahan pada proses pengolahan minyak  bumi untuk menghasilkan bahan-bahan yang bermanfaat seperti minyak tanah, bensin, premium, dll.

Energi potensial merupakan energi yang dimiliki oleh sebuah benda yang belum digunakan. Sehingga bisa dikatakan semua benda memiliki potensi bergerak yang belum tentu seberapa energi itu akan keluar atau seberapa besar gaya yang dihasilkan dari pergerakannya. Dalam kehidupan sehari-hari energi ini sering kita temukan, terutama dalam kegiatan perdagangan, olahraga, dan beberapa hal yang berhubungan dengan benda secara langsung. Salah contoh energi potensial adalah pegas, katapel, busur dan anak panah. Namun, tidak diketahui faktor-faktor  yang mempengaruhi besarnya energi potensial.

Berdasarkan uraian di atas, maka dilakukan percobaan tentang kehandalan indra sebagai pengukur suhu, filtrasi larutan dan energi potensial.

2.      Tujuan

Tujuan dari pelaksanaan percobaan ini adalah sebagai berikut :

a.       Untuk mengetahui kehandalan alat indra sebagai pengukur suhu.

b.      Untuk mengidentifikasi suatu zat yang berada dalam suatu campuran dengan menggunakan metode filtrasi.

c.       Untuk mengetahui besarnya energi potensial suatu benda yang terdapat pada ketapel.

B.     Kajian Teori

            Berdasarkan hukum Hooke, gaya yang dilakukan oleh pegas ketika pegas menyimpang sejauh x dari titik seimbang adalah

F = kx …………………………………………….……………(5.1)

Usaha yang dilakukan oleh pegas ketika menyimpang dari posisi seimbang   x = 0 ke posisi sembarang x yang sembarang adalah

W =  …………………………………………………........(5.2)

Karena gaya pegas merupakan gaya konservatif maka usaha yang dilakukan gaya pegas sama dengan negative selisih energi potensial pegas yaitu

-∆U = ...................................................................................... (5.3)

Dengan memilih energi potensial adalah nol pada titik seimbang maka diperoleh energi potensial pegas pada sembarang penyimpangan adalah

             U (x) =  kx².......................................................................................... (5.5)

(Mikrajuddin, 2007).

         Campuran adalah suatu materi yang terdiri atas dua zat atau lebih yang masih mempunyai sifat zat yang sama dengan asalnya. Campuran dibedakan menjadi dua yaitu campuran homogen dan campuran heterogen. Zat-zat yang tercampur dalam campuran dapat dipisahkan secara fisika. Prinsip pemisahan campuran didasarkan pada perbedaan sifat-sifat fisis zat penyusunnya seperti wujud zat, ukuran partikel, titik leleh, titik didih, sifat magnetik, kelarutan, dan lain sebagainya. Metode pemisahan campuran banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari seperti untuk penjernihan air dan pembuatan garam. Beberapa metode pemisahan campuran yang sering digunakan antara lain penyaringan (filtrasi), sentrifugasi, sublimasi, kromatografi, dan destilasi. Penyaringan atau filtrasi adalah metode pemisahan campuran yang digunakan untuk memisahkan cairan dan padatan yang tidak larut berdasarkan pada perbedaan ukuran partikel zat-zat yang bercampur atau memisahkan zat dengan ukuran partikel yang berbeda (Widodo, 2016).

Filtrasi merupakan penyaringan yaitu suatu proses pemisahan antara partikel dan fluida. Filtrasi didasarkan pada ukuran partikel atau dengan kata lain filtrasi adalah proses pemisahan antara fluida dan partikel yang didasarkan pada ukurannya. Filtrasi dilakukan dengan dua cara, yaitu: 1) Dilakukan tanpa tekanan yaitu hanya menggunakan corong dan kertas saring saja dimana cairan mengalir karena adanya gaya gravitasi, dan 2) Filtrasi dengan tekanan atau dengan cara divakumkan atau disedot dengan pompa vakum. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan filtrasi adalah viskositas, luas filter, tekanan yang diberikan pada filter dan tahanan terhadap medium. Prinsip dari filtrasi itu sendiri adalah pemisahan dua komponen bahan berdasarkan ukuran. Tujuan filtrasi adalah memisahkan suatu zat dari suatu campuran atau bahan padat itu sendiri (Laili, 2015).

Sebuah konsep penting yang menghubungkan perasaan panas dan dingin adalah temperatur  atau suhu. bila dirasa sebuah benda “panas”, dikatakan bahwa benda itu memiliki suhu tinggi sedangkan bila dirasa “dingin”, dikatakan suhunya rendah. Untuk mengetahui  ukuran dari panas dan dinginnya ini maka diperlukan alat pengukur temperatur yang disebut termometer. Termometer paling tidak memiliki parameter pokok yang harus dipenuhi yaitu kepekaan, ketelitian dan kecepatan respon. Beberapa contoh termometer yang sering dikenal adalah termikopel, termometer tahanan, pirometer optik dan sebagainya. Beberapa standar suhu yang umum digunakan antara lain adalah Kelvin, Celsius, Rankine dan Fahrenheit. Tetapan skala Kelvin diperoleh dari titik tripel (kesetimbangan fase dari fase padat, cair dan gas) air yaitu 273,16 K. Sedangkan skala suhu Celsius, besar derajatnya sama seperti derajat Kelvin akan tetapi titik nol-nya di alihkan sedemikian rupa sehingga suhu Celsius titik tripel air adalah 0,01^oC. Dengan demikian, jika T_c menunjukkan suhu Celsius maka T_c=T_k-273,15 K  (Pramana, 2007).

C.    Metode Praktikum

1.      Alat dan Bahan

a)      Kehandalan Alat Indra Sebagai Pengukur Suhu

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan pengujian kehandalan alat indra sebagai pengukur suhu dapat dilihat pada tabel 5.1 berikut.

 Tabel 5.1 Alat dan Bahan Percobaan pengujian kehandalan alat indra   sebagai pengukur suhu

No.	Nama Bahan	Fungsi
1	Ember	Sebagai wadah air hangat, panas, dan dingin
2	Air hangat, panas, dan dingin	Sebagai objek pengamatan untuk diukur suhunya menggunakan indra

b)      Filtrasi Larutan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan filtrasi larutan dapat dilihat pada tabel 5.2 berikut.

Tabel 5.2 Alat dan Bahan Percobaan Larutan Asam dan Basa

No	Nama Bahan	Fungsi
1	Kertas saring	Untuk menyaring larutan
2	Gelas	Sebagai tempat residu (larutan yang tersaring)
3	Pasir	Sebagai zat terlarut untuk larutan pasir
4	Tanah	Sebagai zat terlarut untuk larutan tanah
5	Sirup	Sebagai larutan yang akan di filtarsi
6	Garam	Sebagai zat terlarut untuk larutan garam

c)      Energi Potensial pada Ketapel

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan penentuan energi potensial pada ketapel dapat dilihat pada tabel 5.3 berikut.

Tabel 5.3 Alat dan Bahan Percobaan Penentuan Energi Potensial pada Ketapel

No.	Nama Alat/Bahan	Fungsi
1	Ketapel dan batu	Sebagai objek penentuan energi potensial
2	Mistar	Untuk mengukur panjang lintasan batu ketapel

2.      Prosedur Kerja

a)      Kehandalan Indra sebagai Pengukur Suhu

Prosedur kerja pada percobaan Pengujian Kehandalan Indra sebagai Pengukur Suhu adalah sebagai berikut :

1)      Menyiapkan tiga buah ember atau bejana yang masing-masing diisi air hangat, air biasa, dan air es.

2)      Meletakkan ketiga ember tersebut di lantai dan meja.

3)      Mencelupkan tangan kanan di ember berisi air hangat dan tangan kiri di ember yang berisi air es. Merasakan tingkat panas air itu pada tangan.

4)      Setelah beberapa saat, segera mencelupkan kedua tangan ke ember yang berisi air biasa. Merasakan tingkat panas air pada tangan.

5)      Mengulangi kegiatan langkah c-d oleh teman lainnya.

b)      Filtrasi Larutan

Prosedur kerja pada percobaan filtrasi larutan adalah sebagai berikut :

1)      Mengambil masing-masing satu gelas campuran pasir dan air, larutan gula, dan air sumur yang keruh. Meyaring dengan menggunakan kertas saring.

2)      Menentukan campuran mana saja yang dapat disaring.

3)      Mencatat semua hasil pengamatanmu, mengelompokkan hasil pengamatan berdasarkan dapat tidaknya campuran tersebut disaring.

4)      Membandingkan hasil kegiatan observasi kelompokmu dan membandingkan dengan hasil kelompok yang lain. Mencatat kesimpulan pada lembar pengamatan   

c)      Energi Potensial pada Ketapel

Prosedur kerja pada percobaan penentuan energi potensial pada ketapel adalah sebagai berikut :

1)     Menyiapkan alat dan bahan berupa ketapel, batu, dan mistar.

2)     Memberikan simpangan pada ketapel sejauh 5 cm.

3)     Melepaskan ketapel, dan mengukur jarak lintasan batu yang terlempar.

4)     Mengulangi langkah 2-3 dengan simpangan 10 cm.

D.    Hasil dan Pembahasan

1.      Data pengamatan

a)      Kehandalan Indra sebagai Pengukur Suhu

Data pengamatan percobaan pengujian kehandalan indra sebagai pengukur suhu dapat dilihat pada tabel 5.5 berikut.

Tabel 5.5 Data Pengamatan Percobaan Pengujian Kehandalan Indra sebagai Pengukur Suhu

Pengamat	Air Dingin (Tangan Kiri)	Air Hangat (Tangan Kanan)	Air Normal
			Kiri	Kanan
Asriani Sapo	Dingin sekali	Hangat	Hangat	Dingin
Larman	Dingin sekali	Hangat	Hangat	Dingin
Meliana Junia	Dingin sekali	Hangat	Hangat	Dingin
Istijarah	Dingin sekali	Hangat	Hangat	Dingin

b)      Filtrasi Larutan

Data pengamatan percobaan filtrasi larutan dapat dilihat pada tabel 5.6 berikut.

Tabel 5.6 Data Pengamatan Percobaan Filtrasi Larutan

No.	Campuran	Hasil Penyaringan
1	Garam + air	Tidak tersaring
2	Tanah + air	Tersaring
3	Pasir + air	Tersaring
4	Sirup	Tidak tersaring

c)      Energi Potensial pada Ketapel

Data pengamatan percobaan energi potensial pada ketapel dapat dilihat pada tabel 5.7 berikut.

Tabel 5.7 Data Pengamatan Energi Potensial pada Ketapel

No.	Simpangan (m)	Jangkauan (m)
1	0,05	9,77
2	0,1	21,8

2.      Pembahasan

Pada percobaan kehandalan indra sebagai alat pengukur suhu tersebut dilakukan oleh beberapa orang pengamat untuk membandingkan hasil pengukuran suhu yang dirasakan berdasarkan indra. Berdasarkan percobaan tersebut diperoleh data pengamatan, dimana 4 orang pengamat merasakan dingin ketika memasukkan jari tangan kirinya ke dalam gelas yang berisi air dingin dan merasakan hangat ketika memasukkan jari tangan kanannya ke dalam gelas yang berisi air hangat. Ketika jari tangan kanan dan jari tangan kiri dimasukkan ke dalam gelas yang berisi air normal secara bersamaan tiga orang pengamat merasakan suhu jari tangan kiri menjadi hangat dan suhu jari tangan kanan menjadi dingin. Sedangkan satu orang pengamat merasakan suhu jari tangan kanan dan jari tangan kirinya dalam keadaan normal. Sehingga, dari data tersebut dapat disimpulakan bahwa indra bukanlah alat pengukur suhu yang handal karena tiga faktor, pertama indra hanya bisa mengukur suhu secara kualitatif tetapi tidak bisa mengukur suhu secara kuantitatif. Kedua, indra perasa setiap orang berbeda-beda, hal ini sesuai dengan keterangan yang diberikan oleh 4 orang pengamat yang berbeda. Ketiga, hasil pengukuran yang diberikan oleh indra tidak selamanya sesuai dengan kondisi lingkungan sebenarnya, hal ini berdasarkan data pengamatan yang dirasakan oleh beberapa pengamat ketika memasukkan tangan kirinya ke dalam air dingin pengamat merasa dingin tetapi ketika tangan kirinya dimasukkan ke air normal pengamat merasa jarinya hangat, hal ini karena indra itu dipengaruhi oleh suhu tubuh. Tangan kiri yang awalnya dimasukkan kedalam air dingin menyebabkan suhu tangan kiri rendah dan ketika dicelupkan ke dalam air normal yang suhunya lebih besar dari suhu tangan kiri sehingga menyebabkan tangan kiri merasa hangat. Begitupun sebaliknya ketika suhu tubuh lebih besar dari suhu lingkungan maka indra akan merasa dingin seperti yang terjadi pada tangan kanan yang awalnya dicelupkan pada air hangat menyebabkan suhu tangan kanan naik dan ketika dicelupkan ke dalam air normal yang suhunya lebih rendah dari suhu tangan kanan sehingga menyebabkan tangan kanan merasa dingin.

Pada percobaan filtrasi larutan ini terdapat empat larutan yang disediakan dalam percobaan ini yaitu larutan garam, larutan tanah, larutan pasir, dan larutan sirup. Metode filtrasi ini dilakukan dengan menggunakan kertas saring. Berdasarkan percobaan diperoleh data pengamatan dimana larutan garam dan larutan sirup merupakan larutan yang tidak dapat tersaring. Sementara, larutan yang dapat tersaring yaitu larutan tanah dan larutan pasir dimana tanah dan pasir tersaring pada kertas saring tersebut. Berdasarkan data pengamatan tersebut dapat disimpulkan bahwa larutan yang dapat tersaring adalah campuran heterogen karena campuran heterogen masih memiliki zat-zat yang tidak dapat larut atau dengan kata lain komponen-komponennya masih dapat dibedakan sehingga ketika disaring, zat-zat yang tidak larut akan tersangkut pada kertas saring  dan larutan yang tidak dapat disaring adalah campuran homogen karena zat-zatnya sudah tidak dapat lagi dibedakan atau dengan kata lain zat pelarutnya telah larut dalam bentuk air atau menjadi molekul yang sangat kecil sehingga tidak dapat tersaring.

Percobaan penentuan energi potensial pada katapel dilakukan dengan memberi simpangan sejauh 5 cm, jangkauan yang ditempuh batu adalah 9,77 m sedangkan dengan simpangan 10 cm, jangkauan yang ditempuh batu adalah 21,8 m. Besarnya energi potensial pada ketapel dapat diperoleh dari perkalian antara gaya yang diberikan pada ketapel dengan jarak/jangkauan yang ditempuh ketapel. Dengan demikian, dapat dipahami bahwa energi potensial pada ketapel berbanding lurus dengan jangkauan batu yang terlempar dari ketapel. Sehingga, berdasarkan data pengamatan energi potensial terbesar terdapat pada ketapel dengan simpangan 10 cm dan jangkauan sebesar 21,8 m.  Jarak atau jangkauan yang ditempuh oleh batu dipengaruhi oleh jarak simpangan yang diberikan pada katapel. Semakin jauh simpangan yang diberikan pada ketapel artinya gaya yang diberikan pada ketapel juga semakin besar, maka semakin jauh pula jarak atau jangkauan yang ditempuh batu. Sehingga percobaan yang dilakukan sudah cukup baik karena terbukti bahwa energi potensial dipengaruhi oleh posisi atau kedudukan benda. Semakin jauh posisi benda semakin besar pula energi potensial yang dimiliki oleh benda tersebut dan sebaliknya.