LAPORAN EKSPERIMEN FIZIK TINGKATAN 4
MUATAN HABA TENTU

Data rekaan yang logik untuk eksperimen buku teks: air dan aluminium

Eksperimen 4.1: Menentukan Nilai Muatan Haba Tentu Air

Tujuan: Menentukan nilai muatan haba tentu air.

Hipotesis: Apabila air menerima tenaga haba daripada pemanas rendam, suhu air meningkat.

Radas: Bekalan kuasa, pemanas rendam, bikar, jam randik, termometer, kaki retort dan neraca elektronik.

Bahan: Air dan kertas tisu.

Pemboleh ubah:

• Dimanipulasikan: Masa pemanasan ditetapkan kepada 300 s.
• Bergerak balas: Kenaikan suhu air, Δθ.
• Dimalarkan: Kuasa pemanas, jisim air, jenis cecair dan susunan radas.

Prosedur ringkas:

1. Bikar dibalut dengan kertas tisu untuk mengurangkan kehilangan haba.
2. Bikar diletakkan di atas neraca elektronik dan bacaan disetkan kepada sifar.
3. Air dimasukkan dan jisim air direkodkan.
4. Suhu awal air, θ₁ direkodkan.
5. Pemanas rendam dihidupkan selama 300 s.
6. Selepas pemanasan, bacaan termometer tertinggi direkodkan sebagai suhu akhir air, θ₂.

Keputusan / Data rekaan yang logik:

Nota data: Jika jisim bikar kosong ialah 105 g, bacaan neraca bagi bikar + air yang sesuai ialah 255 g. Maka jisim air = 255 g - 105 g = 150 g = 0.150 kg.

Analisis data:

c = Pt / m(θ₂ - θ₁)

c = (50 × 300) / [0.150 × (52 - 29)]

c = 15000 / 3.45

c = 4348 J kg⁻¹ °C⁻¹ ≈ 4.35 × 10³ J kg⁻¹ °C⁻¹

Kesimpulan: Muatan haba tentu air yang diperoleh ialah kira-kira 4.35 × 10³ J kg⁻¹ °C⁻¹. Nilai ini hampir dengan nilai piawai air, iaitu 4.20 × 10³ J kg⁻¹ °C⁻¹.

Perbincangan / Jawapan soalan buku teks:

1. Mengapakah bikar perlu dibalut dengan kertas tisu? Kertas tisu bertindak sebagai penebat haba. Ini mengurangkan kehilangan haba daripada air dan bikar ke persekitaran.
2. Mengapakah suhu akhir air, θ₂ tidak diambil sebaik sahaja lima minit tamat? Bacaan tertinggi perlu diambil kerana termometer perlu mencapai keseimbangan terma.
3. Bandingkan nilai eksperimen dengan nilai 4200 J kg⁻¹ °C⁻¹. Nilai eksperimen ialah 4348 J kg⁻¹ °C⁻¹, lebih besar sedikit daripada 4200 J kg⁻¹ °C⁻¹. Perbezaan berlaku kerana sebahagian haba hilang ke persekitaran dan digunakan untuk memanaskan bikar, termometer serta pemanas rendam. Kenaikan suhu air menjadi lebih kecil, maka nilai c yang dikira menjadi lebih besar.
4. Cadangkan langkah meningkatkan kejituan. Gunakan penutup pada bikar, kacau air secara perlahan dan sekata, balut bikar dengan penebat yang lebih baik, pastikan pemanas rendam tenggelam sepenuhnya, ambil bacaan suhu pada aras mata dan ulang eksperimen beberapa kali untuk mendapatkan purata.

Eksperimen 4.2: Menentukan Nilai Muatan Haba Tentu Aluminium

Tujuan: Menentukan nilai muatan haba tentu aluminium.

Hipotesis: Apabila blok aluminium menerima tenaga haba daripada pemanas rendam, suhu blok aluminium meningkat.

Radas: Bekalan kuasa, pemanas rendam, blok aluminium 1 kg, jam randik, termometer dan kaki retort.

Bahan: Kertas tisu.

Pemboleh ubah:

• Dimanipulasikan: Masa pemanasan ditetapkan kepada 300 s.
• Bergerak balas: Kenaikan suhu blok aluminium, Δθ.
• Dimalarkan: Kuasa pemanas, jisim aluminium, jenis logam dan susunan radas.

Prosedur ringkas:

7. Termometer dan pemanas rendam dimasukkan ke dalam lubang pada blok aluminium.
8. Suhu awal blok aluminium, θ₁ direkodkan.
9. Pemanas rendam dihidupkan selama 300 s.
10. Selepas lima minit, pemanas dimatikan.
11. Bacaan tertinggi termometer direkodkan sebagai suhu akhir aluminium, θ₂.

Keputusan / Data rekaan yang logik:

Analisis data:

c = Pt / m(θ₂ - θ₁)

c = (50 × 300) / [1.00 × (45 - 29)]

c = 15000 / 16

c = 938 J kg⁻¹ °C⁻¹ ≈ 9.38 × 10² J kg⁻¹ °C⁻¹

Kesimpulan: Muatan haba tentu aluminium yang diperoleh ialah kira-kira 9.38 × 10² J kg⁻¹ °C⁻¹. Nilai ini hampir dengan nilai piawai aluminium, iaitu 900 J kg⁻¹ °C⁻¹.

Perbincangan / Jawapan soalan buku teks:

1. Apakah yang boleh dilakukan untuk memperoleh sentuhan terma yang lebih baik antara bebuli termometer dengan blok aluminium? Letakkan sedikit minyak pada lubang termometer sebelum memasukkan termometer. Minyak mengisi ruang udara kecil dan membolehkan haba dipindahkan dengan lebih baik daripada blok aluminium kepada bebuli termometer.
2. Bandingkan nilai eksperimen dengan nilai 900 J kg⁻¹ °C⁻¹. Nilai eksperimen ialah 938 J kg⁻¹ °C⁻¹, lebih besar sedikit daripada 900 J kg⁻¹ °C⁻¹. Perbezaan berlaku kerana sebahagian tenaga haba hilang ke persekitaran dan digunakan untuk memanaskan pemanas rendam serta termometer. Selain itu, sentuhan terma yang kurang baik menyebabkan suhu akhir yang direkodkan lebih rendah daripada suhu sebenar blok, lalu nilai c menjadi lebih besar.

Rumusan Guru

Data ini sesuai digunakan sebagai data latihan kerana nilai yang dikira hampir dengan nilai piawai tetapi masih menunjukkan ralat eksperimen yang realistik. Dalam eksperimen sebenar, nilai c biasanya tidak tepat 4200 J kg⁻¹ °C⁻¹ bagi air atau 900 J kg⁻¹ °C⁻¹ bagi aluminium kerana kehilangan haba, ralat bacaan suhu, kuasa pemanas yang tidak benar-benar malar dan sentuhan terma yang tidak sempurna.