Alat Peraga Fisika Materi Perpindahan Kalor

Penggunaan alat peraga dalam suatu pembelajaran adalah hal yang penting, terlebih dalam pembelajaran fisika. Hal ini dikarenakan alat peraga dapat membantu siswa untuk lebih memahami teori atau konsep yang telah dipelajari. Konsep yang mendasari adalah perlunya melibatkan siswa dalam pengamatan langsung terhadap peristiwa alam yang ditemui mereka sehari-hari tetapi ternyata hal itu sangat sulit dilakukan. Oleh sebab itu, diperlukan alat sederhana yang dapat menghadirkan peristiwa alam yang sama dengan kenyataan. Selain itu, juga didasari oleh pemikiran bahwa banyak barang bekas terbuang percuma yang dapat dijadikan alat peraga untuk membantu guru melakukan pembelajaran yang kreatif dan menyenangkan serta efektif membelajarkan siswa.

Fenomena yang dimaksud misalnya pada materi perpindahan kalor secara konveksi dan pemuaian gas, tekanan udara terbuka/tertutup, serta terjadinya angin, angin puting beliung atau tornado, hujan, dan arus laut serta pada materi perpindahan kalor secara radiasi, guru dapat menggunakan alat peraga termoskop untuk lebih meningkatkan pola pikir siswa tentang konsep dari perpindahan panas tersebut. Oleh karena itu, alternatif yang dapat dilakukan adalah membuat media atau alat peraga sederhana, misalnya dengan memanfaatkan barang bekas. Berbekal kreativitas yang cukup, media dan alat peraga yang harganya tinggi jika dibeli dalam bentuk barang jadi, dapat diperoleh dengan biaya lebih ringan. Berikut beberapa contoh alat peraga fisika sederhana materi perpindahan kalor yang dapat penulis jelaskan.

1.      Alat peraga materi perpindahan kalor secara konveksi pada udara/gas

Inovasi yang dilakukan adalah menciptakan alat peraga proses perpindahan kalor secara konveksi. Alat peraga ini dapat diterapkan dalam pembelajaran fisika kelas X pada semester 2 dengan kompetensi dasar: menganalisis cara perpindahan kalor. Dapat pula dipergunakan oleh guru geografi dalam menyajikan kompetensi dasar: menganalisis atmosfer dan dampaknya terhadap kehidupan di muka bumi untuk kelas X semester 2.

Berikut alat dan bahan yang dibutuh-kan untuk membuatnya adalah:

a.       Pisau tajam atau cutter

b.      Mistar

c.       Toples plastik bekas, 1 buah

d.      Lilin, 1 batang

e.       Batu pipih (+ diameter 5 cm)

Dalam penggunaannya dibutuhkan alat dan bahan yaitu:

a.       Korek api

b.      Lidi, 1 batang

c.       Obat anti nyamuk bakar

d.      Plaster

Cara pembuatannya:

a.       Buat tiga buah lubang (A, B, dan C) masing-masing berdiameter 3, 2, dan 1 cm pada dinding toples. Tinggi ketiga lubang itu dari alas toples adalah 4 cm. Upayakan lubang-lubang tersebut berjarak sama satu dengan lainnya.

b.      Buat lagi satu lubang (D) berdiameter 1 cm pada sisi yang lurus dengan lubang "A". Jarak lubang ini 5 cm dari mulut toples.

c.       Potonglah lilin sepanjang 4 cm dari ujungnya yang bersumbu. Bakarlah bagian bawahnya lalu rekatkan ke atas batu pipih.

d.      Baringkan toples dengan lubang "A" dan "D" terletak pada posisi atas. Masukkan batu berlilin tersebut ke dalamnya dan letakkan tepat di bawah lubang "A". Tutuplah toples itu dengan rapat. Alat telah siap.

                                

Gbr 2: gambar rujukan alat

Cara kerja perpindahan kalor secara konveksi:

a.       Sebelum digunakan, lubang "B" dan "C" harus ditutup rapat dengan plaster hingga udara tidak dapat melaluinya.

b.      Bakarlah obat anti nyamuk bakar hingga baranya dapat berasap.

c.       Bakarlah lidi lalu gunakan apinya untuk menyulut lilin di dalam toples.

d.      Dekatkan asap obat anti nyamuk ke lubang "D".

e.       Amati gerakan asap yang masuk ke dalam toples.

f.       Bandingkan bila penutup toples dibuka dan asap didekatkan ke tempat itu.

Peristiwa yang terjadi dari hasil peragaan tersebut adalah asap akan masuk ke dalam toples melalui lubang "D" maupun mulut toples dan keluar melalui lubang "A". Peristiwa tersebut merupakan peragaan perpindahan kalor secara konveksi pada udara/gas, yaitu perpindahan kalor karena adanya aliran molekul zat. Udara panas di atas api akan bergerak ke atas dan memanaskan udara dingin di atasnya. Sedangkan udara dingin di dalam toples akan bergerak ke arah sumber panas dan juga menjadi panas. Begitu pula udara dingin di luar toples akan bergerak masuk ke dalam toples kemudian menjadi panas setelah berada di dekat api. Demikianlah perpindahan kalor terus terjadi selama terdapat perbedaan suhu antara udara di dalam toples (sekitar sumber panas) dengan udara di luar toples. Dalam kajian geosains (meteorologi) peristiwa tersebut berkaitan dengan proses terjadinya angin, yaitu angin bergerak dari daerah yang bertekanan udara tinggi (di luar toples) ke daerah yang bertekanan udara rendah (di dalam toples, sekitar sumber panas). Percobaan tersebut menjadi pembuktian Hukum Buys Ballot.

2.      Alat Peraga Sederhana Termoskop (materi perpindahan kalor secara radiasi)

Fungsi alat dan bahan yang digunakan pada pembuatan alat peraga sederhana termoskop adalah:

a.       Bolam: alat penerima/penyerap kalor

b.      Alkohol: cairan untuk analisis penyerapan kalor

c.       Lilin: sumber kalor

d.       Selang: aliran berisi alcohol

e.       Papan: penyangga bolam dan selang berisi alcohol

f.       Cat Piloks: pewarna untuk bolam

g.      Bor: pelubang dudukan bolam

h.      Paku Klem: penyangga selang

i.        Ginju: pewarna alcohol

j.        Lem Timbalbalik: penghubung selang dan bolam

k.      Paku: penghubung papan rangkaian

l.        Palu: alat bantu pemasangan paku

m.    Plastisin: bahan penutup sambungan piting bolam dan selang berisi alkohol berwarna

Langkah kerja pada pembuatan alat peraga sederhana termoskop adalah:

a.       Siapkan alat dan bahan pada tabel alat dan bahan diatas.

b.      Buatlah papan 1 dengan panjang dan lebar 22x16cm dan sepasang papan dengan panjang dan lebar 22x8cm.

c.       Rangkai ketiga papan hingga membentuk penopan.

d.      Bor sisi atas papan bagiankiri dan kanan hingga membentuk lubang lingkaran.

e.       Lubangi bolam pada bagian fitingnya, dan keluarkan isi bolam.

f.       Cat salah satu bolam dengan warna hitam.

g.      Campurkan alkohol dan gincu. Bentuk selang seperti pipa U, gunakan paku klem sebagai penyangga dan masukkan alkohol berwarna kedalam selang sehingga membentuk ketinggian alkohol yang sama.

h.      Hubungkan kedua bolam dengan selang berisi alkohol berwarna dan letakkan lilin ditengahnya.

Gbr 2: contoh gambar rangkaian

Dengan perangkaian alat sesuai dengan langkah, menggunakan alat dan bahan sesuai dengan kegunaannya maka didapat hasil yang baik. Alat peraga sederhana termoskop ini bekerja untuk membuktikan daya serap kalor terhadap warna bahan yangdigunakan. Dimana saat lilin dinyalakan terjadi penyerapan kalor oleh bolam berwarna hitam dan bolam bening, perbedaan penyerapan kalor yang terjadi pada kedua bolam menyebabkan air alkohol berwarna didalam selang yang dihubungkan dengan bolam bereaksi.Pada percobaan didapat bahwa air alkohol yang berada  dibawah bolam hitam terdorong kebawah dan air alkohol berwarna dibawah bolam bening naik. Hal ini ini menunjukkan bahwa kalor yang diserap oleh bolam hitam lebih cepat dibandingkan kalor yang diserap pada bolam bening. Konsep kerja ini merupakan perinsip kerja perpindahan kalor secara radiasi dimana dipengaruhi oleh warna bahan penyerap kalor.

Sumber:

https://tyaharyani3.files.wordpress.com/2014/10/laporan-mpf-termoskop-seftia-haryani-lengkap.pd

http://jidint.blogspot.co.id/2014/05/alat-perada-sedehana.html