MENGUKUR
BESAR ENERGI MATAHARI DI PANTAI BARU
I. Tujuan :
Mengukur besarnya energi matahari di Pantai
Baru, Bantul pada saat itu
II. Dasar Teori
Benda Hitam
Dalam fisika, benda
hitam (black body) adalah obyek yang menyerap seluruh radiasi elektromagnetik yang jatuh kepadanya (Anonim, 2013). Secara
teori benda hitam haruslah memancarkan seluruh panjang
gelombang
energi yang
mungkin, karena dari sinilah energi benda itu dapat diukur.
Meskipun
namanya benda hitam, hal ini tidak harus benar-benar berwarna hitam karena dia
juga memancarkan energi. Jumlah dan jenis radiasi elektromagnetik yang
dipancarkannya bergantung pada suhu benda hitam tersebut. Sebagai contoh, benda
hitam dengan suhu di bawah sekitar 700 Kelvin hampir
semua energinya dipancarkan dalam bentuk gelombang inframerah, sangat
sedikit dalam panjang gelombang tampak. Semakin tinggi temperatur, semakin
banyak energi yang dipancarkan dalam panjang gelombang tampak dimulai dari merah, jingga, kuning dan putih.
Perpindahan Kalor Secar Radiasi
Perpindahan kalor secara radiasi merupakan perpindahan panas
yang terjadi tanpa melalui zat perantara. Contohnya, radiasi matahari, cahaya
api, dan sebagainya. Secara matematis perpindahan kalor secara radiasi adalah
sebagai berikut.
W = e . σ . T4
Keterangan
:
W : energi yang dipancarkan atau
diserap per satuan waktu (Joule/ sm2 atau watt/m2)
σ : konstanta
umum Stefan-Boltzman (5,67 x 10-8 watt/m2 K4)
T : suhu
mutlak Kelvin
E :
emisivitas permukaan (0 ≤ e ≤ 1)
Emisivitas benda (e)
menyatakan seberapa besar pancaran radiasi kalor suatu benda dibandingan dengan
benda hitam sempurna dan besarnya bergantung pada sifat permukaan benda. Harga
emisivitas benda hitam sempurna e=1. Untuk benda-benda lain harga koefisien emisivitasnya
lebih kecil dari satu dan untuk benda yang berwarna putih sempurna maka harga
emisivitasnya sama dengan 0.
Energi yang dipancarkan
oleh sebuah benda dalam satu Joule ditetukan melalui persamaan:
E= e. Σ . T4 . A
. t
Keterangan:
A = luas permukaan benda (m2)
t = lama waktu emisi energi (sekon)
III. Alat dan Bahan :
a.
Pasir Besi secukupnya
b.
Magnet 1 buah
c.
Kertas Karbon 1
buah
d.
Stopwatch 1
buah
e.
Penggaris 1
buah
f.
Termometer wes 1 buah
g.
Kamera 1 buah
h.
Pulpen 1 buah
i.
Kertas 1 lembar
IV. Langkah Kerja :
1. Carilah pasir besi di pantai
dengan menggunakan magnet (magnet di bungkus plastik agar mudah
membersihkannya) secukupnya.
2. Letakkan pasir besi secara
merata diatas selembar kertas yang telah di ukur luasnya permukaannya.
3. Jemurlah pasir besi di bawah
terik matahari dengan waktu : 5, 10, 15, 20, 25, 30 (menit). Kemudian ukurlah
suhunya untuk setiap selang waktu
4. Hitunglah besar energi matahari dengan persamaan : W=
e.σ.T4.A.t ( untuk benda hitam sempurna e= 1 dan pasir besi
dapat dianggap sebagai benda hitam sempurna, σ=5,56 x 10-8)
5. Masukkan data-data percobaan
dan pengamatan ke dalam tabel
V.
Hasil Pengamatan :
No
|
Nama
|
t
(sekon)
|
T=oC+273
(Kelvin)
|
A (meter2)
|
W (Joule)
|
1
|
0
|
309
|
0,0336
|
||
2
|
Esti
|
300
|
319
|
0,0336
|
5803,6
|
3
|
Hanifah
|
600
|
321
|
0,0336
|
11901,05
|
4
|
Nirma
|
900
|
323
|
0,0336
|
18300,66
|
5
|
Hastri
|
1200
|
324,5
|
0,0336
|
24857,3
|
6
|
Nurul
|
1500
|
325
|
0,0336
|
31263,58
|
7
|
Ifti
|
1800
|
325
|
0,0336
|
37516,30
|
Berdasarkan tabel diatasa, hal itu menunjukkan bahwa semakin bergesernya waktu (siang) atau semakin lama penjemuran
pasir besi, suhu
semakin bertambah. Hal itu akan berpengaruh terhadap besarnya
energi matahari pada pasir besi.
VI. Perhitungan dan Pembahasan :
Berdasarkan tabel pengamatan, hasil perhitungan energi
matahari dapat dilakukan dengan langkah berikut ini.
1.
Besar energi matahari dalam
waktu 300 sekon dengan suhu 319 Kelvin
W =
e.σ.T4.A.t
= 1 x 5,56 x 10-8 x (3,19 x 102)4x
3,36 x 10-2x 3 x 102
= 5803,6 Joule
2.
Besar energi matahari dalam
waktu 600 sekon dengan suhu 321 Kelvin
W =
e.σ.T4.A.t
= 1 x 5,56 x 10-8
x (3,21 x 102)4 x 3,36 x 10-2x 6 x 102
= 11901,05 Joule
3.
Besar energi matahari dalam
waktu 900 sekon dengan suhu 323 Kelvin
W =
e.σ.T4.A.t
= 1 x 5,56 x 10-8
x (3,23 x 102)4x 3,36 x 10-2x 9 x 102
= 18300,66Joule
4.
Besar energi matahari dalam
waktu 1200 sekon dengan suhu 324,5 Kelvin
W =
e.σ.T4.A.t
= 1 x 5,56 x 10-8
x (3,245 x 102)4x 3,36 x 10-2x 12 x 102
= 24857,3Joule
5.
Besar energi matahari dalam
waktu 1500 sekon dengan suhu 325 Kelvin
W =
e.σ.T4.A.t
= 1 x 5,56 x 10-8
x (3,25 x 102)4x 3,36 x 10-2x 15 x 102
= 31263,58 Joule
6.
Besar energi matahari dalam
waktu 1800 sekon dengan suhu 325 Kelvin
W =
e.σ.T4.A.t
= 1 x 5,56 x 10-8
x (3,25 x 102)4x 3,36 x 10-2x 18 x 102
= 37516,30 Joule
Berikut grafik berdasarkan perhitungan besarnya energi
matahari di Pantai Baru selama 1800 sekon.
Grafik
1. Laju Peningkatan Energi Matahari di Pantai Baru
Berdasarkan
grafik diatas, dapat diketahui benar adanya bahwa semakin lama dan siang waktu (suhu
bertambah) penjemuran pasir besi, semakin tinggi energi yang dihasilkan dari
radiasi matahari.
VII.
Kesimpulan :
Berdasarkan
percobaan yang telah kami lakukan, dapat disimpulkan bahwa :
a. Pasir besi adalah benda yang dapat di tarik oleh magnet dan
merupakan benda hitam yang dapat menyerap dan menghasilkan energi dari radiasi
matahari dengan baik.
b. Semakin ama pasir besi terkena cahaya matahari, semakin
tinggi suhunya.
c. Semakin besar suhu mempengaruhi banyaknya besar energi
matahari.
VIII.
Saran :
Berdasarkan
langkah kerja, hasil pengamatan dan kesimpulan, maka saran kami sebagai
berikut:
1. Sebaiknya sebelum para siswa mengerjakan Lembar Kerja Siswa,
guru mata pelajaran dan guru pembimbing mem
2. beri pengarahan dan penentuan tempat yang digunakannya
penelitian, serta cara mengerjakan yang lebih detail.
3. Bagi pemerintah, pasir di Pantai Baru dan pantai lainnya di
Yogyakarta banyak yang yang mengandung pasir besi, ada baiknya bila pasir
pantai di manfaatkan dengan baik, salah satunya sebagai sumber energi panas.
Daftar
Pustaka
Tidak ada komentar:
Posting Komentar