Silakan lihat juga di link Youtube ini
A. Cara Pembuatan Alat Peraga
1.
Alat dan Bahan
a.
Alat
1)
Pisau tajam atau pisau cutter dan solder listrik.
2)
Spidol permanen warna hitam.
3)
Penggaris 30 cm satu buah
b.
Bahan
1)
Botol plastik kecil yang
bening, bekas air minum kemasan 2 buah, beserta penutupnya.
2)
Botol plastik besar bekas air
minum kemasan 2 buah.
3)
Selang plastik diameter 6 mm
sepanjang 60 cm.
4)
Lem serba guna yang cocok untuk
plastik dan isolasi bening.
2.
Proses Pembuatan Alat Peraga I (lihat Gambar
1)
a.
Ambil satu buah botol plastik
bekas (botol A). Buat satu lubang berdiameter 5 mm pada sisi botol berjarak 5
cm dari dasarnya.
b.
Ambil dua penutup botol. Buat
lubang berdiameter 5 mm pada setiap penutup botol tersebut.
c.
Selang plastik dipotong dua,
masing-masing sepanjang 30 cm.
d.
Ambil satu selang. Masukkan
salah satu ujungnya sepanjang 1 cm ke lubang penutup botol dari arah luarnya.
Beri lem di tepi lubangnya pada sisi luar dan sisi dalam penutup botol. Tunggu
hingga kering, pastikan tidak terjadi kebocoran. Lakukan hal yang sama pada
ujung selang lainnya dengan penutup botol kedua. Pemberian lem dapat diulangi
setelah lem pertama kering.
e.
Ambil selang kedua. Masukkan
salah satu ujungnya ke dalam lubang pada botol A sepanjang 1 cm.
f.
Beri lem di sekeliling selang yang
melekat ke badan botol. Beri lem yang agak banyak untuk menghindari kebocoran,
tunggu hingga kering. Bila perlu pemberian lem dilakukan lebih dari satu kali.
g.
Lengkungkan selang itu ke atas
dan rapatkan ke botol lalu beri isolasi agar selang itu melekat ke botol.
Posisikan agar ujung selang lebih tinggi daripada mulut botol.
h.
Beri tanda ukur berupa
garis-garis datar pendek mulai dari jarak 10 cm dari bawah ke atas hingga
mendekati leher botol. Beri tanda ukur serupa pada selang plastik di botol itu.
i.
Siapkan dua botol plastik bekas
yang besar. Potong kedua botol itu masing-masing setinggi 21 cm dari dasarnya.
j.
Alat peraga telah siap.
Foto eksperimen di SMPN 5 Takalar, Mei 2006
B. Cara Penggunaan Alat Peraga dan Pembahasannya
Alat
atau perlengkapan dan bahan yang dibutuhkan dalam menggunakan alat peraga ini
adalah:
1.
Cangkir plastik satu buah.
2.
Air panas 0,5 liter (jangan
yang baru saja mendidih karena akan membuat botol plastik berubah bentuk)
3.
Air es 0,5 liter dan air dingin
0,5 liter.
4.
Pewarna makanan (merah) 1 botol
kecil.
Cara menggunakan
Alat Peraga I adalah sebagai berikut:
-
Isilah botol A dengan air dingin hingga setinggi 12
cm. Masukkan pewarna makanan ke dalamnya dan guncangkan dengan pelan botol itu
untuk meratakan warnanya.
-
Tutup rapat botol itu dengan
penutup berselang yang telah disiapkan. Tutup pula botol kedua (botol B) dengan
penutup botol lainnya. Sehingga diperoleh dua buah botol yang penutupnya saling
dihubungkan dengan selang plastik. Botol A berisi air warna merah sedangkan
botol B dalam keadaan kosong.
-
Siapkan dua buah botol plastik
besar yang telah dipotong. Isilah botol itu dengan air panas hingga setinggi 6
cm (wadah A). Isi pula botol besar lainnya (wadah B) dengan air es setinggi 6
cm.
-
Masukkan botol B (botol kosong)
ke dalam wadah A (berisi air panas) tanpa menekannya. Amati apa yang terjadi
dengan permukaan air di dalam selang. Lima
-
Kemudian keluarkan botol B dari
wadah A, lalu masukkan ke dalam wadah B (berisi air es) tanpa menekannya. Amati
gerakan permukaan air di dalam selang. Setelah 5 detik, tekan botol B hingga
rapat ke dasar wadah. Amati gerakan permukaan airnya.
-
Setelah 5 – 10 detik, pindahkan
lagi botol B ke wadah A, letakkan selama 1 – 2 detik lalu tekan hingga ke dasar
selama 5 detik. Amati gerakan dan tinggi air di dalam selang.
-
Setelah itu pindahkan lagi
botol B ke wadah B dengan proses dan lama yang relatif sama. Lakukan pemindahan
beberapa kali.
Percobaan dapat pula dilakukan dengan memegang botol B dengan kedua
telapak tangan tanpa menekannya, pada saat suhu masih normal. Bandingkan bila
botol B tersebut disentuh dengan telapak tangan yang panas (kering) dan bila
disentuh dengan telapak tangan yang dingin (telah direndam dalam air es).
HASIL EKSPERIMEN
1. Hasil pengamatan
Pada saat botol B diletakkan ke dalam wadah A yang airnya panas,
maka tinggi air di dalam selang akan naik. Ketika botol itu ditekan hingga ke
dasar wadah maka air di dalam selang bertambah naik beberapa sentimeter, bahkan
tertumpah. Sesaat kemudian air itu kembali turun secara perlahan (berdetak).
Saat botol B itu dipindahkan ke dalam wadah B yang berisi air
dingin, maka tinggi air di dalam selang turun hingga di bawah batas air bersuhu
normal. Ketika botol B ditekan hingga ke dasar wadah, maka seketika tinggi
airnya akan turun drastis, bahkan gelembung udara akan masuk ke dalam botol A
melalui selang.
Setiap kali dilakukan pemindahan botol maka terjadi perubahan tinggi
permukaan air di dalam selang. Bila botol B dimasukkan ke dalam wadah berisi
air panas, maka permukaan air di dalam selang botol A akan naik. Sebaliknya,
bila botol B dimasukkan ke dalam air dingin, maka permukaan air di dalam selang
botol A akan turun.
Setelah air dari botol A sebagian tertumpah keluar serta udara luar
masuk ke dalamnya melalui selang, maka volume air akan berkurang. Sedangkan
volume udara di dalam botol A bertambah.
2. Pembahasan
Pada saat botol B diletakkan di dalam wadah A yang berisi air panas
maka udara di dalam botol B akan turut panas dan memuai. Pemuaian itu
menyebabkan volumenya bertambah dan menekan air di dalam botol A untuk keluar.
Sehingga sebagian air itu akan terdesak keluar melalui selang, akibatnya
permukaan air di dalam selang akan naik bahkan tertumpah. Pada saat terjadi
aliran atau perpindahan kalor dari botol B ke botol A maka permukaan air pada selang
akan berdetak naik. Tetapi pada saat udara dari botol A mengalir ke botol B,
permukaan air di selang akan berdetak turun karena udara yang lebih dingin
(rapat) masuk ke botol B. Hal ini terjadi sebagai akibat adanya proses perataan
kalor pada kedua massa udara di botol A dan botol B.
Bila botol B ditekan hingga ke dasar wadah, maka udaranya akan
menerima kalor lebih banyak sehingga pemuaiannya besar pula. Akibatnya udara di
dalam kedua botol mendesak air di dalam botol A lebih kuat dan membuat lebih banyak
air yang tertumpah.
Ketika botol B dipindahkan ke dalam wadah B yang berisi air es, maka
akan terjadi penyusutan udara di dalam botol B. Akibatnya udara dalam botol A
akan terhisap ke dalam botol B dan turut pula menyusut. Sehingga permukaan air
di dalam selang akan turun karena air di dalam botol A ikut naik.
Bila botol B ditekan hingga ke dasar wadah, maka terjadi pendinginan
yang lebih besar terhadap udaranya. Sehingga terjadilah penyusutan udara yang
besar pula. Akibatnya, volume udara di dalam kedua botol semakin kecil dan
membuat permukaan air di dalam selang semakin rendah. Bahkan dapat
mengakibatkan masuknya udara luar ke botol A melalui selangnya.
Bila isi botol A sebagian tertumpah serta ada udara luar yang masuk
ke dalamnya, volume udara di dalam kedua botol akan bertambah. Maka ketika
udara itu kembali mendapat kalor, tingkat pemuaiannya akan bertambah besar.
Sehingga air yang keluar juga lebih banyak dibandingkan percobaan sebelumnya.
Demikian pula dengan volume udara yang masuk ke dalam botol pada saat botol B
didinginkan, juga lebih banyak bila dibandingkan dengan percobaan sebelumnya.
Peragaan tersebut dapat membuktikan bahwa:
a.
Udara dapat memuai/mengembang
dan dapat pula mengerut/menyusut sehingga dapat dikatakan bahwa udara bersifat
elastis.
b.
Udara memiliki tekanan. Pada
udara tertutup, bila suhunya dinaikkan maka tekanannya akan naik pula. Bila
suhunya diturunkan maka tekanannya juga rendah (Hukum Charles).
c.
Bila suhu udara bertambah maka
volumenya juga akan bertambah. Bila suhunya rendah maka volumenya akan
berkurang.
Alat peraga ini sangat sederhana sehingga mudah dibuat dengan biaya
murah dibandingkan dengan alat peraga yang tercantum dalam beberapa referensi.
Biaya pembuatan alat peraga ini tidak lebih dari Rp 20.000, itupun jika harus
membeli empat botol air kemasan terlebih dahulu untuk memperoleh botol
bekasnya. Jika bahan botol kemasannya memanfaatkan barang bekas maka selain
jauh lebih murah, juga turut menjaga kelestarian dan kebersihan lingkungan.
Selain itu, alat peraga ini tidak terdapat pada berbagai referensi yang penulis
baca. Sehingga dapatlah kiranya dinyatakan sebagai suatu inovasi, meskipun
sangat sederhana.
