ANALISIS FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KINERJA BATERAI BUAH DAN SAYURAN SEBAGAI DASAR PEMBUATAN MODUL PRAKTIKUM DAN PEMBELAJARAN ELEKTRONIK
Tesis Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
MIA ARMILAH NIM: 20506055 Program Studi Kimia
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK ANALISIS FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KINERJA BATERAI BUAH DAN SAYURAN SEBAGAI DASAR PEMBUATAN MODUL PRAKTIKUM DAN PEMBELAJARAN ELEKTRONIK Oleh
MIA ARMILAH NIM: 20506055 Elektrokimia merupakan salah satu topik yang sulit di dalam pembelajaran kimia. Hal ini akan menurunkan minat siswa untuk mempelajari elektrokimia. Strategi pembelajaran perlu dirancang untuk dapat memotivasi siswa. Pembelajaran berbasis konteks memberikan contoh-contoh penerapan kimia dalam kehidupan sehari-hari yang sudah dikenal siswa digunakan sebagai pendekatan. Baterai merupakan salah satu terapan dari sel Volta. Pada penelitian ini dilakukan analisis faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja baterai buah dan sayuran dan menggunakan hasilnya untuk membuat modul praktikum serta pembelajaran elektronik. Baterai buah dan sayuran yang diteliti adalah baterai jeruk nipis, kentang, dan markisa. Kinerja baterai diukur dengan dua parameter yaitu tegangan listrik dan kapasitas. Pengukuran tegangan listrik berdasarkan fungsi jarak elektroda, luas permukaan elektroda dan waktu penggunaan baterai. Tegangan listrik sebagai fungsi luas permukaan elektroda menentukan rapat arus dan tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai untuk menentukan kapasitas baterai. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa tegangan listrik baterai ini cukup besar sekitar 0,9 V, tapi kapasitasnya kecil. Kapasitas dari baterai ini berkisar antara 1,8228 mA.menit sampai 20,4867 mA.menit. Hasil penelitian ini digunakan untuk membuat modul praktikum. Siswa diberikan percobaan sederhana membuat baterai dari buah dan sayuran. Praktikum ini memberikan tantangan tersendiri bagi siswa karena menggunakan bahan yang mungkin tidak terbayangkan oleh siswa sebelumnya. Modul praktikum ini disimpan dalam LMS yaitu MOODLE (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment). Moodle menyediakan banyak fasilitas diantaranya pembuatan materi pembelajaran, tugas dan kuis. Kata kunci: sel Volta, baterai buah dan sayuran, kinerja baterai, modul praktikum, Moodle.
ii
ABSTRACT THE ANALYSIS OF FACTORS THAT INFLUENCE THE PERFORMANCE OF VEGETABLE AND FRUIT BATTERY AS A BASE FOR DEVELOPING EXPERIMENTAL MODULE AND E-LEARNING MATERIAL By
MIA AMILAH NIM: 20506055 Electrochemistry is one of difficult topic in Chemistry course, which can reduce student enthusiasm to study electrochemistry. A learning strategy is needed to motivate students. A context-based learning using examples familiar to students is given as an approach. Battery represents one of the aplication of Voltaic cell. In this work, analysis of factors that influence the performance of fruit and vegetable battery was carried out, and the results were used to design experimental module and electronic learning (e-learning). Fruit and vegetable, such as limes, potatoes, and marquisa, were used to make up the battery. Its performance was measured using two parameters, namely the capacity and the voltage. The voltage was evaluated as a function of electrode’s distance, surface area of electrodes, and discharge’s time. Voltage as a function of surface area of electrode is used to determine a current density, and, voltage as a function of discharge’s time is used to determine battery capacities. Experimental results shows that the voltage of battery is around 0,9 V, and have a small capacity. The capacity range is from 1,8228 mA.menit to 20,4867 mA.menit. This experiment is used as a foundation to create experimental module. This is a simple expriment that can be provided to the students that a battery can be constructed using vegetables and fruits as electrolytes. It will be interesting for students because the experiments use materials which might not be imagined by them. The experiment’s module was uploaded to LMS, in this case MOODLE (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment), which is an open-source software. Moodle have facilities for teaching-learning such as course material, assignment and quiz. Keyword: Voltaic cell, fruit and vegetable battery, battery performance, the experimental module, Moodle
iii
ANALISIS FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KINERJA BATERAI BUAH DAN SAYURAN SEBAGAI DASAR PEMBUATAN MODUL PRAKTIKUM DAN PEMBELAJARAN ELEKTRONIK Oleh
Mia Armilah NIM: 20506055 Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung
Menyetujui, Tim Pembimbing Tanggal…………………
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Muhamad A. Martoprawiro.
Drs. Achmad Rochliadi, M.S.
NIP. 131 803 207
NIP. 132 049 630
iv
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis S2 yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Direktur Program Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
☺ ⌧ ☺
v
Tidakkah kamu perhatikan Sesungguhnya Allah Telah menundukkan untuk (kepentingan)mu apa yang di langit dan apa yang di bumi dan menyempurnakan untukmu nikmat-Nya lahir dan batin. dan di antara manusia ada yang membantah tentang (keesaan) Allah tanpa ilmu pengetahuan atau petunjuk dan tanpa Kitab yang memberi penerangan. (Luqman : 20)
Tulisan ini kupersembahkan untuk suamiku tercinta, Irawan serta putri-putriku terkasih Rahma Khaerunnisa, Zafirah Marahaini, dan Nada Shofiah
vi
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Illahi Rabbi atas kudrat dan iradatNya hingga tulisan ini dapat diselesaikan. Tidak lupa juga penulis ucapkan terima kasih tak terhingga kepada pihak-pihak yang telah memberikan dukungannya. Pertama kepada Departemen Agama yang telah memberikan beasiswa selama pendidikan di ITB. Dr. Muhamad A. Martoprawiro dan Drs. Achmad Rochliadi, MS, selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan arahannya di dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Dr. Dessy Natalia selaku Ketua Program Studi Magister Kimia. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Kepala MAN 2 Ciamis, Drs Tatang Ibrahim, M.Pd. yang telah memberikan ijin melaksanakan tugas belajar. Rekan-rekan di MAN 2 Ciamis, khususnya Ahmad Nasrudin S.Pd. selaku pengajar teknik elektro yang telah memberikan sarana selama penelitian dan Drs. Aris Mudjiraharjo. Rekan-rekan seperjuangan angkatan 2006/2007, khususnya yang sering berkumpul di Taman Hewan 12. Yusuf Purna Y. (Mas Udo) mahasiswa teknik elektro yang telah banyak tersita waktunya untuk membuat alat yang diperlukan dalam penelitian. Mas Ari dan Arsandi yang telah rela menyisihkan waktunya untuk membantu penulis. Bu Mimin, Bu Entin, Pak Mudi, Pak Yanto serta petugas laboran lainnya di laboratorium kimia fisik. Semua pihak yang tidak dapat dituliskan di sini yang telah memberikan dukungan dan motivasinya selama melaksanakan pendidikan dan penyelesaian tugas akhir. Penulis berharap mudah-mudahan semua bantuan yang telah diberikan menjadi nilai pahala di sisi Allah SWT, amin.
vii
DAFTAR ISI Abstrak ..................................................................................................................... i Abstract .................................................................................................................. iii Pedoman Penggunaan Tesis.................................................................................... v Ucapan Terima Kasih............................................................................................ vii Daftar Isi .............................................................................................................. viii Daftar Gambar......................................................................................................... x Daftar Tabel .......................................................................................................... xii Daftar Lampiran ................................................................................................... xiii Bab I
Pendahuluan ............................................................................................ 1
I.1
Latar Belakang ........................................................................................ 1
I.2
Perumusan Masalah ................................................................................ 4
I.3
Tujuan dan Keluaran............................................................................... 4
I.4
Manfaat ................................................................................................... 4
Bab II
Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 5
II.1
Kimia dan Listrik .................................................................................... 5
II.2
Elektrokimia............................................................................................ 5
II.3
Sel Galvani .............................................................................................. 6
II.4
Potensial Elektroda ................................................................................. 9
II.5
Baterai ................................................................................................... 12
II.6
Baterai buah .......................................................................................... 18
II.7
Pembelajaran Berbasis Kontekstual...................................................... 19
II.8
Media Pembelajaran Elektronik............................................................ 19
II.9
Moodle .................................................................................................. 21
Bab III
Metodologi Penelitian ........................................................................... 23
viii
III.1
Alat dan Bahan yang Digunakan .......................................................... 23
III.2
Langkah Pengerjaan Percobaan ............................................................ 23
III.3
Langkah Pengerjaan Pengembangan .................................................... 29
Bab IV
Pembahasan........................................................................................... 31
IV.1
Tegangan listrik Sebagai Fungsi dari Jarak .......................................... 32
IV.2
Rapat Arus Sebagai Fungsi dari Luas Permukaan ................................ 36
IV.3
Tegangan listrik Sebagai Fungsi dari Waktu Penggunaan Baterai ....... 38
IV.4
Kapasitas Baterai................................................................................... 45
IV.5
Modul Praktikum pada Moodle ............................................................ 47
Bab V
Kesimpulan dan Saran .......................................................................... 48
V.1
Kesimpulan ........................................................................................... 48
V.2
Saran...................................................................................................... 49
Daftar Pustaka ....................................................................................................... 50 Lampiran ............................................................................................................... 52
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar II.1
Sistem sel Galvani (White, 1999)............................................... 7
Gambar II.2
Oksidasi seng dalam air (Lower, 2004)...................................... 9
Gambar II.3
Tegangan listrik sebagai fungsi waktu ..................................... 18
Gambar III.1
Elektroda tembaga dan seng ..................................................... 24
Gambar III.2
Jus kentang, jus markisa, jus jeruk nipis .................................. 24
Gambar III.3
Alat pH meter ........................................................................... 25
Gambar III.4
Kentang yang telah diberi tanda jarak ...................................... 26
Gambar III.5
Rangkaian baterai menggunakan kentang ................................ 26
Gambar III.6
Rangkaian baterai jus markisa .................................................. 27
Gambar III.7
Rangkaian baterai markisa........................................................ 27
Gambar III.8
Rangkaian baterai jus markisa .................................................. 28
Gambar III.9
Rangkaian baterai dan alat ukur beban dan kapasitas baterai .. 29
Gambar III.10
Rangkaian baterai dan alat ukur beban dan kapasitas baterai .. 29
Gambar III.11
Tampilan halaman depan courses ............................................. 30
Gambar IV.1
Grafik tegangan listrik baterai jeruk nipis sebagai fungsi jarak 33
Gambar IV.2
Grafik tegangan listrik baterai markisa sebagai fungsi jarak ... 33
Gambar IV.3
Grafik tegangan listrik baterai kentang sebagai fungsi jarak ... 34
Gambar IV.4
Grafik tegangan listrik baterai jus jeruk nipis sebagai fungsi jarak……………. ..................................................................... 34
Gambar IV.5
Grafik tegangan listrik baterai jus markisa sebagai fungsi jarak .................................................................................................. 35
Gambar IV.6
Grafik tegangan listrik baterai jus kentang sebagai fungsi jarak .................................................................................................. 35
Gambar IV.7
Grafik rapat arus pada baterai jeruk nipis................................. 36
Gambar IV.8
Grafik rapat arus pada baterai markisa ..................................... 37
Gambar IV.9
Grafik rapat arus pada baterai kentang ..................................... 37
Gambar IV.10
Grafik rapat arus pada baterai jus jeruk nipis ........................... 38
Gambar IV.11
Grafik rapat arus pada baterai jus markisa ............................... 38
Gambar IV.12
Grafik rapat arus pada baterai jus kentang................................ 38
x
Gambar IV.13
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai markisa dengan beban 200 Ω.................................................... 40
Gambar IV.14
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai markisa dengan beban 360 Ω.................................................... 40
Gambar IV.15
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai jeruk nipis dengan beban 200 Ω ............................................... 41
GambarIV.16
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai jeruk nipis dengan beban 360 Ω ............................................... 41
Gambar IV.17
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai kentang dengan beban 200 Ω.................................................... 42
Gambar IV.18
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai kentang dengan beban 360 Ω.................................................... 42
Gambar IV.19
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai jus markisa dengan beban 200 Ω .............................................. 43
Gambar IV.20
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai jus markisa dengan beban 360 Ω .............................................. 43
Gambar IV.21
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai jus jeruk nipis dengan beban 200 Ω.......................................... 44
Gambar IV.22
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai jus jeruk nipis dengan beban 360 Ω.......................................... 44
Gambar IV.23
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai jus kentang dengan beban 200 Ω.............................................. 44
Gambar IV.24
Grafik tegangan listrik sebagai fungsi waktu penggunaan baterai jus kentang dengan beban 360 Ω.............................................. 45
xi
DAFTAR TABEL Tabel II.1
Sejarah Perkembangan Baterai (Rochliadi, 2002) ............................ 14
Tabel IV.1 Kapasitas Baterai Buah dan Sayuran ................................................ 46
xii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1: Pengukuran pH dengan menggunakan pH meter ............................. 52 Lampiran 2: Pengolahan data dengan Sigmastat versi 3.5.................................... 52 Lampiran 3: Data percobaan tegangan terhadap jarak.......................................... 56 Lampiran 4: Data percobaan tegangan dan arus terhadap luas permukaan .......... 60 Lampiran 5: Tegangan sebagai fungsi waktu penggunaan baterai dan menghitung kapasitas baterai............................................................................... 63 Lampiran 6: Modul Praktikum............................................................................. 74
xiii
