## PENGEMBANGAN DAN UJICOBA KOLEKTOR SURYA SEBAGAI ALAT PRAKTIKUM FISIKA TENTANG KONSEP KALOR DI SMA KELAS X
Budi Arwanto
SMP Negeri 18 Purworejo, Kab. Purworejo Jl. Kemiri-Pituruh KM 1, Jawa Tengah E-mail: arwantobudi@yahoo.com

## Raden Oktova
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Ahmad Dahlan Kampus III, Jl. Prof. Dr. Soepomo, Yogyakarta 55164

## INTISARI
Telah dirancang, dikembangkan dan diujicoba kolektor surya sebagai alat praktikum tentang konsep kalor untuk siswa  SMA jurusan  IPA kelas  X.  Kolektor  surya  tipe  plat  datar  model  serpentin  dibuat  sebanyak  empat  buah dengan  spesifikasi  yang  sama,  kemudian  dilakukan  uji  fisik  dan  uji  kelayakan  penggunaan  kolektor  surya sebagai alat praktikum. Pengujian  fisik dilakukan dengan  pengamatan  suhu air  masukan dan suhu air  keluaran selama  tiga  hari,  dan  hasilnya  dirata-rata. Untuk  uji  kelayakan  penggunaan  kolektor  di  kelas  sebagai  alat praktikum, dilakukan ujicoba praktikum, kemudian diberikan angket yang diisi oleh dua orang guru Fisika dan 12 siswa   kelas X IPA SMA  Negeri 4 Purworejo, Jawa Tengah, sehingga diperoleh nilai persentase  kelayakan dalam  skala 0 – 100 %. Pada  uji  fisik  alat terbukti bahwa  kolektor  surya  tersebut berfungsi  dengan  baik.  Dari hasil  angket  uji  kelayakan  penggunaan  alat  peraga  oleh  guru  Fisika dan oleh  siswa  dapat  disimpulkan  bahwa kolektor surya sangat layak digunakan sebagai alat praktikum fisika.
Kata kunci: kolektor surya, alat praktikum, konsep kalor, SMA IPA kelas X.

## THE DEVELOPMENT AND TESTING OF SOLAR COLLECTORS AS A PHYSICS LABORATORY PRACTICAL APPARATUS FOR TEACHING THE CONCEPT OF HEAT FOR TENTH YEAR HIGH SCHOOL SCIENCE STUDENTS

## ABSTRACT
Solar collectors have been designed, developed and tested as a laboratory practical apparatus on the concept of heat for  tenth  year  high  school  science  students. Four  identical  flat  plate  serpentine  type  collectors  have  been made,  tested physically  for  their  feasibility  to  demonstrate  the  thermosyphon phenomenon, and  also  tested  for their  feasibility  as a  teaching laboratory  apparatus. The  physical  testing  was  performed  by  observing  the  input and  output  water  temperatures  in  a  three  day  experiment,  and  the  values  at  each  time  were  averaged. The teaching  laboratory  feasibility  testing  was  performed by  a  trial  laboratory  activity,  followed  by  questionnaire administration  to  two  physics  teachers  and  12 tenth  year  high  school  science  students at  SMA  Negeri  4  in Purworejo, Central  Java,  to  obtain  a  feasibility  level  on  a 0 – 100 % scale. In  the  physical  testing,  the  solar collectors  were  proved  to  work  properly.  The questionnaires  filled  out  by  teachers  and  students  show  that  the solar collectors are quite feasible to be used as a physics laboratory apparatus.
Keywords: solar collector, laboratory practical, heat concept, tenth year high school science.
I. PENDAHULUAN
Praktikum fisika sangat penting dalam proses belajar fisika siswa. Menurut Azar and Şengülec (2011), kegiatan praktikum fisika meningkatkan proses belajar siswa, membantu mengembangkan sikap positif terhadap fisika dan,  lebih penting lagi, menanamkan pengetahuan fisika pada diri siswa. Menurut Tamir dalam Adegoke dan Chukwunenye (2013),  dalam  pembelajaran  sains,  termasuk  fisika,  praktikum  dapat  membantu  siswa memahami konsep-konsep ilmiah yang abstrak dan kompleks, mengembangkan kemampuan menyelesaikan soal dan analitis, mengembangkan kemampuan praktis, dan mengembangkan sikap positif terhadap sains.
Di  SMA-SMA  di  Kabupaten  Purworejo,  Jawa  Tengah, umumnya  telah  tersedia  peralatan  laboratorium Fisika,  namun  untuk  konsep  kalor  dan  prinsip  konservasi  energi, jenis  peralatan  maupun  jumlahnya  kurang, khususnya  di  SMA  Negeri  4  Purworejo.  Standar  kompetensinya adalah menerapkan  konsep  kalor  dan  prinsip konservasi  energi  yang  meliputi tiga kompetensi  dasar: menganalisis  pengaruh  kalor  terhadap  suatu  zat, menganalisis  cara  perpindahan kalor,  dan  menerapkan  asas  Black  dalam  pemecahan  masalah  (BSNP,  2006: 191). Jika pembelajaran ingin dibuat lebih bermakna bagi siswa, diperlukan alat praktikum untuk konsep kalor dan prinsip konservasi energi.
Dalam pada itu siswa juga perlu diberi wawasan tentang terjadinya krisis energi global dan teknologi energi alternatif, mengingat bahwa energi fosil, khususnya minyak bumi merupakan sumber energi utama dan terbatas jumlahnya,  karena itu diperlukan  pengembangan  energi  terbarukan.  Energi  terbarukan  adalah  energi  nonfosil yang  berasal  dari  alam  dan  dapat  diperbaharui (Omar, Haitham, dan Frede, 2014); bila  dikelola  dengan  baik sumber  daya  ini  tidak  akan  habis. Indonesia  yang  terletak  di  jalur  khatulistiwa  sebenarnya  memiliki  suatu keuntungan  cukup  besar  yaitu  menerima  radiasi  surya  yang  berkesinambungan  sepanjang  tahun dengan intensitas  cukup  tinggi  hingga  sekitar  3  kWh/m 2 /hari  (Walker,  2013:  263), tetapi energi radiasi  tersebut  belum banyak  dimanfaatkan,  terbuang  percuma  untuk  keperluan  alamiah  saja.  Salah  satu  usaha  untuk  memanfaatkan energi  tersebut  adalah  menggunakan kolektor  surya, yaitu dengan  menangkap  energi  yang  berupa  gelombang elektromagnetik  masuk  melalui  kaca  penutup  dan  terperangkap  di  ruang  kolektor (dikenal  sebagai  efek  rumah kaca),  dan oleh  plat  penyerap  energi  radiasi  diubah  menjadi  energi  kalor,  yang  diteruskan  ke  pipa-pipa  yang berisi air. Adanya gradien suhu akan menimbulkan konveksi air dalam pipa, yang disebut efek termosifon. Salah satu tinjauan pustaka mutakhir kolektor surya, termasuk jenis-jenisnya, diberikan dalam Richter (2009). Saat ini sudah  sangat  banyak  dikembangkan  kolektor  surya  untuk  berbagai  keperluan,  misalnya  dalam  bentuk  rumah surya  terpadu  (Lee,  dkk.,  2014). Banyak  penelitian  untuk  mengoptimalkan  efisiensi  kolektor  surya,  misalnya yang dilakukan oleh Jafarkazemi, Saadabadi, dan Pasdarshahri (2012).
Dengan demikian, kolektor surya sebagai peralatan untuk mengkonversi energi matahari merupakan topik yang layak dicoba untuk siswa SMA. Kolektor surya tipe plat datar model serpentin telah dibuat sebanyak empat buah dengan spesifikasi yang sama, kemudian dilakukan uji fisik dan uji kelayakan penggunaan kolektor surya sebagai alat praktikum.
Permasalahan  pada  penelitian  ini adalah  apakah  kolektor  surya  yang  dibuat  layak  digunakan  dalam pembelajaran untuk konsep kalor di SMA IPA kelas X?
Adapun  manfaat  penelitian  ini adalah  (a)  memberikan  informasi  kepada  guru  Fisika  dan  mahasiswa Pendidikan  Fisika  untuk  menambah  wawasan  tentang  kolektor    surya    sebagai  alat  peraga  pembelajaran  untuk konsep  Kalor  di  SMA,  (b)  menjadikan  kolektor  suya  sebagai  salah  satu  pelengkap  alat  peraga  pembelajaran Fisika di SMA Kelas X.

## II. KAJIAN PUSTAKA
Di Indonesia telah dilakukan beberapa penelitian tentang kolektor surya, khususnya jenis plat datar dengan pipa  berbentuk  serpentin  (bentuk  ular) untuk  alat  peraga  dalam  pembelajaran. Salah  satu  penelitian mutakhir oleh Oktova dan Santoso (2012) dengan kolektor surya plat datar model serpentin mengkaji pengaruh cacah kaca penutup terhadap kenaikan suhu maksimum air tandon.
Bentuk rancangan kolektor surya plat datar model serpentin tersaji dalam Gambar 1 (Oktova dan Santoso, 2012). Persamaan kesetimbangan laju energi kalor pada kolektor surya dapat dinyatakan dengan persamaan
, h m u Q Q
Q  
(1)
di mana Q u adalah daya berguna, Q m adalah daya yang  masuk  mengenai  kolektor  surya, Q h adalah daya yang hilang. Intensitas  radiasi  matahari  yang  diserap  plat  penyerap  akan  ditentukan  oleh faktor  transmisi  kaca penutup, sifat plat datar, dan intensitas radiasi,
, T I S   (2)
dengan  faktor transmisi kaca penutup, α faktor absorbsi plat, dan I T intensitas radiasi matahari yang mengenai permukaan plat. Sebagian tenaga matahari yang sampai ke plat akan diserap, sisanya akan dipancarkan kembali melalui konduksi, konveksi dan radiasi ke udara sekitar.
Gambar 1. Kotak  kolektor surya plat datar  model  serpentin dilihat dari atas  miring (gambar atas) dan tampak samping (gambar bawah).
Kalor yang hilang dari kolektor ke sekitar melalui konduksi, konveksi dan radiasi dapat disajikan sebagai hasil kali suatu koefisien transfer kalor U L dengan ) ( - T T a f , yaitu selisih antara suhu rata-rata plat dan suhu lingkungan sekitar  (ambient  temperature).  Dalam  keadaan  tunak  (steady  state),  daya  keluaran  kolektor, P k , adalah sama dengan daya matahari yang diserap dikurangi daya rugi-rugi,
)], ( [ - T T S - U = A P a f L c k
(3)
dengan P k adalah daya kalor yang diterima, A c luas kolektor surya, U L koefisien transfer kalor, T f suhu plat dan T a suhu lingkungan sekitar. Daya keluaran yang diberikan kolektor surya ke air dapat dihitung dari
), ( = m k k - T T c m P  (4)
dengan m  massa  air  yang  mengalir  per  satuan  waktu, c kalor  jenis  air, T k suhu  air  keluar  dan T m suhu  air masukan.  Efisiensi  kolektor, η , didefinisikan    perbandingan  antara  daya  keluaran  kolektor  dengan  daya  radiasi matahari yang datang,
, T c k I A P  
(5)
atau
  . .
T c m k I A T T c m     (6)
Untuk  pembelajaran  yang  menggunakan  kolektor  surya  sebagai alat peraga,  perlu  dijelaskan  pula asas Black dan satuan kalor selain joule, yaitu kalori (Serway dan Jewett, 2010).

## III. METODE PENELITIAN

## a. Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan selama 5 bulan dimulai  pada bulan September 2013 sampai dengan Januari 2014, di SMA Negeri 4 Purworejo, Jawa Tengah.

## b. Alat, Bahan dan Susunan Kolektor
Kolektor surya tipe plat datar model serpentin dibuat sebanyak empat buah dengan spesifikasi yang sama. Kolektor yang dibuat merupakan kotak dengan panjang 87 cm, lebar 67 cm, dan tinggi 12 cm. Di bagian atas kolektor  terdapat  kaca  penutup  dengan  ketebalan  5  mm. Di dalam  kotak  kolektor  terdapat  plat datar galvanil dengan ketebalan 0,9 mm sebagai penyerap kalor dari radiasi matahari, dan plat tersebut diberi lapisan cat warna hitam  dof.  Di bawah  plat  ditempelkan  rangkaian  pipa besi  berukuran  ½  inchi  yang berbentuk  serpentin (mengular), dan kedua ujung pipa membentuk bagian pipa masukan untuk air masuk dan pipa keluaran tempat air  mengalir keluar dari kolektor. Dibawah pipa serpentin terdapat isolator dari bahan sterofoam (gabus) untuk mencegah konduksi kalor ke lingkungan. Dinding kotak terbuat dari papan kayu Kalimantan jenis kruing dengan dimensi kotak.
Selain itu selang plastik jenis Hiprex ukuran ¾ inchi digunakan sebagai penghubung pipa masukan dengan tandon  air  dan  pipa  keluaran  dengan  tandon.  Panjang  selang  untuk  pipa  masukan  150 cm dan  ukuran  panjang selang  untuk  pipa  keluaran  100 cm. Klem digunakan untuk  menguatkan  sambungan  antara selang  dan  pipa masukan  atau  pipa  keluaran. Digunakan  juga  sebuah  rak besi  yang  terdiri  atas dua bagian: bagian  mendatar untuk  meletakkan  tandon  air  dan  bagian  miring merupakan  tempat  meletakkan  kolektor  surya.  Tingkat kemiringan kolektor dapat diatur, dengan mengatur salah satu sisi rak yang mengkait pada kaki rak. Tandon air dibuat  dari  bekas kaleng cat  tembok. Sebuah  arloji digunakan untuk  mengamati waktu,  dan  sebuah  waterpas digunakan untuk mengatur posisi rak tempat tandon air agar pada posisi mendatar.

## c. Uji Fisik Kolektor
Uji fisik dimaksudkan untuk menguji apakah kolektor dapat berfungsi memanaskan air. Keempat kolektor ditempatkan segaris (Barat-Timur) pada jarak 2 meter satu sama lain, menghadap ke Selatan, sedangkan suhu air masukan  dan  suhu  air  keluaran  setiap  jam  dibaca mulai  pukul  08.00  WIB dengan  termometer  alkohol. Kemiringan bidang kolektor  terhadap  bidang  horizontal membentuk  sudut sama  sebesar 15 ˚ , dengan  maksud untuk menguji apakah keempat kolektor yang dibuat menunjukkan karakteristik yang seragam. Kemiringan 15 ˚ dipilih untuk membuat sinar matahari dating kira-kira tegak lurus terhadap bidang kolektor.
Seluruh  proses  pengambilan  data  diulangi,  sehingga  diperoleh  tiga  data  suhu  dari  tiga  hari  pengambilan data. Dari  data  suhu  air  pada  semua  pengamatan  yang  dilakukan,  dihitung  kenaikan  suhu  air    masukan  dan kenaikan  suhu air  keluaran,  yaitu  suhu pada  saat pengamatan dikurangi suhu awal pengamatan pada  hari  yang sama, kemudian dari data pada selang waktu (lama pemanasan) yang sama yang diperoleh untuk tiga kali (=tiga hari) pengambilan data diambil rata-rata dan deviasi standard.

## d. Uji Kelayakan oleh Pengguna
Setelah  dilakukan  uji  fisik, dilakukan  uji  kelayakan  penggunaan  kolektor  surya  sebagai  alat  praktikum, dengan  melibatkan  dua  orang guru  Fisika  dan 12  orang siswa kelas  X  IPA  yang  memenuhi  kriteria  seleksi tertentu pada  SMA  Negeri  4  Purworejo,  Jawa  Tengah. Ke-12  siswa  dibagi  menjadi  empat  kelompok,  sesuai dengan  cacah  kolektor  yang  tersedia,  sehingga  setiap  kolektor  digunakan  oleh  satu  kelompok  beranggotakan  3 siswa.
Mula-mula  siswa  dengan  didampingi  guru diajak  untuk  melakukan  kegiatan  praktikum  dengan menggunakan kolektor surya. Dalam kegiatan praktikum disiapkan beberapa hal, yaitu:
a. tujuan pembelajaran yang dikaitkan dengan alat yang digunakan.
b. materi pokok yang berhubungan dengan kompetensi dasar, yaitu konsep kalor dan prinsip perpindahan kalor
c. skenario pembelajaran praktikum kolektor surya tentang urutan kegiatan yang harus dilakukan guru dan siswa selama praktikum.
d. panduan praktikum.
e. lembar kerja siswa.
Setelah  praktikum, dilakukan  evaluasi dengan memberikan  angket yang  sebelumnya  telah  divalidasi  oleh seorang  pakar  Pendidikan  Fisika. Angket untuk  guru berupa 12 pernyataan (Tabel  I)  dengan menggunakan model  skala  Likert (lihat kajian pustaka dalam Barua, 2013) dan diikuti oleh empat respon  yang  menunjukkan empat tingkatan,  di mana  alternatif  responnya  adalah  Sangat  Setuju  (SS),  Setuju  (S),  Tidak  Setuju  (TS), dan Sangat  Tidak  Setuju  (STS),  sedangkan  penentuan  jumlah  skor  untuk  jawaban pernyataan dalam  angket  adalah skor 4 untuk jawaban Sangat Setuju (SS), skor 3 untuk Setuju (S), skor 2 untuk Tidak Setuju (TS), skor 1 untuk Sangat  Tidak  Setuju  (STS). Berdasarkan  tabulasi  data,  dihitung    skor rata-rata  dan  deviasi  rata-rata  (dari  dua guru) tiap butir pernyataan.
Tabel I. Lembar angket uji kelayakan penggunaan untuk guru.
No.

## Pernyataan
1. Alat praktikum sesuai dengan tujuan pembelajaran yang diharapkan.
2. Materi yang dapat dijelaskan dengan alat praktikum sesuai dengan kompetensi dasar.
3. Fungsi alat praktikum yang ditampilkan sesuai dengan materi pembelajaran siswa.
4. Siswa tertarik untuk memahami konsep dari alat praktikum yang ditampilkan.
5. Alat praktikum sesuai dengan penyampaian konsep yang telah dibahas sebelumnya.
6. Alat praktikum sesuai dengan konsep yang akan dijelaskan atau dibahas dalam materi selanjutnya.
7. Alat praktikum sesuai dengan kebutuhan siswa.
8. Motivasi siswa terhadap konsep yang sedang dibahas dengan penggunaan alat praktikum mengalami peningkatan .
9. Komunikasi yang terjadi antara guru dengan siswa pada proses pembelajaran sesuai dengan alat praktikum yang digunakan.
10. Terdapat kerja sama siswa dalam memperoleh data dari alat praktikum yang digunakan.
11. Konsep yang dipahami oleh siswa ketika guru membimbing siswa dalam menarik  kesimpulan sesuai dengan kegiatan pembelajaran dengan alat praktikum.
12. Alat praktikum yang digunakan sesuai dengan tingkat perkembangan (mental) siswa.
Adapun  tingkat  kelayakan alat  praktikum untuk  tiap  butir  pernyataan dihitung  dengan  menggunakan persamaan
%, 100 x S S P m  (7)
dengan P adalah tingkat  kelayakan  alat  peraga  (%), S adalah skor rata-rata yang  diperoleh (dari  dua  guru penilai),  dan m S adalah skor maksimum tiap  butir  pernyataan,  yaitu  empat. Persentase  yang  telah  diperoleh kemudian  ditransformasikan  ke  dalam  kalimat  yang  bersifat  kualitatif.  Untuk  menentukan  kriteria  kualitatif (sangat  layak,  layak,  kurang  layak  dan  tidak  layak) digunakan  klasifikasi  seperti  disajikan pada Tabel  II (Sari dan  Oktova,  2010). Selain  itu,  dihitung  jumlah skor rata-rata  dari  semua  butir  pernyataan  dan  deviasi standardnya.  Adapun  tingkat  kelayakan alat  praktikum secara  keseluruhan  dihitung  dengan  menggunakan persamaan  (7),  hanya  saja  kali  ini S adalah jumlah skor rata-rata  dari  semua  butir  pernyataan  dan S m adalah jumlah skor rata-rata maksimum yang mungkin, yaitu (4 per butir) x 12 butir = 48.
Tabel II. Interval nilai untuk tingkat kelayakan penggunaan alat praktikum.
No. Inteval Nilai, P Tingkat Kelayakan 1. 76 – 100 % Sangat Layak 2. 51 – 75 % Layak 3. 26 – 50 % Kurang Layak 4. 0 – 25 % Tidak Layak
Angket untuk siswa berisi 10 aspek pembelajaran yang terkait dengan alat praktikum kolektor surya (Tabel III)  dan  diisi dengan  memberikan  nilai berupa  angka  0-10. Kelengkapan  jawaban angket  yang  telah  diisi diperiksa, kemudian angket disusun  sesuai  dengan  kode  responden. Berbeda  dengan angket  guru  Fisika yang memerlukan kuantifikasi jawaban (dari  SS  sampai  dengan  STS) setiap  pernyataan  dengan  memberikan  skor sesuai  dengan  bobot  yang  telah  ditentukan  sebelumnya,  untuk angket  siswa data isian  angket  telah  berbentuk skor  angka. Berdasarkan  tabulasi  data,  dihitung    skor rata-rata  dan  deviasi  standard  (dari  12  siswa) tiap  aspek yang  dinilai,  kemudian tingkat  kelayakan alat  praktikum untuk  tiap  aspek dihitung  dengan  menggunakan persamaan  (7),  dengan S adalah skor rata-rata yang  diperoleh (dari  12  siswa  penilai),  dan m S adalah skor maksimum tiap  aspek,  yaitu  10. Setelah  itu,  dihitung  jumlah skor rata-rata  dari  semua  aspek  dan deviasi standardnya,  kemudian tingkat  kelayakan alat  praktikum secara  keseluruhan  dihitung  dengan  menggunakan persamaan  (7),  hanya  saja  kali  ini S adalah jumlah skor rata-rata  dari  semua  aspek  dan S m adalah jumlah  skor rata-rata maksimum yang mungkin, yaitu (10 per aspek) x 10 aspek = 100.
Tabel III. Lembar angket uji kelayakan penggunaan untuk siswa.
No. Aspek yang dinilai
1. Kemudahan dalam penggunaan
2. Daya tarik alat peraga
3. Kemudahan dalam pengambilan data
4. Kemudahan dalam pengecekan kinerja alat
5. Kemudahan dalam memahami penjelasan guru tentang alat
6. Kemudahan dalam menampilkan grafik
7. Kemudahan dalam menarik kesimpulan
8. Proses pembelajaran yang saya alami menyenangkan
9. Saya lebih aktif dalam berpikir
10. Saya lebih aktif bekerja sama dalam kelompok

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## a. Uji Fisik Alat
Pengambilan  data suhu  air pada  uji  fisik  alat  dilaksanakan  selama  tiga  hari    pada  tanggal  20,  23  dan  24 November 2013.
Tabel IV. Kenaikan suhu air masukan.
Waktu (jam) ∆ T m (°C) A B C D 1 2,3 ± 1,5 2,7 ± 1,2 3,0 ± 1,7 3,0 ± 2,0 2 6,3 ± 2,3 7,3 ± 2,1 5,3 ± 2,1 6,3 ± 3,1 3 11,3 ± 2,3 10,3 ± 0,6 8,3 ± 2,1 9,7 ± 4,2 4 14,0 ± 1,7 12,7 ± 0,6 11,0 ± 1,0 13,3 ± 2,5 5 14,3 ± 0,6 14,7 ± 2,5 12,3 ± 2,1 15,3 ± 3,2 6 13,3 ± 1,5 12,3 ± 3,1 11,3 ± 2,9 11,7 ± 0,6 7 10,7 ± 2,5 10,7 ± 2,5 9,0 ± 2,6 9,7 ± 1,5
Rata-rata  dan  deviasi  standard  kenaikan  suhu  air  masukan disajikan  pada Tabel IV dan  grafik  disajikan pada Gambar 2,  dan  terlihat  bahwa  dalam  batas-batas  ralat  eksperimen  tidak  terdapat  perbedaan  nyata  antara grafik kenaikan suhu air masukan dari keempat kolektor. Selain itu terlihat bahwa keempat grafik menunjukkan puncak kenaikan suhu air masukan setelah pemanasan selama 5 jam (pengamatan pukul 13.00), dan jika diambil rata-rata berbobot kenaikan suhu air masukan dari keempat kolektor diperoleh 14,2 ± 0,6 ˚ C. Sedikit lebih kecil dibandingkan kenaikan  suhu air  masukan setelah pemanasan selama 5 jam, kenaikan suhu air masukan setelah pemanasan selama 4 jam (pengamatan pukul 12.00) menunjukkan rata-rata berbobot kenaikan suhu air masukan 12,4 ± 0,5 ˚ C.
Gambar 2. Grafik kenaikan suhu air masukan.
Tabel V. Kenaikan suhu air keluaran.
Waktu (jam) ∆ T k (°C) A B C D 1 4,7 ± 3,5 5,0 ± 2,0 7,3 ± 4,0 6,3 ± 2,1 2 11,7 ± 2,1 11,3 ± 2,5 11,3 ± 5,0 13,7 ± 3,2 3 18,3 ± 1,5 17,0 ± 3,5 18,0 ± 6,2 19,0 ± 3,0 4 23,3 ± 2,5 20,7 ± 2,5 23,7 ± 4,7 21,3 ± 2,5 5 21,0 ± 4,6 22,7 ± 2,1 22,3 ± 2,5 22,0 ± 1,0 6 17,3 ± 6,7 17,3 ± 3,8 18,7 ± 3,5 16,0 ± 3,6 7 12,0 ± 6,1 9,3 ± 6,4 12,0 ± 2,6 11,3 ± 4,5
Nilai  rata-rata  dan  deviasi  standard  kenaikan  suhu  air  keluaran disajikan  pada  Tabel  V  dan  grafik disajikan pada Gambar 3, dan terlihat bahwa dalam batas-batas ralat eksperimen tidak terdapat perbedaan nyata antara grafik kenaikan suhu air keluaran dari keempat kolektor. Berbeda dengan data kenaikan suhu air masukan, di  mana  keempat  kolektor  menunjukkan  puncak  maksimum  pada  saat  yang  sama  setelah  pemanasan  5  jam, untuk  kenaikan  suhu  air keluaran  secara  sepintas  terlihat  dua  puncak  yang  berbeda.  Grafik  nilai rata-rata kenaikan  air  keluaran  untuk  kolektor  A  dan  B  menunjukkan  puncak  setelah  pemanasan  selama  5 jam (pengamatan  pukul  13.00), sedangkan  grafik  untuk  kolektor  C  dan  D  menunjukkan  puncak  setelah  pemanasan selama  4 jam  (pengamatan  pukul  12.00).  Namun  demikian,  jika  diperhitungkan  ralat  eksperimennya,  tidak terdapat  perbedaan  nyata  antara  data  keempat  kolektor.  Jika  diambil  rata-rata  berbobot  kenaikan  suhu  air keluaran dari keempat kolektor, diperoleh nilai 21,9 ± 1,4 ˚ C setelah pemanasan selama 4 jam, dan 22,1 ± 0,8 ˚ C
setelah pemanasan selama 5 jam; dengan demikian tidak terdapat perbedaan nyata antara data setelah pemanasan selama 4 jam dan 5 jam.

## Gambar 3. Grafik kenaikan suhu air keluaran.
Berdasarkan uji  fisik  alat dapat  disimpulkan bahwa semua kolektor  surya yang  dibuat  mempunyai karakteristik seragam dan berfungsi dengan baik, yaitu dapat menaikan suhu air pada masukan dan keluaran.

## b. Hasil Uji Kelayakan Penggunaan Alat
Hasil  penilaian uji  kelayakan  penggunaan oleh guru disajikan  pada Tabel  VI,  dengan  menggunakan butir-butir pernyataan  yang disajikan pada Tabel I. Kolom  ke-3 Tabel VI adalah rata-rata dan deviasi rata-rata nilai  per  butir  pernyataan  dari  dua  guru  penilai,  sedangkan  kolom  ke-4  adalah  rata-rata  dan  deviasi  rata-rata persentase nilai kelayakan per butir pernyataan dari dua guru penilai.
Sebagaimana terlihat dari Tabel VI, pada penilaian per butir pernyataan terdapat tiga nilai yang sama oleh dua  guru  (sehingga  deviasi  rata-rata  menjadi  nol),  yaitu  untuk  butir  ke- 3  “ Fungsi  alat  praktikum  yang ditampilkan  sesuai  dengan  materi  pembelajaran  siswa ”  dengan  nilai  sempurna  empat  (100%  atau  “sangat layak”),    butir  ke - 6  “ Alat  praktikum  sesuai  dengan  konsep  yang  akan  dijelaskan  atau  dibahas  dalam  materi selanjutnya ”  dengan  nilai  tiga  (75%  atau “layak”)  dan  butir  ke - 7  “ Alat  praktikum  sesuai  dengan  kebutuhan siswa ” juga dengan nilai tiga (75% atau “sangat layak”). Dengan memperhatikan jangkau nilai dalam batas -batas deviasi rata- rata, nilai kelayakan alat praktikum adalah dari “layak” hingga “sangat layak”. Terdapat nilai paling rendah sebesar 2,5 ± 0,5 (62,5 ± 12,5%) untuk butir ke- 10 “ Terdapat kerja sama siswa dalam memperoleh data dari  alat  praktikum  yang  digunakan ”,yang  dapat  ditafsirkan  sosialisasi  pembagian  tugas  sebelum  praktikum kepada si swa kurang optimal, namun ini masih berada dalam daerah “layak”.
Berdasarkan  penilaian  oleh  guru  per  butir  pernyataan  pada  Tabel  VI,  secara  keseluruhan  rata-rata  dan deviasi  standard  nilai kelayakan alat  praktikum  dari  guru  adalah  3,38 ± 0,06  atau 84,4 ± 1,5  %, sehingga berdasarkan klasifikasi tingkat kelayakan pada Tabel II dapat disimpulkan bahwa kolektor surya tersebut sangat layak digunakan sebagai alat praktikum.
Tabel VI. Hasil penilaian uji kelayakan penggunaan oleh guru.
No. Pernyataan Nilai Skala 1-4 % 1. Alat praktikum sesuai dengan tujuan pembelajaran yang diharapkan. 3,5 ± 0,5 87,5 ± 12,5 2. Materi yang dapat dijelaskan dengan alat praktikum sesuai dengan kompetensi dasar. 3,5 ± 0,5 87,5 ± 12,5 3. Fungsi alat praktikum yang ditampilkan sesuai dengan materi pembelajaran siswa. 4,0 ± 0,0 100 ± 0,0
Tabel VI (Lanjutan). Hasil penilaian uji kelayakan penggunaan oleh guru.
No. Pernyataan Nilai Skala 1-4 % 4. Siswa tertarik untuk memahami konsep dari alat praktikum yang ditampilkan. 3,5 ± 0,5 87,5 ± 12,5 5. Alat praktikum sesuai dengan penyampaian konsep yang telah dibahas sebelumnya. 3,5 ± 0,5 87,5 ± 12,5 6. Alat praktikum sesuai dengan konsep yang akan dijelaskan atau dibahas dalam materi selanjutnya. 3,0 ± 0,0 75,0 ± 0,0 7. Alat praktikum sesuai dengan kebutuhan siswa. 3,0 ± 0,0 75,0 ± 0,0 8. Motivasi siswa terhadap konsep yang sedang dibahas dengan penggunaan alat praktikum mengalami peningkatan. 3,5 ± 0,5 87,5 ± 12,5 9. Komunikasi yang terjadi antara guru dengan siswa pada proses pembelajaran sesuai dengan alat praktikum yang digunakan. 3,5 ± 0,5 87,5 ± 12,5 10. Terdapat kerja sama siswa dalam memperoleh data dari alat praktikum yang digunakan. 2,5 ± 0,5 62,5 ± 12,5 11. Konsep yang dipahami oleh siswa ketika guru membimbing siswa dalam menarik  kesimpulan sesuai dengan kegiatan pembelajaran dengan alat praktikum. 3,5 ± 0,5 87,5 ± 12,5 12. Alat praktikum yang digunakan sesuai dengan tingkat perkembangan (mental) siswa. 3,5 ± 0,5 87,5 ± 12,5
Hasil  penilaian uji  kelayakan  penggunaan oleh siswa disajikan  pada Tabel  VII,  dengan  menggunakan butir-butir  aspek  yang  disajikan  pada Tabel  III.  Kolom  ke-3 Tabel  VII adalah rata-rata  dan  deviasi  standard (bukan deviasi rata-rata seperti pada penilaian guru) nilai per aspek dari 12 siswa penilai, sedangkan kolom ke-4 adalah rata-rata dan deviasi standard persentase nilai kelayakan per aspek.
Sebagaimana terlihat dari Tabel VII, pada penilaian per aspek tidak terdapat nilai  yang sama, dengan  kata lain tidak ada deviasi standard sama dengan nol; hal ini merupakan indikasi bahwa para siswa mempunyai penilaian yang cukup bervariasi dan bebas satu  sama lain.  Walaupun  demikian,  deviasi  standard  nilai  per  aspek  relatif  kecil,  umumnya  kurang  dari  5  %, kecuali aspek ke- 2 “ daya tarik alat peraga ” yang mempunyai deviasi standard sekitar 6 %. Semua nilai per aspek menunjukkan  tingkat  kelayakan  lebih  dari  75  % atau  dengan  kata  lain  para  siswa  memberikan  nilai  “sangat layak ” pada semua aspek , dan rata-rata berbobot dari seluruh aspek memberikan tingkat kelayakan sebesar 86,8 ± 3,6 %.
Tabel VII. Hasil penilaian uji kelayakan penggunaan oleh siswa. No. Aspek yang dinilai Nilai
Skala 0-10 % 1. Kemudahan dalam penggunaan 9,3 ± 0,1 93 ± 1 2. Daya tarik alat peraga 8,1 ± 0,5 81 ± 5 3. Kemudahan dalam pengambilan data 8,7 ± 0,2 87 ± 2 4. Kemudahan dalam pengecekan kinerja alat 8,5 ± 0,2 85 ± 2
Tabel VII (Lanjutan). Hasil penilaian uji kelayakan penggunaan oleh siswa.
No. Aspek yang dinilai Nilai Skala 0-10 % 5. Kemudahan dalam memahami penjelasan guru tentang alat 8,9 ± 0,3 89 ± 3 6. Kemudahan dalam menampilkan grafik 9,0 ± 0,1 90 ± 1 7. Kemudahan dalam menarik kesimpulan 7,9 ± 0,1 79 ± 1 8. Proses pembelajaran yang saya alami menyenangkan 8,8 ± 0,1 88 ± 1 9. Saya lebih aktif dalam berpikir 8,6 ± 0,4 86 ± 4 10. Saya lebih aktif bekerja sama dalam kelompok 9,1 ± 0,4 91 ± 4

## c. Kemudahan dan Kekurangan Alat
Dalam  proses  pembuatan dan  penggunaan kolektor  surya dijumpai beberapa  kemudahan  dan  kesulitan. Kemudahan dalam pembuatan adalah bahan-bahan dan alat yang dibutuhkan mudah didapatkan. Kesulitan yang dialami dalam  pembuatan adalah  ketika  membuat  bentuk  serpentin/mengular  dari  pipa  besi dibutuhkan  alat khusus sehingga harus dilakukan di bengkel servis knalpot untuk membengkokan pipa menjadi bentuk serpentin.
Kesulitan utama penggunaan kolektor surya untuk praktikum adalah operasinya dipengaruhi kondisi cuaca yang  berubah-ubah  karena  berada  dalam  musim  hujan,  sehingga  disarankan  praktikum  dilakukan  dalam  cuaca stabil cerah pada musim kemarau.
Salah  satu  keterbatasan  penelitian  yang  dilakukan  adalah  uji  kelayakan penggunaan hanya  menggunakan angket yang diisi oleh guru dan siswa pada saat uji praktikum, sedangkan pengamatan atau observasi aktivitas uji praktikum tidak dilakukan.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Pada uji fisik diperoleh rata-rata berbobot kenaikan suhu air masukan tertinggi sebesar 14,2 ± 0,6 ˚ C, dan kenaikan  suhu  air  keluaran  tertinggi sebesar  22,1  ±    0,8 ˚ C,  sehingga  terbukti  bahwa  kolektor  surya  tersebut berfungsi dengan baik.
Uji  kelayakan  penggunaan  kolektor untuk  praktikum menunjukkan  bahwa guru-guru  Fisika memberikan persentase kelayakan sebesar 84,4 ± 1,5 %, dan siswa memberikan persentase kelayakan sebesar 86,8 ± 3,6 %. Dapat disimpulkan bahwa kolektor surya tersebut sangat layak digunakan sebagai alat praktikum.
Praktikum  fisika  dengan  kolektor  surya  sebaiknya  dilakukan  dalam  cuaca  stabil  cerah  pada  musim kemarau.
Untuk penelitian selanjutnya, pada uji praktikum selain digunakan angket yang diisi oleh guru dan siswa, pengamatan atau observasi aktivitas uji praktikum perlu juga dilakukan.

## DAFTAR PUSTAKA
Adegoke, B.  A.,  dan Chukwunenye, N.,  2013, “Improving  students’ learning  outcomes  in  practical  physics, which  is  better?  Computer  simulated  experiment  or  hands-on  experiment? ” , IOSR  Journal  of  Research  & Method in Education, 2(6), 18-26.
Azar, A., dan Şengülec, Ö.A. , 2011, “ Computer-Assisted and Laboratory Assisted teaching methods in physics teaching: The effect on student achievement and attitude towards physics ,” Eurasian Journal of Physics and Chemistry Education (Special Issue), 43 – 50.
Badan Standar Nasional Pendidikan, 2006, “ Standar isi untuk satuan pendidikan dasar dan menengah, standar isi dan kompetensi dasar SMA/MA ,” Jakarta: BSNP. Barua ,  A.,  2013,  “ Methods  for  decision- making  in  survey  questionnaires  based  on  Likert  scale”, Journal  of Asian Scientific Research, 3(1), 35-38.
Jafarkazemi, F.,  Saadabadi,  S.  A.,  dan  Pasdarshahri,  H.,  2012,  “ The  optimum  tilt  angle  for  flat-plate  solar collectors in Iran ”, Journal of Renewable and Sustainable Energy, 4, 013118 (2012). Lee, K., Lee, J., Yoon, E., Joo, M., Lee, S., dan Baek , N., 2014, “ Annual  measured performance of building- integrated  solar  energy  systems  in  demonstration  low-energy  solar  house ”, Journal  of Renewable and Sustainable Energy, 6, 042013.
Oktova, R., dan Santoso, S., 2012, “ Pengaruh cacah kaca penutup terhadap kenaikan suhu maksimum air tandon pada kolektor surya plat datar ”, Berkala Fisika Indonesia, 4 (1 & 2), 33-41.
Omar,  E., Haitham,  A.-R.,  dan Frede,  B., 2014, "Renewable  energy  resources:  Current  status,  future  prospects and their enabling technology", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39, 748 – 764.
Richter, J. L., 2009, “Solar collector basics”, Journal of Renewable and Sustainable Energy, 1, 043112. Sari,  P., dan  Oktova, R., 2010,  “ Pemanfaatan  Web  Builder  untuk perancangan  media  pembelajaran online tentang pengaruh rotasi bumi terhadap gerak bandul matematis, ” Berkala Fisika Indonesia, 2(2), 54-63. Serway, R.A. dan Jewett, J.W., 2010, “ Fisika untuk sains dan teknik ,” Buku 2 Edisi 6, Jakarta: Salemba Teknika. Tamir, P., 1977 , “ How are the laboratories used? ”, Journal of Research in Science Teaching, 14, 311-316. Walker, A., 2013, “ Solar energy: technologies and project delivery for buildings, “ New York: John Wiley.