Download - KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
1/13
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR
Nama : Alif Kurniaputera Artanto
NPM : 0906556856
Grup : A1
Fakultas/Departemen : Teknik/Teknik Kimia
No. Percobaan : KR 02
Nama Percobaan : Calori Work
Tanggal Percobaan : 06 April 2010
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar
(UPP-IPD)
Universitas Indonesia
Depok
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
2/13
I. Tujuan Praktikum
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
II. PeralatanSumber Tegangan yang Dapat Divariasikan
Kawat Konduktor (bermassa 2 gr)
Termometer
Voltmeter dan Amperemeter
Adjustable Power Supply
Camcorder
Unit PC beserta DAQ dan Perangkat Pengendali Otomatis
III. Landasan Teori
Hubungan kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan.
Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Hal ini sesuai dengan bunyi
hokum pertama termodinamika, yaitu :
Perubahan energi dalam dari suatu sistem termodinamika tertutup sama dengan total dari
jumlah energi kalor yang disuplai ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan terhadap
sistem.
Pada percobaan kali ini akan dilakukan pengkonversian energi dari energi listrik menjadi
energi panas. Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu konduktor yang
mempunyai resistansi dinyatakan dengan persamaan :
W = V . I . t ( 1 )Dimana :
W = energi listrik ( Joule )
V = Tegangan listrik ( Volt )
I = Arus listrik ( Ampere )
t = waktu / lama arliran listrik ( sekon )
Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam bentuk kenaikantemperatur. Ada suatu perbedaan antara kalor (heat) dan energi dalam dari suatu bahan. Kalor
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
3/13
hanya digunakan bila menjelaskan perpindahan energi dari satu tempat ke yang lain. Kalor
adalah energi yang ditransfer dari satu benda ke benda lain akibat adanya perbedaan
temperatur.. Sedangkan energi dalam (termis) adalah energi karena temperaturnya.
Satuan kalor adalah kalori dimana, 1 kalori adalah jumlah energi kalor yang diperlukan untuk
menaikkan temperatur 1 gr air dari 14,5 C menjadi 15,5 C. Dalam sistem British, 1 Btu
(British Thermal Unit) adalah kalor untuk menaikkan temperatur 1 lb air dari 63 F menjadi
64 F.
1 kal = 4,186 J = 3,968 x 10-3 Btu
1 J = 0,2389 kal = 9,478 x 10-4 Btu
1 Btu = 1055 J = 252,0 kal
Kapasitas kalor (C) : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari suatu
sampel bahan sebesar 10C.
Q = C T ( 2 )Kapasitas panas dari beberapa benda sebanding dengan massanya, maka lebih mudah bila
didefinisikan kalor jenis, c :
Kalor jenis (c) : jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur dari 1 gr massa
bahan sebesar 10C. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan
dengan persamaan :
Q = m . c (Ta T) ( 3 )Dimana:
Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kg )
m = massa zat ( kg )
c = Kalor Jenis zat ( J /kg )
Ta = Suhu akhir zat ( )
T = Suhu mula-mula ( )
Sebagai gambaran, terdapat grafik penambahan energi terhadap temperatur sebagai aplikasi
rumusan diatas pada perubahan fasa air. Terlihat fasa air yang berubah seiring dengan
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
4/13
penambahan energi. Total energi yang diperlukan adalah dengan menjumlahkan energi yang
diperlukan untuk membentuk setiap fase dengan kalor jenis yang berbeda pada setiap fase.
Grafik 1. Grafik Perubahan Suhu dan Wujud Air Terhadap Penambahan Energi
Tabel 1. Tabel Panas Jenis dan Kapasitas Panas Molar untuk Berbagai Padatan dan
Cairan pada Suhu 20
Zat c (J/kg. ) c (kkal/kg. ) cm (J/ml. )
Aluminium 900 0,215 24,3
Bismuth 123 0,0294 25,7
Tembaga 386 0,0923 24,5
Emas 216 0,0301 25,6
Es (-10 ) 2050 0,49 36,9
Timah hitam 128 0,0305 26,4
Perak 233 0,0558 24,9
Tungsten 134 0,0321 24,8
Seng 387 0.0925 25,2
Alcohol (ethyl) 2400 0,58 111
Raksa 140 0,033 28,3
Air 4180 1,00 75,2
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
5/13
Jika suatu zat memiliki suatu kalor jenisyang makin tinggi maka untuk meningkatkan suhu
benda tersebut akan diperlukan energi yang lebih. Air memiliki kalor jenis yang tinggi
sehingga kita dapat memanfaatkan hal tersebut. Salah satunya adalah dengan menggunakan
uap sebagai sebuah perantara untuk membawa energi panas. Uap yang memilik kalori yang
sangat tinggi akan mengeluarkan jumlah energi yang banyak saat berubah menjadi air.
Salah satu kegunaan lainnya adalah untuk para nelayan. Pada siang hari matahari akan
memanaskan darat dan laut, karena air memiliki kalor jenis yang tinggi maka darat akan
menjadi lebih panas sehingga terjadi aliran angin dari laut ke darat yang akan membantu
nelayan pulang. Hal yang sebaliknya terjadi pada malam hari, ketika darat sudah menjadi
dingin tetapi laut masih menyimpan banyak kalor. Hal ini menyebabkan tada aliran angin dari
darat ke laut karena perbedaan tekanan sehingga dapat membantu nelayan untuk memancing
kelaut.
Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain.
Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi
kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam
pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat
yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas
listrik, dll.
Dalam percobaan ini sebuah kawat dililitkan pada sebuah sensor temperatur. Kawat tersebut
akan dialiri arus listrik sehingga mendisipasikan energi kalor. Perubahan temperatur yang
terjadi akan diamati oleh sensor kemudian dicatat oleh sistem instrumentasi. Tegangan yang
diberikan ke kawat dapat dirubah sehingga perbuahan temperatur dapat bervariasi sesuai
dengan tegangan yang diberikan.
Gambar 1. Gambar Rangkaian Percobaan
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
6/13
IV. Prosedur Percobaan
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah
halaman ini.
1. Mengaktifkan Webcam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !
2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor !
3. Mengh idupkan Power Supply dengan mengklik radio button disebelahnya.
4. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat
konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengklik icon ukur!
5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hinggamendekati temperatur awal saat diberikan V0 .
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3
V. Data Percobaan
Tabel 2. Data saat Tegangan V0
Waktu (s) I (A) V (V) Suhu ( oC)
3 23.84 0 18.9
6 23.84 0 18.9
9 23.84 0 18.9
12 23.84 0 18.9
15 23.84 0 18.9
18 23.84 0 18.9
21 23.84 0 18.9
24 23.84 0 18.9
27 23.84 0 18.9
30 23.84 0 18.9
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
7/13
Tabel 3. Data saat Tegangan V1
Waktu (s) I (A) V (V) Suhu ( oC)
3 35.48 0.66 18.9
6 35.48 0.66 19.0
9 35.48 0.66 19.2
12 35.48 0.66 19.4
15 35.48 0.66 19.6
18 35.48 0.66 19.8
21 35.48 0.66 19.9
24 35.48 0.66 20.0
27 35.48 0.66 20.1
30 35.48 0.66 20.3
Tabel 4.Data saat Tegangan V2
Waktu (s) I (A) V (V) Suhu ( oC)
3 51.79 1.58 20.0
6 51.79 1.58 20.4
9 51.79 1.58 21.3
12 51.79 1.58 22.3
15 51.79 1.58 23.2
18 51.79 1.58 24.1
21 51.79 1.58 24.9
24 51.79 1.58 25.6
27 51.79 1.58 26.3
30 51.79 1.58 26.9
Tabel 5. Data saat Tegangan V3
Waktu (s) I (A) V (V) Suhu ( oC)
3 42.55 1.06 23.4
6 42.55 1.06 23.3
9 42.55 1.06 23.4
12 42.55 1.06 23.6
15 42.55 1.06 23.9
18 42.55 1.06 24.1
21 42.55 1.06 24.2
24 42.55 1.06 24.4
27 42.55 1.06 24.630 42.55 1.06 24.6
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
8/13
VI. Hasil dan Evaluasi
1. Berdasarkan data yang di dapat , Buatlah grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat
konduktor.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
S u
h u
( o C
)
Waktu (Sekon)
Grafik Suhu terhadap Waktu untuk V0 = 0.00 Volt
V0
y = 0.1576x + 18.753
18
18.5
19
19.5
20
20.5
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
S u
h u
( o C
)
Waktu (Sekon)
Grafik Suhu terhadap Waktu untuk V1 = 0.66 Volt
V1
Linear (V1)
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
9/13
y = 0.8097x + 19.047
0
5
10
15
20
25
30
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
S u
h u
( o C
)
Waktu (Sekon)
Grafik Suhu terhadap Waktu untuk V2 = 1.58 Volt
V2
Linear (V2)
y = 0.163x + 23.053
22
22.5
23
23.5
24
24.5
25
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
S u
h u
( o C
)
Waktu (Sekon)
GrafiK Suhu Terhadap Waktu untuk V3 = 1.06 Volt
V3
Linear (V3)
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
10/13
2. Untuk tegangan V1 , V2 dan V3 , hitunglah nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat konduktor yang digunakan.
Sesuai dengan rumus kalor (1) dan (3), maka didapat :
W = V.I.t dan Q = m.c.(Ta T) W = Q = Energi ( Joule )
W = Q
V.I.t = m.c.(Ta T)
maka: c =
Dari rumus tersebut kita dapat mencari kalor jenis (c) kawat tersebut dengan
menggunakan data dari ketiga percobaan diatas.
Untuk Tegangan V1 = 0.66 Volt
Diketahui:
V= 0.66 Volt
I = 35.48 A
t = 30 sekon
m = 0.002 kg
T = 20.3 - 18.9 = 1.4 oC
C = = = 250.89 J/kg
Untuk Tegangan V2 = 1.58 Volt
Diketahui:
V= 1.58 Volt
I = 51.79 A
t = 30 sekon
m = 0.002 kg
T = 26.9 20.0 = 6.9 oC
C = = = 177.89 J/kg
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
11/13
Untuk Tegangan V3 = 1.06 Volt
Diketahui:
V= 1.06 Volt
I = 42.55 A
t = 30 sekon
m = 0.002 kg
T = 24.6 23.4 = 1.2 oC
C = = = 563.79 J/kg
3. Berdasarkan nilai c yang saudara peroleh, tentukan jenis kawat konduktor yang digunakan.
C rata-rata
s = = = 118
c = 118
Berdasarkan tabel dari landasan teori, kawat yang digunakan paling mungkin adalah
tembaga yang memiliki kalor jenis 386 J/kg oC karena meupakan hasil yang paling
mendekati kalor jenis dari percobaan.
4. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.
a) Analisis Hasil
Pada percobaan kali kini setelah melakukan empat kali pengukuran kita
mengolah tiga dari empat pengukuran tersebut untuk mencari kalor jenis
kawat tersebut. Kita hanya menggunakan tiga karena hanya tiga pengukuran
yang memilki nilai V tidak nol. Dari pengolahan data tersebut kita telah
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
12/13
memperoleh tiga hasil yang berbeda untuk c (250.89. 177.89,563.79). Hal ini
terjadi karena pada saat percobaan suhu belum balik ke suhu semula saat V0.
Hal ini disebabkan karena mungkin koneksi internet yang buruk sehingga
tampilan video sangat lambat untuk dilihat.
Hasil c yang sangat bervarisi menyebabkan ketidak pastian untuk perobaan ini
sangat tinggi; melebihi 30%. Selanjutnya dengan nilai literature pun kalor
jenis dari percobaan memilik perbedaan yang masih tinggi yaitu lebih dari
50J/kg oC.
Kesalahan pada percobaan paling mempengaruhi saat percobaan keempat
dengan V3, dapat dilihat dari nilai c yang diperoleh dari jauh beda dari
percobaan dengan V1 atau V2. Hal ini dikarenakan saat percobaan dengan V2
telah selesai , suhu kawat tersebut belum balik pada suuhu semula sehingga
mempengaruhi T untuk ppercobaan dengan V3
b)Analisis Grafik
Dari data percobaan kita dapat memperoleh empat grafik. Grafik yang pertama
tidak mengalamim perubahan suhu dan menunjukkan garis yang mendatar hal
ini disebabkan karena kawat dalam perobaan belum diberi tegangan sehingga
tidak akan member energy dan suhu tidak akan naik.
Grafik kedua hingga keempat menunjukkan bahwa semakin lama suatu kawta
diberi tegangan maka energy yang diperoleh akan bertamabah sehingga akan
menaikkan suhunya. Akan tetapi dapat diperhatikan bahwa ketiga grafik
terakhir memiliki kemiringan yang berbeda hal ini diseabkan oleh besarnya
tegangan yang diberikan. Dapat diperhatikan bahwa grafik keiga lebih curam
karena memiliki tegangan yang lebih besar.
-
8/8/2019 KR 02-AlifKurniaputeraArtanto
13/13
VII. Kesimpulan
Ketika kawat dialiri listrik, maka temperatur kawat tersebut akan naik.
Semakin tinggi arus listrik yang mengalir maka temperatur kawat akan semakinbesar.
Benda yang memiliki kalor jenis kecil, hal tersebut menandakan bahwa benda tersebut
mempunyai konduiktivitas yang tinggi, karena dapat menaikkan suhunya dengan
energi yang kecil
Benda yang memiliki kalor jenis besar, hal tersebut menandakan bahwa
konduiktivitasnya rendah, karena berarti benda tersebut membutuhkan energi yang
besar untuk menaikkan suhunya.
Energi bersifat kekal dan dapat berubah bentuk. Percobaan ini membuktikan
perubahan Energi Listrik menjadi Energi Kalor yang meningkatkan temperature
kawat.
VIII. Referensi
1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.
2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John
Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
3. Tippler, Paul A.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Erlangga, Jakarta,
1998.
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamics