kr01-felixcahyokuncorojakti

8/3/2019 KR01-FelixCahyoKuncoroJakti

1/22

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

NAMA : FELIX CAHYO KUNCORO JAKTI

NPM : 0906511763

GRUP : A-5

FAKULTAS/DEPARTEMEN : TEKNIK/TEKNIK SIPIL

NO PERCOBAAN : KR 01

NAMA PERCOBAAN : DISIPASI KALOR HOT WIRE

TANGGAL PERCOBAAN : 11 MARET 2010

KAWAN KERJA : -

ASISTEN : ALI

UNIT PELAKSANA PENDIDIKANILMU PENGETAHUAN DASAR

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2010


2/22

1 DISIPASI KALOR HOTWIRE| KR 01

DISIPASI KALOR HOTWIRE

I. TUJUAN PERCOBAANMenggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. PERALATAN1. Kawat pijar (hotwire)2. Fan3. Voltmeter dan Amperemeter4.Adjustable power supply5. Camcorder6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis


3/22

KR 01 | DISIPASI KALOR HOTWIRE 2

III. LANDASAN TEORI

a) Disipasi EnergiEnergi mekanik akibat gerakan partikel materi dan dapat dipindah dari satu tempat

ke tempat lain disebut kalor. (Syukri S, 1999).

Hubungan kuantitatif antara kalor dan bentuk lain energi disebut termodinamika.

Termodinamika dapat didefinisikan sebagai cabang kimia yang menangani

hubungan kalor, kerja, dan bentuk lain energi dengan kesetimbangan dalam reaksi

kimia dan dalam perubahan keadaan (Keenan, 1980).

Hukum pertama termodinamika menghubungkan perubahan energi dalam suatu

proses termodinamika dengan jumlah kerja yang dilakukan pada sistem dan jumlah

kalor yang dipindahkan ke sistem (Petrucci, 1987).

Hukum kedua termodinamika, yaitu membahas tentang reaksi spontan dan tidak

spontan. Proses spontan yaitu reaksi yang berlangsung tanpa pengaruh luar.

Sedangkan reaksi tidak spontan tidak terjadi tanpa bantuan luar.

Energi disipasi dapat berarti energi yang hilang dari suatu sistem. Hilang dalam arti

berubah menjadi energi lain yang tidak menjadi tujuan suatu sistem (dalam

percobaan, energi listrik berubah menjadi energi kalor). Timbulnya energi disipasi

secara alamiah tidak dapat dihindari. Contohnya:

1) Energi panas yang timbul akibat gesekan. Dalam hal ini, timbulnya gesekandianggap merugikan.

2) Energi listrik yang terbuang akibat adanya hambatan pada kawat penghantar.3) Energi panas pada transformator (trafo). Trafo dikehendaki untuk mengubah

tegangan. Namun, pada kenyataan, timbul panas pada trafo. Panas inilah yang

dianggap sebagai energi disipasi.

Dalam fisika, disipasi mewujudkan konsep sistem dinamis di mana modus mekanis

yang penting, seperti gelombang atau osilasi, kehilangan energi selama waktu,

biasanya karena tindakan gesekan atau turbulensi. Energi yang hilang diubah
http://blogkita.info/tag/termodinamikahttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Physics&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhjgGty2gtVmv-PtXOqe9Q7MktENXghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamical_system&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhElyEfz_Ji4fB3m-7SNEvQIEkjEQhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Wave&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhjjsoma2Bhe7i_JJVPTIsUtYThxxQhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Oscillation&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhh9ghZSWgMye5K8v4LJfNlW51Sv4whttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Energy&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhFM5-FJaSH9G0Duvx_Yw-PdlcRtAhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Time&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhgUvsUtaeyCLS59PWei6ApMu1NGJwhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Friction&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhggnWx8Hgwqv93vWTMXyDUxp340oAhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Turbulence&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhnZ1M5Qi98kQ9tcnQWxfuJx768Dwhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Turbulence&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhnZ1M5Qi98kQ9tcnQWxfuJx768Dwhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Friction&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhggnWx8Hgwqv93vWTMXyDUxp340oAhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Time&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhgUvsUtaeyCLS59PWei6ApMu1NGJwhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Energy&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhFM5-FJaSH9G0Duvx_Yw-PdlcRtAhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Oscillation&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhh9ghZSWgMye5K8v4LJfNlW51Sv4whttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Wave&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhjjsoma2Bhe7i_JJVPTIsUtYThxxQhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamical_system&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhElyEfz_Ji4fB3m-7SNEvQIEkjEQhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Physics&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhjgGty2gtVmv-PtXOqe9Q7MktENXghttp://blogkita.info/tag/termodinamika


4/22


menjadi panas, menaikkan temperatur dari sistem. Sistem seperti ini disebut sistem

disipasi.

b) Hotwire sebagai Sensor Kecepatan Aliran UdaraPerkembangan teknologi yang cepat dalam peralatan penyensoran telah

memungkinkan berbagai pengukuran aliran fluida dilakukan dengan berbagai

sensor yang memberikan hasil-hasil pengukuran yang akurat. Untuk pengukuran

berbagai aliran turbulen, salah satu jenis sensor yang banyak digunakan adalah

hotwire anemometer.

Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan

sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah aksial

saja. Probe seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus (delicate)

yang disatukan pada dua kawat baja dengan arus listrik dan bekerja berdasarkan

prinsip perpindahan panas konveksi. Masing masing ujung probe dihubungkan ke

sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan

didisipasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi

sebanding dengan tegangan, arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan

lamanya waktu arus listrik mengalir.

= . . . . . . . . . ( )

Bilaprobe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga

merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir

maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir

juga berubah.

Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio

yang dirumuskan sebagai :

Overheat ratio = (2)
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamics&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhjkerWST3J_DLy9UqMQDK1GS77bywhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Temperature&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhrmawIUMiiIUeC3vN_mr3y2TpYeghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Dissipative_system&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhixzB06lANNzrnxv2bOLapSP5h2pghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Dissipative_system&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhixzB06lANNzrnxv2bOLapSP5h2pghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Dissipative_system&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhixzB06lANNzrnxv2bOLapSP5h2pghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Dissipative_system&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhixzB06lANNzrnxv2bOLapSP5h2pghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Temperature&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhhrmawIUMiiIUeC3vN_mr3y2TpYeghttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamics&rurl=translate.google.co.id&usg=ALkJrhjkerWST3J_DLy9UqMQDK1GS77byw


5/22


Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient(ruangan).

Sistem hot-wire anemometer yang digunakan meliputi sebuah single normal

hotwire probe, DISA 55M01 main unit, 55M11 CTA booster adapter, dan 55M05

power pack. Probe yang digunakan dioperasikan dalam suatu mode temperatur

konstan untuk menyediakan respon frekuensi yang lebih tinggi. Dalam mode

temperatur konstan, resistansi kawat, Rw dipertahankan konstan untuk

memfasilitasi respon instantaneous dari inersia termal sensor terhadap berbagai

perubahan dalam kondisi aliran.

Single normal probe

Hotwire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan

hubungan antara tegangan kawat (wire voltage, E) dengan kecepatan referensi

(reference velocity, U). Setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi

kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan persamaan

tersebut.

Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial.


6/22


Beberapa persamaan yang dapat digunakan antara lain:

1) Persamaan Simple Power-lawPersamaan ini diperkenalkan oleh L.V. King dan dirumuskan sebagai berikut:

=+ (3)dimana A dan B merupakan konstanta-konstanta kalibrasi, E merupakantegangan kawat, n merupakan konstanta pangkat, dan U merupakan komponen

kecepatan aksial.

2) PersamaanExtended Power-lawPersamaan ini diperkenalkan oleh R.G. Siddal dan T.W. Davies yang

diformulasikan sebagai berikut:

=+ + (4)dimana A, B, dan C adalah konstanta-konstanta kalibrasi dan n = 0.5.

Pada percobaan yang akan dilakukan, yaitu mengukur tegangan kawat pada

temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan

kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan

divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari

daya maksimal 230 m/s.

c) KonveksiKonveksi adalah proses di mana kalor ditransfer dengan pergerakan molekul dari

satu tempat ke tempat yang lain. Sementara konduksi hanya melibatkan molekul

(dan/atau elektron) yang hanya bergerak dalam jarak yang kecil dan bertumbukan,

konveksi melibatkan pergerakan molekul dalam jarak yang besar.

Tungku dengan udara yang dipaksa, di mana udara dipanaskan, dan kemudian

ditiup oleh kipas angin ke dalam ruangan, merupakan satu contoh konveksi yang

dipaksakan. Konveksi alami juga terjadi, dan satu contoh yang banyak dikenal

adalah bahwa udara panas akan naik. Misalnya, udara di atas radiator (atau

pemanas jenis lainnya) memuai pada saat dipanaskan, dan kerapatannya akan

berkurang; karena kerapatan menurun, udara tersebut naik, sama seperti sebatang

kayu yang diceburkan ke dalam air akan terapung ke atas karena massa jenisnya

lebih kecil dari massa jenis air. Air samudra yang hangat atau dingin, seperti Gulf


7/22


Stream yang sejuk, menunjukkan konveksi alami dalam skala besar. Angin

merupakan contoh konveksi yang lain, dan cuaca pada umumnya merupakan hasil

dari arus udara yang konvektif.

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mengaktifkan Web cam dengan mengklikicon video pada halaman web r-Lab.2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengklik pilihan

drop down pada iconatur kecepatan aliran.

3. Menghidupkan motor penggerak kipas dengan mengklik radio button pada iconmenghidupkan power supply kipas.

4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hotwire dengan cara mengklikiconukur.

5. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s.

V. DATA PENGAMATAN

Waktu Kec Angin V-HW I-HW

1 0 2,112 56,52 0 2,112 54,8

3 0 2,112 53,9

4 0 2,112 54,3

5 0 2,112 56,2

6 0 2,112 53,9

7 0 2,112 53,9

8 0 2,112 55,6

9 0 2,112 54,9

10 0 2,112 53,9


1 70 2,056 58,7

2 70 2,058 54,7

3 70 2,059 54,3

4 70 2,057 58,0

5 70 2,057 54,6

6 70 2,058 54,4

7 70 2,056 58,0

8 70 2,057 54,5


8/22


9 70 2,058 54,6

10 70 2,056 58,0


1 110 2,041 59,52 110 2,041 54,3

3 110 2,040 58,1

4 110 2,042 54,7

5 110 2,039 56,3

6 110 2,039 56,1

7 110 2,040 55,0

8 110 2,040 57,5

9 110 2,039 54,4

10 110 2,040 58,5


1 150 2,033 55,4

2 150 2,033 56,9

3 150 2,032 55,0

4 150 2,032 57,8

5 150 2,032 54,6

6 150 2,032 58,6

7 150 2,032 54,4

8 150 2,032 59,19 150 2,033 54,4

10 150 2,032 59,2


1 190 2,028 54,5

2 190 2,028 59,4

3 190 2,027 54,5

4 190 2,028 59,4

5 190 2,027 54,56 190 2,027 59,4

7 190 2,027 54,5

8 190 2,027 59,2

9 190 2,027 54,5

10 190 2,027 59,0


1 230 2,024 56,8

2 230 2,025 55,93 230 2,025 56,8


9/22


4 230 2,025 55,7

5 230 2,025 57,0

6 230 2,025 55,5

7 230 2,024 57,3

8 230 2,024 55,4

9 230 2,025 57,4

10 230 2,025 55,3

VI. PENGOLAHAN DATA

Berdasarkan data pengamatan di atas, maka bisa didapat grafik Tegangan Hotwire

terhadap Waktu seperti ditampilkan di bawah ini,

Sementara, dari data pengamatan tersebut, kita dapatkan

Waktu Kec Angin (m/s) (v) V-HW (V)

1 0 2,112

2 0 2,112

3 0 2,112

4 0 2,112

5 0 2,112

6 0 2,1127 0 2,112

2,010

2,020

2,030

2,040

2,050

2,060

2,070

2,080

2,090

2,100

2,110

2,120

0 2 4 6 8 10 12

Tegangan

Hotwire(V)

Waktu (s)

Grafik Tegangan Hotwire terhadap Waktu

0 m/s

70m/s

110m/s

150 m/s

190 m/s

230 m/s


10/22


8 0 2,112

9 0 2,112

10 0 2,112

1 = 0 1 = 2,112


1 70 2,056

2 70 2,058

3 70 2,059

4 70 2,0575 70 2,057

6 70 2,058

7 70 2,056

8 70 2,057

9 70 2,058

10 70 2,056

2 = 70 2 = 2,057

y = 2,112

R = 0

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

0 2 4 6 8 10 12

Tegangan

(V)

Waktu (s)

Grafik Tegangan terhadapWaktu (Kecepatan Angin 0 m/s)

0 m/s

Linear (0 m/s)


11/22


Waktu Kec Angin (m/s) (v) V-HW (V)1 110 2,041

2 110 2,041

3 110 2,040

4 110 2,042

5 110 2,039

6 110 2,039

7 110 2,040

8 110 2,040

9 110 2,039

10 110 2,040

3 = 110 3 = 2,040


1 150 2,0332 150 2,033

y = -7E-05x + 2,0576R = 0,0455

2,055

2,056

2,057

2,058

2,059

2,060

0 5 10 15

Tegangan(

V)

Waktu (s)


Tegangan

Linear (Tegangan)

y = -0,0002x + 2,0411

R = 0,2863

2,038

2,039

2,040

2,041

2,042

2,043

0 5 10 15

Tegang

an

(V)

Waktu (s)


110 m/s

Linear (110 m/s)


12/22


3 150 2,032

4 150 2,032

5 150 2,032

6 150 2,032

7 150 2,032

8 150 2,032

9 150 2,033

10 150 2,032

4 = 150 4 = 2,032


1 190 2,028

2 190 2,028

3 190 2,027

4 190 2,028

5 190 2,027

6 190 2,027

7 190 2,027

8 190 2,027

9 190 2,027

10 190 2,027

5 = 190 5 = 2,027

y = -0,00005x + 2,0326

R = 0,11692,032

2,032

2,033

2,033

2,034

0 5 10 15

Tegangan

(V)

Waktu (s)


150 m/s

Linear (150 m/s)


13/22


Waktu Kec Angin (m/s) (v) V-HW (V)1 230 2,024

2 230 2,025

3 230 2,025

4 230 2,025

5 230 2,025

6 230 2,025

7 230 2,024

8 230 2,024

9 230 2,025

10 230 2,025

6 = 230 6 = 2,025

Dalam penggambaran grafik, akan dicari persamaan garis lurus terbaik yang

merepresentasikan data pengamatan di atas.

y = -0,0001x + 2,0279

R = 0,52092,027

2,027

2,027

2,027

2,027

2,028

2,028

2,028

2,028

0 2 4 6 8 10 12


190 m/s

Linear (190 m/s)

y = 6E-06x + 2,0247

R = 0,0014

2,024

2,024

2,024

2,024

2,025

2,025

2,025

2,025

0 2 4 6 8 10 12


230 m/s

Linear (230 m/s)


14/22


Garis lurus yang akan dicari adalah = +

Menggunakan Metode Kuadrat Terkecil (Least Square),

Pengukuran

ke-

Kec.Angin

(m/s) (xi)

V-HW (V) (yi) 1 0 2,112 0 0 0

2 70 2,057 4900 4,231 143,99

3 110 2,040 12100 4,162 224,40

4 150 2,032 22500 4,129 304,80

5 190 2,027 36100 4,109 385,13

6 230 2,025 52900 4,101 465,75

=

=750 =12,293 2

= 128500

2

= 20,732 = 1524,07

= ()()2 2

=61524,07 75012,293

6128500 7502

= 9144,42 9219,75771000 562500

=75,33208500

= 0,0003613= 0,0004

=2() ()()

2 2

=12850012,293 7501524,07

6128500 7502

=1579650,5 1143052,5

771000 562500

=436598

208500

= 2,094

Persamaan garis yang dimaksud adalah = ,+ ,.


15/22


VII. ANALISIS DATA

Pada praktikum kali ini, kita melakukan percobaan disipasi kalor hotwire. Praktikum ini

bertujuan untuk menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

Praktikum ini tidak dilaksanakan secara manual, melainkan streaming melalui internet,

yaitu situs r-Lab. Langkah yang dilakukan adalah menghembuskan angin dengan

kecepatan yang berbeda-beda pada single normal probe hotwire. Sumber angin adalah

fan/kipas angin. Sedangkan, hotwire yang digunakan adalah sebuah kawat logam

pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja dengan arus listrik, yang

masing-masing ujungnya dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Besarnya energi

listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan, arus listrik yang mengalir di probe

tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

=

Percobaan dilakukan dengan menghembuskan angin dengan kecepatan berbeda-beda,

yaitu 0 m/s (tidak dihembuskan udara), 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230

m/s. Ketika angin dihembuskan pada hotwire, akan mengubah nilai resistansi kawat,

sehingga akan merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Hal ini, juga akan

berpengaruh terhadap tegangan listrik yang mengalir pada kawat. Dengan kecepatanangin yang sama, pengukuran dilakukan setiap sekon sebanyak 10 kali. Hal ini

y = -0,0004x + 2,094

R = 0,83032,000

2,020

2,040

2,060

2,080

2,100

2,120

0 50 100 150 200 250

Tegangan

(V)

Kecepatan Angin (m/s)

Grafik Tegangan Hotwire terhadapKecepatan Angin

Tegangan

Linear (Tegangan)


16/22


dilakukan untuk mendapatkan variasi data dan untuk mendapatkan data yang akurat

hingga hasil pengukuran akan memiliki pendekatan yang baik terhadap nilai yang

sesungguhnya.

Dengan kecepatan angin yang sama, walaupun diukur setiap sekon sebanyak 10 kali,

tidak tercatat perubahan tegangan hotwire yang signifikan. Tercatat beberapa fluktuasi,

namun tidak terlalu jauh dari nilai tegangan rata-rata. Dapat dinyatakan, bahwa waktu

tidak berpengaruh terhadap tegangan hotwire bila kecepatan angin yang dihembuskan

sama.

Namun, bila melihat data pengamatan serta membuat hubungan antara tegangan dan

kecepatan angin, maka didapat bahwa perubahan kecepatan angin akan berpengaruh

signifikan terhadap tegangan hotwire.

Pengukuran ke- Kec.Angin Rata-Rata (m/s) V-HW Rata-Rata (V)

1 0 2,112

2 70 2,057

3 110 2,040

4 150 2,032

5 190 2,027

6 230 2,025

Ketika fan belum dinyalakan (angin belum dihembuskan), tegangan hotwire berkisar

2,112 volt. Penambahan kecepatan angin berbanding terbalik dengan tegangan hotwire.

Adanya hembusan angin pada kawat pijar akan menyebabkan terjadinya perubahan

resistansi pada kawat di mana perubahan tersebut berbanding lurus dengan kecepatan

udara yang mengalir maka tegangan yang terjadi pada sistem semakin kecil dan arus

semakin besar.

= .

Semakin besar kecepatan angin, maka semakin kecil tegangan hotwire, yang

sebenarnya tidak terlalu signifikan apabila tidak diukur dengan peralatan digital atau

bila diukur manual, karena nilai tegangan kawat berkisar 2 volt dan hanya berbeda

ketelitian 3 angka di belakang koma.


17/22


Meningkatnya resistansi kawat juga akan meningkatkan overheat ratio, yaitu jumlah

perpindahan panas yang diterima olehprobe, seperti dinyatakan dalam persamaan (2),

Overheat ratio =Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient(ruangan).

Hal ini ketika kecepatan bertambah, resistansi bertambah dan tegangan berkurang,

maka energi listrik yang terdisipasi menjadi energi kalor akan berkurang.

Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya pada

peristiwa gesekan energi mekanik berubah menjadi panas. Pada mesin uap panas

diubah menjadi energi mekanik. Demikian pula energi listrik dapat diubah menjadi

panas atau sebaliknya. Sehingga dikenal adanya kesetaraan antara panas dengan energi

mekanik/listrik, secara kuantitatif hal ini dinyatakan dengan angka kesetaraan panas-

energi listrik/mekanik. Kesetaraan panas-energi mekanik pertama kali diukur oleh Joule

dengan mengambil energi mekanik benda jatuh untuk mengaduk air dalam kalorimeter

sehingga air menjadi panas. Energi listrik dapat diubah menjadi panas dengan cara

mengalirkan arus listrik pada suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air yang berada

dalam kalorimeter. Energi listrik yang hilang dalam kawat tahanan besarnya adalah:

= . .

di mana :

V= beda potensial antara kedua ujung kawat tahanan [volt]

i = kuat arus listrik [ampere]

t= lamanya mengalirkan arus listrik [detik]

Energi listrik sebesar V.i.t joule ini merupakan energi mekanik yang hilang dari

elektron-elektron yang bergerak dari ujung kawat berpotensial rendah ke ujung yang

berpotensial tinggi.


18/22


Hal tersebut juga terlihat pada grafik-grafik di atas. Pada grafik pertama, grafik

tegangan terhadap waktu untuk setiap kecepatan angin yang dihembuskan, terlihat

bahwa waktu tidak terlalu banyak berpengaruh terhadap perubahan tegangan. Yang

berpengaruh banyak terhadap perubahan tegangan dan perubahan arus adalah kecepatan

angin. Karena kecepatan angin konstan, maka hanya terjadi fluktuasi yang tidak terlalu

berarti dalam selang waktu percobaan.

Hal berbeda kita dapatkan pada grafik kedua, grafik tegangan terhadap kecepatan

angin. Bila kecepatan angin tidak konstan, maka hal ini akan berpengaruh signifikan

2,0102,0202,0302,0402,0502,0602,0702,0802,0902,100

2,1102,120

0 2 4 6 8 10 12

Tegangan

Hotwire(V

)

Waktu (s)

Grafik Tegangan Hotwire terhadapWaktu

0 m/s

70m/s

110m/s

150 m/s

190 m/s

230 m/s

y = -0,0004x + 2,094

R = 0,83032,000

2,020

2,040

2,060

2,080

2,100

2,120

0 50 100 150 200 250

Tegan

gan

(V)

Kecepatan Angin (m/s)

Grafik Tegangan Hotwire terhadapKecepatan Angin

Tegangan

Linear (Tegangan)


19/22


terhadap perubahan tegangan kawat. Karena penambahan kecepatan akan

meningkatkan nilai resistansi kawat, yang berarti meningkatkan nilai arus listrik dan

mengurangi nilai tegangan hotwire, maka hubungan tegangan dengan kecepatan angin

berbanding terbalik. Dapat dilihat, gerakan kurva pada grafik kedua menurun seiring

dengan pertambahan kecepatan angin.

Adapun, dari data pengamatan, dapat diamati bahwa plot titik masing-masing data

dalam grafik masih tersebar. Oleh sebab itu, berusaha ditarik suatu garis lurus terbaik

yang mewakili data-data tersebut. Menggunakan Metode Kuadrat Terkecil (Least

Square), maka didapatlah persamaan seperti yang terdapat dalam grafik.

Persamaan ini, y= -0,0004x + 2,904, adalah persamaan kecepatan angin sebagai

fungsi dari tegangan hotwire.y adalah tegangan hotwire danx adalah kecepatan aliran

angin.

Persebaran data bisa disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu faktor internal (praktikan)

dan faktor eksternal (alat dan lingkungan). Namun, mengingat percobaan ini hanya

dilaksanakan secara online, maka sesungguhnya tidak ada faktor-faktor yang jelas

dalam menjelaskan adanya variasi data. Kondisi ruangan, terutama tekanan dalam

ruang tempat percobaan bisa sangat mempengaruhi hasil pengukuran.

Anemometer adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur kecepatan

angin, merupakan salah satu instrumen yang sering digunakan oleh balai cuaca seperti

Badan Metereologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG).

Secara umum ada dua jenis anemometer, yaitu anemometer yang mengukur kecepatan

angin (velocity anemometer) dan anemometer yang mengukur tekanan angin

(anemometer tekanan). Dari kedua tipe anemometer ini, velocity anemometer lebih

banyak digunakan. Salah satu jenis dari velocity anemometer adalah thermal

anemometer lebih dikenal dengan hotwire anemometer yaitu anemometer yang

mengkonversi perubahan suhu menjadi kecepatan angin. Hotwire anemometer

menggunakan kawat yang sangat kecil dialiri panas hingga suhu di atas temperatur

Ambient. Bila ada udara/angin yang mengalir melewati kawat, maka akan terjadi efek


20/22


pendinginan pada kawat, perubahan temperatur dari kawat sebagai indikasi perubahan

dari kecepatan angin yang diukur.

Dapat dikatakan, bahwa hotwire adalah salah satu sensor yang cukup diandalkan dalam

mengukur kecepatan aliran angin. Sensor hotwire ini menggunakan prinsip disipasi

kalor.

Seperti yang didapatkan dalam data percobaan, semakin besar kecepatan aliran angin,

semakin kecil pula nilai tegangan yang didapatkan. Dapat disimpulkan bahwa hotwire

dapat membedakan antara kecepatan angin yang kencang dan juga yang lemah, yaitu

dengan adanya perbedaan dalam tegangan hotwire.

Selain itu, hotwire dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan angin, karena:

1. Hambatan kawat dijaga tetap dengan mengatur aliran arus yang melewati dankecepatan fluida ditentukan dari pengukuran arus menggunakan instrumen yang

telah dikalibrasi.

2. Aliran arus melewati kawat dijaga tetap dan perubahan hambatan kawat akibatpendinginan konveksi diukur menurut penurunan tegangan antara ujung-ujungnya.

Fluktuasi kecepatan dideteksi dengan rangkaian elektronik yang dirancang untuk

keperluan ini.


21/22


VIII. KESIMPULAN

1. Kecepatan angin berpengaruh dalam nilai resistansi hotwire dan juga arus sertategangan hotwire.

2. Bila kecepatan angin konstan, maka tegangan hotwire akan konstan dalam selangwaktu tertentu.

3. Bila kecepatan angin tidak konstan, maka tegangan hotwire akan berubah, di manahubungan antar keduanya adalah berbanding terbalik. Sehingga bila kecepatan

angin bertambah, maka tegangan hotwire akan berkurang.

4. Kecepatan angin dari fan yang dipakai dalam praktikum ini adalah 0 m/s, 70 m/s,110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s, dengan tegangan hotwire rata-rata yang

tercatat masing-masing adalah 2,112 V, 2,057 V, 2,040 V, 2,032 V, 2,027 V, dan

2,025 V.

5. Persamaan kecepatan aliran angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire adalah = ,+ ,

dengany adalah tegangan hotwire sedangkanx adalah kecepatan aliran angin.

6. Hotwire anemometeradalah salah satu sensor yang paling sering digunakan dalampengukuran berbagai aliran turbulen, salah satunya adalah aliran angin. Single

normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai

sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah aksial saja. Bila

ada udara/angin yang mengalir melewati kawat, maka akan terjadi efek pendinginan

pada kawat, perubahan temperatur dari kawat sebagai indikasi perubahan dari

kecepatan angin yang diukur.


22/22

21 DISIPASI KALOR HOTWIRE | KR 01

IX. REFERENSI

Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers, Third Edition. New

York: Prentice Hall.

Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended

Edition. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Pratomo, Hariyo Priambudi Setyo dan Klaus Bemhorst. 2006. Kalibrasi Single-

Normal Hot-Wire Probe Sigmond Cohn Alloy 851 Untuk Aliran Jet Terpulsasi

dalamJurnal Teknik Mesin Vol. 8, No. 1, April 2006, halaman 14-21.

www.eepis-its.edu/uploadta/downloadmk.php?id=954

www.mahasiswa-sibuk.co.cc

www.wikipedia.com/disipasi-energi
http://www.eepis-its.edu/uploadta/downloadmk.php?id=954http://www.wikipedia.com/disipasi-energihttp://www.wikipedia.com/disipasi-energihttp://www.eepis-its.edu/uploadta/downloadmk.php?id=954

kr01-felixcahyokuncorojakti

Documents