kr02-fandylabelhonggono

8/8/2019 KR02-FandyLabelHonggono

1/19

LAPORAN R-LAB

Caloriwork

Nama : Fandy Label Honggono

NPM : 0906515276

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Kimia

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

Kode Praktikum : KR02

Tanggal Praktikum : 1 April 2010


2/19

CALORIWORK

I. Tujuan PraktikumMenghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor

II. Peralatan1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan2. Kawat konduktor (bernassa 2 gram)3. Termometer4. Voltmeter dan Ampermeter5. Adjuatable power supply6. Camcorder7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Landasan TeoriHubungan kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan.

Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Pada percobaan kali ini akan

dilakukan pengkonversian energi dari energi listrik menjadi energi panas.

Energi listrik didefinisikan sebagai usaha yang dihasilkan atau dilakukan listrik. Energi

listrik dirumuskan dengan suatu persamaan, yaitu:

=

Karena

=

Dan

=


3/19

Maka

=

= 2

W = Energi listrik (Joule)

Q = Muatan listrik (Coulomb)

V = Beda potensial (Volt)

I = Arus (Ampere)

t = Waktu (detik / sekon)

R = Besar hambatan (Ohm)

Dari persamaan tersebut, terlihat bahwa besarnya energi listrik pada suatu sistem

sebanding dengan kuadrat arus (I2), besarnya hambatan (R), dan waktu (detik/s)

Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum

untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur

suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat

besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.Kalor cenderung berpindah dari benda yang memiliki tingkat kalor yang lebih tinggi ke

tingkat kalor yang lebih rendah. Energi kalor yang diterima atau dilepaskan suatu benda

dirumuskan dengan persamaan:

=

Dengan Q = Energi kalor (Joule)

m = massa (kilogram)

c = kalor jenis (joule/kgC)

T = Perubahan suhu (C)

Sesuai dengan hukum kekekalan energi, bahwa energi tidak dapat dimusnahkan atau

dihilangkan tetapi hanya dapat diubah bentuknya, pada percobaan ini juga berlaku bahwa


4/19

energi listrik yang diberikan ke kumparan kawat akan berubah menjadi energi kalor,

sehingga:

=

. . = . .

Pada 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.

Dari percobaan akan didapatkan nilai kalor jenis dari kawat yang digunakan. Dari nilai

tersebut, dapat ditentukan logam jenis apakah yang dipakai untuk membuat kawat

tersebut.

IV. Prosedur Percobaan1. Mengaktifkan Web cam (klik icon video pada halaman web r-Lab).2.

Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor.

3. Menghidupkan 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, tunggu hingga mendekatitemperatur awal saat diberikan V0.

6. Mengulang langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3.

V. Hasil dan Evaluasi1. Grafik Perubahan Suhu dan Waktu

a. Pada saat tegangan V0Waktu

(s)

I

(mA)

V

(volt)

Temperatur

(C)


5/19

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 18.921 23.84 0 18.9

24 23.84 0 18.9

27 23.84 0 18.9

30 23.84 0 18.9

b. Pada saat tegangan V1Waktu

(s)

I

(mA)

V

(volt)

Temperatur

(C)

3 35.48 0.66 18.9

6 35.48 0.66 19

9 35.48 0.66 19.2

12 35.48 0.66 19.3

15 35.48 0.66 19.5

18 35.48 0.66 19.7

21 35.48 0.66 19.8

24 35.48 0.66 20

27 35.48 0.66 20.1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 10 20 30 40

Suhu(C)

Waktu (s)

Grafik Perubahan Suhu vs Waktu

Suhu


6/19

30 35.48 0.66 20.3

c. Pada saat tegangan V3Waktu

(s)

I

(mA)

V

(volt)

Temperatur

(C)

3 51.79 1.58 18.96 51.79 1.58 19.4

9 51.79 1.58 20.4

12 51.79 1.58 21.4

15 51.79 1.58 22.4

18 51.79 1.58 23.3

21 51.79 1.58 24.1

24 51.79 1.58 24.8

27 51.79 1.58 25.5

30 51.79 1.58 26.1

y = 0.052x + 18.71

18.6

18.8

19

19.2

19.4

19.6

19.8

20

20.2

20.4

0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu

Waktu


Suhu

Linear (Suhu)


7/19

d. Pada saat tegangan V4Waktu

(s)

I

(mA)

V

(volt)

Temperatur

(C)

3 42.43 1.06 19.1

6 42.55 1.06 19.3

9 42.55 1.06 19.7

12 42.55 1.06 20.1

15 42.55 1.06 20.618 42.55 1.06 21

21 42.55 1.06 21.4

24 42.55 1.06 21.8

27 42.55 1.06 22.1

30 42.55 1.06 22.3

y = 0.279x + 18.01

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40

Suhu

Waktu


Suhu

Linear (Suhu)


8/19

2. Menghitung nilai kapasitas kalor (C)Nilai kapasitas kalor dapat dicari dari persamaan:

. . = . .

=. .

=. .

Maka bisa didapatkan nilai kapasitas kalor kawat pada setiap percobaan.

a. Pada saat tegangan V0

Waktu I (mA)

V

(volt)

Temp

(oC) T C(J/

oC)

3 23.84 0 18.9 0 0

6 23.84 0 18.9 0 0

9 23.84 0 18.9 0 0

12 23.84 0 18.9 0 0

y = 0.127x + 18.63

18.5

19

19.5

20

20.5

2121.5

22

22.5

23

0 10 20 30 40

Suhu

Waktu


Suhu

Linear (Suhu)


9/19

15 23.84 0 18.9 0 0

18 23.84 0 18.9 0 0

21 23.84 0 18.9 0 0

24 23.84 0 18.9 0 0

27 23.84 0 18.9 0 0

30 23.84 0 18.9 0 0

0

=1 + 2 ++ 10

10

=0 J/C

b. Pada saat tegangan V1

Waktu I (mA)

V

(volt)

Temp

(oC) T C(J/

oC)

3 35.48 0.66 18.9 0.4 0.175626

6 35.48 0.66 19 0.5 0.281002

9 35.48 0.66 19.2 0.7 0.301073

12 35.48 0.66 19.3 0.8 0.351252

15 35.48 0.66 19.5 1 0.351252

18 35.48 0.66 19.7 1.2 0.351252

21 35.48 0.66 19.8 1.3 0.378271

24 35.48 0.66 20 1.5 0.374669

27 35.48 0.66 20.1 1.6 0.395159

30 35.48 0.66 20.3 1.8 0.39028

0.328839


10/19

c. Pada saat tegangan V2

Waktu I (mA)V(volt)

Temp(

oC) T C(J/

oC)

3 51.79 1.58 18.9 0.4 0.613712

6 51.79 1.58 19.4 0.9 0.545521

9 51.79 1.58 20.4 1.9 0.387607

12 51.79 1.58 21.4 2.9 0.338599

15 51.79 1.58 22.4 3.9 0.314724

18 51.79 1.58 23.3 4.8 0.306856

21 51.79 1.58 24.1 5.6 0.306856

24 51.79 1.58 24.8 6.3 0.311726

27 51.79 1.58 25.5 7 0.315623

30 51.79 1.58 26.1 7.6 0.323006

0.382358

d. Pada saat tegangan V3

Waktu I (mA)

V

(volt)

Temp

(oC) T C(J/

oC)

3 42.43 1.06 19.1 0.6 0.224879

6 42.55 1.06 19.3 0.8 0.338273

9 42.55 1.06 19.7 1.2 0.338273

12 42.55 1.06 20.1 1.6 0.338273

15 42.55 1.06 20.6 2.1 0.322164


11/19

18 42.55 1.06 21 2.5 0.324742

21 42.55 1.06 21.4 2.9 0.326608

24 42.55 1.06 21.8 3.3 0.328022

27 42.55 1.06 22.1 3.6 0.338273

30 42.55 1.06 22.3 3.8 0.356076

0.319945

Maka nilai kapasitas kalor dari kawat tersebut dapat dicari dengan merata-rata

ketiga nilai kapasitas kalor rata-rata pada setiap percobaan, kecuali percobaan

dengan arus 0 Volt

=0.328839+ 0.382358+ 0.319945

3

= 0.343714 Joule/C

3. Menentukan jenis kawat konduktorSetiap jenis logam memiliki kalor jenis yang berbeda-beda. Tabel berikut

menunjukkan jenis logam dengan kalor jenisnya:


12/19

Dari hasil perhitungan, didapatkan bahwa C=0.343714 Joule/C. Sedangkan,

=

Massa kawat yang digunakan diketahui adalah 2 gram, atau 0.002 kg. Maka

=0.343714

0.002=171.857 Joule/KgC

Nilai ini tidak ada di tabel. Bisa diperkirakan bahwa kawat yang digunakan adalah

kawat dari logam yang tidak ada di tabel, atau kemungkinan adalah logam campuran

sehingga nilai kalor jenisnya tergantung pada jenis logam yang digunakan sebagai

campuran dan jumlah persentase masing-masing logam.

4. Analisisa. Analisis Percobaan

Percobaan dilakukan dengan memberikan arus listrik pada kawat yang

mengakibatkan adanya perubahan suhu kawat. Percobaan dilakukan dengan

variasi 4 tegangan listrik, yaitu V0, V1, V2, dan V3. Hal ini bertujuan

mendapatkan variasi data untuk mendapat nilai dari kapasitas panas dari

kawat.

Untuk V0Untuk V0, temperatur dari kawat selama selang 3 detik sampai 30 detik

hampir konstan. Hal ini disebabkan pada V0 tidak ada beda potensial dari

tegangan listrik yang mengakibatkan tidak adanya energi pada kawat yang

diubah menjadi panas. Dengan kata lain suhu kawat tetap pada suhu

tertentu.

Untuk V1Pada tegangan V1 yaitu berkisar antara 0,66 V, selama selang 3 detik

temperatur kawat naik perlahan. Kenaikan suhu dari kawat ini disebabkan

oleh adanya beda potensial sehingga menghasilkan energi listrik pada


13/19

kawat. Energi listrik pada kawat terpakai untuk menaikan suhu kawat

sampai suhu tertentu.

Seiring berjalannya waktu maka suhu kawat akan semakin besar. Hal ini

disebabkan daya listrik yang konstan mengakibatkan penambahan pada

energi listrik secara linier seiring dengan waktu.

Untuk V2Untuk V2, fenomena yang terjadi mirip dengan pada tegangan V1. Yang

terjadi adalah suhu kawat naik saat kawat dihubungkan dengan power

supply. Sama seperti pada V1 hal ini disebabkan karena adanya perbedaan

potensial listrik yang mengakibatkan adanya energi listrik pada kawat.

Energi listrik pada kawat digunakan untuk menaikkan suhu kawat.

Perbedaannya adalah kenaikan suhu yang lebih cepat dibandingkan

dengan V1. Hal ini disebabkan karena arus dan tegangan yang diberikan

lebih besar dari pada tegangan V1. Adanya tegangan dan arus yang lebih

besar mengakibatkan adanya energi listrik yang dihasilkan juga lebih

besar.

Seiring berjalannya waktu, suhu yang dicatat juga semakin besar. Hal ini

disebabkan daya listrik yang konstan memberikan energi yang lebih besar

seiring berjalannya waktu. Untuk V3

Untuk V3, fenomena yang terjadi juga mirip dengan pada tegangan V1

dan V2. Suhu kawat naik setelah dihubungkan dengan power supply.

Sama seperti pada V1 dan V2, hal ini disebabkan karena adanya

perbedaan potensial listrik yang mengakibatkan adanya energi listrik pada

kawat. Energi listrik pada kawat digunakan untuk menaikan suhu kawat.

Perbedaannya adalah kenaikan suhu yang lebih cepat dibandingkan

dengan V1 dan V2. Hal ini disebabkan karena arus dan tegangan yang

diberikan lebih besar dari pada tegangan V2. Adanya tegangan dan arus

yang lebih besar mengakibatkan adanya energi listrik yang dihasilkan juga

lebih besar.


14/19

Seiring berjalannya waktu, suhu yang dicatat juga semakin besar. Hal ini

disebabkan daya listrik yang konstan memberikan energi yang lebih besar

seiring berjalannya waktu.

Pada saat percobaan perlu diperhatikan suhu awal. Setiap akan mengganti

tegangan atau beda potensial listrik perlu menunggu suhu dari kawat turun

sampai mendekati suhu awal kawat (saat tegangan V0). Hal ini dilakukan agar

memberikan suatu acuan yang lebih tepat dalam menghitung perbedaan

temperatur. Perbedaan temperatur menandakan adanya energi listrik yang

dikonversi menjadi panas. Selain itu agar mendapatkan nilai kapasitas panas

dari kawat dalam perhitungan.

Saat tidak dihubungkan dengan power supply suhu / temperatur dari kawat

turun sampai kembali menjadi suhu setimbang. Hal ini disebabkan karena

tidak ada energi yang diubah kembali menjadi panas. Akibatnya adanya

perbedaan suhu dengan lingkungan. Karena suhu lingkungan yang lebih

rendah mengakibatkan suhu kawat yang turun mengimbangi suhu lingkungan

sampai mendapat suhu yang setimbang.

b. Analisis Hasil

Pada percobaan dengan tegangan V2 terdapat nilai tegangan dan arus

listrik dengan beberapa data yang berbeda. Hal ini dikarenakan adanya arus

listrik yang tidak stabil pada sistem mengakibatkan perubahan beda potensial

listrik.

Untuk percobaan V1 dan V2 didapatkan nilai tegangan dan arus yang

konstan. Hal ini berarti tidak ada perubahan masukan energi perdetiknya dan

daya pada power supply konstan.

Dari hasil pengolahan data didapatkan hasil nilai dari kapasitas panas

kawat sebesar 0,343714 Joule/C

Perhitungan yang dipakai adalah:

Untuk menghitung energi listrik pada kawat digunakan rumus:


15/19

= . . Keterangan: W = energi (Joule), V = tegangan atau beda potensial (Volt),

I = arus listrik (A), dan t = waktu (s).

Persamaan ini digunakan karena terdapat nilai dari beda potensial yang

konstan dan arus yang konstan sehingga energi listrik dapat diketahui.

Untuk menghitung jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhukawat digunakan rumus:

= . . 1

Keterangan: Q = energi yang diperlukan (Joule), m = massa benda (kg), c

= kapasitas panas (J/kgoC), dan T = temperatur (oC); T1 suhu kawat akhir,

To suhu kawat awal.

Dengan memberikan asumsi tidak ada energi yang hilang maka energi

listrik mengakibatkan perubahan suhu pada kawat. Dengan demikian semua

energi listrik pada kawat dikonversi menjadi panas.

Dari hasil percobaan yang didapat bahwa kawat merupakan kawat perak.

Hal ini ditentukan dengan mencari pendekatan dari nilai kalor jenis kawat

yang didapatkan. Dari percobaan didapatkan nilai kalor jenis kawat yaitu

sebesar 171.857 Joule/KgC, yang dalam tabel berada diantara kalor jenis

emas dan perak. Untuk pendekatan lebih dekat pada emas, maka bisa dicari

kesalahan literaturnya, yaitu sebesar 33,222%. Kesalahan ini cukup besar.

Kemungkinan ini terjadi karena ada benda asing yang menempel pada kawat

(jika kawat tersebut adalah benar kawat emas), atau kawat tersebut terbuat

dari campuran logam-logam yang berbeda.

c. Analisis Grafik

Pada grafik hubungan perubahan temperatur dengan waktu, sumbu x

adalah waktu dan sumbu y adalah perubahan temperatur.

Untuk V0


16/19

Grafik berbentuk garis lurus yang bergerak dari kiri ke kanan dan

mempunyai gradien 0). Hal ini berarti tidak ada perubahan temperatur

selama 30 detik. Tidak adanya perubahan temperatur disebabkan tidak

adanya beda potensial atau tegangan. Akibatnya tidak ada energi untuk

dikonversi menjadi panas.

Untuk V1Grafik bergerak dari kiri bawah ke kanan atas dengan gradien 0,052. Hal

ini berarti seiring berjalannya waktu mengakibatkan adanya perubahan

temperatur yang lebih besar daripada temperatur awal kawat. Perubahan

temperatur dikarenakan adanya konversi energi listrik menjadi panas.

Untuk V2Grafik bergerak dari kiri bawah ke kanan atas dengan gradient 0,279. Hal




Untuk V3Grafik bergerak dari kiri bawah ke kanan atas dengan gradien 0,127. Hal




Perbedaan dari gradien grafik menandakan:

1. Adanya perbedaan energi yang dikonversi menjadi panas. Semakin besargradien menandakan semakin besar tegangan yang dipakai

2. Semakin besar gradien semakin cepat terjadinya perubahan tekanan.Artinya untuk menaikkan suhu kawat sebesar n

oC, untuk tegangan V2

memerlukan waktu paling sedikit dibandingkan dengan V1 dan V3. Atau

dalam waktu 30 detik kenaikan suhu paling besar pada V2 sebanding

dengan gradiennya.


17/19

4. Analisis Kesalahan

Beberapa kesalahan yang dapat ditemukan pada percobaan ini, antara lain:

a. Kesalahan pada alat-alat yang digunakan, yaitu web cam yang tidak dapatbekerja dengan baik.

b. Kesalahan pada jenis kawat yang digunakan. Kemungkinan kawat masihterselubungi oleh plastik atau benda lainnya, atau kawat adalah kawat

dengan logam jenis campuran sehingga kesalahan literatur menjadi besar.

c. Kesalahan pada percobaan sehingga data yang didapat merupakan datayang tidak valid yang tidak sesuai dengan literatur yang didapat.

d. Kesalahan dalam memasukkan data pada perhitungan persamaan grafiksehingga data hasil perhitungan yang didapat tidaklah benar.

VI. KesimpulanDari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa:

- Hukum kekekalan energi berlaku pada percobaan ini- Waktu t berbanding lurus terhadap suhu T, selama ada perbedaan potensial

(tegangan)

- Besarnya nilai kalor jenis dan kapasitas kalor dapat dicari dengan menghitungdari hasil data yang didapatkan

- Jenis bahan yang digunakan sebagai kawat konduktor kemungkinan adalah logamcampuran

VII. Referensi- Giancoli, D.C.; Fisika Dasar, Jilid Kelima, Erlangga, Jakarta, 1998- Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall,NJ, 2000.- Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended

Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
http://sitrampil.ui.ac.id/race


18/19

LAMPIRAN

- Tabel pada R-LabWaktu (s) I (mA) V

(volt)Temperatur (C)

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

3 35.48 0.66 18.9

6 35.48 0.66 19

9 35.48 0.66 19.2

12 35.48 0.66 19.3

15 35.48 0.66 19.5

18 35.48 0.66 19.7

21 35.48 0.66 19.8

24 35.48 0.66 20

27 35.48 0.66 20.1

30 35.48 0.66 20.33 51.79 1.58 18.9

6 51.79 1.58 19.4

9 51.79 1.58 20.4

12 51.79 1.58 21.4

15 51.79 1.58 22.4

18 51.79 1.58 23.3

21 51.79 1.58 24.1

24 51.79 1.58 24.8

27 51.79 1.58 25.5

30 51.79 1.58 26.13 42.43 1.06 19.1

6 42.55 1.06 19.3

9 42.55 1.06 19.7

12 42.55 1.06 20.1

15 42.55 1.06 20.6

18 42.55 1.06 21


19/19

21 42.55 1.06 21.4

24 42.55 1.06 21.8

27 42.55 1.06 22.1

30 42.55 1.06 22.3

- Grafik pada R-Lab

kr02-fandylabelhonggono

Documents