kr02 farisa imansari

7/23/2019 KR02 Farisa Imansari

1/18

LAPORAN PRAKTIKUM

CALORI WORK

Nama : Farisa Imansari

NPM : 1206212426

Fakultas : Teknik

Departemen/Prodi : Teknologi Bioproses

Kode Praktikum : KR-02

Minggu Percobaan : IV

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

UPP IPD

UNIVERSITAS INDONESIA

Depok


2/18

KR02 - Calori Work

I. Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II. Alat

1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )

3. Termometer4. Voltmeter dan Ampmeter

5. Adjustable power supply

6. Camcorder

7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III.

Teori

Hubungan kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan. Energi

hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Pada percobaan kali ini akan dilakukanpengkonversian energi dari energi listrik menjadi energi panas.

Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu konduktor yang mempunyai resistansi

dinyatakan dengan persamaan :

.... ( 1 )

Dimana

W= energi listrik ( joule )

v= Tegangan listrik ( volt )

i= Arus listrik ( Ampere )t = waktu / lama aliran listrik ( sekon )

Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam untuk kenaikantemperatur.

Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan :

Q = m c (Ta - T) ....................................................... (1)


3/18

Dimana:

Q= Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori )m= massa zat ( gram )

c= kalor jenis zat ( kal/gr0C)

Ta= suhu akhir zat (K)T= suhu mula-mula (K)

Sebuah kawat dililitkan pada sebuah sensor temperatur. Kawat tersebut akan dialiri arus listriksehingga 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.

Hubungan antara kalor dengan energy, ker ja, dan kalor

Kalor memiliki keterkaitan dengan energi (Dalam hal ini, kalor merupakan energi yang

berpindah), karenanya kita perlu mengetahui hubungan antara satuan kalor dengan satuan

energi. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Joule dan percobaan-percobaan sejenis

lainnya, diketahui bahwa usaha alias kerja sebesar 4,186 Joule setara dengan 1 kalori kalor.

1 kalori = 4,186 Joule

1 kkal = 1000 kalori = 4186 Joule

1 Btu = 778 ft.lb = 252 kalori = 1055 Joule

(1 kalori = 4,186 Joule dan 1 kkal = 4186 dikenal dengan julukan tara kalor mekanik)

Kalori bukan satuan Sistem Internasional. Satuan Sistem Internasional untuk kalor adalah Joule.

Dalam termodinamika, kita selalu menganalisis proses perpindahan energi dengan

mengacu pada suatu sistem. Sistem adalah sebuah benda atau sekumpulan benda yang hendak

diteliti. Benda-benda lainnya di alam semesta dinamakan lingkungan.

Sebelum membahas mengenai hubungan antara energi, kerja dan kalor. Saya akan sedikit

memberikan gambaran mengenai energi ini. Yang dimaksud dengan energi disini adalah energi

dalam (U). Adapun yang dimaksud denagn energi dalam ini sendiri adalah jumlah seluruh

energi kinetik atom atau molekul, ditambah jumlah seluruh energi potensial yang timbul akibat

adanya interaksi antara atom atau molekul.


4/18

Energi dalam sistem akan berubah jika sistem menyerap atau membebaskan kalor. Jika

sistem menyerap energi kalor, berarti lingkungan kehilangan kalor, energi dalamnya bertambah

(U > 0), dan sebaliknya, jika lingkungan menyerap kalor atau sistem membebaskan kalor maka

energi dalam sistem akan berkurang (U < 0), dengan kata lain sistem kehilangan kalor dengan

jumlah yang sama. Energi dalam juga akan berubah jika sistem melakukan atau menerima

kerja.Walaupun sistem tidak menyerap atau membebaskan kalor, energi dalam sistem akan

berkurang jika sistem melakukan kerja, sebaliknya akan bertambah jika sistem menerimakerja.

Sebuah pompa bila dipanaskan akan menyebabkan suhu gas dalam pompa naik dan

volumenya bertambah. Berarti energi dalam gas bertambah dan sistem melakukan kerja. Dengan

kata lain, kalor (q) yang diberikan kepada sistem sebagian disimpan sebagai energi dalam (U)

dan sebagian lagi diubah menjadi kerja (w).

Secara matematis hubungan antara energi dalam, kalor dan kerja dalam hukum I termodinamika

dapat dinyatakan sebagaiberikut:

U = q + W

Persamaan ini menyatakan bahwa perubahan energi dalam (U) sama dengan jumlah

kalor yang diserap (q) ditambah dengan jumlah kerja yang diterima sistem (w). Rumusan hukum

I termodinamika dapat dinyatakan dengan ungkapan atau kata-katasebagaiberikut:

Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke

bentuk yang lain, atau energi alam semesta adalah konstan.

Karena itu hukum ini disebut juga hukum kekekalan energi.

Berdasarkan hukum I termodinamika, kalor yang menyertai suatu reaksi hanyalah merupakan

perubahan bentuk energi. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi kalor. Energi kimia

dapat diubah menjadi energi listrik dan energi listrik dapat diubah menjadi energi kimia.

Selain membahas hubungan kalor dengan energi dalam, dalam hal ini hubungan kalor dengan

energi listrik juga akan disinggung sedikit. Energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan

juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Alat yang digunakan

mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll. Besarnya

energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara


5/18

matematis dapat dirumuskan:

W = Q

Kita ketahui bahwa:

Q = m.c. (t2 - t1)

Sehingga dapat didapatkan persamaan sebagai berikut :

I.R.I.t = m.c.(t2 - t1)

Dimana :

I = kuat arus listrik (A)

R = Hambatan (ohm)

t = waktu yang dibutuhkan (sekon)

m = massa (kg)

c = kalor jenis (J/ kg C)

t1 = suhu mula - mula (C)

t2 = suhu akhir (C)

Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :

W = P.t

Dengan

Maka

Dimana :

W = energi listrik (J)

P = daya listrik (W)

t = waktu yang diperlukan (s)

V = tegangan (v)


6/18

IV. Cara Kerja

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLabdi bagian bawah

halaman ini

1. 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, tunggulah hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

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

Tugas & Evaluasi

1. Berdasarkan data yang di dapat , Buatlah grafik yang menggambarkan hubungan antara

temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.2.

Untuk tegangan V1 , V2 dan V3 , hitunglah nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat

konduktor yang digunakan.

3.

Berdasarkan nilai c yang saudara peroleh, tentukan jenis kawat konduktor yangdigunakan.4.

Berilah analisis dari hasil percobaan ini.


7/18

V. Data Pengamatan

Pada saat V = 0

Waktu I V Temp

3 23.84 0 23.96 23.84 0 23.9

9 23.84 0 23.9

12 23.84 0 23.9

15 23.84 0 23.9

18 23.84 0 23.9

21 23.84 0 23.9

24 23.84 0 23.9

27 23.84 0 23.9

30 23.84 0 23.9

0

10

20

30

40

50

60

Temperatur

Waktu

Temperatur vs Waktu

Temp

Waktu


8/18

Pengolahan Data

Menggnakan Metode Least Square

t T t T t.T

3 23.9 9 571.21 71.7

6 23.9 36 571.21 143.49 23.9 81 571.21 215.1

12 23.9 144 571.21 286.8

15 23.9 225 571.21 358.5

18 23.9 324 571.21 430.2

21 23.9 441 571.21 501.9

24 23.9 576 571.21 573.6

27 23.9 729 571.21 645.3

30 23.9 900 571.21 717

165 239 3465 5712.1 3943.5

Jadi,


9/18

Pada saat V2 = 0.67

Waktu I V Temp

3 35.48 0.67 25.4

6 35.48 0.67 25.4

9 35.48 0.67 25.4

12 35.48 0.67 25.5

15 35.48 0.67 25.6

18 35.48 0.67 25.7

21 35.48 0.67 25.8

24 35.48 0.67 25.8

27 35.48 0.67 25.9

30 35.48 0.67 25.9

0

10

20

30

40

50

60

Temp

eratur

Waktu

Temperatur vs Waktu

Temp

Waktu


10/18

Pengolahan Data menggunakan metode Least Square

t T t T t.T

3 25.4 9 645.16 76.2

6 25.4 36 645.16 152.4

9 25.4 81 645.16 228.6

12 25.5 144 650.25 306

15 25.6 225 655.36 384

18 25.7 324 660.49 462.6

21 25.8 441 665.64 541.8

24 25.8 576 665.64 619.2

27 25.9 729 670.81 699.3

30 25.9 900 670.81 777

165 256.4 3465 6574.48 4247.1


11/18

Pada saat V3 =1.09

Waktu I V Temp

3 42.55 1.09 24.66 42.55 1.09 24.8

9 42.55 1.09 25.2

12 42.55 1.09 25.6

15 42.55 1.09 26.1

18 42.55 1.09 26.4

21 42.55 1.09 26.8

24 42.55 1.09 27.2

27 42.55 1.09 27.5

30 42.55 1.09 27.8

0

10

20

30

40

50

60

70

Temp

eratur

Waktu

Temperatur vs Waktu

Suhu

Waktu


12/18

Metode Least Square

t T t T t.T

3 24.6 9 605.16 73.8

6 24.8 36 615.04 148.89 25.2 81 635.04 226.8

12 25.6 144 655.36 307.2

15 26.1 225 681.21 391.5

18 26.4 324 696.96 475.2

21 26.8 441 718.24 562.8

24 27.2 576 739.84 652.8

27 27.5 729 756.25 742.5

30 27.8 900 772.84 834

165 262 3465 6875.94 4415.4


13/18

Pada saat V = 1.63

Waktu I V Temp

3 52.02 1.63 25.9

6 52.02 1.63 26.3

9 52.02 1.63 27.2

12 52.02 1.63 28.3

15 51.9 1.63 29.2

18 51.9 1.63 30

21 51.9 1.63 30.8

24 52.02 1.63 31.5

27 51.9 1.63 32.1

30 51.9 1.63 32.8

0

10

20

30

40

50

60

70

Temp

eratur

Waktu

Temperatur vs Waktu

suhu

waktu


14/18

Metode Least Square

t T t T t.T

3 25.9 9 670.81 77.7

6 26.3 36 691.69 157.8

9 27.2 81 739.84 244.8

12 28.3 144 800.89 339.6

15 29.2 225 852.64 438

18 30 324 900 540

21 30.8 441 948.64 646.8

24 31.5 576 992.25 756

27 32.1 729 1030.41 866.7

30 32.8 900 1075.84 984

165 294.1 3465 8703.01 5051.4

Metode Least Square


15/18

Untuk menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan pada percobaan kali ini,praktikan mencoba

mencarinya pada literatur. Ternyata tidak ada yang nilainya tepatsama dengan hasil percobaan. Nilai yang paling

dekat adalah nilai c dari perak, yaitusebesar 230 J/kg Apabila kawat tersebut kawat perak, maka dapat

dihitung kesalahanrelatifnya, sebesar

Kesalahan Relatif =

100%

100%

= 27.46%

VI.

Analisis

i. Percobaan

Pada percobaan KR02 tentang Calori Work ini dilakukan secara online melalui rLab dengan

tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.Percobaan ini dilakukan dengan

pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu.Lalu terjadi perubahan temperatur pada kawat yang

dialiri listrik. Sehingga terbukti bahwa hukum kekekalan energi berlaku dimana energi tidak akan pernah

hilang dan hanyaakan berubah bentuk, pada percobaan kali ini perubahan bentuk tersebut adalah

dari energi listrik, menjadi energi kalor, karena adanya perubahan temperatur tersebut.Pengukuranini dilakukan dalam 30 detik untuk setiap tegangannya dan dilakukan pencatatan tiap 3 detik. Data diambil

sebanyak 10 kali, dengan tujuan, data yang didapatkan memiliki grafik dengan nilai yang diharapkan

mendekati kebenaran.Data yang diambil pun diharapkan bisa mewakili keselurahan data yang

dibutuhkan.Tegangan yang digunakan untuk percobaan kali ini ada 4 tegangan yang divariasikan, dengan V=0


16/18

volt, V1=0,67 volt, V2 =1,09 volt, dan V3 =1,63 volt. Tegangan ini divariasikan agar kita dapat

mengetahui besarnya pengaruh tegangan tersebut

terhadap kenaikan suhu disetiap waktunya. Selain itu, pada grafik 1, kita bisa melihat

perbandingan kenaikan suhu dari setiap tegangan yang berbeda-beda ini. Data diambil dalam rentang waktu

tiga detik ini diharapkan agar data yang diambil memiliki perbedaan yang nyata,seperti yang

terlihat di grafik 1. Apabila data yang diambil dengan rentang waktu yang terlalu dekat,

dikhawatirkan data tersebut belum memiliki perbedaan yang nyata dan tidak dapat mewakili

keseluruhan data.Sehingga pengolahan datanya pun tidak bisa berjalan dengan baik.

Tetapi saya tidak mengerti mengapa hasil yang saya dapatkan pada percobaan itu sangat ,ada beberapa

kemungkinan yang dapat menybabkan hasil yang saya dapatkan sangat besar, yang pertama

adalah kemungkinan kesalahan dalam pengolahan data, yang kedua adalah kemungkinan

kesalahan pada penggunaan rumus. Dan saya sudah mencari cara untuk

meminimalisasi kesalahan yang dapat terjadi dengan melakukan penelusuran literatur mulai dari

buku hingga internet. Tetapi terdapat kemungkinan benar, karena ketika nilai kalor jenis kecil,

menandakan bahwa benda tersebut mempunyai konduktivitas yang tinggi karena dapat

menaikkan suhunya dengan energi yang kecil. Di sisi lain untuk benda yang memiliki kalor jenis

besar, berarti benda tersebut membutuhkan energi yang besar untuk menaikkan suhunya. Benda

yang kalor jenisnya tinggi, berarti konduktivitasnya rendah. Jadi ada kemungkinan hasilnya

memang besar.

Untuk kapasitas kalor yang saya dapatkan sudah sesuai dengan teori dimana kalor yang

terdisipasi pada kawat akan sebanding dengan perubahan tegangan dan arus namun dengan

berbanding terbalik dengan kapasitas kalor yang sama pada ketiga percobaan maka kapasitas

kalor yang diperoleh akan hampir sama pada ketiga percobaan.

ii. Hasil

Berdasarkan percobaan KR02 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besartegangan yang diberikan,

maka perubahan suhu yang terjadi pada kawatkonduktorpun bertambah besar. Hal ini sesuai dengan

hukum kekekalan energi.Dalam percobaan ini energi yang digunakan adalah energi panas dan energi

listrik


17/18

Dari persamaan diatas, hasil yang didapat dari percobaan ini bersesuaian tegangan yang

diberikan berbanding lurus dengan perubahan suhu yang terjadi.

Dalam percobaan ini, praktikan mendapatkan hasil bahwa kalor jenis yangdigunakan dalam percobaan

ini sebesar 293.166 J/KgC. Maka praktikan mengambil pendekatan dengan nilai-nilai kalor jenis

yang ada. Praktikan mengambil kesimpulan bahwa kawat yang digunakan adalah perak dengan

kesalahan relatif yang terjadi dalam percobaan ini relatif besar, yaitu

27.46 %. Hal ini disebabkan adanya kesalahan yang terjadi, yaitu sistematik (systematic error)

Teori :

Yaitu pada percobaan ini di asumsikan bahwa energi listrik yang diberikandala percobaan ini

berkonversi 100% menjadi energi kalor dalam kawat tersebut.Sedangkan pada kenyataannya, energi

yang dikonversi tidak 100% berada padasistem, tapi ada sebagian yang terbuang ke lingkungan.

iii. Grafik

Pada grafik yang didapat dari hasil percobaan diatas, dapat dilihat beberapahal.

Perubahan tempratur yang terjadi berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dalam

percobaan ini. Semakin besar tegangan yang diberikan, makaperubahan suhu yang terjadi pun

semakin besar. Dalam grafik tersebut pun kita dapat melihat perbandingan besarnya perubahan

suhu dari masing-masing tegangan.

VII. Kesimpulan

Kalor merupakan tenaga yang dipindahkan (ditransferkan) dari suatu benda ke benda lain

karena adanya perbedaan temperature

Semua energy dapat dikonversikan ke bentuk energy lain seperti pada percobaan energy

listrik diubah menjadi energy kalor. Sehingga dapat dituliskan dengan W = Q. tetapi

energy tidak dapat di konversikan 100% semuanya karena ada energy yang terbuang di

lingkungan


18/18

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu

benda(zat) bergantung pada 3 faktor: (a) massa zat, (b) jenis zat (kalor jenis), (c)

perubahan suhu. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :

Q = m.c.(T2 T1)

Pertukaran energi antara sistem dan lingkungan selain dalam bentuk kalor disebut kerja.

Satuan kalor adalah kalori (disingkat kal). Kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan

untuk menaikan suhu 1 gram atau 1 kg air sebesar 1 Co

Semakin besar tegangan yang diberikan dan semakin lama listrik dialirkan,suhunya akan semakin

naik.

Dari hasil percobaan diatas didapatkan C =293.166 J/KgC dengan kesalahan relative

sebesar 27.46%

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. http://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalam

4. http://community.um.ac.id/showthread.php?75280-Azas-Kekekalan-Energi
http://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalamhttp://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalamhttp://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalam

kr02 farisa imansari

Documents