laporan praktikum calori work-amelia syifa herningtyas

LAPORAN PRAKTIKUM

Calori Work

Nama : Amelia Syifa Herningtyas

NPM : 1306368204

Fakultas : Teknik

Departemen/Prodi : Teknik Metalurgi & Material/ Teknik Metalurgi &

Material

Kode Praktikum : KR02

Tanggal Praktikum : Selasa, 4 Maret 2014

Minggu Percobaan : II

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

KR02 - Calori Work

Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

Alat

1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )

3. Termometer

4. Voltmeter dan Ampmeter

5. Adjustable power supply

6. Camcorder

7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

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 dilakukan pengkonversian energi dari energi listrik menjadi energi panas. Energi

panas atau biasa disebut kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda

yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Satuan kalor adalah

kalori, dimana 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gr air

sebesar 1o C. Besar kecilnya kalor atau panas yang dibutuhkan suatu benda bergantung pada

tiga faktor, yaitu massa zat, jenis zat (kalor jenis), dan perubahan suhu. Dalam bahasan kalor

ini, ada yang disebut kapasitas kalor, kalor jenis, dan perpindahan kalor. Kapasitas kalor

merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh suatu zat untuk menaikkan suhu sebesar 1o

C. Sementara itu kalor jenis merupakan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan 1

gram zat sebesar 1o C.

Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi

energi kalor dan juga sebaliknya, energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Sehingga

antara kalor dan energi listrik berhubungan. Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap

sama dengan besar kalor yang dihasilkan.

Pada percobaan kali ini akan dilakukan pengkonversian energi dari energi listrik

menjadi energi panas. Pengertian energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau

menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari

satu titik ke titik yang lain). Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu

konduktor yang mempunyai resistansi dinyatakan dengan persamaan :

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 kenaikan temperatur.

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

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 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.

Hubungan antara Energi Listrik dengan Energi Kalor

Seperti yang dikatakan dalam hukum kekekalan energi, energi tak dapat

dimusnahkan atau dihilangkan, energi hanya dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk

lainnya. Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya. Di bawah ini

adalah hubungan antara energi listrik dengan energi kalor.

Dimana :

I = Kuat arus listrik (A)

V = Tegangan (Volt)

R = Hambatan (ohm)

t = Waktu yang dibutuhkan (sekon)

m = Massa (kg)

c = Kalor jenis (J/ kg oC)

Cara Kerja

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di 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, lalu menunggu 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 yang

digunakan.

4. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.

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.

Link RLab

http://sitrampil3.ui.ac.id/kr02

Data Pengamatan

Hubungan waktu dengan perubahan temperatur pada saat V0 = 0V

Waktu I V Temp

3 23.84 0.00 21.5

6 23.84 0.00 21.5

9 23.84 0.00 21.5

12 23.84 0.00 21.5

15 23.84 0.00 21.5

18 23.84 0.00 21.5

21 23.84 0.00 21.5

24 23.84 0.00 21.5

27 23.84 0.00 21.5

30 23.84 0.00 21.6


Hubungan waktu dengan perubahan temperatur pada saat V1 = 0.66V

Waktu I V Temp

3 35.36 0.66 21.5

6 35.36 0.66 21.6

9 35.36 0.66 21.8

12 35.36 0.66 21.9

15 35.36 0.66 22.1

18 35.36 0.66 22.3

21 35.36 0.66 22.4

24 35.36 0.66 22.6

27 35.36 0.66 22.7

30 35.36 0.66 22.8

Hubungan waktu dengan perubahan temperatur pada saat V2 = 1.59 V

Waktu I V Temp

3 51.56 1.59 22.1

6 51.56 1.59 22.5

9 51.56 1.60 23.4

12 51.56 1.60 24.4

15 51.56 1.60 25.4

18 51.56 1.60 26.3

21 51.56 1.60 27.1

24 51.56 1.60 27.8

27 51.56 1.60 28.5

30 51.56 1.60 29.1

Hubungan waktu dengan perubahan temperatur pada saat V3 = 1.07 V

Waktu I V Temp

3 42.32 1.07 21.8

6 42.32 1.07 22.0

9 42.32 1.07 22.4

12 42.32 1.07 22.9

15 42.32 1.07 23.4

18 42.32 1.07 23.8

21 42.32 1.07 24.1

24 42.32 1.07 24.4

27 42.32 1.07 24.8

30 42.32 1.07 25.0

Grafik

Grafik pada saat V0 = 0 Volt

Grafik pada saat V1 = 0.66 Volt

21.44

21.46

21.48

21.5

21.52

21.54

21.56

21.58

21.6

21.62

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Suhu (0C)

V0

20.5

21

21.5

22

22.5

23

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Suhu (0C)

V1



0

5

10

15

20

25

30

35

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Suhu (0C)

V2

20

21

22

23

24

25

26

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Suhu (0C)

V3

Pengolahan Data

Percobaan ini dilakukan pada empat nilai tegangan yang berbeda, yaitu 0 V; 0.66V;

1.07 V; 1.59 V. Pada setiap tegangan dilakukan 10 kali pengukuran dengan selang waktu

setiap pengukuran 3 detik, sehingga didapatkan total data tiap tegangan adalah 10 buah data.

Suhu awal yang dimaksud adalah suhu pertama saat percobaan dimulai, yaitu 21,5 oC.

Berdasarkan teori didapatkan bahwa energi listrik yang diterima oleh kawat akan diubah

menjadi energi panas (kalor). Hubungan antara kalor dan energi panas ditunjukan oleh

persamaan berikut :

Jika direfleksikan ke persamaan garis y = mx, maka T y, t x,

m

Dengan menggunakan metode least square:

V1 = 0.66 Volt

i Xi Yi Xi2

Yi2

XiYi

1 3 0 9 0 0

2 6 0.1 36 0.01 0.6

3 9 0.3 81 0.09 2.7

4 12 0.4 144 0.16 4.8

5 15 0.6 225 0.36 9.0

6 18 0.8 324 0.64 14.4

7 21 0.9 441 0.81 18.9

8 24 1.1 576 1.21 26.4

9 27 1.2 729 1.44 32.4

10 30 1.3 900 1.69 39

165 6.7 3465 0.641 148.2

=

. . = m . .

=

m = b = 0.05

m =

c =

c = 235.29

Jadi, C1 = 235.29 J/KgoC

V2 = 1.59 Volt

i Xi Yi Xi2

Yi2

XiYi

1 3 0.6 9 0.36 1.8

2 6 1.0 36 1.0 6

3 9 1.9 81 3.61 17.1

4 12 2.9 144 8.41 34.8

5 15 3.9 225 15.21 58.5

6 18 4.8 324 23.04 86.4

7 21 5.6 441 31.36 117.6

8 24 6.3 576 39.69 151.2

9 27 7 729 49 189

10 30 7.6 900 57.76 228

165 41.6 3465 229.44 890.4

m =

m =

c =

c =149.055


V3 = 1.07 V

i Xi Yi Xi2

Yi2

XiYi

1 3 0.3 9 0.09 0.9

2 6 0.5 36 0.25 3

3 9 0.9 81 0.81 8.1

4 12 1.4 144 1.96 16.8

5 15 1.9 225 3.61 28.5

6 18 2.3 324 5.29 41.4

7 21 2.6 441 6.76 54.6

8 24 2.9 576 8.41 69.6

9 27 3.3 729 10.89 89.1

10 30 3.5 900 12.25 105

165 19.6 3465 50.32 417

m =

m =

c =

c =808.614


Dari ketiga nilai c yang diperoleh:

c =

c =

c = 397.653 J/KgoC

Berdasarkan literatur yang saya dapat yaitu:

nilai kalor jenis yang didapat mendekati nilai kalor jenis tembaga sebesar 390 J/KgoC. Maka

dapat dihitung kesalahan relatifnya sebesar :

Kesalahan Relatif = |

|

|

|

= 0.020%

Analisis

1. Analisis Percobaan

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

yang bertujuan untuk menghitung kapasitas kalor suatu kawat konduktor. Percobaan ini

dilakukan dengan pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu. Lalu terjadi perubahan

temperatur pada kawat yang dialiri listrik tersebut. Dari percobaan ini terbukti bahwa hukum

kekekalan energi berlaku, dimana energi tidak dapat dilenyapkan dan hanya dapat berubah

bentuk. Dari percobaan ini diketahui perubahan bentuk tersebut adalah dari energi listrik,

menjadi energi kalor. Hal ini diketahui dari adanya perubahan temperatur.

Diketahui bahwa kawat konduktor memiliki massa 2 gr atau dalam satuan SI sebesar

2x10-3

Kg. Dalam praktek, praktikan mengklik tombol ukur untuk mendapatkan data berupa

arus, tegangan, dan suhu yang bervariasi setiap 3 detik (hingga data ke 10). Percobaan

dilakukan hingga 4 kali percobaan yang masing-masing untuk V0 = 0 V, V1= 0.66 V, V2=

1.59 V, dan V3= 1.07 V.

2. Analisis Hasil dan Pengolahan Data

Dengan data yang diperoleh, kita dapat menghitung kapasitas kalor suatu zat dengan

memasukkan data yang ada ke dalam persamaan yang telah ada di prinsip dasar. Dalam

percobaan ini, didapat hasil bahwa bahan yang digunakan memiliki kalor jenis sebesar

397.653 J/KgoC. Maka praktikan mengambil kesimpulan bahwa bahan yang digunakan

adalah bahan tembaga dengan kesalahan relatif yang terjadi dalam percobaan sebesar

0,020%. Hal ini disebabkan adanya kesalahan sistematik.

Kesalahan sistematik yang terjadi :

Pada percobaan diasumsikan bahwa energi listrik yang diberikan pada percobaan ini

diubah 100% menjadi energi kalor, namun pada kenyataannya energi yang dikonversikan

tidak 100% diubah menjadi energi kalor, tapi ada sebagian yang terbuang ke lingkungan.

3. Grafik

Berdasarkan pengamatan yang diperoleh dapat dilihat bahwa grafik tidak sepenuhnya

berbentuk garis lurus, seharusnya grafik yang dihasilkan adalah grafik garis lurus. Hal ini

disebabkan oleh kesalahan-kesalahan yang terjadi saat praktikum berlangsung. Grafik

menunjukkan variabel x yang diwakili oleh waktu (s) dan variabel y diwakili oleh suhu (oC).

Untuk grafik pada saat V1,V2, dan V3 memiliki garis yang berliku namun

penyimpangan dari garis liniernya hanya sedikit sekali. Hal ini disebabkan suhu yang masuk

ke sistem cepat sekali berubah sehingga berpengaruh pada perubahan suhu yang ditampilkan

dalam grafik tersebut. Selain itu, pada saat ingin mengetahui hasil pengamatan selanjutnya,

suhu yang ditampilkan belum menunjukkan angka yang sama seperti suhu awal, maka terjadi

beberapa hasil yang tidak sesuai literatur. Untuk grafik V0 digambarkan grafik yang tidak

lurus, hal ini disebabkan oleh tingkat kesensitifan sistem saat menangkap suhu yang berada di

sekitar sistem cukup baik. Dengan bentuk grafik yang tidak lurus sempurna itu, maka dapat

terlihat pula penyimpangan yang dihasilkan dalam pengamatan-pengamatan yang sudah

dilakukan.

Kesimpulan

1. Energi tidak dapat dilenyapkan, namun energi bisa diubah bentuk, seperti energi

listrik dikonversikan menjadi energi kalor. Namun, energi tersebut tidak 100%

dikonversikan karena ada energi yang terbuang ke lingkungan.

2. Kapasitas kalor suatu jenis kawat dapat dicari dengan kerja kalor, yakni

mengonversikan energi tegangan menjadi suhu.

3. Kawat konduktor yang dipakai pada percobaan ini berjenis tembaga dengan kalor

jenis zat sebesar 397.653 J/KgoC dengan kesalahan relatif sebesar 0,020%

4. Kapasitas kalor bergantung pada besarnya tegangan, arus, massa bahan, perubahan

suhu, dan juga waktu

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.

Link RLab


KR02 - Calori WorkTujuanMenghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.AlatTeoriCara KerjaTugas & EvaluasiReferensiLink RLab= ,,10148.2.(1656.7) -,103465. ,(165)-2..=0.05Jadi, C1 = 235.29 J/KgoC=,()() -,-2.,()-2..= ,,10890.4.(16541.6) -,103465. ,(165)-2..=0.275Jadi, C2 = 149.055 J/KgoC V3 = 1.07 V=,()() -,-2.,()-2..= ,,. -,Xi-2. (,Xi)-2..,,10417.(16519.6) -,103465. ,(41.52)-2..=0.028Jadi, C3 = 808.614 J/KgoCDari ketiga nilai c yang diperoleh:c = ,,-1.+,-2.+,-3.-3.c = ,235.29 +149.055+808.614-3.c = 397.653 J/KgoCBerdasarkan literatur yang saya dapat yaitu:nilai kalor jenis yang didapat mendekati nilai kalor jenis tembaga sebesar 390 J/KgoC. Maka dapat dihitung kesalahan relatifnya sebesar :Kesalahan Relatif = ,, - ..100%=,,397.653390-390..100%= 0.020%

laporan praktikum calori work-amelia syifa herningtyas

Documents