LAPORAN PRAKTIKUM

Calori Work

Disusun oleh

Nama : Grano Prabumukti

NPM : 1306392885

Fakultas : Teknik

Departemen/Prodi : Teknik Kimia/Teknik Kimia

Kode Praktikum : KR02

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

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. Termometer

4. 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

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 aliran listrik ( sekon )

Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam untuk kenaikan

temperatur.

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

𝑄 = 𝑚 𝑐 (𝑇𝑎 − 𝑇) ....................................................... (2)

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)

Dalam pembahasan kalor ada dua konsep yang hampir sama tetapi berbeda, yaitu

kapasitas kalor (C) dan Kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang

dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius. Kalor jenis adalah

kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius.

Hubungan keduanya adalah sebagai berikut

𝑐 = 𝐶 𝑥 𝑚 … (3)

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.

IV. Cara Kerja

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

halaman sitrampil.ui.ac.id

1. Mengaktifkan Web cam dengan cara meng-klik icon video pada halaman web

r-Lab

2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor

3. Menghidupkan Power Supply dengan meng’klik’ radio button disebelahnya.

4. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat

konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara meng’klik” icon “ukur”

5. Memerhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, menunggu hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

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

V. Data Pengamatan

1. Data percobaan saat V0

2. Data percobaan saat V1

Waktu (s) I (A) V (V) Temp (°C)

3 35.36 0.66 19.4

6 35.36 0.66 19.4

9 35.36 0.66 19.6

12 35.36 0.66 19.8

15 35.36 0.66 19.9

18 35.36 0.66 20.1

21 35.36 0.66 20.3

24 35.36 0.66 20.4

27 35.25 0.66 20.6

30 35.36 0.66 20.7

3. Data percobaan saat V2

Waktu (s) I (A) V (V) Temp (°C)

3 23.84 0.00 19.4

6 23.84 0.00 19.4

9 23.84 0.00 19.4

12 23.84 0.00 19.4

15 23.84 0.00 19.4

18 23.84 0.00 19.4

21 23.84 0.00 19.4

24 23.84 0.00 19.4

27 23.84 0.00 19.4

30 23.84 0.00 19.4

Waktu (s) I (A) V (V) Temp (°C)

3 51.56 1.59 19.5

6 51.56 1.59 19.9

9 51.56 1.59 20.9

12 51.56 1.59 21.9

15 51.56 1.59 22.9

18 51.56 1.59 23.8

21 51.56 1.59 24.6

24 51.56 1.59 25.4

27 51.56 1.59 26.1

30 51.56 1.59 26.7

4. Data percobaan saat V3

Waktu (s) I (A) V (V) Temp (°C)

3 42.32 1.07 19.6

6 42.32 1.07 19.8

9 42.32 1.07 20.2

12 42.32 1.07 20.7

15 42.32 1.07 21.1

18 42.32 1.07 21.5

21 42.32 1.07 21.9

24 42.32 1.07 22.2

27 42.32 1.07 22.4

30 42.32 1.07 22.8

VI. Tugas 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.

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

kawat konduktor yang digunakan.

V1

Diketahui:

V=0,66𝑉

I=23,84A

t=27s

T awal=19,4℃

T akhir=20,7℃

Jawab:

𝐶 = 𝑣 𝑖 𝑡

(𝑇 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑇 𝑎𝑤𝑎𝑙)=

0,66𝑉 × 23,84𝐴 𝑥 27𝑠

(20,7℃ − 19,4℃)

= 𝟑𝟐𝟔, 𝟕𝟗 𝑱𝒐𝒖𝒍𝒆 ℃−𝟏

y = -2E-15x + 19,4

y = 0,1564x + 19,16

y = 0,8467x + 18,513

y = 0,3697x + 19,187

19

19,5

20

20,5

21

21,5

22

22,5

23

23,5

24

24,5

25

25,5

26

26,5

27

3 6 9 1 2 1 5 1 8 2 1 2 4 2 7 3 0

TEM

PER

ATU

R (

°C)

WAKTU (S)

GRAFIK TEMPERATUR TERHADAP WAKTU

V=0 V=0,66 V=1,59 V=1,07

Linear (V=0) Linear (V=0,66) Linear ( V=1,59) Linear (V=1,07)

V2

Diketahui:

V=1,59𝑉

I=51,56A

t=27s

T awal=19,5℃

T akhir=26,7℃

Jawab:

𝑣 𝑖 𝑡 = 𝑚 𝑐 (𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙)

𝐶 = 𝑣 𝑖 𝑡

(𝑇 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑇 𝑎𝑤𝑎𝑙)=

1,59𝑉 × 51,56𝐴 𝑥 27𝑠

(26,7℃ − 19,5℃)

= 𝟑𝟎𝟕, 𝟒𝟐 𝑱𝒐𝒖𝒍𝒆 ℃−𝟏

V3

Diketahui:

V=1,07𝑉

I=42,32A

t=27s

T awal=19,6℃

T akhir=22,8℃

Jawab:

𝑣 𝑖 𝑡 = 𝑚 𝑐 (𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙)

𝐶 = 𝑣 𝑖 𝑡

(𝑇 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑇 𝑎𝑤𝑎𝑙)=

1,07𝑉 × 42,32𝐴 𝑥 27𝑠

(22,8℃ − 19,6℃)

= 𝟑𝟖𝟐, 𝟎𝟕𝑱𝒐𝒖𝒍𝒆 ℃−𝟏

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

yang digunakan.

crata-rata=𝐶1+𝐶2+𝐶3

3𝑚=

(326,79+307,42+382,07)𝑱𝒐𝒖𝒍𝒆 ℃−𝟏

3 𝑥 (0,002)𝑔𝑟= 169,380 𝑘𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒 𝑘𝑔−1℃−1

Pratikan mencoba untuk mencari beberapa sumber tentang kalor jenis

berbagai bahan. Pratikan mengambil dua tabel tentang kalor jenis bahan seperti di

atas. Hasilnya, data hasil percobaan tidak cocok dengan bahan-bahan yang ada

pada tabel di atas.

VII. ANALISIS DATA

Percobaan KR02 yang berjudul “Calori Work” ini dilakukan secara online

melalui fitur r-lab pada situs sitrampil.ui.ac.id. Dengan fitur r-lab praktikan tidak

perlu datang ke lab secara langsung, cukup dengan menggunakan fasilitas webcam

yang ada untuk mengetahui nilai suhu dan tegangan dari rangkaian. Praktikan juga

bisa mengatur besarnya tegangan pada radio button yang telah tersedia pada

halaman r-lab. Percobaan ini dilakukan dengan mengklik ukur yang ada pada

halaman r-lab sehingga arus listrik dapat mengalir pada rangkaian. Setelah meng-

klik tombol ukur arus pun mengalir dan terjadi perubahan temperatur pada kawat

yang dialiri arus listrik. Percobaan ini dilakukan selama 30 detik dengan pencatatan

dilakukan setiap 3 detik. Pengambilan data yang dilakukan setiap tiga detik bertujuan

supaya perubahan dari suhu terlihat lebih nyata. Apabila dilakukan dalam waktu

yang lebih dekat, dikhawatirkan perubahan data belum terlihat. Dalam percobaan

ini, dilakukan beberapa variasi tegangan yaitu 0V; 0,66V; 1,59V; dan 1,07V.

Tegangan divariasikan agar dapat diketahui pengaruh tegangan terhadap perubahan

suhu, seperti yang dapat dilihat pada grafik di atas. Sebelum memulai percobaan

berikutnya, suhu awal pengukuran sebisa mungkin diusahakan untuk mendekati

suhu awal pengukuran sebelumnya.

Percobaan ini bertujuan untuk menghitung kapasitas kalor suatu kawat

konduktor. Selain itu, percobaan ini juga membuktikan bahwa hukum kekekalan

energi berlaku. Hukum yang menyatakan energi tidak akan pernah hilang dan hanya

berubah bentuk ternyata benar adanya. Pada percobaan ini, energi yang berubah

adalah dari energi listrik menjadi energi panas (kalor) karena temperatur yang

berubah.

Berdasarkan hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa kawat akan

mengalami kenaikan temperatur apabila dialiri arus listrik. Dapat disimpulkan pula

bahwa semakin tinggi tegangan yang diberikan, kenaikan suhu akan semakin tinggi.

Semakin lama arus listrik dialirkan, semakin naik juga suhunya. Namun, pada

percobaan praktikan tidak dapat menemukan kecocokan antara data kalor jenis yang

diperoleh melalui percobaan dengan data yang diperoleh dari berbagai sumber.

Praktikan menemui kejanggalan pada tidak adanya satuan arus dari data yang

diperoleh sehingga pratikan menganggap satuan arus yang diperoleh adalah dalam

satuan internasional yaitu ampere. Tetapi, nilai arus yang didapat sangatlah besar.

Hal ini bisa dikarenakan satuan yang praktikan anggap salah atau memang hambatan

pada rangkaian sangat kecil. Selain itu, praktikan menganggap bahwa energi yang

terkonversi dari energi listrik menjadi energi panas adalah 100%. Padahal, pada

kehidupan nyata energi yang terkonversi tidak 100%, ada energi yang berubah ke

bentuk lain dan terbuang ke lingkungan.

VIII. REFERENSI

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engineers, Third Edition, Prentice Hall,

NJ, 2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended

Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

Tipler, Paul. Moca, Gene.; Physics for Scientist & Engineers, 5th Edition, extended

Edition, W.H. Freeman & Company, NY, 2004.