laporan praktikum fisika dasar i calori work
TRANSCRIPT
CALORI WORK Laporan Remote Lab KR-02
Nama : Andrea Devina
NPM : 1406575393
Fakultas : Teknik
Program Studi : Teknologi Bioproses
UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASAR
(UPP-IPD)
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
P a g e | 1
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
Energi merupakan kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha(kerja) atau gerak.
Dalam sistem internasional (SI), energi dinyatakan dalam satuan joule (J). Satuan energi yang
lain adalah kalori. Satuan kalori biasanya digunakan untuk menyatakan besar energi panas
(kalor).
1 joule = 0,24 kalori
Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Seringkali perubahan energi
melibatkan perpindahan energi dari satu benda ke benda lainnya, dan diiringi dengan adanya
kerja. Namun, jika energi tersebut dipindahkan atau diubah, tidak ada energi yang hilang
pada proses tersebut, maka inilah yang disebut dengan hukum kekekalan energi, yang
berbunyi :
“Energi total tidak berkurang dan juga tidak bertambah pada proses apa pun. Energi
dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, dan dipindahkan dari satu benda ke benda
lainnya, tetapi jumlah totalnya tetap konstan.”
P a g e | 2
Atau dapat dirumuskan dengan :
E awal = E akhir
Berikut merupakan macam-macam bentuk energi yaitu :
Energi panas adalah energi yang dimiliki oleh benda-benda yang dapat menimbulkan
panas atau kalori. Contohnya: matahari dan api
Energi kimia adalah energi yang terkandung dalam zat-zat kimia yang dihasilkan
dari reaksi kimia. Contohnya: batu baterai dan accu
Energi listrik adalah energi yang dimiliki oleh alat-alat listrik. Contohnya: strika
listrik dan dinamo
Energi bunyi adalah energi yang terkandung dalam benda-benda yang dapat
menghasilkan bunyi. Contohnya: sirine dan lonceng
Energi nuklir adalah energi yang terkandung dalam inti atom. Contohnya: ledakan
bom atom
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki benda karena gerak dan kedudukannya.
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukannya.
Salah satu contoh perubahan bentuk energi dapat kita lihat pada percobaan calori work. Pada
percobaan kali ini akan dilakukan pengkonversian energi dari energi listrik menjadi energi
panas (kalor).
Energi Listrik
Energi listrik merupakan kemampuan untuk menghasilkan usaha listrik atau
kemampuan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain. Kelistrikan
merupakan sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik merupakan kondisi
dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan
dan penolakan gaya di antaranya. Biasanya, listrik mengalir dalam bentuk energi listrik
dengan media perantara kabel.
Energi listrik adalah energi yang timbul akibat aliran listrik. Satuan tegangan listrik
disebut Volt (V). Alat untuk mengukur tegangan listrik adalah Voltmeter. Sedangkan, Watt
(W) adalah satuan energi listrik setiap detik atau disebut juga dengan daya listrik. Alat untuk
mengukur arus listrik adalah Amperemeter. Satuan arus listrik disebut Ampere (A). Selain
P a g e | 3
hambatan dan tegangan, energi listrik juga melibatkan satu komponen lain, yaitu hambatan
listrik. Satuan hambatan listrik disebut Ohm (Ω) dan alat untuk mengukur hambatan listrik
adalah Ohmmeter. Alat gabungan untuk mengukur arus listrik, tegangan listrik dan hambatan
listrik adalah multimeter (avometer).
Perumusan yang digunakan untuk menentukan besar energi listrik adalah :
W = Q.V
Keterangan :
W = Energi listrik ( Joule)
Q = Muatan listrik ( Coulomb)
V = Beda potensial ( Volt )
Pada percobaan ini, energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu konduktor yang
mempunyai resistansi dinyatakan dengan persamaan :
W = V.I.t
Apabila persamaan tersebut dihubungkan dengan hukum Ohm ( V = I.R) maka diperoleh
perumusan :
W = I.R.I.t
Satuan energi listrik lain yang sering digunakan adalah kalori, dimana 1 kalori sama dengan
0,24 Joule selain itu juga menggunakan satuan kWh (kilowatt jam).
Energi Kalor
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. Dari hasil
percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat)
bergantung pada 3 faktor yaitu :
1. massa zat
2. jenis zat (kalor jenis)
3. perubahan suhu
P a g e | 4
Pada percobaan ini, 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.(T2 – T1)
Keterangan :
Q = kalor yang dibutuhkan (J)
m = massa benda (kg)
c = kalor jenis (J/kgoC)
(T2-T1) = perubahan suhu (oC)
Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu kapasitas
kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk
menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
H = Q/(T2-T1)
Sedangkan kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg
zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah
kalorimeter.
c = Q/m.(T2-T1)
Tabel 1. Kalor Jenis Zat
P a g e | 5
Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru
H = m.c
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis
Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang
digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah
kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)
Analisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik
ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.
Keterangan :
Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C
kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi
kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima
digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap
semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5).
Asas Black
Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau
dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang
bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua
benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :
P a g e | 6
Q lepas = Q terima
Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah
benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :
m1.c1.(T1 – Ta) = m2.c2.(Ta-T2)
Hubungan antara kalor dengan energi listrik
Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang
lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi
kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam
pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat
yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas
listrik, dll.
Prinsip kerja dari percobaan ini adalah 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. Besarnya energi listrik yang
diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Dalam percobaan tersebut, dapat
kita lihat hubungan antara energi kalor dengan energi listrik yaitu:
W = Q
V . I . t = m . c . (T2-T1)
Gambar 1. Diagram Eksperimen Calori Work
P a g e | 7
IV. Cara Kerja
1. Meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman web sitrampil untuk memulai
eksperimen.
2. Mengaktifkan Web cam (mengklik icon video pada halaman web r-Lab) .
3. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor
4. Menghidupkan Power Supply dengan meng’klik’ radio button disebelahnya.
5. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat
konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara meng’klik” icon “ukur”!
6. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, menunggu hingga
mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .
7. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3
V. Data Hasil Percobaan
No Waktu I V Temp
1 3 23,84 0,00 22,30
2 6 23,84 0,00 22,30
3 9 23,84 0,00 22,20
4 12 23,84 0,00 22,10
5 15 23,84 0,00 22,10
6 18 23,84 0,00 22,10
7 21 23,84 0,00 22,00
8 24 23,84 0,00 22,00
9 27 23,84 0,00 21,90
10 30 23,84 0,00 21,80
11 3 35,13 0,65 21,60
12 6 35,25 0,65 21,60
13 9 35,25 0,65 21,80
14 12 35,13 0,65 21,90
15 15 35,13 0,65 22,10
16 18 35,13 0,65 22,20
17 21 35,13 0,65 22,30
18 24 35,25 0,65 22,40
19 27 35,13 0,65 22,50
20 30 35,13 0,65 22,60
21 3 51,10 1,56 22,60
22 6 51,10 1,56 22,80
23 9 51,10 1,57 23,60
24 12 51,10 1,57 24,60
25 15 51,10 1,57 25,40
P a g e | 8
26 18 51,10 1,57 26,20
27 21 51,10 1,57 26,90
28 24 51,10 1,57 27,50
29 27 51,10 1,57 28,10
30 30 51,10 1,57 28,70
31 3 42,09 1,05 29,10
32 6 42,09 1,05 28,70
33 9 42,09 1,05 28,40
34 12 42,09 1,05 28,30
35 15 42,09 1,05 28,10
36 18 42,09 1,05 28,10
37 21 42,09 1,05 28,10
38 24 42,09 1,05 28,10
39 27 42,09 1,05 28,00
40 30 42,09 1,05 27,90
VI. Tugas Evaluasi
1. Berikut merupakan grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur
dan waktu untuk setiap tegangan (V0, V1, V2, V3) yang diberikan ke kawat
konduktor.
Pada saat V0
Waktu I V Temp
3 23,84 0,00 22,30
6 23,84 0,00 22,30
9 23,84 0,00 22,20
P a g e | 9
12 23,84 0,00 22,10
15 23,84 0,00 22,10
18 23,84 0,00 22,10
21 23,84 0,00 22,00
24 23,84 0,00 22,00
27 23,84 0,00 21,90
30 23,84 0,00 21,80
Data yang digunakan untuk membuat grafik hubungan antara temperatur dan waktu
adalah :
Waktu Temp
3 22,30
6 22,30
9 22,20
12 22,10
15 22,10
18 22,10
21 22,00
24 22,00
27 21,90
30 21,80
y = -0.0521x + 22.367
21.50
21.60
21.70
21.80
21.90
22.00
22.10
22.20
22.30
22.40
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (o
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Temperatur terhadapWaktu
Linear (Temperaturterhadap Waktu)
P a g e | 10
Pada saat V1
Waktu I V Temp
3 35,13 0,65 21,60
6 35,25 0,65 21,60
9 35,25 0,65 21,80
12 35,13 0,65 21,90
15 35,13 0,65 22,10
18 35,13 0,65 22,20
21 35,13 0,65 22,30
24 35,25 0,65 22,40
27 35,13 0,65 22,50
30 35,13 0,65 22,60
Data yang digunakan untuk membuat grafik hubungan antara temperatur dan waktu
adalah :
Waktu Temp
3 21,60
6 21,60
9 21,80
12 21,90
15 22,10
18 22,20
21 22,30
24 22,40
27 22,50
30 22,60
P a g e | 11
Pada saat V2
Waktu I V Temp
3 51,10 1,56 22,60
6 51,10 1,56 22,80
9 51,10 1,57 23,60
12 51,10 1,57 24,60
15 51,10 1,57 25,40
18 51,10 1,57 26,20
21 51,10 1,57 26,90
24 51,10 1,57 27,50
27 51,10 1,57 28,10
30 51,10 1,57 28,70
Data yang digunakan untuk membuat grafik hubungan antara temperatur dan waktu
adalah :
Waktu Temp
3 22,60
6 22,80
9 23,60
12 24,60
15 25,40
18 26,20
21 26,90
24 27,50
y = 0.1188x + 21.447
21.00
21.20
21.40
21.60
21.80
22.00
22.20
22.40
22.60
22.80
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (o
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Temperatur terhadapWaktu
Linear (Temperaturterhadap Waktu)
P a g e | 12
27 28,10
30 28,70
Pada saat V3
Waktu I V Temp
3 42,09 1,05 29,10
6 42,09 1,05 28,70
9 42,09 1,05 28,40
12 42,09 1,05 28,30
15 42,09 1,05 28,10
18 42,09 1,05 28,10
21 42,09 1,05 28,10
24 42,09 1,05 28,10
27 42,09 1,05 28,00
30 42,09 1,05 27,90
Data yang digunakan untuk membuat grafik hubungan antara temperatur dan waktu
adalah :
Waktu Temp
3 29,10
6 28,70
9 28,40
12 28,30
15 28,10
18 28,10
y = 0.7224x + 21.667
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (o
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Temperatur terhadapWaktu
Linear (Temperaturterhadap Waktu)
P a g e | 13
21 28,10
24 28,10
27 28,00
30 27,90
2. Nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat konduktor yang digunakan untuk tegangan
V1 , V2 dan V3
Pada percobaan ini, terjadi perubahan bentuk energi, yaitu dari energi listrik menjadi
energi kalor. Dengan demikian, dengan menggunakan hukum kekekalan energi, besar
kapasitas kalor maupun kalor jenis dari kawat konduktor yang digunakan saat tegangan
sebesar V1, V2, dan V3 diberikan pada konduktor dapat ditentukan melalui persamaan berikut.
Q = W
m.c. ΔT = V.I.t
Oleh karena itu untuk menghitung kalor jenis (c) dapat dirumuskan dengan persamaan
berikut :
c =
Sedankan untuk kapasitas kalor dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :
H =m c
y = -0.1079x + 28.873
27.00
27.50
28.00
28.50
29.00
29.50
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (o
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Temperatur terhadapWaktu
Linear (Temperaturterhadap Waktu)
P a g e | 14
Dengan menggabungkan kedua persamaan diatas, maka kapasitas kalor dari konduktor yang
digunakan pada percobaan ini dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
H =
Dari percobaan tersebut, didapat bahwa massa dari kawat konduktor tersebut adalah 2 gram
yang setara dengan 0,002 kg, dengan temperatur awal adalah 22,30oC.
Pada saat V0
No. Waktu
(s)
Arus
Listrik
(A)
Tegangan
(V)
Temperatur
(oC)
Perubahan
Suhu (oC)
Kalor
Jenis
(J/kgoC)
Kapasitas
Kalor
(J/oC)
1 3 0,02384 0,00 22,30 0,00 0 0
2 6 0,02384 0,00 22,30 0,00 0 0
3 9 0,02384 0,00 22,20 -0,10 0 0
4 12 0,02384 0,00 22,10 -0,20 0 0
5 15 0,02384 0,00 22,10 -0,20 0 0
6 18 0,02384 0,00 22,10 -0,20 0 0
7 21 0,02384 0,00 22,00 -0,30 0 0
8 24 0,02384 0,00 22,00 -0,30 0 0
9 27 0,02384 0,00 21,90 -0,40 0 0
10 30 0,02384 0,00 21,80 -0,50 0 0
Kalor jenis rata-rata = 0 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata = 0 J/ 0C
Pada saat V1
No. Waktu
(s)
Arus
Listrik
(A)
Tegangan
(V)
Temperatur
(oC)
Perubahan
Suhu (oC)
Kalor
Jenis
(J/kgoC)
Kapasitas
Kalor
(J/oC)
1 3 0,03513 0,65 21,60 -0,70 -48,931 -0,098
2 6 0,03525 0,65 21,60 -0,70 -98,196 -0,196
3 9 0,03525 0,65 21,80 -0,50 -206,213 -0,412
4 12 0,03513 0,65 21,90 -0,40 -342,517 -0,685
5 15 0,03513 0,65 22,10 -0,20 -856,294 -1,713
6 18 0,03513 0,65 22,20 -0,10 -2055,11 -4,110
7 21 0,03513 0,65 22,30 0,00 0,00000 0,000
8 24 0,03525 0,65 22,40 0,10 2749,50 5,499
9 27 0,03513 0,65 22,50 0,20 1541,33 3,083
10 30 0,03513 0,65 22,60 0,30 1141,73 2,283
Kalor jenis rata-rata = 182,530 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata = 0,365 J/ 0C
P a g e | 15
Pada saat V2
No. Waktu
(s)
Arus
Listrik
(A)
Tegangan
(V)
Temperatur
(oC)
Perubahan
Suhu (oC)
Kalor
Jenis
(J/kgoC)
Kapasitas
Kalor
(J/oC)
1 3 0,05110 1,56 29,10 6,80 17,5844 0,035
2 6 0,05110 1,56 28,70 6,40 37,3669 0,075
3 9 0,05110 1,57 28,40 6,10 59,1839 0,118
4 12 0,05110 1,57 28,30 6,00 80,2270 0,160
5 15 0,05110 1,57 28,10 5,80 103,742 0,207
6 18 0,05110 1,57 28,10 5,80 124,490 0,249
7 21 0,05110 1,57 28,10 5,80 145,239 0,290
8 24 0,05110 1,57 28,10 5,80 165,987 0,332
9 27 0,05110 1,57 28,00 5,70 190,011 0,380
10 30 0,05110 1,57 27,90 5,60 214,894 0,430
Kalor jenis rata-rata = 113,872 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata = 0,228 J/ 0C
Pada saat V3
No. Waktu
(s)
Arus
Listrik
(A)
Tegangan
(V)
Temperatur
(oC)
Perubahan
Suhu (oC)
Kalor
Jenis
(J/kgoC)
Kapasitas
Kalor
(J/oC)
1 3 0,04209 1,05 29,10 6,80 9,74879 0,019
2 6 0,04209 1,05 28,70 6,40 20,7162 0,041
3 9 0,04209 1,05 28,40 6,10 32,6025 0,065
4 12 0,04209 1,05 28,30 6,00 44,1945 0,088
5 15 0,04209 1,05 28,10 5,80 57,1481 0,114
6 18 0,04209 1,05 28,10 5,80 68,5777 0,137
7 21 0,04209 1,05 28,10 5,80 80,0073 0,160
8 24 0,04209 1,05 28,10 5,80 91,4369 0,183
9 27 0,04209 1,05 28,00 5,70 104,6712 0,209
10 30 0,04209 1,05 27,90 5,60 118,3781 0,237
Kalor jenis rata-rata = 62,7481 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata = 0,126 J/ 0C
3. Jenis kawat konduktor yang digunakan berdasarkan nilai c yang diperoleh.
Jenis konduktor yang digunakan pada percobaan ini dapat diketahui melalui nilai
kapasitas kalor ataupun kalor jenis yang telah diperoleh pada perhitungan sebelumnya.
Karena ada tiga nilai kapasitas kalor dan kalor jenis untuk tiga tegangan yang berbeda,
P a g e | 16
maka sebelum membandingkan hasil yang diperoleh dengan literatur, terlebih dahulu
dicari nilai kapasitas kalor dan kalor jenis rata-rata dari perhitungan di atas.
crata-rata = (c1+c2+c3)/3
= (182,530+ 113,872 + 62,7481) / 3
= 119,717 J/kg0C
Hrata-rata = (H1+H2+H3)/3
= (0,365 + 0,228 + 0.126) / 3
= 0,240 J/0C
Nilai kapasitas kalor rata-rata dan kalor jenis rata-rata ini, kemudian dibandingkan dengan
daftar kalor jenis yang telah dipaparkan pada dasar teori. Setelah dibandingkan, nilai kalor
jenis yang didapat paling mendekati dengan nilai kalor jenis konduktor jenis emas, timah
hitam, atau timbal yang ketiganya memiliki besar kalor jenis yang sama yaitu 130 J/kg 0C.
Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa konduktor yang digunakan pada percobaan ini
adalah salah satu dari emas, timah hitam, ataupun timbal.
Kesalahan Literatur dalam penghitungan sebesar :
–
x 100% = 7,91%
VII. Analisis
1. Analisis Percobaan
Percobaan Calori Work in menggunakan fasilitas Remote Laboratory yang tersedia di
www.sitrampil.com. Untuk melakukan percobaan ini, diperlukan koneksi internet dan tidak
dilakukan secara manual, sehingga praktikan hanya perlu menekan tombol yang telah
disediakan. Percobaan dimulai dengan masuk (log in) ke situs http://www.rlab.ui.ac.id.
Langkah selanjutnya adalah mengklik tombol video untuk mengamati kerja dari alat yang
digunakan. Dalam percobaan ini, praktikan perlu menyesuaikan suhu logam konduktor
dengan suhu awal. Setelah itu praktikan mencatat suhu awal yang diberikan oleh kawat yang
bersangkutan dengan cara menyalakan power supply ke dalam posisi on dan memilih
tegangan V0. Tegangan yang diberikan pada konduktor, dapat merubah suhu secara perlahan.
Perubahan suhu setiap tegangan dicatat selama 30 detik dan dicatat setiap 3 detik sekali,
sehingga kita akan mendapatkan 10 data untuk tegangan yang pertama. Setelah praktikan
mendapatkan data V0, praktikan kemudian menggantinya dengan V1, V2, dan V3. Hal ini
P a g e | 17
dilakukan untuk melihat hubungan antara tegangan dan temperatur yang dihasilkan. Selain itu
pengulangan percobaan dilakukan bertujuan untuk mendapatkan data yang lebih akurat. Data
tersebut dapat diperoleh dengan mendownloadnya dalam bentuk microsoft excel, beserta
grafik yang dihasilkan.
2. Analisis Hasil Percobaan
Data yang didapatkan dari percobaan ini adalah berupa waktu, tegangan, besarnya
arus, dan temperatur. Kemudian setelah praktikan melakukan pengolahan data, akan
diketahui pula besarnya kalor jenis dan kapasitas kalor, beserta dengan jenis kawat yang
digunakan.
Pengukuran pertama menggunakan tegangan V0 yaitu sebesar 0 volt. Pada percobaan
ini, tegangan 0 volt yang diberikan ternyata menyebabkan penurunan temperatur. Namun
data yang seharusnya didapatkan adalah temperatur konstan. Hal ini dikarenakan tegangan
tidak diberikan pada sistem, sehingga tidak adanya energi yang mengalir untuk menggerakan
elektron dan mengubahnya menjadi energi panas, yang menyebabkan kalor jenis rata-rata
sebesar 0 J/kg 0C dan kapasitas kalor rata-rata sebesar 0 J/
0C.
Pengukuran kedua dilakukan dengan memilih V1 yaitu sebesar 0,65 volt. Dalam
pengukuran yang kedua ini, terjadi kenaikan temperatur dimana temperatur pada detik ke-3
adalah sebesar 21, 6oC dan temperatur yang dihasilkan pada detik ke-30 adalah sebesar
22,6oC. Selain itu praktikan juga mendapatkan kalor jenis rata-rata sebesar 182,530 J/kg
0C
dan kapasitas kalor rata-rata sebesar 0,365 J/ 0C
Pengukuran selanjutnya adalah menggunakanV2, namun praktikan mendapatkan dua
variasi data tegangan yaitu sebesar 1,56 volt dan 1,57 volt. Sama seperti dengan pengukuran
yang kedua, dalam pengukuran ini juga terjadi kenaikan temperatur. Temperatur pada detik
ke-3 adalah sebesar 22,6oC dan temperatur pada detik ke-30 adalah sebesar 28,7
oC. Pada
tegangan V2 ini diketahui bahwa kalor jenis rata-rata sebesar 113,872 J/kg 0C , sedangkan
kapasitas kalor rata-rata sebesar 0,228 J/ 0C.
Pengukuran yang terakhir adalah menggunakan tegangan V3 yaitu sebesar 1,05 volt.
Temperatur pada detik ke-3 tercatat sebesar 29,1oC dan temperatur pada detik ke-30 adalah
sebesar 27,9oC, sehingga dapat diketahui bahwa terjadi penurunan suhu. Namun seharusnya
data yang didapat adalah terjadinya kenaikan suhu, karena tegangan yang semakin besar akan
menghasilkan kalor yang lebih besar untuk menaikkan temperatur. Kalor jenis rata-rata pada
tegangan ini adalah sebesar 62,7481 J/kg 0C dan kapasitas kalor rata-rata sebesar 0,126 J/
0C.
P a g e | 18
Oleh karena itu dari data yang didapatkan kita dapat mengetahui bahwa semakin besar
tegangan, maka akan semakin besar kenaikan temperatur yang terjadi. Hal ini memenuhi
persamaan W = V.I.t, dimana besarnya energi listrik sebanding dengan besarnya tegangan.
Tegangan yang diperbesar akan menyebabkan energi listrik yang dihasilkan semakin besar
dan begitu pula sebaliknya. Energi listrik yang semakin besar akan menyebabkan elektron
bergerak semakin cepat dan menyebabkan kenaikan temperatur. Bersarnya energi listrik akan
sebanding dengan besarnya energi panas (kalor) yang dihasilkan. Hal ini akan memenuhi
persamaan W = Q.
Selain itu dari data-data yang telah didapat, praktikan dapat mencari besarnya kalor
jenis dengan menggunakan persamaan
. Dari persamaan tersebut, praktikan dapat
mengetahui kawat konduktor yang digunakan. Diketahui bahwa massa kawat adalah sebesar
0,002 kg dan kalor jenis yang didapat adalah sebesar 119,717 J/kg0C, yang paling mendekati
dengan besarnya kalor jenis emas, timah hitam, ataupun timbal. Kesalahan literatur yang
didapat dari percobaan ini adalah 7,91%.
3. Analisis Grafik
Dalam percobaan ini, dapat digambarkan 4 buah grafik yang menggambarkan
hubungan setiap tegangan dengan temperatur setiap waktunya.
Pada grafik yang pertama, tegangan yang dipilih adalah V0 sebesar 0 volt. Namun
pada tegangan ini ternyata terjadi penurunan temperatur, dimana semestinya temperatur yang
dihasilkan konstan. Hal ini menyebabkan persamaan garis yang dihasilkan yaitu y = -0,0521x
+ 22,367.
Pada grafik kedua, tegangan yang digunakan adalah V1 sebesar 0,65 volt. Pada
pengukuran ini terjadi kenaikan temperatur. Temperatur pada detik ke-3 adalah sebesar 21,
6oC dan temperatur yang dihasilkan pada detik ke-30 adalah sebesar 22,6
oC, sehingga
persamaan garis yang didapat adalah y = 0,1188x + 21,447.
Kemudian pada grafik ketiga, tegangan yang digunakan adalah V2 sebesar 1,56 volt
dan 1,57 volt. Temperatur pada detik ke-3 adalah sebesar 22,6oC dan temperatur pada detik
ke-30 adalah sebesar 28,7oC dan terjadi kenaikan suhu. Oleh karena itu persamaan garis yang
didapatkan adalah y = 0,7224x + 21,667.
Pada grafik yang terakhir adalah pada tegangan yaitu V3 sebesar 1,05 volt.
Temperatur pada detik ke-3 tercatat sebesar 29,1oC dan temperatur pada detik ke-30 adalah
P a g e | 19
sebesar 27,9oC, sehingga dapat diketahui bahwa terjadi penurunan suhu. Persamaan garis
yang didapat dari grafik ini adalah y = -0,1079x + 28,873.
4. Analisis Kesalahan
Dari penghitungan menggunakan persamaan kesalahan yang telah dilakukan,
kesalahan literatur yang didapat adalah 7,91%. Kesalahan literatur tersebut cukup kecil,
sehingga penghitungan yang dilakukan oleh praktikan dapat dikatakan cukup akurat.
Kesalahan dari percobaan dapat disebabkan oleh :
1. Faktor lingkungan, misalnya koneksi internet yang kadang terputus, yang juga
menyebabkan masalah ketika praktikan melihat temperatur dari webcam. Selain itu
waktu untuk loading data cukup lama, yang menyebabkan pengambilan data menjadi
terhambat. Praktikum yang dilakukan secara online juga membuat praktikan tidak
dapat melihat keseluruhan kesalahan yang terjadi, seperti dalam grafik pertama dan
grafik keempat yang seharusnya temperatur konstan dan terjadi kenaikan temperatur,
tetapi data yang didapat menunjukkan penurunan temperatur.
2. Faktor pengamatan, misalnya ketidaktelitian praktikan dalam melihat temperatur.
3. Kesalahan dalam perhitungan, misalnya dalam pembulatan angka yang dapat
mempengaruhi ketepatan perhitungan.
VIII. Kesimpulan
Besarnya energi listrik yang dihasilkan sama dengan besarnya energi panas (kalor)
yang dihasilkan. Hal ini untuk memenuhi hukum kekekalan energi dan adanya
konversi dari energi.
Sesuai dengan persamaan W=Q, semakin besar tegangan maka akan menghasilkan
perubahan temperatur yang semakin besar pula. Hal ini menunjukkan bahwa
temperatur dan tegangan memiliki perbandingan yang lurus.
Besarnya kalor jenis dipengaruhi oleh besarnya tegangan, besarnya arus listrik,
waktu, massa, dan perubahan suhu. Sedangkan besar kapasitas kalor dipengaruhi
oleh besarnya tegangan, besarnya arus listrik, waktu, dan perubahan suhu.
Kapasitas kalor yang semakin besar, akan menyebabkan arus listrik yang mengalir
semakin kecil.
Nilai kapasitas kalor dan kalor jenis yang diperoleh dari percobaan adalah sebagai
berikut.
P a g e | 20
Saat tegangan V0 (0 volt)
Kalor jenis rata-rata = 0 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata = 0 J/ 0C
Saat tegangan V1(0,65 volt)
Kalor jenis rata-rata = 182,530 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata = 0,365 J/ 0C
Saat tegangan V2 (1,56 volt dan 1,57 volt)
Kalor jenis rata-rata = 113,872 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata = 0,228 J/ 0C
Saat tegangan V3(1,05 volt)
Kalor jenis rata-rata = 62,7481 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata = 0,126 J/ 0C
Percobaan ini menggunakan kawat konduktor berbahan emas atau timah hitam atau
timbal, dimana kalor jenis rata-rata yang didapat adalah 119,717 J/kg0C dan paling
mendekati dengan kalor jenis emas atau timah hitam atau timbal sebesar 130
J/kg0C
IX. Referensi
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.
Tipler, PA. dan Mosca, G. 2008. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics. 5th
Edition. New York: W.H. Freeman and Company.
Young, Freedman. 2006. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga.
X. Lampiran
No Waktu I V Temp
1 3 23,84 0,00 22,30
2 6 23,84 0,00 22,30
3 9 23,84 0,00 22,20
4 12 23,84 0,00 22,10
5 15 23,84 0,00 22,10
6 18 23,84 0,00 22,10
7 21 23,84 0,00 22,00
8 24 23,84 0,00 22,00
P a g e | 21
9 27 23,84 0,00 21,90
10 30 23,84 0,00 21,80
11 3 35,13 0,65 21,60
12 6 35,25 0,65 21,60
13 9 35,25 0,65 21,80
14 12 35,13 0,65 21,90
15 15 35,13 0,65 22,10
16 18 35,13 0,65 22,20
17 21 35,13 0,65 22,30
18 24 35,25 0,65 22,40
19 27 35,13 0,65 22,50
20 30 35,13 0,65 22,60
21 3 51,10 1,56 22,60
22 6 51,10 1,56 22,80
23 9 51,10 1,57 23,60
24 12 51,10 1,57 24,60
25 15 51,10 1,57 25,40
26 18 51,10 1,57 26,20
27 21 51,10 1,57 26,90
28 24 51,10 1,57 27,50
29 27 51,10 1,57 28,10
30 30 51,10 1,57 28,70
31 3 42,09 1,05 29,10
32 6 42,09 1,05 28,70
33 9 42,09 1,05 28,40
34 12 42,09 1,05 28,30
35 15 42,09 1,05 28,10
36 18 42,09 1,05 28,10
37 21 42,09 1,05 28,10
38 24 42,09 1,05 28,10
39 27 42,09 1,05 28,00
40 30 42,09 1,05 27,90
P a g e | 22