laporan praktikum fisika dasar ii - konstanta joule

Konstanta Joule

Laporan Praktikum Fisika Dasar 2

Judul Percobaan : Konstanta Joule

Jurusan FisikaUniversitas Negeri Manado

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamProgram Studi Geothermal

NAMA : YONATHAN ANDRIANTO SUROSO

NIM : 12300041

Laporan Praktikum Fisika Dasar 2Konstanta Joule

Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado


A. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan percobaan pada praktikum Fisika Dasar 2 tentang Konstanta Joule adalah:

1. Mampu menghitung konstanta Joule dengan benar.2. Menjelaskan konsep fisis yang mendasari percobaan konstanta Joule.

B. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang kami gunakan dalam praktikum ini adalah:

1. Kalorimeter Joule 1 buah2. Power supply 1 buah3. Amperemeter DC 1 buah4. Voltmeter DC 1 buah5. Tahanan geser 1 buah6. Saklar 1 buah7. Thermometer 1 buah8. Stopwatch 1 buah9. Neraca duduk 1 buah10. Kabel 10 ujung

C. DASAR TEORI

Kalor adalah bentuk energi yang mengalir atau berpindah karena adanya perbedaan temperatur atau suhu. Bila dua system yang suhunya berbeda beda bersentuhan satu sama lain. Maka suhu akhir yang dicapai oleh kedua system tersebut berada di antara dua suhu permukaan tersebut. Selanjutnya dinyatakan saja bahwa peubahan suhu adalah ”sesuatu” dari sebuah benda pada suatu suhu yang lebih tinggi ke sebuah benda pada suatu suhu yang lebih rendah dan “sesuatu” ini kita namakan kalor. Jadi kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah.jadi secara umum kalor adalah sebuah bentuk energi dan bukan merupakan sebuah zat. Besar kenaikan suhu sebanding dengan banyaknya kalor yang diterima dan berbanding terbalik dengan masa zat dan kalor jenis zat. Sesuai persamaan :

Q=mc ∆ t

Dengan Q adalah jumlah kalor yang diterima, m adalah massa zat, ∆ t adalah perubahan suhu dan c adalah kalor jenis benda, yaitu banyaknya kalor yang diperlukan suatu zat untuk menaikan suhu 1 kg zat tersebut sebesar 1oC.



Gambar 1. Kalor jenis beberapa zat. (Halliday-Resnick-Walker, Fundamental of Physic page 607)

Kalorimeter Listrik

Bila kumparan pemanas kalorimeter dialiri arus listrik, maka panas yang ditimbulkan oleh kumparan akan diterima oleh air, termometer, dan tabung kalorimeter. Energi listrik (W) yang digunakan oleh alat dengan beda potensial V dan arus listrik I selama selang waktu t adalah :

W =V I t

Sedangkan panas (Q) yang ditimbulkan yaitu sebesar :

Q=H (T 2−T 1 )

Dengan H merupakan nilai air kalorimeter, T1 adalah suhu awal air dalam kalorimeter dan T2 adalah suhu akhir air dalam kalorimeter.

Tara kalor listrik (konstanta Joule) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi listrik yang digunakan dengan kalor yang ditimbulkan. Satuan untuk nilai tara kalor listrik adalah joule/kalori.

J=WQ⟶ J= V ∙ I ∙ t

H (T 2−T 1 )



dengan:

J : tara kalor listrik (J/kalori)

W: energi listrik (joule)

Q : energi panas/kalor (kalori)

Teori yang melandasi tentang tara kalor listrik adalah Hukum Joule dan Asas Black.

D. JALANNYA PERCOBAAN

1. Menimbang bagian dalam kalorimeter (tabung beserta pengaduknya), kemudian air dimasukkan kira-kira ½ bagian tabung kalorimeter dan ditimbang kembali.

2. Mengukur dan mencatat suhu air dalam kalorimeter yang belum diberi arus listrik3. Menyusun rangkaian 4. Memasukkan arus listrik DC (searah) dari power supply dan menutup saklar.

Kemudian diatur tahanan gesernya sehingga arus listrik yang masuk ke Amperemeter adalah sebesar 0,5 ampere.

5. Saat power supply dihidupkan, bersamaan dengan itu stopwatch dijalankan.6. Proses pemanasan dengan arus listrik dipertahankan dalam nilai arus listrik yang

stabil selama 5 menit, kemudian diamati kenaikan suhu pada termometer7. Mengamati nilai tegangan yang ditunjukkan oleh voltmeter8. Mematikan power supply dan saklar setelah 5 men it9. Mengulangi langkah 1 s.d langkah 8 sebanyak dua kali, dengan mengganti air

dalam kalorimeter

E. DATA HASIL PENGAMATAN

Massa Kalorimeter + pengaduk

Massa Kalorimeter + pengaduk + air

V I t T1 T2

81 gr 0,081 kg

141 gr 0,141 kg

6 V 0,5 A5 menit 300 sekon

26,5°C 29°C

148,5 gr 0,1485 kg

25°C 28°C

139,1 gr 0,1391 kg

24°C 30°C

F. PENGOLAHAN DATA



5 5 50

5

10

15

20

25

30

35

GRAFIK FUNGSI SUHU DAN WAKTU

Suhu AwalSuhu Akhir

WAKTU PEMANASAN (menit)

SUHU

(°C)

mair=mkalorimeter+pengaduk+air−mkalorimeter+pengaduk

a. mair=0,141−0,081=0,06 kg

b. mair=0,1485−0,081=0,0675 kg

c. mair=0,1391−0,081=0,0581 kg

Mencari nilai Q dalam satuan Kalori

Q1=H (T 21−T 11 )⟶Q1=( mair cair+mk ck ) (T 21

−T 11)

Q1=[ (60× 1 )+(81× 0,215 )] (29−26,5 )=77,415 ×2,5=193,54 kalori

Q2=H (T 22−T 12)⟶Q2=( mair cair+mk ck )(T22

−T 12 )

Q2=[ (67,5× 1 )+(81× 0,215 )] (28−25 )=84,915 × 3=254,75 kalori

Q3=H (T 23−T 13 )⟶Q3= (mair cair+mk ck )(T23

−T13 )

Q3= [(58,1 ×1 )+(81 × 0,215 ) ] (30−24 )=75,52 ×6=453,09 kalori

Mencari nilai Q dalam satuan Joule

Q1=H (T 21−T 11 )⟶Q1=( mair cair+mk ck ) (T 21

−T 11)

Q1=[ (0,06 ×4 186 )+(0,081 ×900 )](29−26,5 )=324,9× 2,5=81 0 , 15 J

Q2=H (T 22−T 12)⟶Q2=( mair cair+mk ck )(T22

−T 12 )

Q2=[ (0,0675× 4186 )+ (0,081× 900 )] (28−25 )=356,4 ×3=106 6 ,37 J



Q3=H (T 23−T 13 )⟶Q3= (mair cair+mk ck )(T23

−T13 )

Q3=[ (0,0581× 4186 )+ (0,081× 900 )] (30−24 )=316,92× 6=1 896,64 J

Menghitung besar energi listrik

W =V ∙ I ∙ t

W =6 ×0,5 × 300=900 J

Menghitung tara kalor listrik (konstanta Joule)

Q=Q1+Q2+Q3

3

Q=193,54+254,75+453,093

=901,383

=300,46 kalori

J=WQ

J= 900300,46

=2,995 J /kal

G. PEMBAHASAN

Analisis Data

Kami melakukan perhitungan dan pengolahan data mengenai penentuan nilai tara kalor listrik atau nilai konstanta Joule menggunakan kalorimeter dalam praktikum Fisika Dasar II ini.

Untuk menentukan nilai energi kalor yang terdapat pada kalorimeter digunakan rumus berikut

Q=H (T 2−T 1 )

dengan nilai H adalah nilai air kalorimeter. Harga air kalorimeter adalah banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan derajat suhu kalorimeter tersebut. Harga air tersebut sama dengan kapasitas panas dari kalorimeter (Ckalorimeter). Oleh karena itu, rumus di atas dapat dijabarkan sebagai berikut

Q=H (T 2−T 1 )

⟺Q=C kalorimeter (T 2−T 1)



⟺Q=( mair cair+mk ck )(T 2−T1)

Persamaan ini sesuai dengan penjabaran Asas Black, yaitu ” kalor yang dilepaskan oleh suatu benda adalah sama dengan kalor yang diterima oleh benda lainnya”.

Dalam menghitung nilai Q, digunakan dua kali perhitungan masing-masing dengan hasil akhir dalam satuan berbeda, yaitu satuan Joule (J) dan satuan Kalori.

o Untuk hasil akhir nilai Q dengan satuan Joule, nilai massa air dan massa

kalorimeter digunakan satuan MKS, yaitu kilogram (kg). Nilai kalor jenis air yg dipakai adalah 4186 J/kg°C dan kalor jenis bahan kalorimeter (terbuat dari aluminium) adalah 900 J/kg°C. Sedangkan untuk suhu tetap dalam derajat Celcius.

o Untuk hasil akhir nilai Q dengan satuan kalori, nilai massa air dan massa

kalorimeter digunakan satuan CGS, yaitu gram (gr). Nilai kalor jenis air yg dipakai adalah 1 cal/gr°C dan kalor jenis bahan kalorimeter (terbuat dari aluminium) adalah 0,215 cal/gr°C. Sedangkan untuk suhu tetap dalam derajat Celcius.

Untuk nilai tara kalor listrik dalam literatur adalah 4,186 joule/kalori, sedangkan dalam praktikum ini didapatkan nilai tara kalor listrik sebesar 2,995 joule/kalori. Kami menemukan bahwa nilai tara kalor listrik dalam praktikum dibandingkan dengan nilai tara kalor listrik pada literatur berbeda satu sama lainnya, meskipun nilai tara kalor listrik dalam praktikum agak mendekati nilai tara kalor listrik pada literatur jika keduanya dibulatkan hingga tanpa desimal (Jliteratur = 4,186 J/kalori ≈ 4 J/kalori. Jpraktikum = 2,995 J/kalori ≈ 3 J/kalori).

Kesalahan Dalam Percobaan

Menurut teori besarnya tara kalor listrik adalah 4,186 joule/kalori.

Terdapatnya perbedaan hasil pengukuran yang dianalisis dengan nilai sebenarnya ini, dalam percobaan bisa terjadi demikian.

Dalam praktikum tentang Konstanta Joule ini, baik dalam pelaksanaan praktikum maupun dalam pengolahan data yang telah dikumpul, terdapat kesalahan-kesalahan tertentu yang mungkin terjadi, yaitu:

o Praktikan tidak melakukan eksperimen pendahuluan untuk mengenal alat dan

memastikan alat dan bahan dalam keadaan baik sehingga praktikan tidak mengetahui kondisi alat dan bahan sebenarnya.

o Kurang pekanya pengamat saat memencet tombol stopwatch. Hal ini akan

menambah ataupun mengurangi waktu dan akhirnya akan mengubah hasil



ukur.o Ketidaktelitian dalam membaca skala pada alat ukur listrik, termometer,

maupun alat ukur lainnya yang digunakan dalam percobaan inio Kemungkinan adanya kebocoran panas pada kalorimeter atau kalor yang

lepas ke lingkungan karena kalorimeter tidak terisolasi dengan baiko Pembulatan nilai data yang membuat data mengalami perubahan dari nilai

sebenarnya.o Kerusakan pada alat-alat percobaan sehingga praktikum tidak dapat

terlaksana dengan baiko Penyusunan rangkaian yang salah atau kurang benar sehingga percobaan

tidak dapat terlaksana dengan baik

H. KESIMPULAN

Setelah kami melakukan percobaan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan:

1. Kalor adalah bentuk energi yang mengalir atau berpindah karena adanya perbedaan temperatur atau suhu.

2. Perubahan bentuk energi merupakan kesetaraan energi. Untuk perubahan bentuk energi listrik menjadi energi kalor dapat dinyatakan secara kuantitatif dengan ”kesetaraan listrik-panas”, adalah tara kalor mekanik/listrik.

3. Tara kalor listrik (konstanta Joule) adalah perbandingan antara energi listrik yang digunakan dengan kalor yang ditimbulkan. Tara kalor listrik dapat ditentukan melalui percobaan menggunakan kalorimeter listrik. Nilai tara kalor listrik adalah 4,186 joule/kalori.

4. Nilai tara kalor listrik yang didapat pada praktikum adalah 2,995 J/kalori, berbeda dengan nilai tara kalor listrik menurut teori yakni 4,186 J/kalori

5. Perbedaan kedua nilai tara kalor listrik di atas pada praktikum Konstanta Joule yang telah kami laksanakan (Jumat, 3 Mei 2013) disebabkan oleh malfungsi alat-alat praktikum, terutama pada power supply, amperemeter, dan kalorimeter listrik yang kami gunakan dalam praktikum. Hal tersebut menyebabkan data yang diperoleh tidak akurat sehingga dalam pengolahan data hasil akhir yang didapat tidak sesuai dengan literatur.

I. DAFTAR PUSTAKA

----. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Tondano: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado.

84852309-Laporan-Konstanta-Joule-Kalorimeter.doc



Hikam, M., Prasetyo, P.B, dan Saleh, D. Eksperimen Fisika Dasar Untuk Universitas. Kencana, Jakarta, 2005.

http://emjhejabrik.blogspot.com/2012/03/kesetaraan-kalor-listrik.html diakses pada 5 Mei 2013 jam 14.22 WITA


laporan praktikum fisika dasar ii - konstanta joule

Documents