LAPORAN PRAKTIKUM

FISIKA DASAR

NAMA : RACHMAH RIZKY

NPM : 1306368785

FAKULTAS/PROGRAM STUDI : TEKNIK/TEKNIK MESIN

NAMA & NOMOR PRAKTIKUM : KR-02 & CALORIE WORK

MINGGU PRAKTIKUM : PEKAN 7

TANGGAL PRAKTIKUM : 6 NOVEMBER 2013

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UPP-IPD

UNIVERSITAS INDONESIA

CALORIE 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. LANDASAN TEORI

Kalor dapat didefinisikan sebagai energi yang mengalir dari bendayang bersuhu lebih panas

ke benda yang bersuhu lebih dingin ketika kedua benda bersentuhan satu sama lain hingga tercapainya

keseimbangan termal (suhu yang sama). Kalor bukanlah suatu zat karena suatu zat pasti memiliki massa yang

dapat diukur. Sedangkan kalor merupakan energi yang mengalir karena perbedaan suhu. Ketika suhu sebuah

benda tinggi maka kalor yang dikandung pun tinggi, dan begitu pula sebaliknya.

Besar kecilnya kalor yangdibutuhkan suatu zat ditentukan oleh 3 faktor yaitu massa zat,

jenis zat (kalor jenis), dan perubahan suhu yang dapat dituliskan dalam rumus berikut:

Keterangan:

Q= Jumlah kalor yang diperlukan (joule)

m= massa zat ( kg )

c= kalor jenis zat ( J/kgK)

T2= suhu akhir zat (K)

T1= suhu mula-mula (K)

Q = m.c.(T2 - T1)

Hukum kekekalan energi untuk kalor memenuhi asas Black. Pada percampuran dua zat,

banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyak kalor yang diserap

oleh zat yang suhunya lebih rendah. Pengertian ini dapat dituliskan secara matematis dengan:

Dalam hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.

Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Pada percobaan kali ini, energi yang berubah adalah

energi listrik menjadi energi panas (kalor). Sesuai dengan hukum kekekalan energi, energi kalor bisa

diubah menjadi energi listrik ataupun sebaliknya, yang dapat dirumuskan sebagai berikut:

Dengan:

Keterangan:

W = energi listrik (joule)

V = tegangan listrik (volt)

I = arus listrik (ampere)

t = waktu (sekon)

Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam untuk kenaikan

temperatur.

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

Keterangan:

Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori )

m = massa zat ( gram )

Qlepas = Qterima

W = Q

W = V. I. t

Q = m.c (Ta - T)

c = kalor jenis zat ( kal/grC)

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 terjadiakan diamati

oleh sensor kemudian dicatat oleh sistem instrumentasi. Tegangan yang diberikan ke kawat dapat

diubah sehingga perubahan temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan.

IV. CARA KERJA

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan melakukan prosedur sebagai berikut:

1. Melakukan log in terlebih dahulu pada halaman e-Laboratory menggunakan username

dan password pribadi.

2. Meng-klik link percobaan KR-02 pada my courses.

3. Menuju halaman rLab yang alamatnya tertera di bagian bawah halaman modul

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

4. Mengaktifkan Webcam dengan meng-klik ikon video pada halaman rLab.

5. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor dengan meng-klik pilihan drop

down pada ikon atur supply tegangan

6. Menghidupkan Power supply dengan meng-klik radio button disebelahnya

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

tiap 1 detik selama 10 detik dengan meng-klik ikon ukur

8. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam hingga mendekati temperatur

awal saat diberikan V0.

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

Susunan Sistem Calorie Work

V. HASIL DAN EVALUASI

A. Data Pengamatan

1. Pada V0

Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temp (C)

3 23.84 0 20.9

6 23.84 0 20.9

9 23.84 0 20.9

12 23.84 0 20.9

15 23.84 0 20.9

18 23.84 0 20.9

21 23.84 0 20.9

24 23.84 0 20.9

27 23.84 0 20.9

30 23.84 0 20.9

2. Pada V1

Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temp (C)

3 35.02 0.65 20.9

6 35.02 0.65 21

9 35.02 0.65 21.2

12 35.02 0.65 21.3

15 35.02 0.65 21.5

18 35.02 0.65 21.7

21 35.02 0.65 21.8

24 35.02 0.65 21.9

27 35.02 0.65 22

30 35.02 0.65 22.1

3. Pada V2

Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temp (C)

3 50.76 1.55 22.1

6 50.76 1.55 22.4

9 50.65 1.55 23.3

12 50.76 1.55 24.1

15 50.65 1.55 25

18 50.65 1.55 25.8

21 50.76 1.55 26.5

24 50.76 1.55 27.2

27 50.76 1.55 27.8

30 50.76 1.55 28.3

4. Pada V3

Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temp (C)

3 41.86 1.04 25.7

6 41.86 1.04 25.5

9 41.86 1.04 25.6

12 41.86 1.04 25.8

15 41.86 1.04 25.9

18 41.86 1.04 26.1

21 41.86 1.04 26.2

24 41.86 1.04 26.3

27 41.86 1.04 26.4

30 41.86 1.04 26.5

B. Pengolahan Data

1. Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu

a. Pada V0

b. Pada V1

0

5

10

15

20

25

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r (

C)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu

20

20.5

21

21.5

22

22.5

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r (

C)

Waktu (S)

Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu

Waktu (s) Temp (C)

3 20.9

6 20.9

9 20.9

12 20.9

15 20.9

18 20.9

21 20.9

24 20.9

27 20.9

30 20.9

Waktu (s) Temp (C)

3 20.9

6 21

9 21.2

12 21.3

15 21.5

18 21.7

21 21.8

24 21.9

27 22

30 22.1

c. Pada V2

d. Pada V3

0

5

10

15

20

25

30

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

per

atu

r (

C)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu

25

25.5

26

26.5

27

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Te

mp

era

tur

(C

)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu

Waktu (s) Temp (C)

3 22.1

6 22.4

9 23.3

12 24.1

15 25

18 25.8

21 26.5

24 27.2

27 27.8

30 28.3

Waktu (s) Temp (C)

3 25.7

6 25.5

9 25.6

12 25.8

15 25.9

18 26.1

21 26.2

24 26.3

27 26.4

30 26.5

2. Menghitung Kapasitas Panas Kawat Konduktor

Kapasitas panas kawat konduktor dapat dicari dengan data yang telah diperoleh. Untuk

mencari nilai tersebut digunakan rumus W = Q yang dapat dijabarkan menjadi:

V . I. t = m . c. T

T =

Nilai kapasitas panas dapat dicari dengan menggunakan persamaan garis pada grafik

hubungan temperatur terhadap waktu. Persamaan tersebut merupakan fungsi linear dengan y =

bx + a dimana y adalah temperatur dan x adalah waktu. Perhitungan kapasitas panas ini

menggunakan least square.

a. Pada V1

Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V1:

y = 0.046x + 20.773

20.2

20.4

20.6

20.8

21

21.2

21.4

21.6

21.8

22

22.2

22.4

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r (

C)

Waktu (S)

Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu

Tabel pengolahan data least square untuk V1:

Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui persamaan garis linear y = bx + a pada grafik:

y= 0.046x + 20.773

Diketahui bahwa nilai gradien (m) adalah b = 0.046. Sebelumnya telah diketahui bahwa

b =

Nilai kapasitas panas pada kawat dapat dihitung menjadi:

0.046 =

Sehingga nilai kapasitas panas konduktor kawat tersebut adalah 247.423 J/kgC

b. Pada V2

Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V1:

Tabel data least square untuk V2:

y = 0.2446x + 21.213

0

5

10

15

20

25

30

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

per

atu

r (

C)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu

Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui persamaan garis linear y = bx + a pada grafik:

y= 0.244x + 21.213

Diketahui bahwa nilai gradien (m) adalah b = 0.244. Sebelumnya telah diketahui bahwa

b =

Nilai kapasitas panas pada kawat dapat dihitung menjadi:

0.244 =

Sehingga nilai kapasitas panas konduktor kawat tersebut adalah 161.225 J/kgC

c. Pada V3

Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V3:

y = 0.0371x + 25.387

24.8

25

25.2

25.4

25.6

25.8

26

26.2

26.4

26.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tem

per

atu

r (

C)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu

Tabel data least square untuk V3:

Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui persamaan garis linear y = bx + a pada grafik:

y= 0.0371x + 25.387

Diketahui bahwa nilai gradien (m) adalah b = 0.0371. Sebelumnya telah diketahui bahwa

b =

Nilai kapasitas panas pada kawat dapat dihitung menjadi:

0.0371 =

Sehingga nilai kapasitas panas konduktor kawat tersebut adalah 567.094 J/kgC

VI. ANALISIS

1. Analisis Percobaan

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

dengan tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor. Alat-alat yang diperlukan

untuk praktikum ini, seperti pada KR-01, tidak perlu kita persiapkan secara langsung. Yang perlu

kita sediakan hanya seperangkat komputer yang terhubung dalam jaringan koneksi internet.

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 hanya akan berubah bentuk. Pada

percobaan kali ini perubahan bentuk tersebut adalah dari energi listrik menjadi energi kalor

karena adanya perubahan temperatur tersebut.

Pengukuran ini dilakukan dalam 30 detik untuk setiap tegangan dan dilakukan pencatatan tiap selang 3

detik. Data diambil sebanyak 10 kali dengan tujuan data yang didapatkan memiliki grafik dengan nilai

yang diharapkan mendekati kebenaran (representatif). Data yang diambil pun diharapkan bisa mewakili

keselurahan data yang dibutuhkan. Tegangan yang digunakan kali ini dibedakan menjadi empat variasi untuk tiap

V0, V1, V2, dan V3. Tegangan ini divariasikan agar kita dapat mengetahui besarnya pengaruh

tegangan tersebut terhadap kenaikan suhu disetiap waktunya. Selain itu, akan diketahui

perbandingan besar kenaikan suhu dengan besar kenaikan tegangan dari grafik yang ditampilkan.

Rentang waktu tiga detik disini adalah agar ada perubahan suhu yang nyata perubahan yang

terjadi tidak terlalu kecil.

Kelebihan dari praktikum rLab adalah, seperti pada percobaan KR sebelumnya, kita

dapat melakukan praktikum dimanapun kita berada selama perangkat komputer masih terhubung

pada koneksi internet dan kita tidak perlu menyiapkan peralatan yang dibutuhkan. Selain itu

karena dilakukan dengan rLab maka data yang dihasilkan juga representatif.

Namun kekurangannya adalah kita tidak bisa mengakses situs rLab jika ada orang lain

sedang mengakses situs tersebut untuk mengambil data.

2. Analisis Hasil

Berdasarkan percobaan KR02 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besar tegangan yang diberikan, maka

perubahan suhu yang terjadi pada kawat konduktor pun bertambah besar. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan

energi. Dalam percobaan ini energi yang terjadi adalah energi panas dan energi listrik.

W = Q

. I. t = m. c. T

Dari persamaan di atas, hasil yang didapat dalam percobaan ini berkesesuaian. Tegangan () yang

diberikan berbanding lurus dengan perubahan suhu (T) yang terjadi.

Berdasarkan penghitungan data, maka nilai kapasitas kalor pada V1, V2, dan V3 dapat diketahui. Hasil

yang diadaptkan sebagai berikut:

a. Pada V1 kapasitas panas kawat konduktor adalah 247.423 J/kgC

b. Pada V2 kapasitas panas kawat konduktor adalah 161.225 J/kgC

c. Pada V3 kapasitas panas kawat konduktor adalah 567.094 J/kgC

Berdasarkan hasil tersebut, diketahui bahwa rata-rata kapasitas panasnya adalah

325.247 J/kgC. Perbandingan literatur dengan hasil percobaan menunjukkan bahwa kawat

konduktor yang paling dekat dengan hasil percobaan yang digunakan dalam percobaan ini adalah

tembaga dengan kapasitas panas 390 J/kgC. Dengan perhitungan kesalahan relative sebagai

berikut:

Krel = |

|

Krel = |

|

Krel = 16.60 %

3. Analisis Grafik Dari data tersebut, dapat diketahui pendekatan fungsi linear dari data percobaandengan

menggunakan metode least square. Pada grafik dari hasil percobaan dapat dilihat beberapa hal.

Perubahan temperatur yang terjadi berbanding lurus dengan lamanya tegangan yang diberikan

dalam percobaan ini. Semakin lama tegangan yang diberikan maka perubahan suhu yang terjadi semakin besar.

Dalam grafik tersebut dapat dilihat perbandingan besarnya perubahan suhu setiap 3 detik.

Pada V0 dapat dilihat bahwa tidak terjadi perubahan tegangan sehingga memiliki fungsi tetap y = 20.9.

Pada V1 dapat dilihat bahwa semakin lama kawat diberikan tegangan maka suhu akan relatif naik dengan fungsi

linear y= 0.046x + 20.773.

Pada V2 dan V3 juga berlaku hal yang sama seperti pada grafik percobaan untuk V1

dengan masing-masing memiliki fungsi linear yaitu y= 0.244x + 21.213 dan y= 0.0371x +

25.38.

VII. KESIMPULAN

1. Kawat yang dialiri listrik suhu akan berubah karena perubahan energi listrik terkonversi

menjadi energi kalor sesuai dengan hukum kekekalan energi. Hal tersebut sesuai dengan

persamaan W = Q.

2. Semakin besar tegangan yang diberikan maka semakin besar pula aliran arus listrik yang

terjadi yang sehingga semakin tinggi pula suhu yang terjadi.

3. Semakin lama tegangan dialirkan makan temperaturnya juga akan semakin tinggi.

4. Kapasitas kawat konduktor dapat diketahui melalui percobaan ini. Kawat yang diperkirakan digunakan untuk

percobaan kali ini adalah kawat tembaga (c = 390 J/kgC) dengan kesalahan relatif 16.60 %.

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.