laporan praktikum rlab kr-02 calori work

LAPORAN PRAKTIKUM R-LAB FISIKA DASAR

CALORI WORK

Nama : Mauhibah Yumna

NPM : 1406577650

Fakultas : Teknik

Program Studi : Teknologi Bioproses

Group : 9B

No dan Nama Percobaan : KR02 – Calori Work

Minggu Percobaan : Minggu ke-1

Tanggal Percobaan : Jum’at, 27 Februari 2015

Nama Asisten : Karina Nur Fitriana

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

KR-02 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

Di dalam fisika, kalor dapat diartikan sebagai suatu bentuk energi yang bisa mengalir

dari suatu keadaan ke keadaan yang lainnya. Perubahan suhu pada suatu keadaan dengan

keadaan yang lain merupakan salah satu penyebab suatu kalor dapat berpindah. Kalor dapat

berpindah dari suatu benda yang lebih panas ke benda yang lebih dingin ketika kedua benda

tersebut bersentuhan satu sama lain sampai suhu keduanya sama dan keseimbangan termal

tercapai.

Dalam kehidupan sehari-hari, dapat kita ambil contoh perpindahan panas yang kita

rasakan ketika duduk di dekat api unggun. Contoh lainnya yaitu perpindahan panas saat kita

sedang merebus air. Panas dari api kompor yang mengenai dasar panci menyebar ke air yang

berada di dalamnya dan bagian panci lainnya, sehingga apabila kita menyentuh bagian

samping atau atas panci tanpa perlindungan akan terasa panas. Kalor memiliki satuan yaitu

kalori. Setiap 1 kalori sama dengan kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1

gram air sebesar 1⁰C.

Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda bergantung pada 3

faktor, yaitu massa benda (m), kalor jenis benda (c), dan perubahan suhu (ΔT), sehingga

menghasilkan rumus sebagai berikut.

Q = m.c.ΔT

Keterangan :

Q = kalor yang dibutuhkan (J)

m = massa benda (kg)

c = kalor jenis benda (J/kg⁰C)

ΔT = Takhir - Tawal (⁰C)

Energi kalor itu berhubungan dengan energi listrik, karena energi listrik dapat diubah

menjadi energi kalor. Contoh alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi kalor

(panas) adalah setrika. Ketika kita menyambungkan setrika ke sumber listrik, bagian bawah

setrika lama-lamaakan terasa panas. Contoh tersebut mengingatkan akan kebenaran hukum

kekekalan energi yang menyatakan bahwa energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk

lainnya, salah satunya perubahan energi listrik menjadi energi kalor yang dilakukan setrika.

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.Δt

dan karena V = I.R, maka

W = I2.R.t

W = 𝑉2 𝑡

𝑅

Keterangan:

W = energi listrik (Joule)

V = beda potensial (volt)

I = arus listrik (ampere)

T = waktu yang dibutuhkan (sekon)

R = hambatan (ohm)

Seperti yang sudah dijelaskan di atas mengenai hukum kekekalan energi, banyaknya

kalor yang dihasilkan sama dengan banyaknya energi listrik yang digunakan, sehingga dapat

dihitung dengan persamaan :

W = Q

V.I.Δt = m.c.ΔT

Sebuah kawat dililtkan 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 perubahan temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan

yang diberikan.

Banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh benda untuk menaikkan suhunya sebesar 1°C

dapat dihitung menggunakan kapasitas kalor dengan rumus:

𝐻 = 𝑄

∆𝑇

𝐻 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑡

∆𝑡

H = m.c

dengan syarat:

H = kapasitas kalor (Joule/°C)

PROSEDUR PERCOBAAN

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 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. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

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

I. DATA PENGAMATAN

1. Data yang diambil saat memberikan tegangan V0.

Waktu I V Temp

3 23.84 0.00 22.3

6 23.84 0.00 22.3

9 23.84 0.00 22.3

12 23.84 0.00 22.3

15 23.84 0.00 22.3

18 23.84 0.00 22.3

21 23.84 0.00 22.3

24 23.84 0.00 22.3

27 23.84 0.00 22.3

30 23.84 0.00 22.3

2. Data yang diambil saat memberikan tegangan V1

Waktu I V Temp

3 35.13 0.65 21.9

6 35.13 0.65 22.1

9 35.13 0.65 22.3

12 35.13 0.65 22.4

15 35.13 0.65 22.6

18 35.13 0.65 22.8

21 35.13 0.65 22.9

24 35.13 0.65 23.1

27 35.13 0.65 23.2

30 35.13 0.65 23.3


Waktu I V Temp

3 51.10 1.57 22.7

6 51.10 1.57 23.1

9 51.10 1.57 24.0

12 51.10 1.57 25.0

15 51.10 1.57 26.0

18 51.10 1.57 26.9

21 51.10 1.57 27.6

24 51.10 1.57 28.4

27 51.10 1.57 29.1

30 51.10 1.57 29.6


Waktu I V Temp

3 42.09 1.05 22.8

6 42.09 1.05 22.9

9 42.09 1.05 23.4

12 42.09 1.05 23.9

15 42.09 1.05 24.3

18 42.09 1.05 24.7

21 42.09 1.05 25.1

24 42.09 1.05 25.4

27 42.09 1.05 25.8

30 42.09 1.05 26.0

II. GRAFIK

1. Grafik pada saat V0= 0 Volt

2. Grafik pada saat V1= 0,65 Volt


22

22,1

22,2

22,3

22,4

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r

Waktu

Grafik Perubahan Suhu terhadap Waktu (V: 0V)

21

22

23

24

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r

Waktu

Grafik Perubahan Suhu terhadap Waktu (V: 0,65 V)

0

10

20

30

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r

Waktu



III. PENGOLAHAN DATA

Percobaan ini dilakukan pada empat nilai tegangan yang berbeda, yaitu 0V, 0.65V,

1.57V, dan 1.05V. Pada setiap tegangan dilakukan 10 kali pengukuran dengan selang waktu

pengukuran 3 detik. Suhu awal yang dimaksud ketika melakukan webcam adalah suhu

pertama saat percobaan dimulai, yaitu 22.3°C.

Berdasarkan teori, energi listrik yang diterima oleh kawat akan menjadi energi panas.

Hubungan antara kalor dan energi listrik ditunjukkan oleh persamaan:

∆𝑇 = 𝑉. 𝐼

𝑚. 𝑐𝑡

Data ini akan diolah dengan cara merefleksikan ke persamaan garis y = mx,

menjadikan ΔT ≈ y, t ≈ x, 𝑉.𝐼

𝑚.𝑐 ≈ m, dan menggunakan metode least square.

V0 = 0V

No x Y x2 xy

1 3 0 9 0

2 6 0 36 0

3 9 0 81 0

4 12 0 144 0

5 15 0 225 0

6 18 0 324 0

22

23

24

25

26

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r

Waktu


7 21 0 441 0

8 24 0 576 0

9 27 0 729 0

10 30 0 900 0

Total 165 0 3465 0

Dari tabel di atas dapat diperoleh gradien (m) dan b dengan cara:

𝑚 = 𝑛Σ𝑥𝑖𝑦𝑖 − (Σ𝑥𝑖)(Σ𝑦𝑖)

𝑛Σ𝑥𝑖2 − (Σ𝑥𝑖)2

dan

𝑏 = Σ𝑥𝑖

2Σ𝑦𝑖 − (Σ𝑥𝑖)(Σ𝑥𝑖𝑦𝑖)


𝑚 = 10(0) − (165)(0)

10(3465) − 27225= 0 𝑏 =

3465(0) − 165(0)

10(3465) − 27225= 0

Persamaan garis yang terbentuk adalah

y = mx + b y = 0x -0

Karena 𝑚 =𝑣.𝑖

𝐶= 0

(0)(23.84)

𝐶= 0 𝐶 = 0 𝑑𝑎𝑛 𝐶 = 𝑚. 𝑐 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑐 = 0

𝐽𝑔𝑟°C⁄

V1 = 0.65V

No x y x2 xy

1 3 0 9 0

2 6 0.2 36 1.2

3 9 0.4 81 3.6

4 12 0.5 144 6

5 15 0.7 225 10.5

6 18 0.9 324 16.2

7 21 1.0 441 21

8 24 1.2 576 28.8

9 27 1.3 729 35.1

10 30 1.4 900 42

Total 165 7.6 3465 164.4




dan

𝑏 = Σ𝑥𝑖



𝑚 = 10(164.4) − (165)(7.6)

10(3465) − 27225= 0.052 𝑏 =

3465(7.6) − 165(164.4)

10(3465) − 27225= −0.1053


y = mx + b y = 0.052x -0.1053


𝐶= 0.052

(0.65)(35.13𝑥10−3)

𝐶= 0.052 𝐶 = 0.439 𝐶 = 𝑚. 𝑐 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑐 = 0.22 𝐽

𝑔𝑟°C⁄

V2 = 1.57V

No x y x2 xy

1 3 0 9 0

2 6 0.4 36 2.4

3 9 1.3 81 11.7

4 12 2.3 144 27.6

5 15 3.3 225 49.5

6 18 4.2 324 75.6

7 21 4.9 441 102.9

8 24 5.7 576 136.8

9 27 6.4 729 172.8

10 30 6.9 900 207

Total 165 35.4 3465 786.3




dan

𝑏 = Σ𝑥𝑖



𝑚 = 10(786.3) − (165)(35.4)

10(3465) − 27225= 0.272 𝑏 =

3465(35.4) − 165(786.3)

10(3465) − 27225= −0.9533


y = mx + b y = 0.272x -0.9533


𝐶= 0.272

(1.57)(51.10𝑥10−3)

𝐶= 0.272 𝐶 = 0.294 𝐶 = 𝑚. 𝑐 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑐 = 0.147 𝐽

𝑔𝑟°C⁄

V3 = 1.05V

No x y x2 xy

1 3 0 9 0

2 6 0.1 36 0.6

3 9 0.6 81 5.4

4 12 1.1 144 13.2

5 15 1.4 225 21

6 18 1.8 324 32.4

7 21 2.2 441 46.2

8 24 2.5 576 60

9 27 2.9 729 78.3

10 30 3.1 900 93

Total 165 15.7 3465 350.1



𝑛Σ𝑥𝑖2 − (Σ𝑥𝑖)

2

dan

𝑏 = Σ𝑥𝑖



𝑚 = 10(350.1) − (165)(15.7)

10(3465) − 27225= 0.123 𝑏 =

3465(15.7) − 165(350.1)

10(3465) − 27225= −0.4723


y = mx + b y = 0.123x -0.4723


𝐶= 0.123

(1.05)(42.09𝑥10−3)

𝐶= 0.123 𝐶 = 0.359 𝐶 = 𝑚. 𝑐 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑐 = 0.180

𝐽𝑔𝑟°C⁄

Dari ketiga nilai c yang diperoleh:

Δ𝑐 =0.220 + 0.147 + 0.180

3= 0.182 𝐽 𝑔𝑟⁄ °C

Berdasarkan literatur yang didapat, nilai kalor jenis yang didapat mendekati nilai

kalor jenis perak sebesar 0.230 𝐽 𝑔𝑟°C⁄ . Maka dapat dihitung kesalahan relatifnya sebesar:

𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑓 = |𝑐 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛 − 𝑐 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟

𝑐 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟| 𝑥100%

= |0.182 − 0.230

0.230| 𝑥100%

= 20.9%

I. ANALISIS

a. Analisis Percobaan

Percobaan KR02 dilakukan secara online melalui rLab, yaitu sebuah praktikum

dengan komputer melalui internet dengan tujuan menghitung kapasitas kalor suatu kawat

konduktor yang digunakan. Percobaan ini dilakukan dengan mengalirkan listrik pada kawat

yang materialnya tidak diketahui. Setelah dialiri listrik, terjadi perubahan temperatur pada

kawat.

Diketahui bahwa kawat konduktor memiliki massa 2 gr. Dalam praktek, praktikan

mengklik tombol ukur untuk mendapatkan data berupa arus, tegangan, dan suhu yang

berbeda setiap 3 detik, sampai ke detik ke 30, dengan jumlah 10 data. Percobaan dilakukan 4

kali dengan total data sebanyak 40 dengan tegangan yang berbeda, yaitu 0V, 0.65V, 1.57V,

dan 1.05V.

b. Analisis Perhitungan Data

Kapasitas kalor dapat dihitung dengan data yang diperoleh, dengan cara memasukkan

data yang ada kedalam persamaan sesuai dengan teori.

Dalam percobaan ini, material yang digunakan memiliki kalor jenis sebesar

0.182 𝐽 𝑔𝑟⁄ °C. Praktikan dapat mengambil kesimpulan bahwa bahan yang digunakan adalah

logam perak dengan kesalahan relatif sebesar 20.9%. Hal ini disebabkan oleh kesalahan

selama percobaan.

Kesalahan yang mungkin terjadi:

- Asumsi bahwa 100% energi listrik dikonversikan menjadi kalor, namun pada

nyatanya tidak 100% karena ada energi yang terbuang ke lingkungan.

- Kesalahan dalam perhitungan, contohnya dalam hal pembulatan angka yang

mempengaruhi ketepatan perhitungan.

- Alat praktikum yang tidak dikalibrasikan sebelumnya, sehingga data menjadi

bervariasi.

- Karena praktikum adalah online, perangkat elektronik yang digunakan tidak berfungsi

dengan baik, maka kita tidak dapat melihat kesalahan yang terjadi secara keseluruhan.

c. Analisis Grafik

Percobaan ini menghasilkan empat grafik yang menggambarkan hubungan antara

waktu dan suhu pada setiap tegangan listrik yang dialirkan pada rangkaian. Grafik pertama

dengan tegangan 0V menunjukkan tidak ada perubahan suhu. Hal ini terjadi karena belum

ada tegangan yang diberikan, maka energi litstrik belum berubah menjadi energi kalor.

Grafik kedua, ketiga, dan keempat menunjukkan perubahan suhu yang meningkat

dengan cepat. Semakin besar tegangan yang diberikan, semakin signifikan peningkatan suhu

yang terjadi. Hal itu dapat dilihat dari gradien grafik yang bernilai positif. Grafik tersbut

menggambarkan bahwa perubahan suhu akan terus meningkat seiring dengan semakin lama

rangkaian diberi tegangan. Terbukti bahwa perubahan suhu berbanding lurus dengan waktu.

II. KESIMPULAN

- Sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi, energi listrik yang diubah menjadi energi

kalor jumlahnya sama.

- Energi tidak dapat dilenyapkan, namun bisa diubah bentuk. Namun, energi tersebut

tidak 100% diubah karena ada energi yang terbuang ke lingkungan.

- Semakin besar tegangan yang diberikan, perubahan suhu semakin signifikan. Hal ini

disebabkan energi listrik yang bertambah, maka pergerakan partikel semakin cepat

dan pada akhirnya berdampak pada perubahan suhu di dalam rangkaian.

- Besar kalor jenis bergantung pada waktu, arus listrik, tegangan, perubahan suhu, dan

massa kawat konduktor.

- Percobaan menggunakan kawat konduktor yang berbahan perak yang memiliki kalor

jenis 230 J/kg°C.

- Dalam percobaan ini, kalor jenis yang ditemukan sebesar 0.195 J/kg°C dengan

kesalahan relatif sebesar 15.22%

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, D.C. Physics for Scientists & Engineers, Third Edition. New Jersey: Prentice Hall,

2000.

Halliday, Resnick, Walker. Fundamentals of Physics, 7th

Edition, Extended Edition. New

Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2005.

http://sitrampil.ui.ac.id

http://sitrampil.ui.ac.id/

laporan praktikum rlab kr-02 calori work

Documents