LAPORAN PRAKTIKUM

Nama : Fadhil Muddasir

NPM : 1206258396

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Departemen : Fisika

Grup : 2

No. Percobaan : KR02

Nama Percobaan : Calori Work

Tgl Percobaan : Senin, 22 April 2013

Laboratorium Fisika Dasar

Unit Pelaksanaan Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)

Universitas Indonesia

Depok, 2013

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

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.

Cara Kerja

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

Pengolahan Data & Evaluasi

1. Berdasarkan data yang di dapat , Membuat grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.

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

konduktor yang digunakan.

3. Berdasarkan nilai c yang diperoleh, menentukan jenis kawat konduktor yang

digunakan.

4. Memberi analisis dari hasil percobaan ini.

Data Percobaan R-lab

Dari beberapa percobaan didapatkan rata-rata percobaan sebagai berikut

1. Tegangan V0

No Waktu I ( 10-3) V Temperatur

1 3 23.84 0 20.7

2 6 23.84 0 20.7

3 9 23.84 0 20.8

4 12 23.84 0 20.8

5 15 23.84 0 20.8

6 18 23.84 0 20.8

7 21 23.84 0 20.8

8 24 23.84 0 20.8

9 27 23.84 0 20.8

10 30 23.84 0 20.8

2. Tegangan V1

No Waktu I ( 10-3) V Temperatur

1 3 35.48 0.67 20.9

2 6 35.48 0.67 21

3 9 35.48 0.67 21.2

4 12 35.48 0.67 21.4

5 15 35.59 0.67 21.6

6 18 35.48 0.67 21.8

7 21 35.59 0.67 21.9

8 24 35.48 0.67 22.1

9 27 35.59 0.67 22.2

10 30 35.48 0.67 22.3

3. Tegangan V2

No Waktu I ( 10-3) V Temperatur

1 3 51.9 1.63 22.1

2 6 51.9 1.63 22.4

3 9 51.9 1.63 23.4

4 12 52.02 1.63 24.4

5 15 52.02 1.63 25.4

6 18 52.02 1.63 26.3

7 21 52.02 1.63 27.1

8 24 52.02 1.63 27.7

9 27 52.02 1.63 28.3

10 30 52.02 1.63 28.9

4. Tegangan V3

No Waktu I ( 10-3) V Temperatur

1 3 42.66 1.09 26.4

2 6 42.66 1.09 26.2

3 9 42.66 1.09 26.2

4 12 42.55 1.09 26.3

5 15 42.66 1.09 26.4

6 18 42.66 1.09 26.6

7 21 42.66 1.09 26.6

8 24 42.55 1.09 26.7

9 27 42.66 1.09 26.8

10 30 42.55 1.09 26.8

Grafik Hubungan Temperatur vs Waktu

Pengolahan Data

0

5

10

15

20

25

30

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Waktu

Temperatur vs Waktu

Temperatur V0

Temperatur V1

Temperatur V2

Temperatur V3

1. Tegangan Vo

No Waktu Temperatur x^2 y^2 XY

1 3 20.7 9 428.49 62.1

2 6 20.7 36 428.49 124.2

3 9 20.8 81 432.64 187.2

4 12 20.8 144 432.64 249.6

5 15 20.8 225 432.64 312

6 18 20.8 324 432.64 374.4

7 21 20.8 441 432.64 436.8

8 24 20.8 576 432.64 499.2

9 27 20.8 729 432.64 561.6

10 30 20.8 900 432.64 624

Σ 165 207.8 3465 4318.1 3431.1

Σ2 27225

m = 0.003232

Berdasarkan persamaan, energi listrik sama dengan energi kalor, maka

W = Q

V.i.t = m.c.∆T

T = t

Sehingga

C =

C

C0 = 0 Kg C

2. Tegangan V1

No Waktu Temperatur x^2 y^2 xy

1 3 20.9 9 436.81 62.7

2 6 21 36 441 126

3 9 21.2 81 449.44 190.8

4 12 21.4 144 457.96 256.8

5 15 21.6 225 466.56 324

6 18 21.8 324 475.24 392.4

7 21 21.9 441 479.61 459.9

8 24 22.1 576 488.41 530.4

9 27 22.2 729 492.84 599.4

10 30 22.3 900 497.29 669

Σ 165 216.4 3465 4685.16 3611.4

m = 0.054949

C =

C

C1 = 216.306 Kg

3. Tegangan V2

No Waktu Temperatur x^2 y^2 xy

1 3 22.1 9 488.41 66.3

2 6 22.4 36 501.76 134.4

3 9 23.4 81 547.56 210.6

4 12 24.4 144 595.36 292.8

5 15 25.4 225 645.16 381

6 18 26.3 324 691.69 473.4

7 21 27.1 441 734.41 569.1

8 24 27.7 576 767.29 664.8

9 27 28.3 729 800.89 764.1

10 30 28.9 900 835.21 867

Σ 165 256 3465 6607.74 4423.5

m =0.268687

C =

C

C2 = 157.790 Kg

4.Tegangan V3

No Waktu Temperatur x^2 y^2 xy

1 3 26.4 9 696.96 79.2

2 6 26.2 36 686.44 157.2

3 9 26.2 81 686.44 235.8

4 12 26.3 144 691.69 315.6

5 15 26.4 225 696.96 396

6 18 26.6 324 707.56 478.8

7 21 26.6 441 707.56 558.6

8 24 26.7 576 712.89 640.8

9 27 26.8 729 718.24 723.6

10 30 26.8 900 718.24 804

Σ 165 265 3465 7022.98 4389.6

m = 0.02303

C =

C

C3 = 1008.12 Kg Kemudian untuk mencari C rata-rata,

(C1+C2+C3) / 3 = (216.306 + 157.790 + 1008.12) /3 = 1382.216 /3

C = 460.7386

Dari hasil percobaan tersebut nilai C yang paling mendekati ( bisa dilihat dalam tabel )

adalah kalor dari Besi/Baja

Jenis

Benda

Kalo r Jenis (c)

J/kg Co kkal/kg Co

Air 4180 1,00

A lkohol (e

thyl)

2400 0,57

Es 2100 0,50

Kayu 1700 0,40

A luminium 900 0,22

Marmer 860 0,20

Kaca 840 0,20

Besi / baja 450 0,11

Tembaga 390 0,093

Perak 230 0,056

Raksa 140 0,034

Timah hitam 130 0,031

Emas 126 0,030

Sehingga Kesalahan Literatur nya

| (C percobaan – C literature) / C literature | x 100%

| (460.7386- 450)/450 | x 100% = 2.386 %

Analisis dan Kesimpulan

Percobaan yang dilakukan kali ini adalah percobaan KR02 tentang Calori Work, percobaan

dilakukan secara online atau tanpa langsung menggunakan alat peraga. Sebelumnya perlu

diketahui bahwa tujuan utama melakukan percobaan ini adalah untuk mengetahui dan

menentukan kapasitas kalor dari suatu benda, dalam hal ini lebih tepatnya kawat konduktor.

Adapun peralatan digital yang dibutuhkan yaitu Sumber tegangan yang dapat divariasikan,

Kawat konduktor ( bermassa 2 gr ), TermometerVoltmeter dan Ampmeter, Adjustable power

supply, Camcorder ,Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis. Yang akan

digunakan selama percobaan.

Berdasarkan teori yang telah dipelajari bahwa Hubungan kekekalan energi menyatakan

energi tidak dapat dimusnahkan atau diciptakan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk

ke bentuk lain. Sehingga di 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 . Untuk energi listrik dalam joule sendiri didapat dari

hasil kali Tegangan listrik ( volt ), Arus listrik ( Ampere ), waktu / lama aliran listrik ( sekon

), yang semuanya itu berbanding lurus . Dan ternyata dari persamaan energi listrik tersebut

sama dengan energy kalor, karena seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa ada yang

namanya hokum kekekalan energy. Sehingga dalam hal ini energy listrik sama dengan

energy kalor, yang merupakan hasil kali dari massa suatu zat, kapasitas kalor jenis dan

perubahan suhu atau delta suhunya. Inilah persamaan yang nantinya sangat berguna dalam

penyelesaian pengolahan data percobaan ini, dimana dengan cara disubstitusikan dan sedikit

perpindahan ruas akan mendapatkan suatu persamaan untuk mendapatkan nilai dari kapasitas

kalor jenis zat (kawat konduktor).

Berikutnya tentang prosedur percobaan, seperti yang diketahui percobaan ini dilakukan

secara online melalui computer, adapun cara kerja saat percobaan yaitu pada 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, kemudian hal yang pertama dilakukan mengaktifkan Web cam (klik icon video

pada halaman web r-Lab) kemudian memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor ,

menghidupkan

Power Supply dengan meng’klik’ radio button disebelahnya.Mengambil data perubahan

temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat konduktor tiap 1 detik selama 10 detik

dengan cara meng’klik” icon “ukur” , memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web

cam, tunggulah hingga mendekati temperatur awal saat diberikan V0 . Perlu diperhatikan

saat mengklik icon power supply dan saat memilih Vo dan seterusnya, bahwa cukup satu kali

tekan pada tiap icon, karena data yang akan dibutuhkan adalah 10 data untuk masing-masing

tegangan, sehingga apabila terlalu banyak ditekan berpangaruh terhadap data yang dihasilkan

dan tentunya akan berpengaruh juga pada saat pengolahan data.

Pengolahan data yang pertama dilakukan adalah dengan membuat hubungan antara

temperature ( suhu ) dengan waktu yang dibutuhkan, dalam percobaan ini dapat dilihat pada

grafik tentang hubungan temperature dengan suhu , dimana grafik menunjukan

kecenderungan naik saat selang waktu yang dibutuhkan juga bertambah, sehingga grafik

condong kearah kanan dan naik. Dari grafik ini pula bisa didapatkan suatu gradient.

Selanjutnya dengan metode least square pun bisa digunakan untuk membantu menentukan

(m) yang akan digunakan dalam mencari kapasitas kalor kawat konduktor. Pada saat

tegangan V0 , hasil yang diperoleh adalah 0 karena tegangan nya pun tidak ada, untuk

tegangan V1, V2, V3 didapat hasil berturut-turut 216.306 , 157.790 , 1008.12 Kg untuk

kapasitas jenis kalor. Hasil ini diperoleh dengan cara mengalikan tegangan dengan kuat arus

yang berbanding dengan massa dan gradient , sebenarnya ini pun menggunakan metode

persamaan least square dari fungsi y, sehingga T sebanding dengan y, dan tegangan

dikalikan arus berbanding dengan massa, Sehingga di dapatlah kapasitas kalor jenis.

Setelah hasil dari tiap tegangan diperoleh, hasil tersebut dijumlahkan kemudian dibagi untuk

mendapat nilai rata-ratanya, dan diperoleh lah 460.7386 Kg , kemudian tidak berhenti

disini saja, hal yang dilakukan berikutnya adalah menentukan sebenarnya termasuk jenis zat

apakah kawat konduktor ini, hal ini yang ternyata digunakan dari kapasitas kalor, kapasitas

kalor dapat membantu untuk menentukan jenis zat tersebut. Dalam percobaan ini

dilampirkan pula suatu tabel tentang daftar kapasitas kalor, setelah dibandingkan, ternyata

hasil percobaan ini paling mendekati kapasitas kalor jenis dari besi dengan 450 Kg .

Sehingga dari hasil tersebut, bisa diketahui kesalahan literaturnya. Adapun setelah dilakukan

perhitungan didapat kesalahan literature yaitu 2.386 % , dan hasil ini tentunya cukup baik,

berarti percobaan ini bisa dibilang baik, karena dari hasil percobaan dan saat dibandingkan

dengan nilai literature didapat nilai yang tidak terlalu jauh dari nilai literaturnya. Dan ini bisa

didapat dengan pengolahan data yang cukup baik juga pada saat pengambilan data dan pada

saat memproses data tersebut, hingga didapatlah hasilnya.

Kesimpulan

- Hukum kekekalan energi terbukti

- Energi bisa dikonversikan missal energy listrik dengan energy kalor, namun demikian

tidak 100% hasilnya sama

- Kapasitas kalor adalah banyakanya kalor yang dibutuhkan zat untuk menaikkan suhu

1 derajat celcius

- Semakin besar tegangan yang diperoleh dan semakin lama waktu yang digunakan

untuk menghantarkan listrik, berpengatuh terhadap suhu, yaitu suhu menjadi semakin

naik

- Kapasitas kalor yang mendekati adalah jenis besi, dan kesalahan literature yang

didapat 2.386 %

Referensi

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

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.