1306369983 kr02 calori work sari anastasia

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

NAMA : SARI ANASTASIA NPM : 1306369983 GRUP : B-9 FAKULTAS : TEKNIK

DEPARTEMEN : TEKNIK INDUSTRI

JURUSAN : TEKNIK INDUSTRI NO PERCOBAAN : KR 02 NAMA PERCOBAAN : CALORI WORK TANGGAL PERCOBAAN : 19 MARET 2014

UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN – ILMU PENGETAHUAN DASAR

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2014

CALORI WORK

I. TUJUAN PERCOBAAN

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II. PERALATAN

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

Gambar susunan peralatan percobaan

III. LANDASAN TEORI

A. Energi Kalor

Kalor didefinisikan sebagai panas yang dimiliki suatu zat. Untuk membuktikan bahwa

suatu benda memiliki panas. yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhu benda

tinggi.maka benda tersebut memiliki kalor yang tinggi. dan sebaliknya. Besar kecilnya kalor

yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada:

1. massa zat;

2. jenis zat (kalor jenis);

3. perubahan suhu

Hal ini dapat dituliskan secara sistematis.yaitu:

Dimana,

Q: kalor yang dibutuhkan (J)

m: massa benda (kg) Q= m . c . (T2- T1

c: kalor jenis (J/kgo

C)

(t2-t1) :perubahan suhu (o

C)

Kalor ada dua jenis. yaitu:

a) Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu

b) Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten)

B. Energi Listrik

Energi yang digunakan untuk menggunakan peralatan listrik ataupun untuk

menggerakkan suatu peralatan mekanik sehingga mengubah energi menjadi bentuk energi lain.

Energi listrik juga diartikan sebagai kemampuan untuk menghasilkan usaha listrik

(kemampuan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain). Rumus energi

listrik.yaitu:

W= Q.V dimana. W = Energi Listrik (Joule) Q = Muatan Listrik Coulomb) V = Beda Potensial (Volt)

Dari persamaan I=Q/T.maka persamaan diatas dapat dirubah menjadi W=VIT.dengan

menggunakan rumus ohm yaitu I=V/R maka persamaan diatas dapat pula berubah menjadi

W=IRIT.satuan energy listrik yang umum digunakan adalah kalori dimana satu kalori sama dengan

0,24 joule.

Energi listrik dapat berubah menjadi berbagai bentuk energi lainnya.Salah satu contohnya yaitu

perubahan Energi listrik menjadi energi kalor. Contoh alat yang merubah energy listrik menjadi

kalor yaitu setrika listrik.kompor listrik. microwave. dan sebagainya. Energi listrik menjadi energi

cahaya.alat yang digunakan. yaitu lampu pijar. lampu neon. dan sebagainya. Energi listrik menjadi

energi gerak.alat yang digunakan yaitu kipas angin. penghisap debu.

C. Hubungan Energi Listrik dengan Energi Kalor

Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya.Di bawah ini

adalah hubungan antara energi kalor dan energi listrik.

Q = m.c. (T2 - T1)

sesuai dengan hukum kekekalan energi maka berlaku persamaan:

W = Q

V.I.t = m.c.(T2 - T1)

I2

.R.t = m.c.(T2 - T1)

dimana.

I = Kuat arus listrik (A) V = Tegangan (Volt)

R = Hambatan (ohm)

t = Waktu yang dibutuhkan (sekon)

m = Massa (kg)

c = Kalor jenis (J/ kg C)

T1 = Suhu mula - mula (C)

T2 = Suhu akhir (C)

D. Asas Black

Teori asas Black mengatakan jika 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 suhu dimana suhu kedua benda sama.

Teori ini dapat dituliskan sebagai berikut:

Q lepas = Q terima

Benda yang suhunya lebih tinggi adalah benda yang melepas kalor dan yang

menerima kalor adalah benda yang bersuhu lebih rendah. Jika persamaan di atas

dijabarkan maka akan didapatkan:

Qlepas = Q terima

M1.c1. (T1-Ta) = m2.c2.(Ta-T2)

Penggunaan rumus (T1-Ta) pada benda bersuhu tinggi dan untuk benda

yang bersuhu rendah menggunakan (Ta-T2).

IV. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Mengaktifkan Webcam dengan mengklik icon video pada halaman web r-

Lab.

2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor !

3. Menghidupkan Power Supply dengan meng’klik’ radio button di sebelahnya.

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 webcam, menunggu hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0.

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

V. DATA PENGAMATAN

1. Untuk V0 = 0 volt

Waktu I V Temp

3 23.84 0.00 20.7

6 23.84 0.00 20.7

9 23.84 0.00 20.7

12 23.84 0.00 20.7

15 23.84 0.00 20.6

18 23.84 0.00 20.6

21 23.84 0.00 20.6

24 23.84 0.00 20.6

27 23.84 0.00 20.6

30 23.84 0.00 20.6

2. Untuk V1 = 0,66 volt

Waktu I V Temp

3 35.36 0.66 20.4

6 35.36 0.66 20.5

9 35.36 0.66 20.6

12 35.36 0.66 20.8

15 35.36 0.66 20.9

18 35.36 0.66 21.1

21 35.36 0.66 21.3

24 35.36 0.66 21.3

27 35.36 0.66 21.4

30 35.36 0.66 21.6


Waktu I V Temp

3 51.45 1.59 21.2

6 51.56 1.59 21.6

9 51.56 1.59 22.5

12 51.45 1.60 23.4

15 51.67 1.59 24.4

18 51.56 1.59 25.3

21 51.45 1.60 26.0

24 51.56 1.59 26.7

27 51.45 1.60 27.3

30 51.45 1.60 27.9


Waktu I V Temp

3 42.32 1.07 26.4

6 42.32 1.07 26.1

9 42.32 1.07 26.0

12 42.32 1.07 26.0

15 42.32 1.07 26.1

18 42.32 1.07 26.3

21 42.32 1.07 26.3

24 42.32 1.07 26.3

27 42.32 1.07 26.4

30 42.32 1.07 26.5

VI. PENGOLAHAN DATA

GRAFIK HUBUNGAN ANTARA TEMPERATUR

DAN TEGANGAN

1. Untuk V0 = 0 volt

Waktu I V Temp

3 23.84 0.00 20.7

6 23.84 0.00 20.7

9 23.84 0.00 20.7

12 23.84 0.00 20.7

15 23.84 0.00 20.6

18 23.84 0.00 20.6

21 23.84 0.00 20.6

24 23.84 0.00 20.6

27 23.84 0.00 20.6

30 23.84 0.00 20.6


waktu I V Temp

3 35.36 0.66 20.4

6 35.36 0.66 20.5

9 35.36 0.66 20.6

12 35.36 0.66 20.8

15 35.36 0.66 20.9

18 35.36 0.66 21.1

21 35.36 0.66 21.3

24 35.36 0.66 21.3

27 35.36 0.66 21.4

30 35.36 0.66 21.6

20.54

20.56

20.58

20.6

20.62

20.64

20.66

20.68

20.7

20.72

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Grafik T vs t (V = 0 m/s)

19.8

20

20.2

20.4

20.6

20.8

21

21.2

21.4

21.6

21.8

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Grafik T VS t (V = 0,66 m/s)


Waktu I V Temp

3 51.45 1.59 21.2

6 51.56 1.59 21.6

9 51.56 1.59 22.5

12 51.45 1.60 23.4

15 51.67 1.59 24.4

18 51.56 1.59 25.3

21 51.45 1.60 26.0

24 51.56 1.59 26.7

27 51.45 1.60 27.3

30 51.45 1.60 27.9


Waktu I V Temp

3 42.32 1.07 26.4

6 42.32 1.07 26.1

9 42.32 1.07 26.0

12 42.32 1.07 26.0

15 42.32 1.07 26.1

18 42.32 1.07 26.3

21 42.32 1.07 26.3

24 42.32 1.07 26.3

27 42.32 1.07 26.4

30 42.32 1.07 26.5

0

5

10

15

20

25

30

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Grafik T vs t (V = 1.59 m/s)

NILAI KAPASITAS PANAS (C) UNTUK SETIAP

TEGANGAN (V1, V2,dan V3)

𝑾=𝑸

𝑽×𝒊×𝒕=𝒎×𝒄×Δ𝑻

𝑽×𝒊×𝒕=𝑪×Δ𝑻

𝑪=𝑽×𝒊×𝒕/(𝑻𝒂−𝑻)

T = suhu mula-mula kawat konduktor = 20,7 °C = 274,05 K


waktu I V Temp C(J/°C)

3 35.36 0.66 20.4 233.3769

6 35.36 0.66 20.5 700.128

9 35.36 0.66 20.6 2100.384

12 35.36 0.66 20.8 2800.512

15 35.36 0.66 20.9 1750.32

18 35.36 0.66 21.1 1050.192

21 35.36 0.66 21.3 816.816

25.7

25.8

25.9

26

26.1

26.2

26.3

26.4

26.5

26.6

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Grafik T vs t (V =1.07)

24 35.36 0.66 21.3 933.504

27 35.36 0.66 21.4 900.164

30 35.36 0.66 21.6 777.92

𝐶 =∑𝐶/n

=12063.3169/10

=1206.33169 J /°C


Waktu I V Temp C(J/°C)

3 51.45 1.59 21.2 490.833

6 51.56 1.59 21.6 546.536

9 51.56 1.59 22.5 409.92

12 51.45 1.60 23.4 365.866

15 51.67 1.59 24.4 333.062

18 51.56 1.59 25.3 320.792

21 51.45 1.60 26.0 326.173

24 51.56 1.59 26.7 327.921

27 51.45 1.60 27.3 336.763

30 51.45 1.60 27.9 343

𝐶 =∑𝐶/n

=3800.866/10

=380.0866 J/°C


Waktu I V Temp C(J/°C

3 42.32 1.07 26.4 23.832

6 42.32 1.07 26.1 50.313

9 42.32 1.07 26.0 434.881

12 42.32 1.07 26.0 102.526

15 42.32 1.07 26.1 125.784

18 42.32 1.07 26.3 145.550

21 42.32 1.07 26.3 169.809

24 42.32 1.07 26.3 194.067

27 42.32 1.07 26.4 214.495

30 42.32 1.07 26.5 234.219

𝐶 =∑𝐶/n

=1695.476/10

=169.5476 J/°C

Dari data di atas, maka didapat nilai kapasitas kalor

𝐶 =1206.33169+380.0866+169.5476/3

=1755.96589/3

=585.3219633 J/°C

Karena 𝐶=𝑚𝑐, maka untuk menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan, kita

dapat mencari nilai c, yaitu kalor jenisnya. Kalor jenis merupakan besaran karakteristik

dari suatu zat, yang merupakan tetapan yang sama untuk suatu zat tertentu.

Diketahui massa kawat konduktor 2𝑔𝑟=2×10−3𝑘𝑔. Maka,

c=C/m

=585.3219633 J/°C/2

=292.66098 J/gr°C

Dari percobaan dan pengolahan data yang telah dilakukan, praktikan mendapatkan hasil

c sebesar 292.660 .J/gr°C Hasil ini didapatkan dari merata-ratakan tiga nilai c yang

didapatkan dari percobaan setiap tegangan yang berbeda.Hal ini bertujuan untuk

mencari keakuratan dan keterpusatan data yang didapat. Dari hasil c yang diperoleh,

bisa diperkirakan bahwa kawat yang digunakan dalam percobaan ini adalah perak

karena nilai c yang diperoleh mendekati nilai c dari perak itu sendiri yaitu sebesar 233

J/gr°C .

VII. ANALISIS DATA

1.Analisis percobaan Pada praktikum kali ini, kita melakukan percobaan calori work.Praktikum ini bertujuan

untuk menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.Praktikum ini tidak

dilaksanakan secara manual, melainkan streaming melalui internet, yaitu situs r-Lab.

Pada percobaan ini, kita melakukan pengkonversian energi dari energi listrik menjadi

energi panas.Langkah yang dilakukan adalah dengan mengalirkan arus listrik pada

sebuah kawat yang dililitkan pada sebuah sensor temperatur. Kawat tersebut akan

mendisipasikan energi kalor. Perubahan temperatur yang terjadi akan 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.

Dari percobaan pada V0, kita akan mendapatkan besar dari suhu awal (To) adalah 20.7.

Mula-mula, diberi arus listrik sebesar 23,84 A namun voltasenya masih 0 V, sehingga

tidak terjadi perubahan temperatur dalam pencatatan/pengukuran yang dilakukan tiap 3

detik selama 30 detik sehingga akan didapat 10 data. Kemudian, berturut-turut diberi

arus listrik dan tegangan sebesar V0 ( Tegangan= 0 V), V1 ( Tegangan = 0,66 V), V2

(Tegangan = 1.59 V), dan V3 (Tegangan = 1.07 V) untuk selang waktu yang sama.

Dapat diperhatikan, bahwa pada V3, tegangan yang diberikan lebih kecil dari

sebelumnya namun lebih besar dibanding yang pertama. Akibat variasi tegangan

tersebut, maka terjadi perubahan temperatur. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan

variasi data dan untuk mendapatkan data yang akurat hingga hasil pengukuran akan

memiliki pendekatan yang baik terhadap nilai yang sesungguhnya.

Hubungan kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau

diciptakan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Oleh karena

itu, energi listrik yang timbul setelah tegangan listrik diberikan pada kawat konduktor,

akan didisipasikan oleh kawat menjadi energi panas. Hal ini terjadi akibat adanya nilai

resistansi (hambatan) yang dimiliki oleh kawat, sehingga energi yang timbul

sepenuhnya adalah energi listrik. Energi panas ini akan mengakibatkan perubahan

temperatur pada kawat konduktor.

Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu konduktor yang mempunyai

resistansi, dinyatakan dengan persamaan:

di mana 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 kenaikan

temperatur. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat dinyatakan dengan

persamaan:

𝑸=𝒎×𝒄×Δ𝑻

𝑸=𝒎×𝒄×(𝑻𝒂−𝑻)

di mana :

Q = jumlah kalor yang diperlukan (kal)

m = massa zat (gram)

c = kalor jenis air (kal/gr°C)

Ta = suhu akhir zat (K)

T = suhu mula-mula zat (K)

2. Analisis Pengolahan Data

Dari data percobaan, dapat diperoleh beberapa hal berikut.Pada saat arus sudah

dialirkan, namun belum diberikan tegangan, kawat konduktor tidak mengalami

perubahan temperatur.Maka, nilai kapasitas kalor belum bisa dicari dari data

tersebut.Ketika tegangan mulai diberikan, baru terjadi perubahan temperatur.Hubungan

antara temperatur mutlak (dalam Kelvin) dan waktu, seperti juga terlihat dalam grafik T

vs t yang disajikan dalam Bab Pengolahan Data, adalah berbanding lurus. Seiring

dengan kenaikan waktu, maka temperatur mutlak juga akan mengalami peningkatan.

Hal ini terjadi karena seiring dengan pertambahan waktu, kalor yang dihasilkan/dilepas

ke lingkungan juga akan bertambah besar, yang berpengaruh terhadap kenaikan

temperatur mutlak (sebenarnya temperatur mutlak maupun Celcius sama saja karena

memiliki perbandingan antar satuan skala yang sama, setiap kenaikan 1 C° dalam skala

Celcius berarti kenaikan 1 K dalam skala Kelvin).

Dari data percobaan yang telah kita dapatkan, dapat dilihat pula hubungan antara

temperatur dan tegangan. Pada pemberian tegangan sebesar 0,66 V, temperatur akhir

kawat konduktor adalah 21,6 °C (ΔT = 0,9 C°). Pada pemberian tegangan sebesar 1,07

V, temperatur akhir kawat konduktor adalah 26.5 °C (ΔT = 5,8C°). Pada pemberian

tegangan sebesar 1,59 V, temperatur akhir kawat konduktor adalah 27,9 °C (ΔT =

7.2C°). Suhu mula-mula kawat konduktor adalah 20,7 °C. Hal ini menunjukkan bahwa

temperatur berbanding lurus dengan tegangan listrik.Semakin besar tegangan listrik

yang diberikan, semakin banyak energi kalor yang terdisipasikan, semakin besar

kenaikan temperatur yang dialami oleh kawat konduktor.Dalam percobaan ini, arus

yang mengalir dan tegangan yang diberikan tidak menjadi energi listrik

seluruhnya.Namun, menurut Hukum Kekekalan Energi, energi tidak dapat diciptakan

dan dimusnahkan, namun hanya berubah dari satu bentuk energi ke energi

lainnya.Energi yang hilang (energi disipatif) dari energi listrik menjadi energi

kalor/panas. Namun, perlu dicatat bahwa tidak mungkin pula mengkonversi energi

listrik secara total menjadi energi panas.

Energi panas yang dihasilkan mengakibatkan perubahan temperatur, yaitu menurut

hubungan 𝑸=𝒎×𝒄×Δ𝑻

atau𝑸=𝑪×Δ𝑻

denganC adalah kapasitas kalor kawat konduktor.

Dari hubungan tersebut, kita bisa mendapatkan nilai kapasitas kalor. Untuk tegangan

yang sama, nilai kapasitas kalor meningkat seiring pertambahan waktu dan temperatur.

Hal ini berlaku untuk setiap perlakuan tegangan.

3. Analisis Hasil

Setelah didapatkan nilai rata-rata kapasitas kalor untuk setiap tegangan, bisa dicari

Rata-rata kapasitas kalor untuk kawat konduktor secara umum.Yaitu didapat hasil c

sebesar 292.660 J/gr°C Hasil ini didapatkan dari merata-ratakan tiga nilai c yang

didapatkan dari percobaan setiap tegangan yang berbeda. Dari hasil c yang diperoleh,

bisa diperkirakan bahwa kawat yang digunakan dalam percobaan ini adalah perak

karena nilai c yang diperoleh mendekati nilai c dari perak itu sendiri yaitu sebesar 233

J/gr°C . Namun, perlu diperhatikan bahwa asumsi seperti ini hanya merupakan

pendekatan saja dan masih mengandung potensi kesalahan.

VIII. Kesimpulan

1. Energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor, sesuai dengan hukum kekelan

energi bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan tetapi dapat berubah

bentuk.

2. Perubahan suhu berbanding lurus dengan waktu pada percobaan ini

3. Kapasitas kalor suatu kawat dapat dicari dengan suatu kerja kalor, yakni

pengkonversian energi tegangan ke temperatur.

4. Nilai c yang didapatkan dari percobaan ini adalah 292.660 J/gr°C

5. Kawat konduktor yang dipakai diperkirakan adalah jenis perak

6. Kapasitas kalor bergantung pada besar tegangan, arus, massa bahan yang digunakan,

perubahan suhu, dan waktu.

IX. REFERENSI

Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers, Third Edition. New

York: Prentice Hall.

Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamentals of Physics, 7th Edition,

ExtendedEdition. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Tripler, P.A., 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1.Jakarta : Penerbit Erlangga

Jilid 1

1306369983 kr02 calori work sari anastasia

Documents