laporan kr02

CALORI WORKLaporan Praktikum Fisika DasarNama: Yoga Abdilah NPM: 1106066145

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar Universitas Indonesia

Fakultas: FMIPA Jurusan: Fisika Kode Praktikum: KR02

I.

Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II.1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

AlatSumber tegangan yang dapat divariasikan Kawat konduktor ( bermassa 2 gr ) Termometer Voltmeter dan Ampmeter Adjustable power supply Camcorder Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III.

Teori Dasar

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.tDimana W = energi listrik ( joule ) v = Tegangan listrik ( volt ) i = Arus listrik ( Ampere ) t = waktu / lama aliran listrik ( sekon )

Yoga Abdilah | Calori Work

1

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 )Dimana Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori ) m = massa zat ( gram ) c = kalor jenis zat ( kal/gr0C) 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 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.

IV.

Cara Kerja

Experimen dilakukan melalui r-Lab 1. 2. 3. 4. Mengaktifkan web cam dengan klik icon video pada halaman web r-Lab. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor. Menghidupkan Power Supply dengan mengklik radio button disebelahnya. Data perubahan temperatur diambil, yaitu tegangan dan arus listrik pada kawat konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengklik icon ukur 5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, ditunggu hingga mendekati temperatur awal saat diberikan V0 . 6. Langkah 2 hingga 5 diulangi untuk tegangan V1, V2 dan V3.


2

V.

Data Hasil Percobaan

Berdasarkan penelitian melalui r-Lab yang telah dilakukan, maka didapatkan data hasil percobaan: 1. Pada V0 Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 I (Ampere) 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 V (Volt) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Temp (0C) 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9

2. Pada V1 Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 I (Ampere) 35.36 35.36 35.36 35.36 35.36 35.36 35.36 35.36 35.36 35.36 V (Volt) 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 Temp (0C) 18.9 19.1 19.2 19.4 19.6 19.8 19.9 20.1 20.3 20.3


3




4

VI.

Pengolahan Data

Berdasarkan data yang telah didapatkan dari percobaan melalui r-Lab, maka dilakukan pengolahan data. 1. Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu a. Pada V0 Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Temp (0C) 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9 18.9

Temp (0C)

Waktu (s) b. Pada V1

Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu20.4 20.2 20

Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Temp (0C)

19.8 19.6 19.4 19.2 19 18.8 0 5 10 15 20 25 30 35

Temp (0C) 18.9 19.1 19.2 19.4 19.6 19.8 19.9 20.1 20.3 20.3

Waktu (s)


5

c. Pada V2

Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu30 25

Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Temp (0C)

20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (s)

Temp (0C) 20.1 20.4 21.4 22.3 23.3 24.1 24.9 25.7 26.3 26.9

d. Pada V3 Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu25 24.8

Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Temp (0C)

24.6 24.4 24.2 24 23.8 23.6 0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (s)

Temp (0C) 25.6 25.2 25.1 25.2 25.3 25.4 25.4 25.5 25.6 25.6


6

2. Menghitung Kapasitas Panas Kawat Konduktor Kapasitas panas dicari berdasarkan data yang diperoleh. Untuk mencari nilai kapasitas panas, digunakan rumus W Q dan saat dijabarkan akan menjadi:

Vit mcT

T

Vit mc

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. Perhitungan kapasitas panas kawat konduktor adalah sbb:

a. Pada V1 Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V1 adalah: Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu20.6 20.4 20.2 20 19.8 19.6 19.4 19.2 19 18.8 0 5 10 15 20

Temp (0C)

y = 0.0549x + 18.753 R = 0.9903

25

30

35

Waktu (s)


7

Tabel pengolahan data dengan least square: x = Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 165 27225 b 0.054949495 y = Temp (0C) 18.9 19.1 19.2 19.4 19.6 19.8 19.9 20.1 20.3 20.3 196.6 38651.56 sy 1815.822522

x2 9 36 81 144 225 324 441 576 729 900 3465 12006225

y2 357.21 364.81 368.64 376.36 384.16 392.04 396.01 404.01 412.09 412.09 3867.42 14956937

xy 56.7 114.6 172.8 232.8 294.0 356.4 417.9 482.4 548.1 609.0 3284.7 10789254

Total Total2 a 18.75333

sy sa sb 42.612469 29.109858 1.5638261

Berdasarkan tabel least square tersebut, dapat diketahui persamaan linear garis y bx a pada grafik tersebut yaitu:

y 0.05495x 18.75Berdasarkan fungsi persamaan garis tersebut, diketahui bahwa nilai gradien atau m=b=0.05495. Sebelumnya telah diketahui bahwa:

bMaka perhitungan nilai kapasitas panas menjadi:

vi mc

0.05495

0.65 35.36 103 2.103 c

Sehingga didapat nilai kapasitas panas kawat konduktor tersebut adalah 209,14 J/Kg0C


8

b. Pada V2 Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V1 adalah:


Temp (0C)

20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 y = 0.2679x + 19.12 R = 0.994

Waktu (s)Tabel pengolahan data dengan least square: x = Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 165 27225 b 0.267878788 y = Temp (0C) 20.1 20.4 21.4 22.3 23.3 24.1 24.9 25.7 26.3 26.9 235.4 55413.16 sy2 2805.89996 x2 9 36 81 144 225 324 441 576 729 900 3465 12006225 y2 404.01 416.16 457.96 497.29 542.89 580.81 620.01 660.49 691.69 723.61 5594.92 31303130 xy 60.3 122.4 192.6 267.6 349.5 433.8 522.9 616.8 710.1 807.0 4083 16670889


sy sa sb 52.970746 36.185909 1.9439624


y 0.2679 x 19.12Yoga Abdilah | Calori Work 9

Berdasarkan fungsi persamaan garis tersebut, diketahui bahwa nilai gradien atau m=b=0.2679. Sebelumnya telah diketahui bahwa:


vi mc

0.2679

1.58 51.45 103 2.103 c


c. Pada V3 Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V1 adalah: Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu25.2 25 24.8

Temp (0C)

24.6 24.4 24.2 24 23.8 23.6 0 5 10 15 20 25 30 35 y = 0.0453x + 23.593 R = 0.9599

Waktu (s)


10

Tabel pengolahan data dengan least square: x = Waktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 165 27225 b 0.045252525 y = Temp (0C) 23.9 23.8 23.9 24.1 24.2 24.4 24.6 24.7 24.9 24.9 243.4 59243.56 sy 2760.2807322

x2 9 36 81 144 225 324 441 576 729 900 3465 12006225 sy 52.5383739

y2 571.21 566.44 571.21 580.81 585.64 595.36 605.16 610.09 620.01 620.01 5925.94 sa 35.89054

xy 71.7 142.8 215.1 289.2 363.0 439.2 516.6 592.8 672.3 747.0 4049.7 sb 1.928095


35116765 16400070


y 0.0453x 23.593Berdasarkan fungsi persamaan garis tersebut, diketahui bahwa nilai gradien atau m=b=0.0453. Sebelumnya telah diketahui bahwa:


vi mc

0.0453

1.06 42.32 103 2.103 c



11

VII.

Analisa

Analisa dalam percobaan ini melputi beberapa aspek, diantaranya analisa alat, percobaan, grafik, dan hasil. 1. Analisa Alat Peralatan yang digunakan dalam percobaan yaitu diantaranya: Sumber tegangan yang dapat divariasikan Kawat konduktor (bermassa 2 gr) Termometer Voltmeter dan Ampmeter Adjustable power supply Camcorder Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

Percobaan dilakukan dengan menggunakan r-Lab, sehingga semua peralatan berjalan dengan baik. Oleh karena itu, data yang didapat juga representatif.

2. Analisa Percobaan Percobaan dalam penelitian ini menggunakan sistem r-lab dimana praktikan melakukan percobaan dari jarak jauh. Praktikan melakukan eksperimen melalui komputer yang terhubung dengan koneksi internet. Percobaan telah dilakukan dengan baik sesuai prosedur yang ada. Percobaan ini dilakukan sebanyak sepuluh kali pada empat tegangan yang berbeda dan dalam rentang waktu pengambilan data adalah tiga detik. Pengambilan data dilakukan yaitu sebanyak sepuluh kali agar data menunjukkan hasil yang mendekati kebenaran (representatif). Data diambil dengan menggunakan empat tegangan yang berbeda untuk mengetahui pengaruh tegangan terhadap kenaikan suhu setiap rentang waktunya. Selain itu, akan diketahui perbandingan besar kenaikan suhu dengan besar kenaikan tegangan dari grafik yang ditampilkan. Rentang waktu tiga detik dimaksudkan agar ada perubahan suhu yang nyata dan tidak terlalu kecil perubahannya.


12

3. Analisa Grafik Grafik yang didapatkan merupakan representasi dari objek percobaan. Data yang didapatkan merupakan data titik. Dari data tersebut, dapat diketahui pendekatan fungsi linear dari data percobaan dengan menggunakan metode least square. Berdasarkan pengolahan data yang telah dilakukan didapatkan hasilnya sbb: a. Pada V0 Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu20 15

Berdasarkan grafik tersebut, diketahui bahwat emperatur tidak berubah sehingga fungsinya menjadi

Temp (0C)

10 5 0 0 10 20 30 40

y 18.9

Waktu (s) b. Pada V1 Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu20.6 20.4 20.2 20 19.8 19.6 19.4 19.2 19 18.8 0 10 20

Garis linier yang merupakan representasi data dari grafik tersebut adalah

y 0.0549 x 18.753y = 0.0549x + 18.753 R = 0.9903

Temp (0C)

Dengan koefisien restitusi yaitu R2=0.9903

30

40

Waktu (s)


13

c. Pada V2



y 0.2679 x 19.12y = 0.2679x + 19.12 R = 0.994

Temp (0C)

20 15 10 5 0 0 10 20 30 40

Dengan koefisien restitusi yaitu

R2 0.994

Waktu (s)

d. Pada V3

Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu25.2 25 24.8 24.6 24.4 24.2 24 23.8 23.6 0 10 20


Temp (0C)

y 0.0453x 23.593y = 0.0453x + 23.593 R = 0.9599

Dengan2

koefisien

restitusi

yaitu R 0.9599

30

40

Waktu (s)


14

4. Analisa Hasil Berdasarkan grafik yang didapat, maka nilai kapasitas kalor dapat diketahui. Hasil yang didapatkan yaitu: a. Pada V1 kapasitas panas kawat konduktor adalah 209,14 J/Kg0C b. Pada V2 kapasitas panas kawat konduktor adalah 151,72 J/Kg0C c. Pada V3 kapasitas panas kawat konduktor adalah 495,13 J/Kg0C Berdasarkan hasil tersebut, diketahui bahwa rata-rata kapasitas panasnya adalah = 285,33 J/Kg0C. Perbandingan literatur dengan hasil percobaan menunjukkan bahwa kawat konduktor yang paling dekat dengan hasil percobaan yang digunakan dalam percobaan ini adalah perak dengan kapasitas panas 230 J/Kg0C. Dengan perhitungan kesalahan relatif:

Krel

Cpercobaan Cliteratur 100% Cliteratur285.33 230 100% 230Krel 24.06%

Krel

VIII.

Kesimpulan

Berdasarkan penalitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: Kapasitas kalor kawat konduktor dapat diketahui dari percobaan ini. Kawat konduktor yang digunakan adalah kawat berbahan perak (C=230 J/Kg0C) dengan kesalahan relatif 24.06%. Semakin besar tegangan dan semakin lama listrik yang diberikan, suhu kawat konduktor akan naik.

IX.

Daftar Pustaka

1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000. 2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.


15

laporan kr02

Documents