laporan praktikum kr02 angeline paramitha

Calori Work ( KR02 )

LAPORAN R-LAB

Nama/NPM : Angeline Paramitha/1306409305

Fakultas/Prog. Studi : Teknik/Teknik Kimia

Group & Kawan Kerja : Ahmad Hamidi

Aldhi Saputro

Ahmad Shobri

Akwila Eka Meliani

Ali Akbar

Aji Tata Irwinsyah

Andrea Rizky Sabrina Harahap

No & Nama Percobaan : KR 02 & Calori Work

Minggu Percobaan : Pekan 1

Tanggal Percobaan : 27 Februari 2014

Nama Asisten :

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia


Calori Work

I. Tujuan Praktikum

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II. Alat

1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gram )

3. Termometer

4. Voltmeter dan Amperemeter

5. Adjustable Power Supply

6. Camcorder

7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Teori

Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat

lainnya dengan diikuti perubahan temperatur. Satuan kalor adalah joule (J) yang

diambil dari nama seorang ilmuwan yang telah berjasa dalam bidang ilmu Fisika,

yaitu James Joule. Satuan kalor lainnya adalah kalori. Hubungan satuan joule dan

kalori, yakni 1 kalori = 4,184 joule.

Hubungan kekekalan energi mengatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau

diciptakan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Pada

percobaan ini akan dilakukan pengkonversian energi, dari energi listrik menjadi

energi panas. Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu koduktor yang

mempunyai resistansi dinyatakan dengan persamaan :

W = V. I .T

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)

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 perubahan temperatur

dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan.

Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor

Kalor jenis suatu benda dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan

untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1 K. Kalor jenis menunjukkan

kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda,

semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk menyerap kalor. Secara

matematis, kalor jenis suatu zat dapat dituliskan sebagai berikut.

c = =


Dengan

c = kalor jenis suatu zat (J/kg K)

Q = kalor (J)

m = massa benda (kg), dan

ΔT = perubahan temperatur (K)

Untuk suatu benda, faktor mc dipandang sebagai satu kesatuan dan faktor ini

disebut sebagai kapasitas kalor. Secara matematis, dituliskan sebagai berikut.

C = c m =

Satuan kapasitas kalor adalah J/K. Besarnya kalor suatu zat adalah

Q = m c ΔT Q = C ΔT

C = =

IV. Cara Kerja

1. Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di

bagian bawah halaman ini.

2. Mengaktifkan web cam dengan klik icon video pada halaman web r-Lab.

3. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor.

4. Menghidupkan Power Supply dengan meng’klik’ radio button

disebelahnya.

5. Mengambil data perubahan temperatur , yaitu tegangan dan arus listrik

pada kawat konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara

meng’klik” icon “ukur”.

6. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, ditunggu

hingga mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

7. Mengulangi langkah pada no.2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3.


V. Data Hasil Percobaan

Praktikan menggunakan data percobaan yang ke-7. Data diperoleh

berdasarkan percobaan yang dilakukan dengan R-Lab. Berikut adalah data tersebut:

1. Data percobaan V0

Waktu Kuat Arus ( I )

Tegangan ( V ) Temperatur ( 0C )

3 23,84 0 22,3

6 23,84 0 22,3

9 23,84 0 22,3

12 23,84 0 22,3

15 23,84 0 22,3

18 23,84 0 22,3

21 23,84 0 22,3

24 23,84 0 22,3

27 23,84 0 22,3

30 23,84 0 22,3


Waktu Kuat Arus ( I ) Tegangan ( V ) Temperatur ( 0 C )

3 35,36 0,66 22,2

6 35,36 0,66 22,3

9 35,36 0,66 22,4

12 35,36 0,66 22,6

15 35,36 0,66 22,8

18 35,36 0,66 23

21 35,36 0,66 23,1

24 35,36 0,66 23,3

27 35,36 0,66 23,4

30 35,36 0,66 23,4


Waktu Kuat Arus ( I ) Tegangan ( V ) Temperatur ( 0C )

3 51,45 1,59 22,4

6 51,56 1,59 22,9

9 51,45 1,6 23,9

12 51,56 1,6 24,9

15 51,56 1,6 25,9

18 51,56 1,6 26,8

21 51,56 1,6 27,6

24 51,56 1,6 28,4

27 51,56 1,6 29,1

30 51,56 1,6 29,7



Waktu Kuat Arus ( I ) Tegangan ( V ) Temperatur ( 0C )

3 42,32 1,07 22,7

6 42,32 1,07 22,9

9 42,32 1,07 23,3

12 42,32 1,07 23,8

15 42,32 1,07 24,2

18 42,32 1,07 24,6

21 42,32 1,07 24,9

24 42,32 1,07 25,3

27 42,32 1,07 25,6

30 42,32 1,07 25,9

VI. Pengolahan Data

Setelah praktkan mendapatkan data dari percobaan V0 sampai dengan V3,

maka praktikan mengolah data tersebut dalam bentuk grafik. Grafik ini menunjukkan

hubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan kepada

kawat konduktor.

1. Hubungan Temperatur dan Waktu untuk Setiap Tegangan

a. V0


b. V1 c. V2


d. V3

2. Menghitung Kapasitas Kalor (C) berdasarkan Konduktor yang Digunakan

Setelah dilakukan pengamatan, serta kita telah membuat grafik hubungan

antara temperatur dengan waktu untuk masing-masing tegangan. Langkah

selanjutnya adalah menghitung kapasitas kalor berdasarkan nilai tegangan masing-

masing. Menghitung kapasitas kalor dapat dihitung menggunakan rumus :

C =

a. Kapasitas kalor V1

Dik : i = 35,36 mA = 0,03536 A

V = 0,66 volt

Δt= 30 – 3 = 27 s

ΔT= 23,4 – 22,2 = 1,2 0C

C = = = 0,53 J/ mol0C


b. Kapasitas kalor V2

Dik : i = 51,56 mA = 0,05156 A

V = 1,6 volt

Δt= 30 – 3 = 27 s

ΔT= 29,7 – 22,4 = 7,3 0C

C = = = 0,31 J/ mol0C

c. Kapasitas kalor V3

Dik : i = 42,32 mA = 0,04232 A

V = 1,07 volt

Δt= 30 - 3 = 27 s

ΔT= 25,9 – 22,7= 3,2 0C

C = = = 0,38 J/ mol0C

Setelah memperoleh nilai kapasitas kalor dari masing-masing tegangan,

selanjutnya kita dapat menentukan jenis konduktor apa yang digunakan.

Kapasitas kalor yang didapat yaitu :

a. V1 = 0,53 J/ kg0C

b. V2 = 0,31 J/ kg0C

c. V3 = 0,38 J/ kg0C

Jadi, rata-rata kapasitas kalor pada percobaan tersebut yaitu :

Ci = = 0,41 J/ mol0C


3. Menentukan Jenis Konduktor yang Digunakan

Setelah memperoleh nilai kapasitas kalor dari masing-masing tegangan, kita

dapat menentukan jenis konduktor apa yang digunakan dengan cara menghitung kalor

jenis konduktor tersebut. Kalor jenis dapat diperoleh dengan cara:

C =

a. Menghitung kalor jenis pada V1

Dik : i = 35,36 mA = 0,03536 A

V = 0,66 volt m= 2 gr = 0,002 kg

Δt= 30 – 3 = 27 s

ΔT= 23,4 – 22,2 = 1,2 0C

C =

= = 262,548 J/ kg0C

b. Menghitung kalor jenis pada V2

Dik : i = 51,56 mA = 0,05156 A

V = 1,6 volt m= 2 gr = 0,002 kg

Δt= 30 – 3 = 27 s

ΔT= 29,7 – 22,4 = 7,3 0C

C =

= = 152,561 J/ kg0C

c. Menghitung kalor jenis pada V3

Dik : i = 42,32 mA = 0,04232 A

V = 1,07 volt m= 2 gr = 0,002 kg

Δt= 30 - 3 = 27 s

ΔT= 25,9 – 22,7= 3,2 0C

C =

= = 191,035 J/ kg0C


Jenis konduktor yang digunakan dapat dihitung dengan mencari nilai rata-

rata dari kalor jenis tersebut :

Ci = = 202,048 J/ kg0C

Berdasarkan perhitungan kalor jenis di atas, nilai kalor jenis yang

mendekati ialah perak yakni 236 J/Kg0C. Tetapi dalam hasil perhitungan,

didapatkan nilai yang sedikit jauh mencapai 236 J/Kg0C dari konduktivitas perak.

Oleh sebab itu kita wajib menghitung kesalahan literatur yang terjadi, sebagai

berikut :

Krel = │ │x 100%

= │ │x 100%

= 14,39 %

VII. Analisis

Percobaan yang saya lakukan pada pekan pertama yaitu calori work (KR02).

Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui besar dan nilai kapasitas kalor dari

kawat konduktor. Besaran ini didapatkan dengan mengkonversikan energi listrik

menjadi energi panas. Teknis pengerjaannya ialah menggunakan R-lab yaitu

percobaan yang dapat dilakukan oleh mahasiswa kapan saja, dengan syarat laptop atau

komputer tersambung dengan jaringan internet. Mahasiswa dipermudah dengan

cara melakukan percobaan atau praktikum tersebut tanpa harus mendatangi

laboratorium fisika di F-MIPA UI. Peralatan untuk melakukan praktikum telah

tersedia secara lengkap di dalam website. Peralatan ini dapat digunakan apabila

laptop atau komputer praktikan memiliki aplikasi java dan web camera.

Percobaan calori work ini menggunakan alat seperti temperatur, amperemeter,

voltmeter, adjustable power supply (catu daya), camcorder dan juga kawat

konduktor. Setelah alat tersebut terpasang, praktikan mengamati kondisi awal

dengan V=0. Sehingga akan didapatkan suhu awal dan juga kuat arus pada konduktor


kawat tersebut. Hasil nilai ini terjadi karena adanya pengaliran listrik terhadap

kawat penghantar.

Aliran listrik tersebut dapat mempengaruhi laju suhu dan kuat arus pada

kawat, sehingga menghasilkan data temperatur serta kuat arus yang berbeda-beda.

Bervariasinya data temperatur dan kuat arus pada percobaan ini terjadi karena

adanya perbedaan tegangan yang diberikan pada kawat konduktor.

Dengan data pengamatan yang diperoleh, praktikan dapat menghitung

kapasitas kalor suatu zat dengan memasukkan data-data tersebut ke dalam persamaan-

persamaan yang telah ada di prinsip dasar. Dengan menggunakan metode least square,

persamaan energi kalor dan energi listrik dihubungkan menjadi persamaan garis lurus,

seperti di bawah ini:

ΔT = ; dengan T = suhu (0C)

y = a x + b

Di mana nilai a dan b dapat diperoleh dengan :

a =

b =

Setelah memasukkan data yang diperoleh pada praktikum ke dalam persamaan

dan setelah melakukan perhitungan datam diperoleh persamaan garis lurus yang

bervariasi

Persamaan garis lurus pada saat V1, yaitu y = 0,1497x + 22,027



Untuk membuktikan teori kekekalan energi yaitu energi listrik yang ada pada

catu daya berubah menjadi energi kalor, praktikan melakukan percobaan terhadap

kawat penghantar yang sama sebanyak 4 kali. Percobaan pertama dilakukan pada saat

tegangan bernilai 0. Percobaan kedua dilakukan pada saat tegangan bernilai 0,66.

Percobaan ketiga bernilai 1,6 volt. Terakhir, percobaan menggunakan tegangan

bernilai 1,07 volt. Pengamatan tersebut dilakukan selama sepuluh detik dengan selang

waktu tiap satu detik. Setiap detiknya kawat penghantar tersebut akan mengalami


kenaikkan temperatur, kecuali ketika percobaan tersebut memiliki tegangan

sebesar 0 volt.

Setelah proses pengamatan selesai, praktikan membuat grafik hubungan

antara temperatur dengan waktu dari setiap tegangan yang ada. Hal ini dilakukan agar

praktikan lebih memahami perubahan temperatur yang ada. Tahap selanjutnya ialah

mencari besar kapasitas kalor masing-masing tegangan untuk mengetahui jenis

konduktor apa yang digunakan. Setelah diperoleh hasil ketiganya, kemudian

praktikan menghitung nilai rata-rata dari kapasitas kalor yang ada.

Berdasarkan perhitungan yang ada, praktikan mendapatkan hasil rata-rata

kapasitas kalor sebesar 0,41 J/ mol0C . Untuk kalor jenis, praktikan memperoleh

hasil 202,048 J/kg0C. Nilai tersebut mendekati nilai kalor jenis pada perak

dengan kesalahan literatur sebesar 14,39 %. Ketidakakuratan ini terjadi karena

praktikan tidak memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web camera saat

mengambil data kedua. Seharusnya praktikan menunggu hingga temperatur kawat

mendekati temperatur awal saat diberikan tegangan berupa V0 dari alat yang

ditampilkan pada percobaan R-lab. Akibatnya, ketika memberi tegangan yang

berbeda, sisa dari tegangan awal mempengaruhi nilai temperatur.

Selain karena adanya masalah teknis, ketidakakuratan data tersebut terjadi

akibat nilai kalor yang kecil, tetapi memiliki nilai konduktivitas yang tinggi. Dengan

adanya nilai konduktivitas yang tinggi dapat menaikkan suhu dengan energi yang

kecil. Sedangkan untuk benda yang memiliki kalor jenis besar, otomatis benda

tersebut membutuhkan energi yang besar untuk menaikkan suhunya. Sehingga, benda

yang kalor jenisnya tinggi , berarti konduktivitasnya rendah.

VIII. Kesimpulan

Setelah dilakukan pengamatan terhadap percobaan yang ada, maka

dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Kenaikkan suhu kawat konduktor bergantung pada seberapa besar tegangan yang

diberikan serta lama arus listrik yang dialirkan.

2. Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor.

3. Nilai kapasitas kalor suatu konduktor dapat dihitung dengan mengalikan besaran

tegangan, kuat arus listrik, dan selisih waktu. Hasil tersebut kemudian kita bagi

dengan selisih temperatur awal dan akhir.


4. Nilai kalor jenis suatu konduktor dapat dihitung dengan mengalikan besaran

tegangan, kuat arus listrik dan selisih waktu. Hasil tersebut kemudian kita bagi

dengan hasil kali dari massa konduktor dengan selisih temperatur awal dan akhir.

5. Konduktor yang memiliki kapasitas kalor kecil, biasanya memiliki

konduktivitas yang tinggi. Berarti kapasitas kalor berbanding terbalik

dengan konduktivitas suatu konduktor.

6. Pada percobaan ini konduktor yang digunakan ialah perak dengan

kesalahan literatur sebesar 14,39 %. Kesalahan tersebut dikarenakan pada saat

percobaan dilakukan, terjadi kesalahan teknis yang mengganggu proses

pengamatan dan pengolahan data.

IX. Referensi

Giancoli, D.C. (2000) Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition.

Prentice Hall, NJ.

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

Extended Edition John Wiley & Sons, Inc., NJ.

Tipler, P.A. (1998). Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1(Terjemahan).

Jakarta : Erlangga.

laporan praktikum kr02 angeline paramitha

Documents