Post on 15-Aug-2015
www.brainybetty.com 1
INSTRUMENTASI DAN PENGUKURAN
KALOR DAN GELOMBANG
Septiana Indri Hapsari14708251060
www.brainybetty.com 2
SUHU Suhu didefinisikan sebagai derajat panas dinginnya suatu benda. Alat untuk mengukur suhu adalah termometer. Prinsip kerja termometer adalah pemuaian zat cair akibat panas yang
mengenainya.
Berdasarkan cairan yang mengisi tabungnya, termometer dibedakan menjadi termometer aksa dan termometer alkohol.
www.brainybetty.com 3
Termometer raksa adalah termometer dengan cairan penunjuk skala pada termometer berupa raksa.
Kelebihan raksa1. Raksa mudah dilihat karena
mengkilap.2. Raksa memuai dengan
teratur.3. Raksa tidak membasahi
dinding kaca.4. Jangkauan suhunya besar (-
400C sampai 3500C)5. Raksa memiliki
konduktivitas yang tinggi
Kelemahan raksa1. Harga raksa mahal,2. Tidak dapat digunakan
untuk mengukur suhu di daerah kutub.
3. Raksa bersifat racun sehingga berbahaya jika pecah
www.brainybetty.com 4
Termometer alkohol adalah termometer dengan cairan penunjuk skala pada termometer berupa alkohol.
Kelebihan alkohol1. Harganya murah2. Pemuaiannya besar
untuk kenaikan suhu yang kecil (teliti)
3. Dapat digunakan untuk mengukur suhu di daerah kutub (titik beku alkohol -1220C)
Kelemahan alkohol1. Titik didihnya rendah
(780C)2. Tidak berwarna
sehingga harus diberi warna agar mudah dilihat.
3. Membasahi dinding kaca.
www.brainybetty.com 5
Termometer hanya dapat digunakan pada kisaran temperatu yang terbatas
karena keterbatasan termometer itu sendiri. Misalnya cairan air raksa
dalam termometer kaca air raksa akan membeku pada beberapa titik, yang
mana termometer tidak akan bisa digunakan. Termometer juga tidak dapat
digunakan di atas temperatur dimana cairan menguap. Sehingga untuk
mengukur temperatur yang sangat rendah atau yang sangat tinggi
dibutuhkan termometer khusus.
www.brainybetty.com 6
Jenis-jenis termometer
Termometer badan atau klinis Termometer laboratorium
Termometer ruangan
Termometer maksimum minimum
Termometer bimetal
www.brainybetty.com 8
KALOR
Kalor didefinisikan sebagai energi yang ditransfer dari satu benda ke benda yang lainnya karena adanya perbedaan temperatur.
Kalor dengan spontan mengalir dari benda panas ke benda dingin untuk menyamakan temperaturnya.
Satuan kalor adalah kalori, yaitu jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1 derajat celsius. Sehingga jika dituliskan persamaan adalah:
Q = m x c x T dengan 1 kal = 4,186 Joule Setiap zat memiliki kalor jenis sebagai karakteristik zat tersebut. Alat ukur kalor adalah kalorimeter, yang terdiri atas 2 jenis, yaitu:
a. Kalorimeter sederhanab. Kalorimeter bom
www.brainybetty.com 9
Kalorimeter sederhana
• Termometer : mengukur suhu awal dan suhu akhir.
• Pengaduk: mengaduk kedua larutan biar tercampur rata.
• Bejana kalorimeter : tempat mencampur larutan.
• Gabus : sebagai isolasi, penyangga kalorimeter, dan penyumbat.
• Penutup dipasang isolator : mengurangi kehilangan kalor karena dihantarkan atau dipancarkan sekitarnya.
• Bejana luar : untuk memasukkan kalorimeter.
Bagian-bagiannya adalah:
www.brainybetty.com 10
Membersihkan kalorimeter dari debu dan kotoran
Mengisi kalorimeter dengan air sebanyak 1/5 bagian dan menimbang kembali
Memasukkan aluminium ke dalam ketel uap yang berisi air dan dipanaskan
Mengukur suhu air dalam kalorimeter dan dicatat sebagai T1
Mengambil aluminium dengan pinset dan dimasukkan ke dalam kalorimeter
Menghidupkan stopwatch
Mengamati perubahan suhu air dalam kalorimeter 30 detik pertama sebagai T1 dan 30 detik kedua sebagai T2
Menimbang aluminium dengan timbangan digital
Menimbang kalorimeter kosong bagian dalam dengan timbangan digital
Cara Menggunakan Kalorimeter sederhana
www.brainybetty.com 11
Prinsip KalorimeterDalam kalorimeter berlaku Asas Black yang menyatakan bahwa:
“Jumlah kalor yang dilepas sama dengan jumlah kalor yang diterima.”
Sehingga dapat diperoleh persamaan sebagai berikut:qserap = qlepas
m x c x ∆T = m x c x ∆Tm x c x (Tc – To) = m x c x (Ta – Tc)
keterangan :m = massa larutan dalam kalorimeter (g)c = kalor jenis larutan dalam kalorimeter (J/g0C) atau (J/g0K)∆T = perubahan suhu (0C atau 0K)Ta = suhu akhir (0C)Tc = suhu campuran/seimbang (0C)To = suhu awal (0C)
www.brainybetty.com 12
Prinsip Kalorimeter
Kalorimetri merupakan pengkuran kuantitatif dari pertukaran kalor. Pada
kalorimeter sederhana sangat penting kalorimeter diinsuli sehingga hampir
tidak ada pertukaran kalor di sekitarnya. Selain itu juga penentuan kalor jenis
dari zat.
Dalam teknik pencampuran misal suatu zat dipanaskan pada temperatur
tinggi yang diukur secara tepat kemudian dengan cepat diletakkan di air dingin
pada kalorimeter. Kalor yang hilang dari zat tersebut akan ditangkap oleh air
dan wadah kalorimeter. Dengan mengukur temperatur akhir dari campuran,
maka kalor jenis dapat dihitung.
www.brainybetty.com 13
Kalorimeter Bom
• Termometer : untuk mengukur suhu.• Pengaduk, digunakan untuk mengaduk air
pendingin.• Katub oksigen : untuk memasukkan
oksigen dari tabung oksigen• Cawan : untuk meletakkan sampel zat
yang akan dibakar.• Kawat penyala : untuk membakar• Bom : sebagai wadah tempat
berlangsungnyya pembakaran, biasanya terbuat dari bahan stainless steel.
• Jaket air : untuk peletakan bom.
Bagian-bagiannya adalah:
www.brainybetty.com 14
Kalorimeter bom
Reaksi pembakaran yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom.
Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter makanan yang digunakan untuk mengukur kadar karbohidrat, protein, dan lemak
www.brainybetty.com 15
Kalorimeter Bom
Kalorimeter bom digunakan untuk mengukur pelepasan energi termal
ketika zat terbakar (termasuk makanan) untuk menentukan kandungan
kalorinya. Contoh makanan yang ditimbang dengan seksama, bersama
dengan oksigen dalam jumlah yang berlebih, diletakkan dalam bom. Bom
ini diletakkan dalam air pada kalorimeter dan sebuha kabel tipis dipasang
melalui bom dan dipanaskan untuk menyalakan campuran. Kandungan
kalori makanan yang ditentukan dengan cara ini dapat tidak akurat karena
tubuh kita mungkin tidak memerabolisme seluruh energi yang tersedia.
www.brainybetty.com 16
GELOMBANG
Gelombang didefinisikan sebagai getaran yang merambat. Berdasarkan cara merambatnya, ada 2 jenis gelombang:
1. Gelombang mekanik adalah gelombang yang dalam perambatannya membutuhkan medium. Contohnya :a. Gelombang transversalb. Gelombang longitudinal
2. gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang dalam perambatannya tidak membutuhkan medium.
www.brainybetty.com 17
GELOMBANG
Gelombang transversal, didefinisikan sebagai gelombang yang tegak lurus dengan arah rambatannya.
Contohnya gelombang tali, gelombang air laut, dan lain-lain.
Gelombang longitudinal, didefinisikan sebagai gelombang yang searah dengan arah rambatannya.
Contohnya gelombang bunyi.
www.brainybetty.com 26
Cara kalibrasi osiloskop
Ambilah kabel probe dan sambungkan ke chanel X atau Y
Lalu kait kan besi yang ada diprobe ke besi yang ada di oscilloscope
Lalu atur sweep time/div dan volt/div nya
Kemudian lihat lah pada layar oscilloscope apakah sudah telihat 1gelombang sempurna
Jika gelombang belum muncul, atur kembali sweep time/div dan volt/div sampai menemukan 1 gelombang sempurna.
Tekan lah tombol power yang ada di oscilloscop
www.brainybetty.com 27
Cara mengukur frekuensi, periode, amplitudo
Mengatur frekuensi masukkan dari AFG dengan menekan tombol 1K dan memutar knob frekuensi.
Mengatur tombol volt/div sedemikian sehingga gelombang di layar tampak penuh (tidak terpotong dan tidak kecil).
Mengukur frekuensi gelombang yang dari AFG dengan osiloskop.
Mencatat kedudukan tombol volt/div dan banyaknya div yang ditempati satu gelombang utuh.
Menghubungkan keluaran dari AFG dengan masukan osiloskop pada salah satu kanalnya (misal CH1) dengan probe merah dan probe hitam pada kanal ground.
www.brainybetty.com 28
Cara membaca frekuensi dalam osiloskop
• Dari gambar di atas dapat kita ambil data sebagai berikut:
• Div atau banyak kotak untuk satu gelombang penuh adalah 4 div. Tombol time/div adalah 0,1 sekon, maka besarnya frekuensi adalah:
• T = 4div x 0,1 s = 0,4 s• F = 1/T = 1/ 0,4 = 2,5 Hertz
www.brainybetty.com 29
Cara membaca amplitudo dalam osiloskop
Dari gambar dapat data :• Tinggi gelombang = 3 div• Volt/div = .2 volt (titik dua) itu
artinya 0,2 volt• Probe = x 1• Maka besar amplitude
gelombang adalah :A = 3 x 0,2 x 1 = 0,6 Volt
www.brainybetty.com 30
Air mendidih bersuhu 30 °C termometer X mempunyai TTA 150 °X dan TTB -50 °X termometer Y mempunyai TTA 130 °Y dan TTB 30 °Y. Berapakah suhu air mendidih menurut termometer X dan Y?a. 10 dan 60b. 10 dan 50c. 20 dan 60d. 30 dan 60e. 20 dan 40
Soal 1
JAWABAN : A
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 31
Diketahui : Ta = 30 °C Taa = 150 °A Toa = 0 °A TaX = 130 °X
ToX = -50 °X
TaY = 130 °Y
ToY = 30 °Y
Ditanya : TX dan TY …… ?
Jawab : Termometer x Tx +50 = 30 – 0150 + 50 100-0Tx + 50 = 30200 100Tx = 30 x 200 - 50
100 Tx = 10
Termometer y Ty -30 = 30 – 0130 - 30 100-0Ty - 30 = 30100 100Tx = 30 x 100 +30
100 Tx = 60
www.brainybetty.com 32
Soal 2
Berapa banyak masukan kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur dari kaleng kosong seberat 20 kg yang terbuat dari besi dari suhu 10°C ke 90°C jika diketahui kalor jenis besi 450 J/kg°C?a. 90 kJb. 450 kJc. 720 kJd. 810 kJe. 900 kJ
JAWABAN : C
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 33
Diketahui : m = 20 kgc = 450 J/kg°CTo = 10°CTa = 90°C
Ditanya : Q...????Jawab :Q = m x c x ∆T
= m x c x (Ta – To)= 20 kg x 450 J/kg°C x (90 – 10) °C= 720.000 J= 720 kJ
www.brainybetty.com 34
Bila 200 cm3 teh pada temperatur 95°C dituangkan ke sebuah cangkir bermassa 150 g yang awalnya pada suhu 25°C. Berapa temperatur final bersama T dari teh dan cangkir ketika kesetimbangan tercapai, dengan megasumsikan tidak ada kalor yang mengalir ke sekitarnya? Jika diketahui kalor jenis teh 4186 J/kg°C, kalor jenis cangkir 840 J/kg°C, massa jenis air 1000 kg/m3.a. 35°Cb. 60°Cc. 70°Cd. 86°Ce. 115°C
Soal 3
JAWABAN : D
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 35
Diketahui : mcangkir = 150 g = 0,15 kg
Vteh = 200cm3 = 200 x 10^-6 m3
ρteh = 1000 kg/m3
mteh = Vteh. ρteh = (200 x 10^-6 m3).(1000 kg/m3) = 0,20 kg
cteh = 4186 J/kg°C
ccangkir = 840 J/kg°C
To = 25°CTa = 95°C
Ditanya : Tc...????Jawab :
Kalor teh yang hilang = kalor yang diterima cangkirmteh x cteh x ∆Tteh = mcangkir x ccangkir x ∆Tcangkir
mteh x cteh x (Ta-Tc)teh = mcangkir x ccangkir x (Tc-To)cangkir
0,20kg x 4186 J/kg°C x (95-Tc) °C = 0,15kg x 840 J/kg°C x (Tc-25) °C79.500 – 837 Tc = 126 Tc – 3150
Tc = 86°C
www.brainybetty.com 36
Seorang insinyur ingin menentukan kalor jenis dari sebuah paduan logam yang baru. Sebuah contoh seberat 0,150 kg dipanaskan hingga 540C. Kemudia dengan cepat diletakkan pada 400 g air dengan temperatur 10C yang diletakkan dalam sebuah wadah kalorimeter dari alumunium seberat 0,200 kg. Temperatur akhir sistem adalah 30,5C. Berapakah kalor jenis dari paduan logam tersebut?a. 500b. 840c. 900d. 1700e. 2100
Soal 4
JAWABAN : A
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 37
Diketahui : mair = 0,400 kg
mkal = 0,200 kg
mlogam = 0,150 kg
cair = 4186 J/kg°C
ckal = 900 J/kg°C
To = 10,0°C ]Ta = 540°CTc = 30,5°C
Ditanya : clogam..... ?
Jawab :Kalor yang hilang = kalor yang diterima
mlogam x clogam x ∆Tlogam = (mkal x ckal x ∆Tkal )+ (mair x cair x ∆Tair)
mlogam x clogam x (Ta-Tc)logam = (mkal x ckal x (Tc-To)kal )+ (mair x cair x (Tc-To)air)
0,150 x clogam x (540-30,5) = (0,200 x 900 x 20,5) +(0,400 x 4186 x 20,5)
76,425 clogam = 3690 + 34325,2
clogam = 497 J/kg°C
clogam = 500 J/kg°C
www.brainybetty.com 38
Berapakah kadar kalori dari brownies 100 gram dari pengukuran berikut ini? Jika sampel brownies 10 gram dibiarkan kering sebelum dimasukkan dalam bom. Bom aluminium mempunyai massa 0,615 kg dan ditempatkan di 2,00 kg air yang berada dalam bejana kalorimeter aluminium dengan massa 0,524 kg. Temperatur awal campuran tersebut adalah 15,00C dan temperaturnya setelah pemicuan adalah 36,00C.a. 250 kalb. 470 kalc. 540 kald. 620 kale. 680 kal
Soal 5
JAWABAN : B
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 39
Diketahui : mair = 2,00 kg
mkal = 0,524 kg
mbom = 0,615 kg
cair = 1,0 kkal/kg°C
ckal = 0,22 kkal/kg°C
cbom = 0,22 kkal/kg°C
To = 15,00C ]Ta = 36,0C
Ditanya :Jawab :Q = (mair x cair + mkal x ckal + mbom x cbom) ∆T
= [(2,00 kg x 1,0 kkal/kg°C) + (0,524 kg x 0,22 kkal/kg°C) + (0,615 kg x 0,22 kkal/kg°C)][ 36,0°C – 15,0°C ]
= 47 kkalKarena 47 kkal dilepaskan dalam pembakaran 10 gram brownies, maka porsi
100 gram akan menghasilkan 470 kal.
www.brainybetty.com 40
Soal 6Pada gelombang berikut ini, jarak diukur dalam sentimeter. Berdasarkan gambar di atas pasangan manakah yang benar . . . . Amplitudo Panjang gelombang A B C D
2 cm 4 cm 4 cm 8 cm 4 cm 4 cm 8 cm 8 cm
JAWABAN : C
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 41
Kunci Jawaban C Diketahui : jarak = 12 cm jarak simpangan = 8 cm 2 bukit 1 lembah= 1,5 λ Ditanya: A dan λ = . . . . ? Jawab: Amplitudo adalah jarak simpangan terjauh dari titik seimbang, A A = 12 x 8 cm = 4 cm λ 1,5 λ = 12 cm λ = 5,1
12cm λ = 8 cm
www.brainybetty.com 42
Tombol apakah yang digunakan untuk mengatur posisi garis atau tampilan di layar atas bawah? a. Posisi Xb. Posisi Yc. CH1 (input)d. CH2 (out put)
Soal 7
JAWABAN : B
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 43
Kunci Jawaban B Bagian-Bagian
Osiloskop Fungsi
CH1 (Input X)
Untuk memasukkan sinyal atau gelombang yang diukur atau pembacaan posisi horizontal,
Terminal masukan pada saat pengukuran pada CH 1 juga digunakan untuk kalibrasi.
Jika signal yang diukur menggunakan CH 1, maka posisi switch pada CH 1 dan berkas yang nampak pada layar hanya ada satu.
CH2 ( input Y )
Untuk memasukkan sinyal atau gelombang yang diukur atau pembacaan Vertikal.
Jika signal yang diukur menggunakan CH 2, maka posisi switch pada CH 2 dan berkas yang nampak pada layar hanya satu.
Position X
Mengatur posisi garis atau tampilan kiri dan kanan. untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masukannya nol)
Untuk menyetel kekiri dan kekanan berkas gambar (posisi arah horizontal) Switch pelipat sweep dengan menarik knop, bentuk gelombang dilipatkan 5 kali lipat kearah kiri dan kearah kanan usahakan cahaya seruncing mungkin.
Posisi Y
Untuk mengatur posisi garis atau tampilan dilayar atas bawah.
Untuk menyeimbangkan DC vertical guna pemakaian channel 1 atau (Y).
Penyetelan dilakukan sampai posisi gambardiam pada saat variabel diputar.
www.brainybetty.com 44
Perhatikan langkah-langkah berikut ini: a. menyetel focus b. menyetel x position dan y position c. pengkalibrasian d. muncul tegangan persegi pada layar
Urutan penggunaan osiloskop adalah . . . . A. a – b – c – d
B. c – a – b – d
C. b – c – a – d
D. c – b – a – d
JAWABAN : B
PEMBAHASAN
Soal 8
www.brainybetty.com 45
Kunci Jawaban B Cara penggunan osiloskop adalah yang pertama pengkalibrasian, kemudian menyetel fokus, intensitas, kemiringan, x position, dan y position, setelah probe dikalibrasi maka dengan menempelkan probe pada terminal tegangan acuan maka akan muncul tegangan persegi pada layar.
www.brainybetty.com 46
Di bawah ini yang merupakan alat ukur gelombang air laut dengan menggunakan bantuan balon adalah ....a. Stadia type wave gageb. Stereo-photographyc. Sonometer d. osiloskop
Soal 9
JAWABAN : A
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 47
Tentukan frekuensi dari gambar di samping!a. 10b. 20c. 30d. 50
Soal 10
JAWABAN : D
PEMBAHASAN
www.brainybetty.com 48
Jejak sinyal AC Y AMPLIFIER = 2V/cmTIMEBASE = 5ms/cm cara pengukuran: tegangan puncak ke puncak = 8.4Vamplitudo = 4.2V perioda = 20msfrekuensi = 50Hz