Post on 26-Nov-2015
description
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA DASAR
NAMA : RACHMAH RIZKY
NPM : 1306368785
FAKULTAS/PROGRAM STUDI : TEKNIK/TEKNIK MESIN
NAMA & NOMOR PRAKTIKUM : KR-02 & CALORIE WORK
MINGGU PRAKTIKUM : PEKAN 7
TANGGAL PRAKTIKUM : 6 NOVEMBER 2013
LABORATORIUM FISIKA DASAR
UPP-IPD
UNIVERSITAS INDONESIA
CALORIE WORK
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. LANDASAN TEORI
Kalor dapat didefinisikan sebagai energi yang mengalir dari bendayang bersuhu lebih panas
ke benda yang bersuhu lebih dingin ketika kedua benda bersentuhan satu sama lain hingga tercapainya
keseimbangan termal (suhu yang sama). Kalor bukanlah suatu zat karena suatu zat pasti memiliki massa yang
dapat diukur. Sedangkan kalor merupakan energi yang mengalir karena perbedaan suhu. Ketika suhu sebuah
benda tinggi maka kalor yang dikandung pun tinggi, dan begitu pula sebaliknya.
Besar kecilnya kalor yangdibutuhkan suatu zat ditentukan oleh 3 faktor yaitu massa zat,
jenis zat (kalor jenis), dan perubahan suhu yang dapat dituliskan dalam rumus berikut:
Keterangan:
Q= Jumlah kalor yang diperlukan (joule)
m= massa zat ( kg )
c= kalor jenis zat ( J/kgK)
T2= suhu akhir zat (K)
T1= suhu mula-mula (K)
Q = m.c.(T2 - T1)
Hukum kekekalan energi untuk kalor memenuhi asas Black. Pada percampuran dua zat,
banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi sama dengan banyak kalor yang diserap
oleh zat yang suhunya lebih rendah. Pengertian ini dapat dituliskan secara matematis dengan:
Dalam hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan.
Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Pada percobaan kali ini, energi yang berubah adalah
energi listrik menjadi energi panas (kalor). Sesuai dengan hukum kekekalan energi, energi kalor bisa
diubah menjadi energi listrik ataupun sebaliknya, yang dapat dirumuskan sebagai berikut:
Dengan:
Keterangan:
W = energi listrik (joule)
V = tegangan listrik (volt)
I = arus listrik (ampere)
t = waktu (sekon)
Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam untuk kenaikan
temperatur.
Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan :
Keterangan:
Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori )
m = massa zat ( gram )
Qlepas = Qterima
W = Q
W = V. I. t
Q = m.c (Ta - T)
c = kalor jenis zat ( kal/grC)
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 terjadiakan 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.
IV. CARA KERJA
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan melakukan prosedur sebagai berikut:
1. Melakukan log in terlebih dahulu pada halaman e-Laboratory menggunakan username
dan password pribadi.
2. Meng-klik link percobaan KR-02 pada my courses.
3. Menuju halaman rLab yang alamatnya tertera di bagian bawah halaman modul
percobaan: http://sitrampil3.ui.ac.id/kr02
4. Mengaktifkan Webcam dengan meng-klik ikon video pada halaman rLab.
5. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor dengan meng-klik pilihan drop
down pada ikon atur supply tegangan
6. Menghidupkan Power supply dengan meng-klik radio button disebelahnya
7. Mengambil data perubahan temperatur, tegangan dan arus listrik pada kawat konduktor
tiap 1 detik selama 10 detik dengan meng-klik ikon ukur
8. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam hingga mendekati temperatur
awal saat diberikan V0.
9. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3.
Susunan Sistem Calorie Work
V. HASIL DAN EVALUASI
A. Data Pengamatan
1. Pada V0
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temp (C)
3 23.84 0 20.9
6 23.84 0 20.9
9 23.84 0 20.9
12 23.84 0 20.9
15 23.84 0 20.9
18 23.84 0 20.9
21 23.84 0 20.9
24 23.84 0 20.9
27 23.84 0 20.9
30 23.84 0 20.9
2. Pada V1
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temp (C)
3 35.02 0.65 20.9
6 35.02 0.65 21
9 35.02 0.65 21.2
12 35.02 0.65 21.3
15 35.02 0.65 21.5
18 35.02 0.65 21.7
21 35.02 0.65 21.8
24 35.02 0.65 21.9
27 35.02 0.65 22
30 35.02 0.65 22.1
3. Pada V2
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temp (C)
3 50.76 1.55 22.1
6 50.76 1.55 22.4
9 50.65 1.55 23.3
12 50.76 1.55 24.1
15 50.65 1.55 25
18 50.65 1.55 25.8
21 50.76 1.55 26.5
24 50.76 1.55 27.2
27 50.76 1.55 27.8
30 50.76 1.55 28.3
4. Pada V3
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temp (C)
3 41.86 1.04 25.7
6 41.86 1.04 25.5
9 41.86 1.04 25.6
12 41.86 1.04 25.8
15 41.86 1.04 25.9
18 41.86 1.04 26.1
21 41.86 1.04 26.2
24 41.86 1.04 26.3
27 41.86 1.04 26.4
30 41.86 1.04 26.5
B. Pengolahan Data
1. Grafik Hubungan Antara Temperatur dan Waktu
a. Pada V0
b. Pada V1
0
5
10
15
20
25
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
20
20.5
21
21.5
22
22.5
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (
C)
Waktu (S)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Waktu (s) Temp (C)
3 20.9
6 20.9
9 20.9
12 20.9
15 20.9
18 20.9
21 20.9
24 20.9
27 20.9
30 20.9
Waktu (s) Temp (C)
3 20.9
6 21
9 21.2
12 21.3
15 21.5
18 21.7
21 21.8
24 21.9
27 22
30 22.1
c. Pada V2
d. Pada V3
0
5
10
15
20
25
30
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
per
atu
r (
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
25
25.5
26
26.5
27
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Te
mp
era
tur
(C
)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Waktu (s) Temp (C)
3 22.1
6 22.4
9 23.3
12 24.1
15 25
18 25.8
21 26.5
24 27.2
27 27.8
30 28.3
Waktu (s) Temp (C)
3 25.7
6 25.5
9 25.6
12 25.8
15 25.9
18 26.1
21 26.2
24 26.3
27 26.4
30 26.5
2. Menghitung Kapasitas Panas Kawat Konduktor
Kapasitas panas kawat konduktor dapat dicari dengan data yang telah diperoleh. Untuk
mencari nilai tersebut digunakan rumus W = Q yang dapat dijabarkan menjadi:
V . I. t = m . c. T
T =
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.
a. Pada V1
Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V1:
y = 0.046x + 20.773
20.2
20.4
20.6
20.8
21
21.2
21.4
21.6
21.8
22
22.2
22.4
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (
C)
Waktu (S)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Tabel pengolahan data least square untuk V1:
Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui persamaan garis linear y = bx + a pada grafik:
y= 0.046x + 20.773
Diketahui bahwa nilai gradien (m) adalah b = 0.046. Sebelumnya telah diketahui bahwa
b =
Nilai kapasitas panas pada kawat dapat dihitung menjadi:
0.046 =
Sehingga nilai kapasitas panas konduktor kawat tersebut adalah 247.423 J/kgC
b. Pada V2
Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V1:
Tabel data least square untuk V2:
y = 0.2446x + 21.213
0
5
10
15
20
25
30
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
per
atu
r (
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui persamaan garis linear y = bx + a pada grafik:
y= 0.244x + 21.213
Diketahui bahwa nilai gradien (m) adalah b = 0.244. Sebelumnya telah diketahui bahwa
b =
Nilai kapasitas panas pada kawat dapat dihitung menjadi:
0.244 =
Sehingga nilai kapasitas panas konduktor kawat tersebut adalah 161.225 J/kgC
c. Pada V3
Grafik hubungan temperatur terhadap waktu pada V3:
y = 0.0371x + 25.387
24.8
25
25.2
25.4
25.6
25.8
26
26.2
26.4
26.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tem
per
atu
r (
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Temperatur dan Waktu
Tabel data least square untuk V3:
Berdasarkan tabel tersebut dapat diketahui persamaan garis linear y = bx + a pada grafik:
y= 0.0371x + 25.387
Diketahui bahwa nilai gradien (m) adalah b = 0.0371. Sebelumnya telah diketahui bahwa
b =
Nilai kapasitas panas pada kawat dapat dihitung menjadi:
0.0371 =
Sehingga nilai kapasitas panas konduktor kawat tersebut adalah 567.094 J/kgC
VI. ANALISIS
1. Analisis Percobaan
Pada percobaan KR02 tentang Calorie Work ini dilakukan secara online melalui rLab
dengan tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor. Alat-alat yang diperlukan
untuk praktikum ini, seperti pada KR-01, tidak perlu kita persiapkan secara langsung. Yang perlu
kita sediakan hanya seperangkat komputer yang terhubung dalam jaringan koneksi internet.
Percobaan ini dilakukan dengan pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu. Lalu
terjadi perubahan temperatur pada kawat yang dialiri listrik. Sehingga terbukti bahwa hukum
kekekalan energi berlaku dimana energi tidak akan pernah hilang dan hanya akan berubah bentuk. Pada
percobaan kali ini perubahan bentuk tersebut adalah dari energi listrik menjadi energi kalor
karena adanya perubahan temperatur tersebut.
Pengukuran ini dilakukan dalam 30 detik untuk setiap tegangan dan dilakukan pencatatan tiap selang 3
detik. Data diambil sebanyak 10 kali dengan tujuan data yang didapatkan memiliki grafik dengan nilai
yang diharapkan mendekati kebenaran (representatif). Data yang diambil pun diharapkan bisa mewakili
keselurahan data yang dibutuhkan. Tegangan yang digunakan kali ini dibedakan menjadi empat variasi untuk tiap
V0, V1, V2, dan V3. Tegangan ini divariasikan agar kita dapat mengetahui besarnya pengaruh
tegangan tersebut terhadap kenaikan suhu disetiap waktunya. Selain itu, akan diketahui
perbandingan besar kenaikan suhu dengan besar kenaikan tegangan dari grafik yang ditampilkan.
Rentang waktu tiga detik disini adalah agar ada perubahan suhu yang nyata perubahan yang
terjadi tidak terlalu kecil.
Kelebihan dari praktikum rLab adalah, seperti pada percobaan KR sebelumnya, kita
dapat melakukan praktikum dimanapun kita berada selama perangkat komputer masih terhubung
pada koneksi internet dan kita tidak perlu menyiapkan peralatan yang dibutuhkan. Selain itu
karena dilakukan dengan rLab maka data yang dihasilkan juga representatif.
Namun kekurangannya adalah kita tidak bisa mengakses situs rLab jika ada orang lain
sedang mengakses situs tersebut untuk mengambil data.
2. Analisis Hasil
Berdasarkan percobaan KR02 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besar tegangan yang diberikan, maka
perubahan suhu yang terjadi pada kawat konduktor pun bertambah besar. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan
energi. Dalam percobaan ini energi yang terjadi adalah energi panas dan energi listrik.
W = Q
. I. t = m. c. T
Dari persamaan di atas, hasil yang didapat dalam percobaan ini berkesesuaian. Tegangan () yang
diberikan berbanding lurus dengan perubahan suhu (T) yang terjadi.
Berdasarkan penghitungan data, maka nilai kapasitas kalor pada V1, V2, dan V3 dapat diketahui. Hasil
yang diadaptkan sebagai berikut:
a. Pada V1 kapasitas panas kawat konduktor adalah 247.423 J/kgC
b. Pada V2 kapasitas panas kawat konduktor adalah 161.225 J/kgC
c. Pada V3 kapasitas panas kawat konduktor adalah 567.094 J/kgC
Berdasarkan hasil tersebut, diketahui bahwa rata-rata kapasitas panasnya adalah
325.247 J/kgC. Perbandingan literatur dengan hasil percobaan menunjukkan bahwa kawat
konduktor yang paling dekat dengan hasil percobaan yang digunakan dalam percobaan ini adalah
tembaga dengan kapasitas panas 390 J/kgC. Dengan perhitungan kesalahan relative sebagai
berikut:
Krel = |
|
Krel = |
|
Krel = 16.60 %
3. Analisis Grafik Dari data tersebut, dapat diketahui pendekatan fungsi linear dari data percobaandengan
menggunakan metode least square. Pada grafik dari hasil percobaan dapat dilihat beberapa hal.
Perubahan temperatur yang terjadi berbanding lurus dengan lamanya tegangan yang diberikan
dalam percobaan ini. Semakin lama tegangan yang diberikan maka perubahan suhu yang terjadi semakin besar.
Dalam grafik tersebut dapat dilihat perbandingan besarnya perubahan suhu setiap 3 detik.
Pada V0 dapat dilihat bahwa tidak terjadi perubahan tegangan sehingga memiliki fungsi tetap y = 20.9.
Pada V1 dapat dilihat bahwa semakin lama kawat diberikan tegangan maka suhu akan relatif naik dengan fungsi
linear y= 0.046x + 20.773.
Pada V2 dan V3 juga berlaku hal yang sama seperti pada grafik percobaan untuk V1
dengan masing-masing memiliki fungsi linear yaitu y= 0.244x + 21.213 dan y= 0.0371x +
25.38.
VII. KESIMPULAN
1. Kawat yang dialiri listrik suhu akan berubah karena perubahan energi listrik terkonversi
menjadi energi kalor sesuai dengan hukum kekekalan energi. Hal tersebut sesuai dengan
persamaan W = Q.
2. Semakin besar tegangan yang diberikan maka semakin besar pula aliran arus listrik yang
terjadi yang sehingga semakin tinggi pula suhu yang terjadi.
3. Semakin lama tegangan dialirkan makan temperaturnya juga akan semakin tinggi.
4. Kapasitas kawat konduktor dapat diketahui melalui percobaan ini. Kawat yang diperkirakan digunakan untuk
percobaan kali ini adalah kawat tembaga (c = 390 J/kgC) dengan kesalahan relatif 16.60 %.
VIII. REFERENSI
Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engineers, Third Edition, Prentice Hall,NJ, 2000.
Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc.,
NJ, 2005.