Calori Work

KR-02 Calori Work

LAPORAN R-LAB

Calori Work

Nama : Shobrun Jamil

NPM : 1406531656

Group : A1

Fakultas/Departemen : Teknik / Teknik Kimia

No. Percobaan : KR-02

Nama Percobaan : Calori Work

Tanggal Percobaan : 18 Maret 2015

Kawan Kerja : -Aiyuni P -Hendri Fauzi

-Dwiputra M Z -M. Fathurrahman

-Elgusta M -Rizky Intan

-Rolando -Yasmin Eka

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

Praktikum Fisika Dasar

KR-02 Calori Work

I. Tujuan Percobaan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor

II. Prinsip Dasar Percobaan

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 :

... ( 1 )

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 :

............... (2)

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)


KR-02 Calori Work

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.

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu

kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c)

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu

benda sebesar 1 derajat celcius. 𝐶=(𝑇2−𝑇1) ............ (3)

C = kapasitas kalor (J/oK)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg

zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis

adalah kalorimeter. 𝑐=(𝑇2−𝑇1) ............(4)

c = kalor jenis ( J/kgoK)

Hubungan kalor jenis dengan kapasitas kalor suatu benda dapat dinyatakan dengan 𝐶=𝑐.𝑚Hukum kekekalan energi untuk kalor memenuhi asas yang diajukan oleh Joseph

Black, atau kita biasa menyebutnya dengan asas Black. Pada percampuran dua zat,

banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi, sama dengan

banyaknya kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah. Secara matematis

dinyatakan dengan 𝑄𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠=𝑄𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎 ................(5)

Dalam percobaan, 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


𝐶=(𝑇2−𝑇1)

𝑐=(𝑇2−𝑇1)

𝑄 𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 = 𝑄 𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎

KR-02 Calori Work

instrumentasi. Tegangan yang diberikan ke kawat dapat diubah sehingga perbuahan

temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan

III. Peralatan

1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )3. Termometer4. Voltmeter dan Ampmeter5. Adjustable power supply6. Camcorder 7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

IV. Prosedur Percobaan

1. Mengaktifkan web cam (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 disebelahnya

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 web cam, tunggulah hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0

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

V. Data dan Hasil Percobaan

Waktu (s) I V Temperatur (oC)3 23.84 0 23.06 23.84 0 23.09 23.84 0 23.0

12 23.84 0 22.915 23.84 0 22.918 23.84 0 22.921 23.84 0 22.924 23.84 0 22.927 23.84 0 22.930 23.84 0 22.9


KR-02 Calori Work

Waktu (s) I V Temperatur (oC)3 34.45 0.6 22.96 34.45 0.6 22.99 34.45 0.6 20.4

12 34.45 0.6 20.615 34.45 0.6 20.818 34.45 0.6 20.921 34.34 0.61 21.124 34.45 0.6 21.227 34.45 0.6 21.330 34.45 0.6 21.3

Waktu (s) I V Temperatur (oC)3 49.05 1.46 21.16 49.05 1.46 21.39 49.16 1.46 22.1

12 49.16 1.46 22.815 49.16 1.46 23.618 49.16 1.46 24.321 49.16 1.46 24.924 49.16 1.46 25.427 49.16 1.46 25.930 49.05 1.46 26.4

Waktu (s) I V Temperatur (oC)3 40.72 0.97 25.36 40.61 0.97 259 40.72 0.97 25

12 40.72 0.97 25.115 40.72 0.97 25.118 40.72 0.97 25.321 40.72 0.97 25.324 40.72 0.97 25.427 40.61 0.97 25.430 40.72 0.97 25.5


KR-02 Calori Work

1. Grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap

tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 3020.4

20.6

20.8

Grafik Waktu terhadap Temperatur Pada Vo (V = 0)

Series2

Waktu (s)

Tem

pera

tur (

oC)

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3319.619.8

2020.220.420.620.8

2121.221.4

Grafik Waktu terhadap Temperatur Pada V1 (V = 0,6 Volt)

Series2

Waktu (s)

Tem

pera

tur (

oC)


KR-02 Calori Work

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3321

22

23

24

25

26

27


Series2

Waktu (s)

Tem

pera

tur (

oC)

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3324.824.9

2525.125.225.325.425.525.6


Series2

Waktu (s)

Tem

pera

tur (

oC)

2. Menghitung nilai kapasitas panas (c) dari kawat konduktor yang digunakan untuk

V1, V2 dan V3

Persamaan yang digunakan yaitu besarnya energi listrik sama dengan energi

kalor, maka :

W = Q

V x I x t = m x c x ΔT


KR-02 Calori Work

ΔT = V x Im x c x t

Dengan menggunakan persamaan liner y = mx dimana x adalah variabel bebas

(waktu) dan y adalah variabel terikat (perubahan suhu).

b. Untuk V1 = 0.6 Volt

No X (sekon) Y (celcius) X2 Y2 XY1 3 20.2 9 408.04 60.62 6 20.3 36 412.09 121.83 9 20.4 81 416.16 183.64 12 20.6 144 424.36 247.25 15 20.8 225 432.64 3126 18 20.9 324 436.81 376.27 21 21.1 441 445.21 443.18 24 21.2 576 449.44 508.89 27 21.3 729 453.69 575.1

10 30 21.3 900 453.69 639165 208.1 3465 4332.13 3467.4

m = N ∑(XY )−∑ X ∑YN ∑ X 2− (∑ X ) 2

= (10 x 3467.4) – (165 x208.1)

(10x 3465 )−27225

= 0.04545

Maka C = V x I

m

= 0.6 x34.4400.04545

= 454.653 J/kg oC

c. Untuk V2 = 1.46 Volt

No X (sekon) Y (celcius) X2 Y2 XY


KR-02 Calori Work

1 3 21.1 9 445.21 63.32 6 21.3 36 453.69 127.83 9 22.1 81 488.41 198.94 12 22.8 144 519.84 237.65 15 23.6 225 556.96 3546 18 24.3 324 590.49 437.47 21 24.9 441 620.01 522.98 24 25.4 576 645.16 609.69 27 25.9 729 670.81 699.3

10 30 26.4 900 696.96 792165 237.8 3465 5687.54 4078.8

m = N ∑(XY )−∑ X ∑YN ∑ X 2− (∑ X ) 2

= (10 x 4078.8)– (165 x237.8)

(10 x3465 )−27225

= 0.2088

Maka C = V x I

m

= 1.46 x 49.16

0.2088

= 343.743 J/kg oC

d. Untuk V3 = 0.97 VoltNo X (sekon) Y (celcius) X2 Y2 XY

1 3 25.3 9 640.09 75.92 6 25 36 625 1593 9 25 81 625 2254 12 25.1 144 630.01 301.25 15 25.1 225 630.01 376.56 18 25.3 324 640.09 455.47 21 25.3 441 640.09 531.38 24 25.4 576 645.16 609.69 27 25.4 729 645.16 685.8

10 30 25.5 900 659.25 765165 252.4 3465 6370.86 4175.7


KR-02 Calori Work

m = N ∑(XY )−∑ X ∑YN ∑ X 2− (∑ X ) 2

= (10 x 4175.7)– (165 x252.4)

(10 x3465 )−27225

= 0.01494

Maka C = V x I

m

= 0.97 x 40.72

0.01494

= 264.38 J/kg oC

3. Menentukan jenis kawat konduktor berdasarkan nilai kalor jenis yang sudah didapatkan

pada perhitungan.

Maka, nilai rata rata dari percobaan diatas adalah:

Crata-rata = C 1+C 2+C 33

= 454.653+343.743+264.383

= 354.26 J/ kgoC

Dengan menggunakan data literatur, praktikan mencoba mencari jenis kawat

konduktor mana yang paling mendekati nilai c yang didapat dari percobaan dan jenis

kawat konduktor tersebut yaitu tembaga dengan nilai c = 390 J/kg oC. Jika benar

kawat tersebut adalah tembaga, maka kita dapat menghitung kesalahan relatifnya :

Kesalahan Relatif = |C percobaan−C literaturC literatur | x 100 %

= |354.26−390390 | x 100%


KR-02 Calori Work

= 9.16 %

VI. Analisis

1. Analisis Percobaan

Pada percobaan Calori Work ini kawat konduktor bermassa 2 gram

digunakan untuk melilitkan sebuah sensor temperatur dimana sensor tersebut akan

bekerja ketika kawat konduktor dialiri arus listrik. Saat ada arus listrik, akan

terjadi perubahan temperatur sehingga dapat mengetahui berapa energi kalor yang

dihasilkan. Nilai tegangan kawat konduktor divariasikan sebanyak empat kali (V0,

V1,V2, V3) agar memperoleh data yang valid. Perubahan nilai tegangan akan

mengubah nilai temperatur sehingga nilai temperatur juga bervariasi.

Pada percobaan ini, pengukuran nilai temperaturr dilakukan selama 30

detik dimana perubahan temperaturr akan tercatat secara otomatis setiap 3 detik

sehingga akan ada 10 data perubahan temperatur mulai dari detik ke-3, ke-6, ke-9,

ke-12, ke-15, ke-18, ke-21, ke-24, ke-27, dan ke-30. Pengukuran mulai dicatat

saat suhu yang tertera pada video adalah sama dengan suhu awal yaitu 20.7oC.

Langkah ini bertujuan agar suhu awal pada V0, V1,V2, V3 sama karena untuk

mencari kapasitas kalor (C) memerlukan nilai perubahan suhu (ΔT) suhu akhir

dikurangi suhu awal.

2. Analisis Hasil Percobaan

Data yang diperoleh dari percobaan calori work ini berjumlah 40 data

dimana setiap nilai tegangan (dari 4 nilai tegangan berbeda) akan mempunyai 10

data. Dari data yang diperoleh tersebut, terlihat bahwa kenaikan tegangan listrik

akan menyebabkan kenaikan perubahan temperatur serta nilai arus listrik yang

dialirkan.


KR-02 Calori Work

Sesuai dengan tujuan percobaan, praktikan menghitung nilai kapasitas

kalor suatu kawat konduktor berdasarkan data-data yang diperoleh dan

menggunakan rumus mencari kapasitas kalor. Nilai kapasitas kalor adalah

mengalikan nilai tegangan, kuat arus, dan waktu yang diperlukan lalu dibagi

dengan perubahan suhu. Persamaan ini diperoleh dengan menggunakan prinsip

energi listrik yang dihasilkan sama dengan eneri kalor. Rumus energi listrik (w)

adalah v I t sedangkan rumus energi kalor (Q) adalah C ΔT. Hasil perhitungan

pada setiap nilai tegangan pada percobaan menunjukkan bahwa nilai kapasitas

kalor yang dimiliki kawat konduktor berbanding lurus dengan perubahan

tegangan dan arus.Hal ini jugadapat terlihat secara jelas melalui rumus yang ada.

Dari perhitungan yang terdapat pada pengolahan data diperoleh nilai kalor

jenis untuk percobaan sebesar 354.26 J/ kgoC. Dari hasil tersebut, jenis kawat

konduktor yang paling mungkin adalah tembaga dengan nilai kalor jenis 390

J/kgoC, serta kesalahan relatif pada nilai kalor jenis ini sebesar 9.16%.

3. Analisis Alat

1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

Tegangan adalah perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian

listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Tegangan juga dapat diartikan

sebagai energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu muatan listrik.

2. Kawat Konduktor bermassa 2 gram

Kawat konduktor adalah kawat yang dapat dengan mudah menghantarkan

muatan-muatan listrik (arus listrik).

3. Termometer


KR-02 Calori Work

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu pada waktu

tertentu.

4. Voltmeter dan Amperemeter

Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial

listrik.Voltmeter biasanya disusun secara sejajar (parallel) dengan sumber

tegangan dan peralatan listrik.

Amperemeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur arus listrik

dalam rangkaian.

5. Adjustable Power Supply

Adjustable power supply adalah pemberi power (catu daya) dalam jumlah

cukup besar untuk menyalakan alat elektronik.

6. Camcorder

Camcorder adalah perangkan elektronik yang menggabungkan kamera

video dan perekam video dalam satu unit

7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

DAQ adalah proses memperoleh data untuk mengukur kondisi sampel

secara fisik dan mengkonversi sampel yang dihasilkan menjadi nilai numeric

digital yang dapat dimanipulasi oleh PC. Sistem DAQ merubah nilai analog

menjadi nilai digital.

4. Analisis Kesalahan

Pada awal proses pengukuran, nilai temperatur awal yang terlihat pada

video cam sebesar 20.7oC tetapi pada pengukuran dengan tegangan yang berbeda

yaitu saat V1, V2, V3 temperaturnya berbeda untuk setiap suhu awal pengukuran.


KR-02 Calori Work

Hal ini disebabkan gangguan koneksi internet yang lambat sehingga pengukuran

yang dilakukan juga terhambat pengambilan datanya oleh sistem.

Nilai kapasitas kalor kawat konduktor yang diperoleh mempunyai

kesalahan relatif dengan nilai yang terdapat di literatur yaitu sebesar 9.16%. Hal

ini disebabkan karena pada percobaan kita menggunakan persamaan W = Q untuk

mendapatkan nilai kapasitas kalor, yang artinya kita menganggap semua energi

listrik dikonversi menjadi energi kalor. Padahal mungkin saja ada yang tidak

terkonversi sehingga tidak 100% berubah menjadi energi kalor.

VII. Kesimpulan

1. Ketika kawat konduktor dialiri arus listrik, maka nilai temperatur kawat tersebut

juga akan naik

2. Semua energi bisa dikonversikan menjadi bentuk energi lain sesuai dengan

prinsip hukum kekekalan energi. Pada percobaan ini energi listrik dikonversi

menjadi energi kalor

3. Tidak semua proses perubahan energi akan menghasilkan efisiensi 100% karena

kemungkinan ada energi yang terbuang

4. Kenaikan nilai tegangan akan berbanding lurus dengan kenaikan nilai arus listrik

dan nilai perubahan temperatur

5. Perkiraan jenis kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan ini yaitu

tembaga dengan nilai kalor jenis sebesar 390 J/kgoC

6. Pada perhitungan diperoleh nilai kalor jenis kawat konduktor sebesar 354.26 J/

kgoC dan memiliki kesalahan relatif 9.16%

VIII. Referensi

Giancoli, Douglas C. 2001.Fisika Jilid 1 Edisi ke-5. Jakarta : Erlangga

Haliday dan Resnick.1991. Fisika Jilid 1 Edisi ke-3. Jakarta : Erlangga

Mekanika Manual Praktikum Fisika Dasar Semester Genap Tahun 2012

Tipler,P.A.1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga


KR-02 Calori Work

Lampiran

Sumber : http://blog.uad.ac.id/erni/files/2011/12/EP-6D03.jpg


Calori Work

Documents

Transcript of Calori Work