Calory Work

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

(Remote Laboratory)

Calory Work

Nama : Ira Ariyani

Npm :1306368210

Fakultas/Program Studi : FT/Teknik Metalurgi dan Material

Kelompok Praktikum : B6

Kode Praktikum : KR02

Minggu Praktikum : Ke-1

Koordinator Asisten : Fera Gustina Purwati

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)

Universitas Indonesia

Depok, 2014

1. Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

2. 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

Gambar. 1 Susunan rangkaian

3. Teori

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 t ................................................................. ( 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 :

Q = m c (Ta - T) ....................................................... (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)

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.

4. Cara Kerja

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah

halaman ini.

1. Mengaktifkan Web cam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !

2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor !

3. Mengidupkan 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

5. Data percobaan

a. Data percobaan V0

Waktu I V Temp

3 23.84 0.00 19.96 23.84 0.00 19.99 23.84 0.00 19.912 23.84 0.00 19.915 23.84 0.00 19.918 23.84 0.00 19.921 23.84 0.00 19.924 23.84 0.00 19.927 23.84 0.00 19.930 23.84 0.00 19.9

Tabel. 1 tabel data percobaan V0

b. Data percobaan V1

Waktu I V Temp

3 35.36 0.66 19.96 35.36 0.66 20.19 35.36 0.66 20.212 35.36 0.66 20.415 35.36 0.66 20.618 35.36 0.66 20.721 35.36 0.66 20.924 35.36 0.66 21.027 35.36 0.66 21.130 35.36 0.66 21.2


c. Data percobaan V2

Waktu I V Temp

3 51.56 1.59 20.56 51.56 1.59 20.99 51.56 1.59 21.912 51.56 1.59 22.815 51.56 1.59 23.818 51.56 1.59 24.821 51.45 1.60 25.624 51.56 1.59 26.327 51.56 1.59 27.030 51.56 1.59 27.6


d. Data percobaan V3

Waktu I V Temp

3 42.32 1.07 22.96 42.32 1.07 23.09 42.32 1.07 23.312 42.32 1.07 23.615 42.32 1.07 23.918 42.32 1.07 24.221 42.32 1.07 24.424 42.32 1.07 24.727 42.32 1.07 24.930 42.32 1.07 25.1


6. Pengolahan data & Evaluasi

a. Grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur dan waktu

untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.

Pada percobaan calor work ini, praktikan menggunakan alat yang tersedia di Remote

Laboratory untuk mendapatkan variasi hasil dari perbandingan waktu dan temperatur. Tujuan

dari percobaan ini, yaitu untuk mencari kapasitas kalor suatu benda (H).

Kapasitas kalor dicari dengan menggunakan rumus, sebagai berikut:

W = Q ................................(1)

V.I.t = H.(t2 - t1) ...............(2)

Namun, karena data yang didapatkan sangat bervariasi, maka haruslah praktikan mencari

nilai kapasitas kalor rata-rata (H). Untuk membuat grafik data hasil pengamatan, persamaan

di atas dihubungkan dengan persamaan garis lurus:

y = mx +b.

W = Q

V.I.t = m.c.(t2 - t1) ;

dengan H (Kapasitas Kalor) = m.c ; c = kalor jenis (J/goC)

maka, ∆ T=V . Im .c

t ; dengan T= suhu (oC)...........................(3)

y = m x + b

Nilai kapasitas kalor diperoleh dengan perhitungan matematis seperti biasa, tidak

menggunakan least square. Perhitungan yang digunakan, yaitu H (kapasitas kalor):

H=V . I . t∆ T

..........................(4)

Persamaan (3) menunjukkan bahwa t (waktu = s) mewakili variabel x, V . Im. c

mewakili m, dan

ΔT (oC) mewakili variabel y. Agar grafik pengamatan menggambarkan dengan tingkat

ketelitian yang lebih baik, maka praktikan membuat grafik dengan menggunakan metode

least square. Berikut adalah rumus least square yang digunakan.

m=n ∑ xiyi−∑ xi∑ yi

n∑ xi2−¿¿

b=∑ xi2∑ yi−(∑ xi )¿¿

Grafik hubungan temperatur dan waktu

3 6 9 12 15 18 21 24 27 300

5

10

15

20

25

30

35

WaktuTemp

Grafik. 1 Hubungan antara waktu dengan temperatur pada Vo

3 6 9 12 15 18 21 24 27 300

5

10

15

20

25

30

35

WaktuTemp

Grafik. 1 Hubungan antara waktu dengan temperatur pada V1


22,9 23,0 23,3 23,6 23,9 24,2 24,4 24,7 24,9 25,10

5

10

15

20

25

30

35


3 6 9 12 15 18 21 24 27 300

5

10

15

20

25

30

Grafik Hubungan Antara Waktu dan Temperatur pada V2

Waktu (s)

Tem

pera

tur (

oC)

b. Menghitung nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat konduktor yang

digunakan untuk tegangan V1 , V2 dan V3

Alat yang digunakan dalam percobaan ini mengubah energy listrik menjadi energy

kalor. Input alat ini berupa energy listrik, sementara keluarannya adalah energi kalor.

Q Keluaran = QMasukan

Q = W

m. c. ΔT = V.I.t

C. ΔT = V.I.t

Sehingga kapasitas kalor dapat diperoleh dengna persamaan :

C=V . I . t∆T

Sementara kalor jenis dapat diperoleh dengan persamaan:

c= V . I . tm . ∆ T

Dengan diketahui massa kawat sebesar 2 gram (0,002 kg), perhitungan nilai kapasitas

kalor dan kalor jenis untuk setiap tegangan berdasarkan data dibawah ini.

1) Pada saat V0

Pada saat V0 tidak ditentukan kapasitas kalornya.

Waktu I(Amphere)

V(Volt)

T(oC)

T(oC)

mT(KgoC)

Q=VIt(Joule)

Kapasitas Kalor (H)H=Q/T

(Joule/oC)

Kalor Jenis (c)c=Q/m

(Joule/Kg3 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 464.41824 06 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 469.08576 2345.4288 1172.71449 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 471.41952 1571.3984 785.6992

12 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 476.08704 952.17408 476.0870415 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 480.75456 686.7922286 343.396114318 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 483.08832 603.8604 301.930221 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 487.75584 487.75584 243.8779224 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 490.0896 445.53627 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 492.42336 410.3528 205.176430 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 494.75712 380.5824 190.2912

165 23.84 0.66 19.9 19.9 39.8 464.41824 2345.4288 1172.71442) Pada saat V1

Kapasitas kalor didapatkan dari tabel di bawah ini:

Nilai Kapasitas kalor rata-rata :

H=∑ H10

=788,388110

= 78,83Joule/oC

Nilai Kalor jenis rata-rata :

c=∑c10

=3941,9410

=394,194 Joule/KgoC

3) Pada saat V2

Waktu I(Amphere)

V(Volt)

T(oC)

T(oC)

mT(KgoC)

Q=VIt(Joule)


(Joule/oC)

Kalor Jenis (c)c=Q/mT

(Joule/KgoC)3 51.56 1.59 0.66 20.5 0,00202 0,247488 0,245037624 122,51881196 51.56 1.59 0.66 20.9 0,00302 0,494976 0,327798675 163,89933779 51.56 1.59 0.66 21.9 0,00462 0,742464 0,321412987 160,7064935

12 51.56 1.59 0.66 22.8 0,00662 0,992064 0,299717221 149,858610315 51.56 1.59 0.66 23.8 0,00862 1,24008 0,287721578 143,860788918 51.56 1.59 0.66 24.8 0,01022 1,488096 0,291212524 145,606262221 51.45 1.60 25.6 5,81 0,01162 1,736112 0,298814458 149,407228924 51.56 1.59 26.3 6,51 0,01302 1,984128 0,304781567 152,390783427 51.56 1.59 27.0 7,11 0,01422 2,232144 0,313944304 156,972151930 51.56 1.59 27.6 7,71 0,01542 2,490348 0,323002335 161,5011673

165 0,51626 1.60 252,6 44,7 0,0894 13,6479 3,013443272 1506,721636



H=∑ H10

=3 , 01344327210

= 0,3013443272 Joule/oC


c=∑c10

=1506,72163610

=150,6721636 Joule/KgoC

4) Pada saat V3


Waktu I(Amphere

)

V(Volt)

T(oC)

T(oC)

mT(KgoC)

Q=VIt(Joule)


(Joule/oC)

Kalor Jenis (c)c=Q/mT

(Joule/KgoC)

3 0,04232 1,08 24,4 3,61 0,00722 0,1371168 0,037982493 18,991246546 0,04232 1,08 24,4 3,61 0,00722 0,2742336 0,075964986 37,982493079 0,04243 1,07 24,6 3,81 0,00762 0,4086009 0,107244331 53,62216535

12 0,04243 1,07 24,9 4,11 0,00822 0,5448012 0,132555036 66,2775182515 0,04232 1,08 252 231,21 0,46242 0,685584 0,0029652 1,48260023418 0,04232 1,08 25,4 4,61 0,00922 0,8227008 0,178460043 89,2300216921 0,04232 1,08 25,6 4,81 0,00962 0,9598176 0,199546279 99,7731392924 0,04232 1,08 25,8 5,01 0,01002 1,0969344 0,218948982 109,47449127 0,04232 1,08 25,9 5,11 0,01022 1,2340512 0,241497299 120,748649730 0,04232 1,08 26,1 5,31 0,01062 1,371168 0,258223729 129,1118644

165 0,42342 10,78 479,1 271,2 0,5424 7,5350085 1,453388379 726,6941896


H=∑ H10

=1,45338837910

= 0,1453388379 Joule/oC


c=∑c10

=726,694189610

=72,66941896 Joule/KgoC

Berdasarkan data-data sebelumnya, maka didapat kapasitas dan kalor jenis rata-rata kawat

sekaligus dapat ditentukan jenis kawat konduktor yang digunakan dengan kapasitas dan kalor jenis

yang telah didapat. Adapun rata-rata dari kalor jenis dan kapasitas kawat konduktor adalah sebagai

berikut :

Kalor jenis rata-rata :

c= c 1+c2+c33

=1298,340664+150,6721636+72,669418963

=1521,6822473

=507,2274155 joule /KgoC

¿507,23Joule/KgoC

H= H 1+H 2+H 33

=2,596681329+0 , 3013443272+0 , 14533883793

=3,04336449333

=1,014454831 Joule /oC

¿1,015Joule/oC

c. Menentukan Jenis Kawat Konduktor Berdasarkan Kalor Jenis (c)

Kawat konduktor yang digunakan, praktikan menggunakan kalor jenis untuk

melakukan pendekatan angka. Setelah diperoleh nilai kalor jenis pada perhitungan percobaan,

praktikan mendapatkan pendekatan nilai kalor jenis karbon sebesar 507 J/kgoC, hal ini

dikarenakan kalor jenis percobaan 507,23 J/kgoC mendekati 507 J/kgoC.

Dengan kesalahan literature:

%=c percobaan−c literatur

cliteratur

x100 %=507,23−507507

x100 %=0,23507

x 100 %=0,045 %

7. Analisis Data

a. Analisis Percobaan

Percobaan dilakukan secara remote yaitu praktikan melakukan percobaan dengan

menggunakan media PC (PersonalComputer). Langkah pertama praktikan harus login

terlebih dahulu ke situs sitrampil.ui.ac.id kemudian masuk ke rlab (remote laboratory).

Kemudian praktikan menghidupkan wabcame pada sistem agar praktikan dapat melihat

perubahan suhu yang terjadi sehingga sebelum merubah tegangan, suhu kembali pada suhu

awal.

Di dalam rlab telah disediakan alat berupa kumparan yang dihubungkan dengan

sumber tegangan (dalam hal ini batarai) dan terhubung juga dengan voltmeter untuk

mengukur tegangan, ampheremeter untuk mengukur kuat arus dan termometer untuk

mengukur suhu. Percobaan dimulai dengan menghidupkan sumber tegangan dan dilakukan 4

kali dengan variasi tegangan. Yaitu pertama kita mengamati arus listrik dan suhu ketika

tegangannya 0. Kedua kita mengamati arus listrik dan suhu ketika tegangannya 0,66.

Kemudian kita mengamati arus listrik dan suhu ketika tegangannya 1,6 dan 1,08. Setelah itu

praktikan mengklik tombol ukur dengan tujuan mendapatkan data berupa arus, waktu, dan

suhu yang bervariasi setiap 3 detik sebanyak 10 kali, hal ini akan digunakan dalam

perhitungan data sehingga diperoleh nilai kapasitas kalor suatu zat.

b. Analisis Hasil

Dari data yang dihasilkan praktikan dapat menghitung nilai kalor jenis sehingga dapat

diketahui jenis konduktor yang digunakan. Data yang didapat berupa arus lustrik, tegangan,

dan temperatur pada selang waktu setiap 3 detik hingga detik ke 30. Jadi didapat 10 variasi

data dalam setiap tegangan yang diberikan. Kalor jenis zat dapat diperoleh dari persamaan.

Q Keluaran = QMasukan

Q = W

m. c. ΔT = V.I.t

Jadi, c=V . I . tm . ∆ T

Dengan c = kalor jenis (Joule/KgoC)

V = Tegangan (Volt)

I = arus litrik (ampere)

t = waktu (sekon)

m = massa (Kg) diketahui massa 2 gram = 0,002 Kg

T = perubahan suhu (oC)

Setelah melakukan perhitungan kita mendapatkan kalor jenis sebesar 507,23

Joule/KgoC. Dari hasil yang diperoleh kita menggunakan metode pendekatan dengan kalor

jenis yang terdapat di literatur. Diperoleh hasilnya adalah karbon dengan kalor jenis 507

Joule/KgoC. Dari perbandingan kedua kalor jenis yaitu kalor jenis percobaan dan kalor jenis

literatur diperoleh selisih angka 0,23. Sehingga kita dapt menghitung kesalahan literaturnya

yaitu 0,045%. Kesalahan ini sangat kecil sehingga dapat dikatakan percobaan yang dilakukan

berhail atau sangat bagus.

c. Analisis Grafik

Grafik menunjukan hubungan antara waktu dan temperatur. Variabel x menyatakan

waktu yaitu dengan interval 3 dan variabel y menyatakan temperatur dengan besar yang

berubah-ubah. Grafik pada saat V0 menunjukan tidak ada perubahan suhu yang terjadi. Pada

grafik saat V1,V2 dan V3 menunjukan garis yang miring. Hail ini menunjukan bahwa terjadi

perubahan suhu pada selang waktu 3 detik.

8. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan dan analisis data di atas, dapat disimpulkan:

Pada energi panas berlaku hukum kekekalan energi yaitu bahwa panas yang

diterima sama dengan panas yang dilepas

Pada percobaan di atas perubahan suhu menunjukan perbandingan lurus

terhadap waktu.

Temperatur berbanding lurus dengan besarnya tegangan dan arus listrik.

Semakin besar tegangan dan arus listrik akan menghasilkan kenaikan

temperatur dari benda lebih cepat.

Kapasitas kalor bergantung pada besar tegangan, arus listrik, massa bahan,

perubahan suhu dan waktu

Logam memiliki kalor jenis yang berbeda-beda

9. Referensi

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,

2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John

Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

Calory Work

Documents

Transcript of Calory Work