Hukum Joule

DAFTAR PUSTAKA HUKUM JOULE

1. http://imronyusril.blogspot.com/2012/03/teori-hukum-joule.html2. http://matakristal.com/tag/hukum-joule/ 3. http://www.chayoy.com/2012/03/teori-hukum-joule.html

Arus listrik adalah aliran partikel-partikel listrik bermuatan positif didalam suatu pengantar

atau arus listrik adalah gerakan atau aliran muatan listrik. Pergerakan muatan ini terjadi

pada bahan yang disebut konduktor. Konduktor bisa berupa logam , gas, atau larutan,

sedangkan pembawa muatan sendiri tergantung pada jenis konduktor yaitu pada:

Logam, pembawa muatannya adalah electron-elektron

gas, pembawa muatannya adalah ion positif dan electron

Larutan, pembawa muatannya adalah ion positif dan ion negatif

Untuk mengukur suatu benda secara tepat haruslah mempergunakan suatu alatyang

mempunyai sifat fisis yang dapat diukur, karena terjadi suatu perubahan yangdapat diukur

dengan berubahnya temparatur benda tersebut. Alat untuk mengukur temperature disebut

thermometer, yang bekerja atas perubahan fisis yang bersamaan dengan perubahan

temperatur, yaitu perubahan volume zat air,perybahan tahanan listrik dari suatukawat

penghantar, perubahan warna filament lampu pijar. Perubahan-perubahan ini semua

bersamaan dan berbanding dengan temperatur yang dapat diukur. Satu kalori didefenisikan

sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga

suhunya naik satu derajat celcius.Satu kalori didefenisikan sebagai

banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya

naik satu derajat celcius.

Hokum joule digunakan untuk menghitung energy panas pada rangkaian arus listrik

dengAN

W=VIt

dengan daya P= w/t

Sedangkan bila dihubungkan dengan kalor panas pada termodinamika,maka didapat

persamaan

W = Q

VIt = (MaCa+ MtkCtk+MkpCkp)(Tf-Ti)

Dengan Ma Adalah massa air<

Ca Adalah kalor jenis air = 4200 J/Kg K

Mtk Adal;ah massa tabung calorimeter

Ctk adalah panas jenis aluminium (tabung calorimeter)

Mkp adalah massa koil pemanas

http://www.chayoy.com/2012/03/teori-hukum-joule.html

http://matakristal.com/tag/hukum-joule/



Ckp adalah panas jenis tembaga (koil pemanas)

Tf adalah suhu akhir

Ti adalah suhu awal

Pendahuluan

Bila ada arus listrik dalam sebuah konduktor, maka aka nada energy listrik yang

dikonversikan ke energi panas. Untuk arus I tertentu, konversi energy lebih besar untuk

tahanan atau hambatan dari konduktor yang lebih besar. Fenomena ini mempunyai analogi

yang sama dengan konversi energy kimia ke energi panas karena adanya hambatan

gesekan.

Panas yang dihasilkan (daya yang dibuang) dalam rangkaian listrik disebut sebagai panas

Joule (Joule Heat), kerena ditemukan oleh ahli fisika dari Inggris James Prescott Joule

(1818-1889). Ahli ini meneliti konversi energi listrik ke energi panas (juga energi mekanik

ke energi panas).

Dalam beberapa aplikasi listrik, seperti motor listrik, panas joule merupakan sesuatu yang

tidak diinginkan akan tetapi pada aplikasi lainnya seperti pemanggang listrik dan memanas

listrik, energi listrik secara sengaja dikonversi menjadi panas. Pada percobaan ini, efek

panas pada arus listrik dan panas listrik ekuivalennya akan diselidiki.

IV. Teori





- Logam, pembawa muatannya adalah electron-elektron

- gas, pembawa muatannya adalah ion positif dan electron

- larutan, pembawa muatannya adalah ion positif dan ion negatif













suhunya naik satu derajat celcius.

Satu kalori didefenisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan

satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius.

1 kalori = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kalori

Karena kalor adalah bentuk energi, maka satuan SI untuk kalor sama seperti energi,

yaitu Joule.

1. Kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Pada sebuah benda yang mempunyai suhu yang tidak sama untuk seluruh bagian-bagiannya

akan terjadi perpindahan kalor dari bagian yang bersuhu lebih tinggi ke bagian benda yang

bersuhu lebih rendah. Demikian juga bila sebuah bendabersuhu lebih tinggi dari suhu

lingkungannya. Benda tersebut akan memancarkan energi sampai suhu benda sama dengan

suhu lingkungannya. Bila suhu sudah samaakan terjadi keseimbangan atau tidak ada lagi

perpindahan kalor atau energi.

2. Kalor jenis.

Suatu zat yang menerima kalor, selain mengalami pemuaian atau perubahanwujud, pada zat

tersebut juga terjadi kenaikan suhu. Ketika kita memanaskan air didalam ketel, makin besar

nyala api berarti makin besar kalor yang diberikan padaair, dan menghasilkan kenaikan

suhu air yang lebih besar daripada kenaikan suhu air sebelumnya. Jika kalor yang sama

diberikan pada ketel yang berisi lebih sedikit air,kenaikan suhu air lebih cepat kenaikan

suhu air sebelumnya. Akibatnya, untuk selangwaktu pemanasan yang sama akan dicapai

suhu air yang lebih tinggi daripadasebelumnya.Besarnya kenaikan suhu dari zat tersebut

dapat dituliskan dalam persamaanberikut:

Dengan :

c = kalor jenis (kal/g ) atau (J/Kg.K)

Q = kalor ( kalor atau Jou le)

m = massa benda ( gram atau Kg)

Jadi, ∆t adalah perubahan suhu dari suatu zat yang menerima kalor sebesar Q. Kalor jenis

suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan olehsuatu zat untuk

menaikan suhu 1 Kg zat itu sebesar 1 .





3. Kapasitas kalor.

Kapasitas kalor adalah bilangan yang menunjukkan banyaknya kalor yangdiperlukan oleh

suatu benda untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 . Kapasitas kalor dapat dituliskan

dalam persamaan berikut:

Apabila kapasitas kalor (C) yang dihubungkan dengan kalor jenis (c) maka akandidapat

persamaan berikut: C = mc

4. Kalorimeter.

Kalorimeter adalah suatu alat untuk memperlihatkan besarnya kalor jenis suatu zat.

Kalorimeter ini bekerja baerdasarkan Asas Black. Asas black berbunyi: “Basarnyakalor

yang dilepaskan oleh sebuah benda yang suhunya lebih tinggi akan samadengan kalor yang

diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah”

A. Kalorimeter elektrik.

Kalorimeterini digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair. Prinsip kerja kalorimeter

elektrik adalah sebagai berikut: “Sejumlah massa zat cair contoh (m kg) dimasukkan dalam

bejana tembaga yang kapasitas kalornya diketahui (JK -1)”. Kemudian zat cair tersebut

dipanaskan selama selang waktu t sekon secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki

elemen pemanas yang beda potensialnya V volt dan dilalui arus listrik dengan kuat arus I

Ampere

Kenaikan suhu (∆T ) selama selang waktu t diukur dengan termometer. Energi

listrik yang diberikan kepada zat cair dalam selang waktu t adalah V.I.t(Joule). Jika

dianggap tidak ada kalor yang hilang maka energi kalor yang diserapoleh kalorimeter dan

zat cair adalah

( C ∆T + mc∆T ) = ( mc + C )∆ T. Sesuai kekalan energi

Vit = (mc + C ) ∆T

B. Kalorimeter Bom.

Digunakan khusus untuk menentukan kandungan energi dalam makanan

dan lemak. Makanan yang akan ditentukan kandungan energinya diletakkan dalamcangkir

platina. Contoh: makanan kemudian dibakar secara elektrik. Kalor yang diserap oleh bejana

dalam cangkir, dan air diukur secara cermat. Sebagai contoh, 10gram kue melepaskan 159

kJ ketika dibakar dalam kalorimeter bom. Ini berarti bahwakandungan energi 100 gram kue

tersebut adalah 1590 Kj, yang setara dengan 380Kalori.





m = massa zat (gr)

Arus LiStrik

Jumlah muatan arus listrik baik positif maupun negative yang mengalir melaluipenampang

sebuah penghantar persatuan waktu disebut dengan kuat arus listrik.

Dengan :

Q = muatan listrik (couloum)

t = waktu (detik)

I = kuat arus listrik (Ampere)

Energi Dan Daya Listrik

Hambatan (R) yang dialiri arus listrik (I) akan menimbulkan beda tengangan V antar ujung-

ujung berarti daya listriknya: P = V.I Karena V = I . R maka daya listriknya dapat

dirumuskan menjadi : P = ( I.R ) I = I2.

Dengan: P = Daya listrik ( watt )

Bila arus listrik mengalir selama t detik energi listrik yang terpakai ialah: W = I2R.t

Dengan: t = Waktu ( dt )

Sedangkan bunyi hukum joule: “ Pembentukan panas persatuan waktu berbandinglangsung

dengan kuadrat arus”.

Hukum joule menuliskan bagaimana tenaga diubah kedalam tenaga termal,yang didalam

suatu penghantar merupakan suatu proses yang tidak dapat dibalik ( hanya berlangsung satu

arah ).

Dalam percobaannya, Joule mengunakan air didalam sebuah selinder yangdiaduk dengan

suhu yang berputar. Beberapa lama kemudian suhu air akan naik, inidisebabkan karena

suhu bergesekan dengan air. Menurut Joule gerakan elktro dalam suatu penghantar dapat

digambarkan sebagai serangkai percepatan yang masing-masing terakhir karena tumbukan

dengan salah satu pastikel yang tetap dalam suatu pengahantar, elktero itu akan

mendapatkan tenaga kinetik pada setiap tumbukan dant enaga itu berubah menjadi panas.

Joule juga merumuskan juga perbandingan jumlah satuan usaha denganjumlah satuan panas

yang dihasilkan selalu sama, sehingga:

W = Q

V . I . t = Q

Dan dapat dirumuskan sebagai berikut:





Q = V.I.t, dimana : Q = panas yang ditimbulkan arus listrik (Joule atau kalori) Keterangan:

V = tegangan listrik (volt).

I = arus listrik (A).

T = waktu (sekon).

Menurut hukum termodinamikon I dikatakan bahwa : jika kalor diubahmenjadi bentuk

energi lain atau jika bentuk energi lain diubah menjadi kalori, makaenergi sebelumnya

selalu konstan. Karena kalor adalah suatu bentuk energi, makausaha selalu dapat diubah

menjadi panas atau sebaliknya.





Logam, pembawa muatannya adalah electron-elektron

gas, pembawa muatannya adalah ion positif dan electron

Larutan, pembawa muatannya adalah ion positif dan ion negatif









suhunya naik satu derajat celcius.Satu kalori didefenisikan sebagai

banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya

naik satu derajat celcius.

1 kalori = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kalori

Karena kalor adalah bentuk energi, maka satuan SI untuk kalor sama seperti energi, yaitu

Joule.

Kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah.

Pada sebuah benda yang mempunyai suhu yang tidak sama untuk seluruh bagian-bagiannya

akan terjadi perpindahan kalor dari bagian yang bersuhu lebih tinggi ke bagian benda yang

bersuhu lebih rendah. Demikian juga bila sebuah bendabersuhu lebih tinggi dari suhu

lingkungannya. Benda tersebut akan memancarkan energi sampai suhu benda sama dengan





suhu lingkungannya. Bila suhu sudah samaakan terjadi keseimbangan atau tidak ada lagi

perpindahan kalor atau energi.

Kalor jenis.

Suatu zat yang menerima kalor, selain mengalami pemuaian atau perubahanwujud, pada zat

tersebut juga terjadi kenaikan suhu. Ketika kita memanaskan air didalam ketel, makin besar

nyala api berarti makin besar kalor yang diberikan padaair, dan menghasilkan kenaikan

suhu air yang lebih besar daripada kenaikan suhu air sebelumnya. Jika kalor yang sama

diberikan pada ketel yang berisi lebih sedikit air,kenaikan suhu air lebih cepat kenaikan

suhu air sebelumnya. Akibatnya, untuk selangwaktu pemanasan yang sama akan dicapai

suhu air yang lebih tinggi daripadasebelumnya.Besarnya kenaikan suhu dari zat tersebut

dapat dituliskan dalam persamaan berikut: Q = m.c. ∆t

Dengan :

c = kalor jenis (kal/g) atau (J/Kg.K)

Q = kalor ( kalor atau Jou le)

m = massa benda ( gram atau Kg)

∆t = perubahan suhu

Jadi, ∆t adalah perubahan suhu dari suatu zat yang menerima kalor sebesar Q. Kalor jenis

suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan olehsuatu zat untuk

menaikan suhu 1 Kg zat itu sebesar 1.

Kapasitas kalor.

Kapasitas kalor adalah bilangan yang menunjukkan banyaknya kalor yangdiperlukan oleh

suatu benda untuk menaikkan suhu benda sebesar 1. Apabila kapasitas kalor (C) yang

dihubungkan dengan kalor jenis (c) maka akandidapat persamaan berikut: C = mc

KalorimeterKalorimeter adalah suatu alat untuk memperlihatkan besarnya kalor jenis suatu

zat. Kalorimeter ini bekerja baerdasarkan Asas Black. Asas black berbunyi: “Basarnyakalor

yang dilepaskan oleh sebuah benda yang suhunya lebih tinggi akan samadengan kalor yang

diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah”

Energi Dan Daya Listrik

Hambatan (R) yang dialiri arus listrik (I) akan menimbulkan beda tengangan V antar ujung-

ujung berarti daya listriknya: P = V.I Karena V = I . R maka daya listriknya dapat

dirumuskan menjadi : P = ( I.R ) I = I2. Dengan: P = Daya listrik ( watt )

Bila arus listrik mengalir selama t detik energi listrik yang terpakai ialah: W = I2 R.t

Dengan: t = Waktu ( dt ). Sedangkan bunyi hukum joule: “ Pembentukan panas persatuan

waktu berbandinglangsung dengan kuadrat arus”.





Hukum joule menuliskan bagaimana tenaga diubah kedalam tenaga termal,yang didalam

suatu penghantar merupakan suatu proses yang tidak dapat dibalik ( hanya berlangsung satu

arah ).Dalam percobaannya, Joule mengunakan air didalam sebuah selinder yangdiaduk

dengan suhu yang berputar. Beberapa lama kemudian suhu air akan naik, inidisebabkan

karena suhu bergesekan dengan air. Menurut Joule gerakan elktro dalam suatu penghantar

dapat digambarkan sebagai serangkai percepatan yang masing-masing terakhir karena

tumbukan dengan salah satu pastikel yang tetap dalam suatu pengahantar, elktero itu akan

mendapatkan tenaga kinetik pada setiap tumbukan dant enaga itu berubah menjadi panas.

Joule juga merumuskan juga perbandingan jumlah satuan usaha denganjumlah satuan panas

yang dihasilkan selalu sama, sehingga:

W = Q

V . I . t = Q

Dan dapat dirumuskan sebagai berikut:

Q = V.I.t

dimana :

Q = panas yang ditimbulkan arus listrik (Joule atau kalori) Keterangan:

V = tegangan listrik (volt).

I = arus listrik (A).

T = waktu (sekon).

Menurut hukum termodinamikon I dikatakan bahwa : jika kalor diubahmenjadi bentuk

energi lain atau jika bentuk energi lain diubah menjadi kalori, makaenergi sebelumnya

selalu konstan. Karena kalor adalah suatu bentuk energi, makausaha selalu dapat diubah

menjadi panas atau sebaliknya.

Untuk memindahkan atau menggunakan muatan listrik diperlukan energi atau usaha,

sedangkan usaha dapat ditimbulkan dengan perubahan energi listrik yang disebut sebagai

energi listrik.

Energi listrik banyak kita manfaatkan dalam kehidupan sehari-hari, karena energi listrik

mudah diubah menjadi bentuk energi lain.

Beberapa perubahan energi listrik menjadi bentuk energi lain:

1. energi listrik menjadi cahaya. Contoh: lampu

2. energi listrik menjadi energi bunyi. Contoh: bel listrik

3. energi listrik menjadi energi gerak. Contoh: arloji

4. energi listrik menjadi energi kalor. Contoh: setrika listrik

5. energi listrik menjadi energi kimia. Contoh: mengisi aki.





Besarnya energi listrik yang berubah menjadi bentuk energi lain tergantung pada faktor-

faktor sebagai berikut:

1. besarnya hambatan yang dilalui

2. besarnya arus yang mengalir

3. lamanya arus mengalir.

Dalam Hukum Joule dinyatakan bahwa energi listrik yang dikeluarkan oleh suatu

penghantar adalah:

1. sebanding dengan kuadrat kuat arus

2. sebanding dengan hambatan penghantar

3. sebanding dengan lamanya waktu.

Jadi satu joule adalah besarnya usaha yang dilakukan sumber tegangan 1 volt ketika kuat

arus listrik satu ampere mengalir dalam waktu satu sekon.

Artikel terkait kategori fisika:

Hukum-hukum Newton Tentang Gerak

Hukum I Newton (Hukum Kelembaman)

Gaya normal dan gaya gesekan.

Apa Itu Energi Listrik atau Hukum Joule

Karena gerakan muatan-muatan bebas yang menumbuk partikel yang tetap dalam

penghantar, maka terjadi perpindahan energi kinetik menjadi energi kalor, sehingga

penghantar menjadi panas.

Hubungan antara gerakan muatan yang disebabkan oleh kuat medan dengan panas yang

ditimbulkan, berdasarkan JOULE :

1. Tahanan kawat penghantar.

2. Pangkat dua kuat arus dalam kawat penghantar.

3. Waktu selama arus mengalir.

W = i 2 . r . t = V . i . t Joule

Dengan :

W = Jumlah Kalor (Joule).

i = Kuat arus yang mengalir (Ampere).

r = Tahanan kawat penghantar (Ohm).

t = Waktu (detik).

V = Beda potensial antara dua titik A dan B (Volt).

Karena : 1 kalori = 4,2 Joule dan 1 Joule = 0,24 Kalori

W = 0,24 i 2 . r . t = 0,24 V . i . t Kalori



http://blog-pelajaransekolah.blogspot.com/2013/01/gaya-normal-dan-gaya-gesekan.html

http://blog-pelajaransekolah.blogspot.com/2013/02/hukum-i-newton-hukum-kelembaman.html

http://blog-pelajaransekolah.blogspot.com/2013/09/hukum-hukum-newton-tentang-gerak.html

Hukum Joule

Documents

Transcript of Hukum Joule