KR 02 Rlab

Laporan Pratikum

Remote Laboratory

Nama : Immanuel Sinaga

NPM : 1506728724

Fakultas : Teknik

Departemen/Prodi : Teknik Sipil

Kelompok Pratikum : 14

Kode Pratikum : KR 02

Minggu Percobaan : ke-5

Tanggal Percobaan : 23 Oktober 2015

Koordinator Asistan : Tutta Aurum Nissauf

Unit Pelaksana Ilmu Pengetahuan Dasar

UPP-IPD

Universitas Indonesia

Depok

KR02 - Calori Work

Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

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

Teori

Hubungan kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau

diciptakan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Energi listrik

(kekuatan listrik / daya listrik) adalah bentuk energi yang dihasilkan dari adanya perbedaan

potensial antara dua titik, sehingga membentuk sebuah arus listrik diantara keduanya ketika

dibawa ke dalam kontak melalui sebuah konduktor listrik, dan untuk memperoleh kerja listrik

tersebut. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain energi seperti energi cahaya atau

sinar, energi mekanik dan energi panas.Energi listrik dinyatakan sebagai arus listrik, yakni

sebagai gerakan muatan listrik negatif atau elektron melalui kabel konduktor logam karena

perbedaan potensial diterapkan untuk generator pada ujung-ujungnya.

Setiap kali sebuah saklar dioperasikan, maka akan menutup sebuah sirkuit listrik dan

menghasilkan gerakan elektron melalui kawat timah. Beban yang bergerak merupakan bagian

dari atom-atom substansi kabel, yang biasanya logam, karena logam, memiliki lebih banyak

elektron bebas dari zat lain, merupakan konduktor listrik terbaik. Sebagian besar energi listrik

yang dikonsumsi dalam kehidupan sehari-hari berasal dari listrik melalui outlet disebut busi,

melalui energi yang dipasok oleh perusahaan listrik untuk radio listrik yang berbeda-cuci,

mesin, TV, dll, yang dilakukan dengan transformasi yang sesuai, misalnya saat listrik

mencapai sebuah penggosok, diubah menjadi energi mekanik, panas dan cahaya dalam

beberapa kasus, berkat motor listrik dan komponen mekanis berbagai peralatan . Hal yang

sama dapat dilihat ketika menjalankan pengering rambut atau kompor.

Kalor di defnisikan sebagai suatu bentuk energi yang dapat berpindah atau mengalir

dari benda yang memiliki kelebihan kalor menuju benda yang kekurangan kalor. Kalor

biasanya dinyatakan dalam suhu. Satuan kalor di dalam satuan Internasional yaitu Joule,

satuan kalor lainnya ialah kalori. 1 kalori di definisikan sebagai banyaknya kalor yang

diperlukan untuk memanaskan sebanyak 1 kg air sebesar 1⁰C. Kalor jenis ialah banyaknya

kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 gram zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Kalor

jenis juga diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk melepas atau menerima kalor.

Jenis Benda Kalor Jenis (c)

J/kg Co kkal/kg Co

Air 4180 1,00

Alkohol (ethyl) 2400 0,57

Es 2100 0,50

Kayu 1700 0,40

Aluminium 900 0,22

Marmer 860 0,20

Kaca 840 0,20

Besi / baja 450 0,11

Tembaga 390 0,093

Perak 230 0,056

Raksa 140 0,034

Timah hitam 130 0,031

Emas 126 0,030

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) ....................................................... (1)

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.

Cara Kerja

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

bawah halaman ini.

1. Mengaktifkan Web cam. (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, menunggu hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

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

Tugas & Evaluasi

1. Berdasarkan data yang di dapat , Membuat grafik yang menggambarkan hubungan

antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat

konduktor.

2. Untuk tegangan V1 , V2 dan V3 , Mengtung nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat

konduktor yang digunakan.

3. Berdasarkan nilai c yang saudara peroleh, menentukan jenis kawat konduktor yang

digunakan.

4. Memberi analisis dari hasil percobaan ini

Hasil Percobaan

Membuat Grafik dari percobaan yang ada

Percobaan Pertama

Vo = 0 volt

Tawal = 17.4o C

Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) ∆T (o C)

3 23.84 0.00 0

6 23.84 0.00 0.1

9 23.84 0.00 0.1

12 23.84 0.00 0.1

15 23.84 0.00 0.2

18 23.84 0.00 0.2

21 23.84 0.00 0.2

24 23.84 0.00 0.2

27 23.84 0.00 0.2

30 23.84 0.00 0.2

Grafik Waktu terhadap suhu

Masukkan rumus V.I. Δt = m.c. ΔT

Maka akan didapatkan c = 𝑽.𝑰.𝒕

𝒎 .∆𝑻

Dengan massa kawat = 2g = 0.002 kg

Untuk mendapatkan pengolahan data menggunakan least square

𝚫𝐭 =𝒎.𝒄

𝑽.𝑰. 𝚫𝐓 ± 𝐚

17,35

17,4

17,45

17,5

17,55

17,6

17,65

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33

Chart Title

Menjadi 𝒚 = 𝒃𝒙 ± 𝒂

Dikarenakan pada grafik diatas , ∆T digunakan sebagai sumbu y maka persamaan dapat

ditulis menjadi

ΔT =𝑉. 𝐼

𝑚. 𝑐. Δt ± a → 𝑦 = 𝑏𝑥 ± 𝑎

y = 0.006 + 0.039

Percobaan Kedua

V1 = 0.62 Volt

Tawal = 17.4o C


3 34.79 0.62 0.2

6 34.79 0.62 0.3

9 34.68 0.62 0.5

12 34.68 0.62 0.7

15 34.68 0.62 0.9

18 34.68 0.62 1.0

21 34.79 0.62 1.1

24 34.79 0.62 1.2

27 34.79 0.62 1.4

30 34.79 0.62 1.4


Y = 0,47x + 0.093

Percobaan Ketiga

V3 = 1.49 Volt

Tawal = 17.4o C


3 49.62 1.49 1.4

6 49.62 1.49 1.7

9 49.74 1.49 2.5

12 49.74 1.49 3.3

15 49.74 1.49 4.1

18 49.74 1.49 4.9

21 49.74 1.49 5.5

24 49.62 1.49 6.1

27 49.62 1.49 6.6

30 49.74 1.49 7.2

Grafik Hubungan Waktu dengan Temperatur

18,5

19,1

19,7

20,3

20,9

21,5

22,1

22,7

23,3

23,9

24,5

25,1

0 5 10 15 20 25 30 35

Chart Title

y = 0.226x + 0.6

Percobaan Keempat

V3 =1.06 Volt

Tawal = 17.4o C


3 41.18 1.00 6.7

6 41.18 1.00 6.4

9 41.18 1.00 6.3

12 41.18 1.00 6.3

15 41.18 1.00 6.4

18 41.18 1.00 6.4

21 41.18 1.00 6.4

24 41.18 1.00 6.4

27 41.18 1.00 6.4

30 41.18 1.00 6.5


23,6

23,7

23,8

23,9

24

24,1

24,2

0 5 10 15 20 25 30 35

Chart Title

Y = -0.002 + 6.45

Menghitung Nilai Kapasitas Panas (C) dari kawat konduktor

I. Untuk Percobaan Kedua V1 = 0.62 Volt Tawal = 17.4 oC

Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temperature oC ∆T (o C)

3 34.79 0.62 17,6 0.2

6 34.79 0.62 17,7 0.3

9 34.68 0.62 17,9 0.5

12 34.68 0.62 18,1 0.7

15 34.68 0.62 18,3 0.9

18 34.68 0.62 18,4 1.0

21 34.79 0.62 18,5 1.1

24 34.79 0.62 18,6 1.2

27 34.79 0.62 18,8 1.4

30 34.79 0.62 18,8 1.4

Dari data tersebut dapat dihitung energi listriknya dengan menggunakan rumus

sebagai berikut:

W = V.I.t

W = energi listrik ( joule )

V = Tegangan listrik ( volt )

I = Arus listrik ( Ampere )

t = waktu / lama aliran listrik ( sekon )

Waktu (s)

I (Ampere)

V (Volt) ∆T (o C) W (Joule)

3 34.79 0.62 0.2 0.064709

6 34.79 0.62 0.3 0.129419

9 34.79 0.62 0.5 0.194128

12 34.79 0.62 0 0.258838

15 34.79 0.62 0.9 0.323547

18 34.79 0.62 1 0.388256

21 34.79 0.62 1.1 0.452966

24 34.79 0.62 1.2 0.517675

27 34.79 0.62 1.4 0.582385

30 34.79 0.62 1.4 0.647094

∑ = 8 ∑ = 3.559017

Wrata-rata = ∑ 𝑉.𝐼.𝑡𝑖

𝑛

= 3.559017

10

= 0.355901 joule

∆Trata-rata = ∑ ∆Ti

𝑛 =

8

10 = 0.8 0C

W = V.I.t ………(1)

Q = m.c.∆T ……...(2)

W = Energi listrik = 0.35 Joule

C = Kapasitas kalor (𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

𝐾⁄ )

c = Kalor jenis (𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

𝐾𝑔 𝐾⁄ )

m = massa kawat = 2 gram = 0.002 Kg

∆T = perubahan suhu = 0.8 0C

Substitusi (1) dan (2)

m.c.∆T = V.I.t

C∆T = V.I.t

C = 𝑉.𝐼.𝑡

∆𝑇 =

0.35

0.8 = 0.4375

𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐶⁄

C = m.c

0.4375 = (0.002)(c)

C1 = 218.75 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄

II. Untuk percobaan Ketiga V3 = 1.49 Tawal = 17.4 oC

Waktu (s)

I (Ampere) V (Volt)

Temperature oC ∆T (o C) W (Joule)

3 49.62 1.49 18.8 1.4 0.221801

6 49.62 1.49 19.1 1.7 0.443603

9 49.74 1.49 19.9 2.5 0.667013

12 49.74 1.49 20.7 3.3 0.889351

15 49.74 1.49 21.5 4.1 1.111689

18 49.74 1.49 22.3 4.9 1.334027

21 49.74 1.49 22.9 5.5 1.556365

24 49.62 1.49 23.5 6.1 1.774411

27 49.62 1.49 24 6.6 1.996213

30 49.74 1.49 24.6 7.2 2.223378

∑= 43.3 ∑ = 12.21785


𝑛

= 12.21785

10

= 1.221785 joule


𝑛 =

43.3

10 = 4.33 0C

W = V.I.t ………(1)

Q = m.c.∆T ……...(2)



𝐾⁄ )


𝐾𝑔 𝐾⁄ )




m.c.∆T = V.I.t

C∆T = V.I.t

C = 𝑉.𝐼.𝑡

∆𝑇 =

1.22

4.33 = 0.28


C = m.c

0.28 = (0.002)(c)


III. Untuk Percobaan Keempat V1 = 1 Volt Tawal = 17.4 oC

Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) ∆T (o C) W (Joule)

3 41.18 1.00 6.7 0.12354

6 41.18 1.00 6.4 0.24708

9 41.18 1.00 6.3 0.37062

12 41.18 1.00 6.3 0.49416

15 41.18 1.00 6.4 0.6177

18 41.18 1.00 6.4 0.74124

21 41.18 1.00 6.4 0.86478

24 41.18 1.00 6.4 0.98832

27 41.18 1.00 6.5 1.11186

30 41.18 1.00 6.5 1.2354

∑= 64.3 ∑ = 6.7947


𝑛

= 6.7947

10

= 0.67947joule


𝑛 =

64.3

10 = 6.43 0C

W = V.I.t ………(1)

Q = m.c.∆T ……...(2)



𝐾⁄ )


𝐾𝑔 𝐾⁄ )




m.c.∆T = V.I.t

C∆T = V.I.t

C = 𝑉.𝐼.𝑡

∆𝑇 =

0.67

6.43 = 0.1041


C = m.c

0.1041 = (0.002)(c)


Maka jenis kawat yang digunakan dalam percobaan dapat kita ketahui dengan

mencari rata-rata dari (c1 = 218.75 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄ ), (c2 = 140.87 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

𝐾𝑔 𝐶⁄ ), dan (c3

= 52.5 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄ )

crata-rata = 𝑐1+𝑐2+𝑐3

3

= 218.75+140.87+52.5

3

= 137.373 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄

Nilai c timbal = 130 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

𝐾𝑔 𝐶⁄ adalah yang paling mendekati dengan nilai

c = 137.373 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒

𝐾𝑔 𝐶⁄ .

Jadi dapat disimpulkan bahwa kawat yang digunakan dalam percobaan adalah Timbal.

Dengan kesalahan literatur:

Kesalahan literatur = |𝑐 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟−𝑐 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛

c literatur|x 100% = |

37.37

130| x 100% = 28.7%

VII. ANALISIS

1. Analisa Percobaan

Percobaan kali ini menggunakan peralatan elektronik yang ada di

sitrampil.ui.ac.id. Percobaan ini bertujuan untuk menghitung nilai kapasitas

kalor ke suatu kawat konduktor dan menentukan nilai kalor jenis kawat lalu

menentukan jenis kawat yang digunakan dalam percobaan berdasarkan nilai

kalor jenis yang didapat dari proses perhitungan.Percobaan ini dilakukan

melalui Remote Laboratory (R-Lab) sehingga mempermudah pratikan untuk

melakukan pratikum secara online sehingga dapat dilakukan dimana saja

tampa terikat tempat.

Sebelum melakukan percobaan pratikan harus log in dahulu di web

sitrampil.ui.ac.id lalu masuk ke bagian rlab.Selanjutnya masuk ke bagian

percobaan.Pertama pratikan mengklik icon video untuk mengamati jalannya

percobaa,Percobaan ini dilakukan dengan melilitkan kawat pada suat

konduktor.Kawat tersebut diberi tegangan yang berubah ubah.Pada V0

tegangan kawat 0 V,pada V1 tegangan kawat 0.62 V,pada V2 tegangan kawat

1.49 V,pada V3 tegangan kawat 1.0 V.Dengan adanya perubahan tegangan

maka terjadi perubahan suhu.Dalam percobaan ini dilakukan 10 kali dengan

selisih perubahan waktu selama 3 sekon.

2. Analisa Hasil Percobaan

Dari percobaan yang dilakukan, pratikan mendapatkan data yang

bervariasi. Pada percobaan ini tegangan akan diubah sebanyak 3 kali dan dalam

masing masing variasi tegangan dilakukan pengambilan data selama 30 detik.

Pada percobaan pertama yakni, V0 = 0V, sistem pada kawat mengalami

perubahan suhu atapun kalor yang sangat kecil.Ini terjadi karena adanya faktor

dari lingkungan sehingga keadaan di sistem berubah.Dari percobaan kedua

dengan menggunakan tegangan sebesar 0,62 volt (V1), perubahan suhu pada

tegangan ini mengalami perbuahan yang tidak signifikan sehingga didapat rata

rata dari 10 c yang telah diuji adalah 218,75 J/KgoCDari percobaan ketiga dengan

menggunakan tegangan sebesar 1,49 volt (V2), didapat bahwa pada saat

tegangan diberikan pada rangkaian listrik, terjadi perubahan suhu yang cukup

signifikan dan pada percobaan ini didapat rata-rata dari 10 data c yang

dihasilkan sejumlah 140,87 J/KgoCDari percobaan terakhir dengan menggunakan

tegangan sebesar 1,0 volt (V3), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan

pada rangkaian listrik, terjadi perubahan suhu yang cukup signifikan dan pada

percobaan ini didapat rata-rata dari 10 data c yang dihasilkan sejumlah 52,5

J/KgoC

Berdasarkan data yang telah diambil, nilai kuat arus listrik akan

semakin besar sebanding dengan nilai tegangan listrik begitu pula kenaikan

suhu akan semakin besar sebanding jika nilai tegangan listrik juga naik.Hal ini

dapat terjadi karena ketika tegangn diperbesar, akan memperbesar energi

listrik menurut persamaan W = V.I.t sehingga terujilah kebenaran dari se

Dari percobaan yang telah dilakukan, pratikan mendapat nilai c =

133,73 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄ sehingga pratikan menyimpulkan bahwa konduktor yang

diujikan adalah timbal karena timbal memiliki nilai c seharga

130𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄ .Maka didapat juga nilai kesalah literatur pada 28.7 %.

3. Analisa Grafik

Pada percobaan ini didapat 4 buah grafik karenya adanya perubahan

pada tegangan yang dilakukan. Pada grafik V0 yang bernilai 0 Volt dapat kita

lihat hanya terjadi kenaikan suhu 0.2 oC dan itu pun karena pengaruh

lingkungan bukan karena energy listrik yang dihasilkan dalam percobaan.

Pada grafik V2 yang bernilai 0.62 Volt dapat kita lihat kenaikan suhunya

mencapai 1.4 oC. Pada grafik V3 yang bernilai 1.49 Volt dapat kita lihat

kenaikan suhunya mencapai 7.2 oC. Pada grafik V2 yang bernilai 1.0 Volt

dapat kita lihat kenaikan suhunya mencapai 6.5 oC.

Bila kita melihat grafik gabungan kenaikan kenaikan suhu yang

terendah yaitu untuk tegangan V0 yang bernilai 0 Volt dan kenaikan suhu

tertinggi adalah untuk tegangan V2 yang bernilai 1.49 Volt. Berdasarkan hal

itu, dapat diketahui nilai energy kalor terkecil pada tegangan V0 yang bernilai

0 Volt dan nilai energy kalor yang terbesar pada tegangan V2 yang bernilai

1.49 Volt.

4 . Analisa Kesalahan

Dalam setiap akan terdapat kesalahan kesalaha yang tejadi baik

kesalahan internal ataupun eksternal.Pada percobaan ini memungkinkan

kesalahan pada alat alat percobaan yang tidak dikalibrasi lebih dahulu

sehingga data yang diambil tidak valid.Namun dikarenakan percobaan ini

dilakukan secara online hal tersebut tidak mungkin terjadi.Maka kesalahan

yang mungkin terajdi adalah kesalahan penghitungan yang dilakuka oleh

pratikan.

5 . Kesimpulan

1. Energi bersifat kekal dan energy bisa dikonversi atau diubah menjadi

bentuk energy lain, contohnya dalam percobaan ini energy listrik

dikonversi menjadi energy kalor atau energy panas.

2. Jenis kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan ini adalah

timbal.

3. Kenaikan suhu akan semakin besar jika nilai tegangan listrik yang

diberikan juga akan semakin besar.

6 . Referensi

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

2000.

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

John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

3. http://www.rumus-fisika.com/2014/08/energi-listrik.html

4. http://www.free-blog-content.com/?folio=9POV2SK1T&rfolio=9POO358K6

http://www.rumus-fisika.com/2014/08/energi-listrik.html

KR 02 Rlab

Documents

Transcript of KR 02 Rlab