KR01 Andrea Devina 1406575393 Teknologi Bioproses B3

DISIPASI KALOR HOT WIRE Laporan Remote Lab KR-01

Nama : Andrea Devina

NPM : 1406575393

Fakultas : Teknik

Program Studi : Teknologi Bioproses

UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASAR

(UPP-IPD)

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

P a g e | 1

Disipasi Kalor Hot Wire

I. Tujuan

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. Alat

1. Kawat pijar (hotwire)

2. Fan

3. Voltmeter dan Ampmeter

4. Adjustable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Teori

Energi merupakan kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha(kerja) atau gerak.

Dalam sistem internasional (SI), energi dinyatakan dalam satuan joule (J), sedangkan dalam

cgs dinyatakan dengan erg. Satuan energi yang lain adalah kalori atau kilo kalori. Satuan

kalori biasanya digunakan untuk menyatakan besar energi panas (kalor) dan energi kimia

yang terkandung dalam makanan.

1 joule = 0001 kJ

1 joule = 0,24 kalori

1 joule = 10-6

MJ

1 joule = 6,5 x 1018

eV

1 joule = 1 kgm2 /s

2

Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Seringkali perubahan energi

melibatkan perpindahan energi dari satu benda ke benda lainnya, dan diiringi dengan adanya

kerja. Namun, jika energi tersebut dipindahkan atau diubah, tidak ada energi yang hilang

pada proses tersebut, maka inilah yang disebut dengan hukum kekekalan energi, yang

berbunyi :

P a g e | 2

“Energi total tidak berkurang dan juga tidak bertambah pada proses apa pun. Energi

dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, dan dipindahkan dari satu benda ke benda

lainnya, tetapi jumlah totalnya tetap konstan.”

Atau dapat dirumuskan dengan :

E awal = E akhir

Berikut merupakan macam-macam bentuk energi yaitu :

Energi panas adalah energi yang dimiliki oleh benda-benda yang dapat menimbulkan

panas atau kalori. Contohnya: matahari dan api

Energi kimia adalah energi yang terkandung dalam zat-zat kimia yang dihasilkan

dari reaksi kimia. Contohnya: batu baterai dan accu

Energi listrik adalah energi yang dimiliki oleh alat-alat listrik. Contohnya: strika

listrik dan dinamo

Energi bunyi adalah energi yang terkandung dalam benda-benda yang dapat

menghasilkan bunyi. Contohnya: sirine dan lonceng

Energi nuklir adalah energi yang terkandung dalam inti atom. Contohnya: ledakan

bom atom

Energi mekanik adalah energi yang dimiliki benda karena gerak dan kedudukannya.

Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukannya.

Perubahan bentuk energi ini dapat kita lihat dalam percobaan hotwire. Dalam

percobaan ini kita dapat melihat hubungan antara kecepatan angin dengan besarnya tegangan

yang dihasilkan. Dari percobaan ini pula akan dihasilkan suatu energi kalor sebagai hasil dari

konversi energi listrik. Energi listrik itu sendiri dihasilkan oleh suatu daya listrik yang

dihubungkan dengan tegangan listrik. Dalam percobaan ini, kita akan mengecek atau

mengukur kalor yang teramati dengan menggunakan suatu sensor dari hotwire yang disebut

disipasi kalor.

Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan

penting dalam pengaturan otomatis suatu sistem. Ketetapan dan kesesuaian dalam memilih

sebuah sensor akan mempengaruhi kinerja suatu system otomatis. Besaran masukkan pada

kabanyakan sistem kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran fisika, kimia,

mekanis dan sebagainnya. Untuk memakaikan besaran listrik pada sistem pengukuran, atau

P a g e | 3

sistem manipulasi atau pengontrolan, maka biasanya besaran yang bukan listrik diubah

terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik melalui sebuah alat yang disebut transducer.

Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai dengan sistem yang

akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini:

1. Linieritas

Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontiyu

sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontiyu.

2. Sensitivitas

Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang

diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menujukan “

perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukkan “

3. Tanggapan Waktu

Tanggapan waktu pada sensor menunjukkan seberapa cepat tanggapannya terhadap

perubahan masukkan.

Hotwire merupakan salah satu bentuk anemometer termal. Anemometer termal adalah

salah satu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan fluida (angin) sesaat. Cara kerja

dari sensor ini berdasarkan pada jumlah panas yang hilang secara konvektif dari sensor ke

lingkungan sekeliling sensor. Besarnya panas yang dipindahkan dari sensor secara langsung

berhubungan dengan kecepatan fluida yang melewati sensor. Jika hanya kecepatan fluida

yang berubah, maka panas yang hilang bisa diinterpretasikan sebagai kecepatan fluida

tersebut.

Hot-wire adalah kawat yang berukuran sangat kecil dan diberi panas, jenis ini paling

banyak digunakan untuk mengukur kecepatan fluida. Selain untuk sensor kecepatan, hot-wire

juga digunakan untuk mendeteksi suhu. Sensor hot-wire terdiri dari lapisan tipis yang bersifat

konduktor dan ditempelkan pada substrat yang bersifat isolator. Sensor hot-wire memiliki

respon frekuensi yang tinggi dalam mendeteksi kecepatan angin sesaat ataupun kecepatan

angin rata-rata. Bahan yang digunakan dalam sensor ini adalah tungsten dan platina, platina-

iridium dan platina rodium.

Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai

sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini

terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja.

Masing masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang

mengalir pada probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya

P a g e | 4

energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe

tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

P = v i Δ t .........( 1 )

Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah

besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan

nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.

Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang

dirumuskan sebagai :

Overheat ratio = 𝑅𝑤

𝑅𝑎 .....(2)

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan

antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan referensi (reference velocity , U)

setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat

dievaluasi menggunakan persamaan tersebut. Persamaan yang didapat berbentuk persamaan

linear atau persamaan polinomial.

Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur

ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang

hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang

diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.

P a g e | 5

IV. Cara Kerja

1. Meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman web sitrampil untuk memulai

eksperimen.

2. Mengaktifkan Web cam (mengklik icon video pada halaman web r-Lab) .

3. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan meng”klik” pilihan drop

down pada icon “atur kecepatan aliran”.

4. Menghidupkan motor pengerak kipas dengan meng”klik” radio button pada icon

“menghidupkan power supply kipas.

5. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik icon

“ukur”.

6. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s.

V. Data Hasil Percobaan

Waktu Kec Angin V-HW I-HW

1 0 2.112 54.4

2 0 2.112 54.5

3 0 2.112 54.5

4 0 2.112 54.5

5 0 2.112 54.5

6 0 2.112 54.4

7 0 2.112 54.4

8 0 2.112 54.4

Gambar Prosedur Percobaan Disipasi Kalor

P a g e | 6

9 0 2.112 54.4

10 0 2.112 54.4

1 70 2.066 55.3

2 70 2.067 55.2

3 70 2.066 55.3

4 70 2.066 55.2

5 70 2.067 55.2

6 70 2.066 55.2

7 70 2.067 55.2

8 70 2.067 55.2

9 70 2.065 55.2

10 70 2.067 55.1

1 110 2.047 54.6

2 110 2.046 54.6

3 110 2.048 54.6

4 110 2.047 54.7

5 110 2.049 54.8

6 110 2.048 55.0

7 110 2.048 55.1

8 110 2.049 55.2

9 110 2.048 55.3

10 110 2.048 55.4

1 150 2.041 54.6

2 150 2.039 54.6

3 150 2.040 54.6

4 150 2.041 54.6

5 150 2.041 54.6

6 150 2.040 54.6

7 150 2.041 54.6

8 150 2.041 54.7

9 150 2.040 54.7

10 150 2.041 54.7

P a g e | 7

1 190 2.035 54.7

2 190 2.036 54.6

3 190 2.036 54.7

4 190 2.035 54.7

5 190 2.035 54.7

6 190 2.036 54.7

7 190 2.035 54.7

8 190 2.036 54.7

9 190 2.035 54.7

10 190 2.035 54.7

1 230 2.033 55.7

2 230 2.032 55.8

3 230 2.032 55.8

4 230 2.033 55.8

5 230 2.033 55.8

6 230 2.033 55.8

7 230 2.033 55.8

8 230 2.033 55.7

9 230 2.033 55.6

10 230 2.033 55.5

P a g e | 8

VI. Tugas Evaluasi

1. Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan hubungan

Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara.

Tabel dan Grafik dari v = 0 m/s


1 0 2.112 54.4

2 0 2.112 54.5

3 0 2.112 54.5

4 0 2.112 54.5

5 0 2.112 54.5

6 0 2.112 54.4

7 0 2.112 54.4

8 0 2.112 54.4

9 0 2.112 54.4

10 0 2.112 54.4

Tabel dan Grafik dari data v = 70 m/s


1 70 2.066 55.3

2 70 2.067 55.2

0,0000

0,5000

1,0000

1,5000

2,0000

2,5000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Waktu (s)

Grafik Tegangan Hot Wire dengan Waktu

V-HW

P a g e | 9

3 70 2.066 55.3

4 70 2.066 55.2

5 70 2.067 55.2

6 70 2.066 55.2

7 70 2.067 55.2

8 70 2.067 55.2

9 70 2.065 55.2

10 70 2.067 55.1



1 110 2.047 54.6

2 110 2.046 54.6

3 110 2.048 54.6

4 110 2.047 54.7

5 110 2.049 54.8

6 110 2.048 55.0

7 110 2.048 55.1

8 110 2.049 55.2

9 110 2.048 55.3

2,0640

2,0645

2,0650

2,0655

2,0660

2,0665

2,0670

2,0675

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Waktu (s)


V-HW

P a g e | 10

10 110 2.048 55.4



1 150 2.041 54.6

2 150 2.039 54.6

3 150 2.040 54.6

4 150 2.041 54.6

5 150 2.041 54.6

6 150 2.040 54.6

7 150 2.041 54.6

8 150 2.041 54.7

9 150 2.040 54.7

10 150 2.041 54.7

2,0445

2,0450

2,0455

2,0460

2,0465

2,0470

2,0475

2,0480

2,0485

2,0490

2,0495

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Waktu (s)


V-HW

P a g e | 11



1 190 2.035 54.7

2 190 2.036 54.6

3 190 2.036 54.7

4 190 2.035 54.7

5 190 2.035 54.7

6 190 2.036 54.7

7 190 2.035 54.7

8 190 2.036 54.7

9 190 2.035 54.7

10 190 2.035 54.7

2,0380

2,0385

2,0390

2,0395

2,0400

2,0405

2,0410

2,0415

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Waktu (s)


V-HW

P a g e | 12



1 230 2.033 55.7

2 230 2.032 55.8

3 230 2.032 55.8

4 230 2.033 55.8

5 230 2.033 55.8

6 230 2.033 55.8

7 230 2.033 55.8

8 230 2.033 55.7

9 230 2.033 55.6

10 230 2.033 55.5

2,0344

2,0346

2,0348

2,0350

2,0352

2,0354

2,0356

2,0358

2,0360

2,0362

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Waktu (s)


V-HW

P a g e | 13

2. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkan

hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin.

No Kec Angin V-HW

1 0 2,1120

2 70 2,0664

3 110 2,0478

4 150 2,0405

5 190 2,0354

6 230 2,0328

2,0314

2,0316

2,0318

2,0320

2,0322

2,0324

2,0326

2,0328

2,0330

2,0332

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Waktu (s)


V-HW

1,9800

2,0000

2,0200

2,0400

2,0600

2,0800

2,1000

2,1200

0 70 110 150 190 230

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Kecepatan Angin (m/s)

Grafik Tegangan Hot Wire dengan Kecepatan Angin

V-HW

P a g e | 14

3. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.

Berdasarkan persamaan energi listrik yaitu :

𝑊 = 𝑉. 𝑖. 𝑡

Sedangkan persamaan dari usaha adalah :

𝑊 = 𝐹. 𝑠

Dari kedua persamaan di atas, dapat diperoleh :

𝐹. 𝑠 = 𝑉. 𝑖. 𝑡

𝐹. 𝑣. 𝑡 = 𝑉. 𝑖. 𝑡

𝐹. 𝑣 = 𝑉. 𝑖

𝐹. 𝑣

𝑖= 𝑉

Selanjutnya kita menggunakan metode least square yaitu dengan persamaan garis

y=bx+a

Dimana

y = V (Tegangan Hotwire)

x = v (Kecepatan Angin)

Kemudian bentuklah tabel seperti berikut :

i Xi Yi Xi2 Yi

2 XiYi

1 0 2,1120 0 4,46054400 0

2 70 2,0664 4900 4,27000896 144,648

3 110 2,0478 12100 4,19348484 225,258

4 150 2,0405 22500 4,16364025 306,075

5 190 2,0354 36100 4,14285316 386,726

6 230 2,0328 52900 4,13227584 467,544

750 12,3349 128500 25,36280705 1530,251

P a g e | 15

Dari tabel di atas, bisa ditentukan nilai gradien (b) dari persamaan garis, dengan cara:

𝑏 =NΣ(XiYi) − ∑Xi. ∑Yi

𝑁∑𝑋𝑖2 − (∑ 𝑋𝑖)2

𝑏 =(6 . 1530,251) − (750 . 12,3349)

(6 . 128500) − 562500

𝑏 ≅ −0,00033414

Selanjutnya untuk mencari nilai konstanta (a) dapat menggunakan rumus :

𝑎 =∑ 𝑋𝑖2 ∑ 𝑌𝑖 − ∑ 𝑋𝑖 ∑ 𝑋𝑖𝑌𝑖

𝑁 ∑ 𝑋𝑖2 − (∑ 𝑋𝑖)2

𝑎 =(128500)(12,3349) − (750)(1530,251)

6(128500) − 562500

𝑎 = 2,097584652

Untuk menghitung kesalahan relatif yang terjadi dapat menggunakan perbandingan antara

nilai gradien (b) dengan rata-rata perubahan gradien (∆b). Namun sebelum mencari nilai rata-

rata perubahan gradien (∆b) , kita harus mencari nilai ∆y terlebih dahulu dengan

menggunakan rumus berikut :

∆𝑦2 =1

𝑁 − 2[∑ 𝑌𝑖

2 −∑ 𝑋𝑖2(∑ 𝑌𝑖)2 − 2 ∑ 𝑋𝑖 ∑ 𝑌𝑖 (∑ 𝑋𝑖𝑌𝑖) + 𝑁(∑ 𝑋𝑖𝑌𝑖)

2

𝑁 ∑ 𝑋𝑖2 − (∑ 𝑋𝑖)2 ]

∆𝑦2 =1

6 − 2[25, 36280705

−128500. (12,3349)2 − 2(750)(12,3349)(1530,251) + 6(1530,251)2

6(128500) − (750)2]

∆𝑦 ≅ 0,0125910346467987

Setelah mendapat nilai ∆𝑦, kita akan mencari nilai ∆b yaitu dengan rumus :

∆𝑏 = ∆𝑦√𝑁

𝑁 ∑ 𝑋𝑖2 − (∑ 𝑋𝑖)2

∆𝑏 = 0,0125910346467987√6

6(128500) − (750)2

∆𝑏 ≅ 0,0000675435704786467

P a g e | 16

Persentase tingkat kesalahan relatif yang terjadi adalah :

= |∆𝑏

𝑏| × 100% = |

0,0000675435704786467

0,00033414| × 100% = 20,21415289%

4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan

kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin?

Berdasarkan hasil percobaan dan pengolahan data yang didapatkan, menunjukan bahwa

kawat hotwire dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan angin. Hal ini disebabkan karena

hotwire akan menghasilkan energi listrik yang kemudian akan dikonversi menjadi energi

kalor, yang membuat kawat menjadi panas. Daya pada kawat yang menghasilkan energi

listrik ini akan berbanding lurus dengan kenaikan dari tegangan, arus dan perubahan suhu,

sesuai persamaan :

P = V. I. Δt

P = daya (Watt)

V = tegangan (Volt)

I = kuat arus (Ampere)

Δt = perubahan suhu (OCelcius)

Oleh karena itu ketika tegangan, arus, dan suhu meningkat maka daya yang dihasilkan

akan semakin besar. Sebaliknya apabila tegangan, arus, dan suhu menurun maka daya akan

menurun pula. Selain itu dari grafik yang menghubungkan antara kecepatan angin dan

tegangan, dapat diketahui bahwa semakin besar kecepatan angin maka akan tegangan akan

semakin menurun. Hal ini karena energi kalor mengalami disipasi. Kemudian semakin kuat

angin bertiup dapat menurunkan suhu pada kawat hotwire. Penambahan kecepatan angin

akan menambah resistansi kawat hotwire, yang berakibat menurunkan tegangan dan daya

listrik. Akibatnya, energi kalor yang dihasilkan juga akan berkurang. Untuk mengetahui

hubungan antara resistansi kawat dengan suhu tertentu dapat diketahui berdasarkan

persamaan berikut :

Overheat ratio = Rw

Ra

Rw = resistansi kawat pada suhu operasi saat mendapat hembusan udara

Ra = resistansi kawat pada suhu ambien atau suhu ruangan

P a g e | 17

VII. Analisis

1. Analisis Percobaan

Percobaan disipasi kalor hotwire bertujuan untuk menentukan hubungan antara kecepatan

angin yang melalui kawat hotwire dengan tegangan yang megalir pada kawat. Percobaan

disipasi kalor ini dilakukan secara online. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah

praktikan masuk ke situs R-Lab melalui sitrampril.ui.ac.id, kemudian praktikan dapat

melakukan login. Setelah login, praktikan dapat mengklik link video untuk menyalakan

webcam yang bertujuan agar praktikan dapat melihat alat yang sebenarnya bekerja di

laboratorium. Untuk mengawali percobaan ini, praktikan perlu mengatur kecepatan angin.

Kecepatan angin mula-mula yang dipilih adalah 0 m/s untuk memperoleh data awal

praktikum. Kecepatan angin tersebut akan menjadi variabel bebas yang akan berubah-ubah.

Setelah itu nyalakan kipas angin dan kemudian klik tombol ukur. Data yang didapat adalah

data dalam rentang waktu 10 detik. Dengan data selama 10 detik yang didapatkan, praktikan

dapat melihat perubahan nilai dari tegangan dan arus selama jangka waktu tersebut. Setelah

mendapat data dari kecepatan angin 0 m/s, praktikan dapat mencoba dengan kecepatan angin

yang berbeda-beda yaitu 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s. Hal ini dilakukan

untuk melihat hubungan antara perubahan kecepatan angin terhadap tegangan dan arus listrik

yang dihasilkan. Setelah selesai melakukan percobaan, praktikan dapat mengklik link data

untuk mendownload data hasil percobaan dan dapat juga mengklik link grafik untuk

mengetahui grafik yang dihasilkan berdasarkan data percobaan yang didapat.

2. Analisa Hasil Percobaan

Dalam percobaan ini, praktikan mendapatkan 6 variasi data berdasarkan 6 kecepatan angin

yang berbeda-beda yaitu m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 150 m/s, dan 230 m/s. Dari setiap

kecepatan angin tersebut, dihasilkan 10 data tegangan dan arus yang dihasilkan dalam

rentang waktu 10 detik. Hasil yang didapat pada percobaan dengan kecepatan angin 0 m/s

menunjukkan tidak adanya perubahan nilai pada tegangan dan arus listrik. Hal ini

dikarenakan tidak adanya kecepatan angin yang menyebabkan terjadinya perubahan suhu.

Sedangkan ketika kecepatan angin dinaikkan menjadi 70 m/s, terjadi penurunan nilai

tegangan sebesar 0,0456 volt. Kemudian ketika keceptan angin diubah lagi menjadi 110 m/s,

penurunan nilai tegangannya semakin besar yaitu 0,0642 volt dari tegangan ketika kecepatan

angin 10 m/s. Penurunan nilai tegangan semakin besar ketika kecepatan angin ditambah lagi

menjadi 150 m/s, 190 m/s, 230 m/s secara berturut-turut sebesar 0,0715 volt; 0,0766 volt; dan

P a g e | 18

0,0792 volt. Oleh karena itu berdasarkan data yang dihasilkan, dapat diketahui bahwa ketika

kecepatan udara semakin besar, maka energi kalor yang dihasilkan oleh hotwire akan

semakin sedikit. Hal ini menyebabkan terjadinya penurunan suhu, yang mengakibatkan

penurunan nilai tegangan listrik.

3. Analisis Perhitungan

Praktikan telah melakukan pengolahan data dengan cara mencari nilai rata-rata tegangan dari

setiap variasi kecepatan angin. Kemudian setelah mencari rata-rata, kita dapat melihat

perubahan nilai tegangan tersebut berdasarkan kecepatan angin yang berbeda-beda. Setelah

itu dapat dibuat grafik yang menghubungkan antara tegangan hotwire dengan waktu, maupun

grafik perbandingan antara kecepatan angin dengan tegangan hotwire. Langkah selanjutnya

adalah kita menggunakan metode Least Square. Dengan metode least square ini, praktikan

harus mencari nilai x2, y

2, dan xy yang bisa didapatkan setelah praktikan memasukkan nilai

rataan tegangan hotwire. Dengan rumus yang telah diketahui, praktikan dapat mencari nilai

gradien dari persamaan garis yang dibentuk dalam grafik yang menggambarkan hubungan

antara kecepatan angin dan tegangan hotwire. Setelah mendapatkan gradien, gradien tersebut

dapat kita subtitusi pada persamaan y=bx + a dimana y adalah tegangan dan x adalah nilai

kecepatan angin. Berikut adalah persamaan yang didapat

y = −0,00033414𝑥 + 2,097584652

4. Analisis Grafik

Grafik Tegangan Hotwire terhadap Waktu

Dalam percobaan ini, praktikan membuat 6 grafik yang sesuai dengan 6 kecepatan

angin yang berbeda. Sumbu x untuk waktu (s), sedangkan sumbu y untuk tegangan

(volt). Grafik yang pertama adalah grafik dengan kecepatan 0 m/s. Grafik ini memiliki

tegangan yang konstan yaitu sebesar 2,1120 volt. Kemudian pada grafik yang

selanjutnya yaitu grafik dengan kecepatan 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230

m/s tegangan yang dihasilkan bersifat naik turun. Namun tegangan yang dihasilkan

pada setiap kecepatannya tidak jauh berbeda setiap detiknya (perubahannya sangat

kecil)

Grafik Tegangan Hotwire terhadap Kecepatan Angin

Dalam grafik yang menghubungkan tegangan hotwire dengan kecepatan angin, grafik

mengalami penurunan. Hal ini juga dapat dilihat dari gradiennya yang negatif. Pada

P a g e | 19

grafik ini sumbu x melambangkan kecepatan angin (m/s), sedangkan sumbu y

melambangkan tegangan (s). Perubahan nilai tegangan yang paling besar dapat

dilihat pada tegangan dengan kecepatan angin 0 m/s sampai tegangan dengan

kecepatan angin 70 m/s. Sedangkan untuk tegangan dengan kecepatan angin

selanjutnya, tidak terlalu signifikan atau cenderung memiliki perubahan yang sama.

Hal ini disebabkan karena disebabkan karena selisih kecepatan angin yang lebih besar

pula. Sedangkan perubahan kecepatan angin selanjutnya yaitu dari 70 m/s ke 110 m/s,

110 m/s ke 150 m/s, 150 m/s ke 190 m/s, dan 190 m/s ke 230 m/s memiliki selisih 40

m/s. Jadi dari grafik ini, dapat kita lihat semakin besar kecepatan angin maka

tegangan listrik yang dihasilkan akan semakin kecil atau keduanya memiliki

perbandingan terbalik.

5. Analisis Kesalahan

Dalam praktikum Rlab ini praktikan telah menghitung nilai kesalahan relatif yang terjadi

adalah sebesar 20,21415289%.Besarnya nilai kesalahan relatif tersebut disebabkan karena :

Alat-alat praktikum yang tidak dikalibrasikan sebelumnya, sehingga nilai arus dan

tegangan yang diperoleh tiap detik untuk kecepatan angin yang sama berbeda-beda.

Kesalahan dalam perhitungan, misalnya dalam pembulatan angka yang dapat

mempengaruhi ketepatan perhitungan.

Kondisi suhu ruangan yang tidak diketahui oleh praktikan, yang ternyata dapat

mempengarui kondisi kawat hotwire

Kondisi internet yang seringkali terputus-putus, sehingga pengambilan data kadang

menjadi terhambat.

VIII. Kesimpulan

Dalam percobaan hotwire, berlaku hukum kekekalan energi dan terjadi konversi

energi dari energi listrik menjadi energi kalor.

Energi yang dihasilkan dipengaruhi oleh tegangan, arus, dan juga waktu. Apabila

tidak ada perubahan pada ketiga besaran ini, maka energi yang dihasilkan akan tetap

sama.

Hotwire dapat digunakan sebagai sensor untuk mencari kecepatan aliran udara dengan

cara melihat nilai tegangan yang terukur.

P a g e | 20

Semakin besar kecepatan angin, maka tegangan yang dihasilkan akan semakin

berkurang atau keduanya berbanding terbalik.

Turunnya tegangan karena kecepatan angin yang mengalir, maka arus listrik yang

dihasilkan akan meningkat dengan daya listrik yang sama

Prinsip disipasi kalor hotwire ini dapat diaplikasikan dalam anemometer yang

merupakan alat pengukur kecepatan angin.

IX. Referesi

Dailey, D J. Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits : Theory and

Applications.

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.

McGraw-Hill Book Company, New York, 1989

Sears, Francis W. dan Mark W. Zemansky. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga, 1999

Young, Freedman. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga, 2006

X. Lampiran


1 0 2.112 54.4

2 0 2.112 54.5

3 0 2.112 54.5

4 0 2.112 54.5

5 0 2.112 54.5

6 0 2.112 54.4

7 0 2.112 54.4

8 0 2.112 54.4

9 0 2.112 54.4

P a g e | 21

10 0 2.112 54.4

1 70 2.066 55.3

2 70 2.067 55.2

3 70 2.066 55.3

4 70 2.066 55.2

5 70 2.067 55.2

6 70 2.066 55.2

7 70 2.067 55.2

8 70 2.067 55.2

9 70 2.065 55.2

10 70 2.067 55.1

1 110 2.047 54.6

2 110 2.046 54.6

3 110 2.048 54.6

4 110 2.047 54.7

5 110 2.049 54.8

6 110 2.048 55.0

7 110 2.048 55.1

8 110 2.049 55.2

9 110 2.048 55.3

10 110 2.048 55.4

1 150 2.041 54.6

2 150 2.039 54.6

3 150 2.040 54.6

4 150 2.041 54.6

5 150 2.041 54.6

6 150 2.040 54.6

7 150 2.041 54.6

8 150 2.041 54.7

9 150 2.040 54.7

10 150 2.041 54.7

1 190 2.035 54.7

P a g e | 22

2 190 2.036 54.6

3 190 2.036 54.7

4 190 2.035 54.7

5 190 2.035 54.7

6 190 2.036 54.7

7 190 2.035 54.7

8 190 2.036 54.7

9 190 2.035 54.7

10 190 2.035 54.7

1 230 2.033 55.7

2 230 2.032 55.8

3 230 2.032 55.8

4 230 2.033 55.8

5 230 2.033 55.8

6 230 2.033 55.8

7 230 2.033 55.8

8 230 2.033 55.7

9 230 2.033 55.6

10 230 2.033 55.5

KR01 Andrea Devina 1406575393 Teknologi Bioproses B3

Documents

Transcript of KR01 Andrea Devina 1406575393 Teknologi Bioproses B3