KR02 Calorywork
-
Upload
vadhel-iqbal-nasution -
Category
Documents
-
view
240 -
download
0
description
Transcript of KR02 Calorywork
Laporan Praktikum R-LAB
Fisika Dasar Nama : Vadhel Iqbal
NPM : 1406574314
Fakultas : Teknik
Departemen : Teknik Industri
Nomor dan Nama Percobaan : KR02 dan Calori Work
Tanggal Percobaan : 08 Maret 2015
Koordinator Asisten : Karina Nur Fitriana Fis NR
Laporan Fisika Dasar
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)
Universitas Indonesia
Depok
Calory Work
I. TUJUAN PERCOBAAN
Tujuan dari percobaan ini adalah menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat
konduktor.
II. PERALATAN Peralatan yang digunakan untuk melakukan percobaan ini adalah sebagai berikut :
o Sumber tegangan yang dapat divariasikan
o Kawat konduktor (bermassa 2 gram)
o Termometer
o Voltmeter dan Amperemeter
o Adjustable power supply
o Camcorder
o Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. TEORI Di zaman yang semakin maju ini, teknologi sudah sangat canggih dan manusia
terus menerus mengembangkan pengetahuan untuk menunjang kehidupannya, namun
tak bisa dipungkiri bahwa manusia menaruh perhatian yang besar mengenai segala
sesuatu tentang energi. Energi memegang peran yang sangat penting di dalam
kehidupan. Tanpa adanya energi tidak akan ada yang dapat hidup, bergerak, dan
bekerja. Misalnya saja, energi panas yang digunakan oleh petani yang bersumber dari
matahari untuk mengeringkan hasil panennya dan jika matahari tidak lagi
memancarkan panas, maka hasil panen akan gagal, dan semua orang akan merasakan
akibatnya baik dari segi finansial maupun sosial. Contoh lainnya adalah gerak yang
dilakukan oleh manusia juga termasuk ke dalam energi, jika tidak ada energi, manusia
tidak akan dapat bergerak dan akan terbujur kaku.
Energi itu sendiri didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja.
Energi pun dapat dibagi lagi menjadi banyak jenis energi diantaranya adalah energi
gerak, energi panas, energi listrik, energi bunyi, dan lain-lain. Salah satu jenis energy
yang mempunyai peran yang besar di dalam kehidupan manusia adalah energy panas.
Energi panas atau kalor adalah suatu energi yang dimiliki oleh suatu benda karena
suhunya. Secara umum hal yang dilakukan untuk mendeteksi adanya kalor yang
dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhu dari
benda tersebut tinggi, maka kalor yang dikandung oleh benda tersebut jugalah besar.
Begitu juga sebaliknya, jika suhu benda tersebut rendah maka kalor yang dikandung
oleh benda tersebut jugalah sedikit.
Sebagai suatu energi, energi panas atau kalor itu mempunyai sifat yang sesuai
dengan Hukum Kekekalan Energi yang mengatakan βEnergi tidak dapat diciptakan
atau dimusnahkan, energy hanya dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lainnyaβ.
Hukum Kekekalan Energi diciptakan oleh James Prescott Joule, seorang ahli fisika
yang berasal dari Inggris. Untuk menghormati beliau sebagai pencetus hukum ini,
maka namanya diabadikan menjadi satuan energy yaitu Joule. Hukum Kekekalan
Energi dapat dirumuskan sebagai berikut:
Eawal = Eakhir
Keterangan : energi total tidak akan berkurang dan juga tidak akan bertambah.
Dari percobaan-percobaan yang sering dilakukan untuk mengetahui besar
kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda atau zat, didapat hasil dimana besar
kecilnya kalor tersebut dipengaruhi oleh 3 faktor sebagai berikut:
1. Massa zat
2. Jenis zat (kalor jenis dari zat itu sendiri)
3. Perubahan suhu
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:
Q = m . c . (t2 β t1 )
Keterangan : Q adalah kalor yang dibutuhkan (satuan Joule)
m adalah massa benda tersebut (satuan kilogram)
c adalah kalor jenis benda tersebut (satuan J/kgOC)
(t2 β t1 ) adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan
ΞT (satuan OC)
Sebagai bagian dari energi, kalor dapat dibagi lagi menjadi 2 jenis yaitu kalor
yang digunakan untuk menaikkan suhu dan kalor yang digunakan untuk mengubah
wujud atau yang dapat disebut juga kalor laten. Kalor laten juga dapat dibagi menjadi
2 jenis yaitu kalor uap dan kalor lebur yang masing-masing dapat dibuat menjadi
suatu persamaan matematis sebagai berikut:
Q = m . U
dan
Q = m . L
Keterangan : Q adalah kalor yang dibutuhkan (satuan Joule)
m adalah massa benda tersebut (satuan kilogram)
U adalah kalor uap (satuan J/kg)
L adalah kalor lebur (satuan J/kg)
Sebagai suatu energi, kalor mempunyai hubungan dengan energy lainnya.
Hubungan tersebut bisa seperti pembentukan kalor atau perubahan kalor menjadi
energy lainnya. Salah satu contohnya adalah hubungan kalor dengan energi listrik.
Kalor merupakan bentuk energy maka dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk
lainnya. Hal ini diperkuat oleh adanya hukum kekekalan energi dimana energi tidak
dapat diciptakan maupun dimusnahkan, namun energi dapat berubah dari satu jenis
energi ke jenis yang lain, sama halnya seperti perubahan energy listrik menjadi energi
kalor dan juga sebaliknya yaitu perubahan energi kalor menjadi energi listrik. Alat
yang digunakan untuk mengubah energy listrik menjadi energy kalor misalnya adalah
pemanas, solder, setrika, dan kompor listrik. Alat yang mengubah energy listrik
menjadi energy panas dilengkapi dengan adanya elemen pemanas. Listrik yang
dialirkan pada elemen pemanas diubah menjadi energy panas. Elemen pemanas
tersebut dibuat dari bahan yang mempunyai daya tahan yang tinggi, sehingga listrik
yang mengalir melalui bahan tersebut dapat berbah menjadi panas. Berikut ini
merupakan salah satu alat yang dapat mengubah energy listrik menjadi energy kalor
adalah setrika.
Bagian-bagian utama setrika listrik adalah sebagai berikut :
1. Elemen pemanas 2. Pemegang setrika yang dibuat dari bahan isolator 3. Kabel penghubung 4. Logam yang berbahan besi atau baja
Berikut ini saya akan memberikan penjabaran secara singkat mengenai cara kerja dari salah satu alat yang menggunakan prinsip pengubahan energy listrik menjadi energy kalor yaitu setrika:
Pada waktu seterika dihubungkan ke sumber tegangan listrik dan dihidupkan
(ON), maka arus listrik mengalir melalui elemen pemanas. Dengan adanya
arus listrik yang mengalir ini, elemen pemanas membangkitkan panas. Panas
ini kemudian disalurkan secara konduksi pada permukaan dasar seterika
(permukaan yang digunakan untuk melicinkan pakaian). Panas yang
dibangkitkan ini akan terus meningkat bila arus listrik terus mengalir. Oleh
karena itu, bila seterika tidak dilengkapi dengan pengatur suhu, untuk
mencegah terjadinya panas lebih seterika harus diputuskan dari sumber
listriknya dan disambungkan kembali bila suhu mulai kurang. Demikian
kondisi ini terjadi secara berulang. Namun, bila seterika sudah dilengkapi
dengan pengatur suhu, maka seterika akan memutuskan aliran listriknya secara
otomatis bila suhu telah mencapai maksimal. Sebaliknya bila suhu menurun
sampai harga tertentu, seterika juga akan secara otomatis menghubungkan
aliran listrikya.
Besarnya energi listrik yang diubah atau disersap sama dengan besar kalor yang akan dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :
W = Q Keterangan : W adalah energi listrik yang diubah atau diserap (satuan Joule)
Q adalah kalor yang akan dihasilkan (satuan Joule)
Untuk menghitung energy listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P . t
= V . i . t Keterangan : W adalah energi listrik yang diubah atau diserap (satuan Joule)
P adalah daya listrik (satuan Watt)
T adalah waktu yang dibutuhkan (satuan sekon)
V adalah tegangan listrik (satuan volt)
i adalah arus listrik (satuan Ampere)
t adalah waktu atau lama aliran listrik (satuan sekon)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m . c . (t2 β t1 ) , maka akan diperoleh persamaan :
P . t = m . c . (t2 β t1) Keterangan: P adalah daya listrik (satuan Watt)
T adalah waktu yang dibutuhkan (satuan sekon)
m adalah massa benda tersebut (satuan kilogram)
c adalah kalor jenis benda tersebut (satuan J/kgOC)
(t2 β t1 ) adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan
ΞT
(satuanOC)
Didalam hubungan energi listrik dengan energy kalor, akan terjadi perubahan
suhu dan wujud yang erat kaitannya dengan kalor. Fenomena ini dibahas secara
terperinci oleh Asas Black, dimana apabila ada dua benda yang suhunya berbeda
kemudian kedua benda tersebut disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran
kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu lebih rendah. Aliran
ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda yang
dicampurkan telah sama). Secara matematis Asas Black dapat dirumuskan sebagai
berikut:
Qlepas = Qterima
m1 . c1 . (t1 β ta ) = m2 . c2 . (ta β t2 )
Keterangan: m1 adalah massa benda satu (satuan kilogram)
m2 adalah massa benda dua (satuan kilogram)
c1 adalah kalor jenis benda satu (satuan J/kgOC)
c2 adalah kalor jenis benda dua (satuan J/kgOC)
(t1 β ta ) adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan
ΞT pada benda satu yang suhunya lebih tinggi dibanding benda
dua (satuanOC)
(ta β t2 ) adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan
ΞT pada benda dua yang suhunya lebih rendah dibanding benda
satu (satuanOC)
Percobaan calori work ini dilakukan untuk mengetahui nilai kapasitas kalor
suatu kawat konduktor. Kapasitas kalor itu sendiri adalah banyaknya kalor yang
diperluklan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1OC yang dapat dirumuskan sebagai
berikut:
H = Q / (t2 β t1 )
Keterangan : H adalah kapasitas kalor (satuan J/oC)
Q adalah kalor yang dibutuhkan (satuan Joule)
(t2 β t1 ) adalah kenaikan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΞT
(satuan OC)
Lain halnya dengan kapasitas kalor, suatu benda jugalah mempunyai kalaor jenis,
bilamana kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1
kg zat sebesar 1OC. alat yang digunakan untuk menentukan besarnya kalor jenis suatu
zat adalah calorimeter. Persamaan kalor jenis adalah sebagai berikut:
c = Q / m . (t2 β t1 )
Keterangan : C adalah kalor jenis zat (satuan J/kgoC)
Q adalah kalor yang dibutuhkan (satuan Joule)
m adalah massa zat tersebut (satuan kilogram)
(t2 β t1 ) adalah kenaikan suhu yang biasa disimbolkan dengan
ΞT (satuan OC)
Bila kedua persamaan kapasitas kalor dan kalor jenis diatas dihubungkan maka
akan terbentuk suatu persamaan baru sebagai berikut :
H = m . c
Keterangan : H adalah kapasitas kalor (satuan J/oC)
C adalah kalor jenis zat (satuan J/kgoC)
m adalah massa zat tersebut (satuan kilogram)
Kapasitas panas bersifat ekstensif yang berarti bahwa jumlahnya tergantung
dari besarnya sampel yang diambil, misalnya untuk menaikan suhu 1 gram air sebesar
100C diperlukan 4,18 Joule, namun untuk menaikkan suhu 100 gram air sebesar 100C
diperlukan energy 100 kali lebih banyak yaitu sekitar 218 Joule. Sehingga 1 gram
sampel tersebut mempunyai kapasitas panas sebesar 4,18 Joule/0C sedangkan 100
gram sampel mempunyai kapasitas panas sebesar 418 Joule/0C.
Percobaan calori work dilakukan dengan cara melilitkan sebuah kawat pada
sensor temperature. 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.
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Mengaktifkan Web cam dengan cara mengβklikβ icon video yang terdapat pada
halaman web r-Lab.
2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor.
3. Menghidupkan Power Supply dengan mengβklikβ radio button disebelahnya.
4. Mengambil data perubahan temperature, tegangan dan arus listrik pada kawat
konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengβklikβ icon βukurβ.
5.Memperhatikan temperature kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hingga
mendekati temperature awal saat diberikan V0.
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2, dan V3.
Gambar Prosedur Percobaan Calori Work
V. DATA HASIL PERCOBAAN
Percobaan calori work yang dilakukan dengan cara online yang menggunakan
perangkat elektronik. Percobaan ini dilakukan dengan mengubah-ubah tegangan V0,
V1, V2, dan V3. Dan data hasil percobaan yang diperoleh dari eksperimen yang
dilakukan adalah sebagai berikut:
Tabel Data Percobaan Calori Work
Tegangan V0
No. Waktu (sekon)
Arus Listrik (Ampere)
Tegangan (Volt)
Temperatur (oC)
1 3 23.84 0.00 22.3
2 6 23.84 0.00 22.3
3 9 23.84 0.00 22.3
4 12 23.84 0.00 22.3
5 15 23.84 0.00 22.3
6 18 23.84 0.00 22.3
7 21 23.84 0.00 22.3
8 24 23.84 0.00 22.3
9 27 23.84 0.00 22.3
10 30 23.84 0.00 22.3
Tegangan V1
No. Waktu (sekon)
Arus Listrik (Ampere)
Tegangan (Volt)
Temperatur (oC)
1 3 35.13 0.65 22.1
2 6 35.13 0.65 22.2
3 9 35.13 0.65 22.4
4 12 35.13 0.65 22.6
5 15 35.13 0.65 22.8
6 18 35.13 0.65 22.9
7 21 35.13 0.65 23.1
8 24 35.13 0.65 23.2
9 27 35.13 0.65 23.3
10 30 35.13 0.65 23.4
Tegangan V2
No. Waktu (sekon)
Arus Listrik (Ampere)
Tegangan (Volt)
Temperatur (oC)
1 3 51.10 1.57 22.4
2 6 50.99 1.57 22.8
3 9 51.10 1.57 23.8
4 12 51.10 1.57 24.7
5 15 51.10 1.57 25.7
6 18 51.10 1.57 26.6
7 21 51.10 1.57 27.4
8 24 51.10 1.57 28.1
9 27 51.10 1.57 28.7
10 30 51.10 1.57 29.3
Tegangan V3
No. Waktu (sekon)
Arus Listrik (Ampere)
Tegangan (Volt)
Temperatur (oC)
1 3 42.09 1.05 25.5
2 6 41.98 1.05 25.6
3 9 42.09 1.05 25.8
4 12 42.09 1.05 26.1
5 15 42.09 1.05 26.4
6 18 42.09 1.05 26.7
7 21 42.09 1.05 26.9
8 24 42.09 1.05 27.1
9 27 42.09 1.05 27.3
10 30 42.09 1.05 27.4
VI. PENGOLAHAN DATA
Percobaan calori work ini dilakukan dengan mengubah-ubah tegangan yang ada
menggunakan 4 variasi tegangan yang nilainya berbeda satu dengan yang lain, yaitu
V0, V1, V2, dan V3. Sehingga dari percobaan tersebut kita akan mendapatkan data-
data yang dapat kita olah menjadi grafik. Grafik tersebut merupakan grafik hubungan
antara temperature dengan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat
konduktor. Selain itu, kita juga akan mendapatkan perhitungan yang akan
menghasilkan nilai c atau kalor jenis sehingga kita dapat menentukan jenis kawat
konduktor yang digunakan dalam percobaan ini. Melalui grafik yang kita dapatkan,
kita juga dapat menghitung persamaan garis sebagai literature sebab dari kesalahan-
kesalahan relatif yang terjadi terhadap literature.
1. Pada saat tegangan Vo ( V = 0 volt)
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara temperature dengan waktu yang
diinginkan, maka data yang digunakan adalah sebagai berikut
No. Waktu (sekon)
Temperatur (oC)
1 3 22.3
2 6 22.3
3 9 22.3
4 12 22.3
5 15 22.3
6 18 22.3
7 21 22.3
8 24 22.3
9 27 22.3
10 30 22.3
Berikut adalah grafik hubungan antara temperatur dengan waktu pada saat
tegangan yang digunakan adalah Vo (V = 0 m/s) :
2. Pada saat tegangan V1 ( V = 0.65 volt)
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara temperature dengan waktu yang
diinginkan, maka data yang digunakan adalah sebagai berikut
No. Waktu (sekon)
Temperatur (oC)
1 3 22.1
2 6 22.2
3 9 22.4
4 12 22.6
5 15 22.8
6 18 22.9
7 21 23.1
8 24 23.2
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tem
pera
tur (
(oc)
waktu (t)
Hubungan Temperatur dengan Waktu
Series2
9 27 23.3
10 30 23.4
Pada percobaan dengan tegangan V1 ini, suhu yang terukur akan digunakan
sebagai suhu awal, yang mana akan dipergunakan dalam perhitungan kalor jenis
maupun kapasitas kalor. Persamaan garis literatur yang terdapat dalam grafik
dapat dicari dengan menggunakan persamaan garis antara 2 titik dengan rumus:
π¦ β π¦1π¦2 β π¦1
= π₯ β π₯1π₯2 β π₯1
Garis literature yang diinginkan dapat didapatkan dengan mensubtitusi variable
di atas dengan nilai temperature dan waktu yang ada. Dengan menggunakan
garis linear sebagai hubungan antara data-data grafik tersebut didapat suatu
persamaan linear yaitu y = 0,03x + 22. Dengan nilai x berubah-ubah terhadap
waktu. Maka akan diperoleh persamaan y = 0,03x + 22
21
21.5
22
22.5
23
23.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tem
pera
tur (
(oc)
Waktu (t)
Hubungan Temperatur dengan Waktu
Series2
3. Pada saat tegangan V2 ( V = 1.57 volt)
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara temperature dengan waktu yang
diinginkan, maka data yang digunakan adalah sebagai berikut
No. Waktu (sekon)
Temperatur (oC)
1 3 22.4
2 6 22.8
3 9 23.8
4 12 24.7
5 15 25.7
6 18 26.6
7 21 27.4
8 24 28.1
9 27 28.7
10 30 29.3
Pada percobaan dengan tegangan V2 ini, suhu yang terukur akan digunakan
sebagai suhu awal, yang mana akan dipergunakan dalam perhitungan kalor jenis
maupun kapasitas kalor. Persamaan garis literatur yang terdapat dalam grafik
dapat dicari dengan menggunakan persamaan garis antara 2 titik dengan rumus:
π¦ β π¦1π¦2 β π¦1
= π₯ β π₯1π₯2 β π₯1
Garis literature yang diinginkan dapat didapatkan dengan mensubtitusi variable
di atas dengan nilai temperature dan waktu yang ada. Dengan menggunakan
garis linear sebagai hubungan antara data-data grafik tersebut didapat suatu
persamaan linear yaitu y = 0,13x + 22. Dengan nilai x berubah-ubah terhadap
waktu. Maka akan diperoleh persamaan y = 0,13x + 22
4. Pada saat tegangan V3 ( V = 1.05 volt)
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara temperature dengan waktu yang
diinginkan, maka data yang digunakan adalah sebagai berikut
No. Waktu (sekon)
Temperatur (oC)
1 3 25.5
2 6 25.6
3 9 25.8
4 12 26.1
5 15 26.4
6 18 26.7
7 21 26.9
8 24 27.1
9 27 27.3
10 30 27.4
Pada percobaan dengan tegangan V3 ini, suhu yang terukur akan digunakan
sebagai suhu awal, yang mana akan dipergunakan dalam perhitungan kalor jenis
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tem
pera
tur (
(oc)
waktu (t)
Hubungan Temperatur dengan Waktu
Series2
maupun kapasitas kalor. Persamaan garis literatur yang terdapat dalam grafik
dapat dicari dengan menggunakan persamaan garis antara 2 titik dengan rumus:
π¦ β π¦1π¦2 β π¦1
= π₯ β π₯1π₯2 β π₯1
Garis literature yang diinginkan dapat didapatkan dengan mensubtitusi variable
di atas dengan nilai temperature dan waktu yang ada. Dengan menggunakan
garis linear sebagai hubungan antara data-data grafik tersebut didapat suatu
persamaan linear yaitu y = 0,03x + 25.4. Dengan nilai x berubah-ubah terhadap
waktu. Maka akan diperoleh persamaan y = 0,03x + 25.4.
Menentukan kalor jenis dari kawat konduktor yang digunakan di dalam
percobaan
Pada percobaan calori work ini, terjadi perubahan energi yang ditandai
dengan terjadinya perbahan suhu. Perubahan bentuk energi terjadi dari energi
listrik menjadi energi kalor. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi,
besar kalor jenis maupun besar kapasitas kalor kawat konduktor pada tegangan
V0, V1, V2, dan V3 dapat kita ketahui dengan menggunakan persamaan sebagai
berikut:
24.5
25
25.5
26
26.5
27
27.5
28
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tem
pera
tur (
(oc)
waktu (t)
Hubungan Temperatur dengan Waktu
Series2
Q = W
m . c . ΞT = V . I . t
sehingga persamaan akhir dalam mencari kalor jenis adalah
c = π½.π°.ππ .βπ»
persamaan diatas digunakan untuk menghitung c atau kalor jenis dari konduktor
yang digunakan di dalam percobaan.
Lain halnya dengan kapasitas kalor, kapasitas kalor (H) yang
merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu benda
sebesar 1oC ini dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
H = m. c β¦.. (1)
Subtitusikan c = π½.π°.ππ .βπ»
ke dalam persamaan 1
Sehingga persamaan untuk mencari kapasitas kalor dari konduktor yang
digunakan adalah
H = π½.π°.πβπ»
Dimana massa yang akan dimasukkan ke dalam perhitungan nantinya adalah
sebesar 0,002 kg.
1. Pada saat tengangan Vo (V = 0 )
No. Waktu (sekon)
ArusListrik (miliampere)
Tegangan (Volt)
Temperatur (oC)
PerubahanSuhu (oC)
KalorJenis (J/kgoC)
KapasitasKalor (J/oC)
1 3 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
2 6 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
3 9 23.84 0.00 22.3 0. 0 0
4 12 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
Dari tabel diatas, kita dapat mencari nilai rata-rata kalor jenis dan kapasitas kalor
pada saat tegangan V0 adalah sama dengan:
πΎππππ πππππ
βΆ πππππ πππππ 1 + πππππ πππππ 2+. . . +πππππ πππππ 10
10
πΎππππ ππ‘ππ πππππ
βΆ πππππ ππ‘ππ πππππ 1 + πππππ ππ‘ππ πππππ 2+. . . +πππππ ππ‘ππ πππππ 10
10
Kalor jenis rata-rata pada tegangan 0 volt = 0 J/kg 0C
Kapasitas kalor rata-rata pada tegangan 0 volt = 0 J/ 0C
2. Pada saat tengangan V1 (V = 0,65 volt )
No. Waktu (sekon)
ArusListrik (miliampere)
Tegangan (Volt)
Temperatur (oC)
PerubahanSuhu (oC)
KalorJenis (J/kgoC)
KapasitasKalor (J/oC)
1 3 35.13 0.65 22.1 0.1 342.5175 0.685035
2 6 35.13 0.65 22.2 0.2 342.5175 0.685035
3 9 35.13 0.65 22.4 0.4 256.8881 0.5137763
4 12 35.13 0.65 22.6 0.6 228.345 0.45669
5 15 35.13 0.65 22.8 0.8 214.0734 0.4281469
6 18 35.13 0.65 22.9 0.9 228.345 0.45669
5 15 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
6 18 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
7 21 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
8 24 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
9 27 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
10 30 23.84 0.00 22.3 0.3 0 0
7 21 35.13 0.65 23.1 1.1 217.9657 0.4359314
8 24 35.13 0.65 23.2 1.2 228.345 0.45669
9 27 35.13 0.65 23.3 1.3 237.1275 0.474255
10 30 35.13 0.65 23.4 1.4 244.6554 0.4893107
Dari tabel diatas, kita dapat mencari nilai rata-rata kalor jenis dan kapasitas kalor
pada saat tegangan V1 adalah sama dengan:
πΎππππ πππππ
βΆ πππππ πππππ 1 + πππππ πππππ 2+. . . +πππππ πππππ 10
10
πΎππππ ππ‘ππ πππππ
βΆ πππππ ππ‘ππ πππππ 1 + πππππ ππ‘ππ πππππ 2+. . . +πππππ ππ‘ππ πππππ 10
10
Kalor jenis rata-rata pada tegangan 0,65 volt = 254.078 J/kg 0C Kapasitas kalor rata-rata pada tegangan 0,65 volt = 0.508156 J/ 0C
3. Pada saat tegangan V2 (V = 1.57 volt)
Dari tabel diatas, kita dapat mencari nilai rata-rata kalor jenis dan kapasitas kalor
pada saat tegangan V2 adalah sama dengan:
πΎππππ πππππ
βΆ πππππ πππππ 1 + πππππ πππππ 2+. . . +πππππ πππππ 10
10
πΎππππ ππ‘ππ πππππ
βΆ πππππ ππ‘ππ πππππ 1 + πππππ ππ‘ππ πππππ 2+. . . +πππππ ππ‘ππ πππππ 10
10
Kalor jenis rata-rata pada tegangan 1.57 volt = 193.9815 J/kg 0C Kapasitas kalor rata-rata pada tegangan 1.57 volt = 0.3879629 J/ 0C
No. Waktu (sekon)
Arus Listrik (miliAmpere)
Tegangan (Volt)
Temperatur (oC)
PerubahanSuhu (oC)
KalorJenis (J/kgoC)
KapasitasKalor (J/oC)
1 3 51.10 1.57 22.4 0.4 300.8513 0.6017025
2 6 50.99 1.57 22.8 0.8 300.2036 0.6004073
3 9 51.10 1.57 23.8 1.8 200.5675 0.401135
4 12 51.10 1.57 24.7 2.7 178.2822 0.3565644
5 15 51.10 1.57 25.7 3.7 162.6223 0.3252446
6 18 51.10 1.57 26.6 4.6 156.9659 0.3139317
7 21 51.10 1.57 27.4 5.4 155.9969 0.3119939
8 24 51.10 1.57 28.1 6.1 157.8236 0.3156472
9 27 51.10 1.57 28.7 6.7 161.6514 0.3233028
10 30 51.10 1.57 29.3 7.3 164.850 0.3297
4. Pada saat tegangan V3 (V = 1.05 volt)
Dari tabel diatas, kita dapat mencari nilai rata-rata kalor jenis dan kapasitas kalor
pada saat tegangan V3 adalah sama dengan:
πΎππππ πππππ
βΆ πππππ πππππ 1 + πππππ πππππ 2+. . . +πππππ πππππ 10
10
πΎππππ ππ‘ππ πππππ
βΆ πππππ ππ‘ππ πππππ 1 + πππππ ππ‘ππ πππππ 2+. . . +πππππ ππ‘ππ πππππ 10
10
Kalor jenis rata-rata pada tegangan 1.05 volt = 76.6665 J/kg 0C Kapasitas kalor rata-rata pada tegangan 1.05 volt = 0.1533331 J/ 0C
No. Waktu (sekon)
Arus Listrik (miliAmpere)
Tegangan (Volt)
Temperatur (oC)
PerubahanSuhu (oC)
KalorJenis (J/kgoC)
KapasitasKalor (J/oC)
1 3 42.09 1.05 25.5 3.5 18.9405 0.037881
2 6 41.98 1.05 25.6 3.6 36.7325 0.073465
3 9 42.09 1.05 25.8 3.8 52.33559 0.1046712
4 12 42.09 1.05 26.1 4.1 64.67488 0.1293498
5 15 42.09 1.05 26.4 4.4 75.33153 0.1506631
6 18 42.09 1.05 26.7 4.7 84.62777 0.1692555
7 21 42.09 1.05 26.9 4.9 94.7025 0.189405
8 24 42.09 1.05 27.1 5.1 103.9871 0.2079741
9 27 42.09 1.05 27.3 5.3 112.5709 0.2251418
10 30 42.09 1.05 27.4 5.4 122.7625 0.245525
Jenis konduktor yang digunakan
Jenis konduktor yang digunakan pada percobaan ini dapat diketahui
melalui nilai kapasitas kalor ataupun kalor jenis yang telah diperoleh pada
perhitungan sebelumnya. Karena ada tiga nilai kapasitas kalor dan kalor jenis
untuk tiga tegangan yang berbeda. Untuk menentukan kalor jenis konduktor
tersebut, maka kita merata-ratakan ketiga kalor jenis yang didapat. Dari ketiga
percobaan diatas, maka nilai rata-rata dari kalor jenis yang digunakan adalah:
c rata-rata = (ππ+ππ+ππ)π
π πππ‘π β πππ‘π = 254.078+193.9815+76.66653
= 171.9087 J/ kg0C
Dari nilai kalor jenis diatas, maka nilai kapasitas kalor kawat dapat juga dihitung
sesuai dengan persamaan C = m.c dengan nilai massa kawatnya adalah 2 gram
atau setara dengan 0,002 kg, sehingga nilai kapasitas kalornya adalah :
C rata-rata = m.c = 0,002 kg x 171.9087 J/ kg 0C = 0,3438174
J/0C
Nilai kapasitas kalor rata-rata dan kalor jenis rata-rata ini, kemudian dibandingkan
dengan informasi tentang kalor jenis. Setelah dibandingkan, nilai kalor jenis yang
paling sesuai dan nilainya mendekati hasil yang praktikan dapat adalah konduktor
jenis perak (0.056 J/g K = 230J/kg K). Jadi, dapat dikatakan bahwa konduktor
yang digunakan pada percobaan ini ialah konduktor perak.
Sedangkan kesalahan literature dari data yang didapatkan dari percobaan tersebut
dapat dicari dengan persamaan:
Kesalahan literature = 230β171.9087
230 π₯ 100%
= 25,25 %
ANALISIS
1. Analisa Percobaan Percobaan KR-02 yang berjudul Calory Work ini menggunakan
peralatan elektronik yang berupa computer atau sejenisnya yang dapat
terhubung dengan internet sehingga dapat mengakses www.sitrampil.ui.ac.id.
Percobaan ini menggunakan fasilitas Remote Laboratory (R-Lab) yang
memungkinkan mahasiswa untuk melakukan praktikum secara online yang
dapat dilakukan dimanapun asalkan terhubung dengan internet. Ditengah
kemudahan tersebut, perangkat elektronik yang digunakan untuk mengakses
sitrampil haruslah ter-install dengan perangkat lunak Java Runtime
Environment (JRE) untuk dapat melihat video percobaan yang kita lakukan.
Pertama-tama sebelum melakukan percobaan, praktikan harus
memastikan bahwa perangkat elektronik yang kita gunakan sudah terhubung
dengan internet. Lalu setelah itu, praktikan harus log in ke situs
http://www.rlab.ui.ac.id. Setelah itu, masuk ke link yang mengarahkan ke
bagian halaman percobaan. Langkah selanjutnya dilakukan adalah mengklik
icon video untuk mengamati kerja alat yang digunakan. Pengaktifan web cam
akan memunculkan gambar alat yang akan digunakan dalam percobaan.
Tegangan listrik yang diberikan menjadi variabel bebas yang berubah-ubah.
Dalam percobaan ini, tegangan awal yang digunakan adalah nol. Kemudian,
tegangan dinaikkan menjadi V1 yang besarnya 0,65 volt, V2 yang besarnya
1,57 volt, dan V3 yang besarnya 1,05 volt. Dengan adanya tegangan yang
diberikan pada konduktor, suhu berubah secara perlahan-lahan. Dalam
percobaan ini, setiap perubahan suhu saat tegangan dicatat selama 30 detik
dengan selang 3 detik sekali sehingga dalam setiap nilai tegangan terdapat
sepuluh macam nilai temperatur dan sepuluh macam nilai arus yang sesuai
dengan waktu yang digunakan. Sehingga kita akan mendapatkan data-data
yang kita inginkan dan mengolah semua data untuk mencari data lain yang
kita inginkan seperti data untuk grafik hubungan antara temperatur dengan
waktu, kalor jenis, dan kapasitas kalor dari kawat konduktor yang digunakan
dalam percobaan R-Lab ini.
2. Analisa Hasil Percobaan
Dari percobaan yang dilakukan, kita akan mendapatkan nilai
perubahan suhu yang terjadi, kalor jenis, dan kapasitas kalor dari kawat
konduktor yang digunakan di dalam percobaan yang dilakukan secara online
ini. Karena percobaan ini menggunakan variasi dalam tegangan yang diubah-
ubah sebanyak 3 kali sehingga praktikan akan mendapatkan 4 variasi data
dengan tegangan dengan perubahan temperatur yang berbeda-beda juga dalam
30 detik dengan selang 3 detik.
Dari percobaan pertama yang dilakukan dengan menggunakan
tegangan sebesar 0 volt (V0) , didapat bahwa pada saat tegangan yang
diberikan adalah 0 volt atau bisa saja disebut tidak ada tegangan yang
diberikan maka suhu hanya akan mengalami perubahan yang sangat kecil,
bahkan dapat dianggap tidak ada. Hal ini dikarenakan saat tidak ada tegangan
yang diberikan maka tidak ada energi yang membuat elektron-elektron pada
logam atau kawat konduktor tidak bergerak sehingga tidak ada yang akan
diubah menjadi energi panas. Perubahan kecil pada suhu tersebut disebabkan
oleh suhu system lebih rendah daripada suhu lingkungan, sehingga terjadi
perubahan pada system.
Dari percobaan kedua yang dilakukan dengan menggunakan tegangan
sebesar 0,65 volt (V1), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan pada
rangkaian listrik, terjadi perubahan suhu yang cukup signifikan. Suhu awal
yang tercatat adalah sebesar 22oC dan suhu akhir yang tercatat pada detik ke-
30 adalah sebesar 23.4oC. dan dari perhitungan yang dilakukan, maka
diketahui bahwa besar kalor jenisnya adalah 254.078 J/kgoC dan kapasitas
kalornya adalah 0,508156 J/oC
Dari percobaan ketiga yang dilakukan dengan menggunakan tegangan
sebesar 1,57 volt (V2), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan pada
rangkaian listrik, terjadi perubahan suhu yang cukup signifikan. Suhu awal
yang tercatat adalah sebesar 22oC dan suhu akhir yang tercatat pada detik ke-
30 adalah sebesar 29,3oC. dan dari perhitungan yang dilakukan, maka
diketahui bahwa besari kalor jenisnya adalah 193.9815 J/kgoC dan kapasitas
kalornya adalah 0.3879629 J/oC.
Dari percobaan terakhir yang dilakukan dengan menggunakan
tegangan sebesar 1,05 volt (V3), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan
pada rangkaian listrik, terjadi perubahan suhu yang cukup signifikan. Suhu
awal yang tercatat adalah sebesar 22oC dan suhu akhir yang tercatat pada detik
ke-30 adalah sebesar 27.4oC. dan dari perhitungan yang dilakukan, maka
diketahui bahwa besari kalor jenisnya adalah 76.6665 J/kgoC dan kapasitas
kalornya adalah 0,1533331 J/oC.
Jika kita amati perubahan suhu yang dialami oleh system, kita dapat
mengambil kesimpulan bahwa semakin tinggi tegangan yang diberikan kepada
kawat konduktor, akan semakin tinggi pula kenaikan suhu yang terjadi. Hal ini
terjadi karena dengan memperbesar tegangan yang diberikan, berarti
memperbesar juga energy listrik tersebut menurut persamaan W = V . I . t.
Dengan energy listrik yang lebih besar akan menyebabkan electron pada
logam atau kawat konduktor bergerak semakin cepat dan akan mengakibatkan
kenaikan suhu pada system.
Selain itu dari keempat kalor jenis dan kapasitas kalor yang ada, maka
kita akan merata-ratakan data-data tersebut sehingga kita akan mendapatkan
kalor jenis rata-rata dan kapasitas kalor rata-rata yaitu sebesar 171.9087 J/kgoC. Dari kalor jenis rata-rata yang kita dapatkan dari perhitungan data
percobaan maka kita dapat menentukan jenis konduktor yang digunakan pada
percobaan dengan membandingkan kalor jenis rata-rata yang didapatkan
dengan daftar kalor jenis yang ada di bagian dasar teori. Percobaan ini
menggunakan kawat konduktor berupa perak dengan kalor jenis 230 J/kgK
dengan kesalahan literature sebesar 25,25 %
3. Analisa Grafik Di dalam percobaan calori works terdapat 4 buah grafik yang dapat
dibuat sebagai akibat adanya variasi pada tegangan yang diberikan. Keempat
grafik ini menunjukkan hubungan antara temperature dengan waktu.
Pada grafik pertama dimana tegangan yang diberikan kepada rangkaian
adalah nol dan tidak terjadi perubahan suhu sehingga grafik yang kita
dapatkan adalah grafik linear.
Pada grafik kedua dimana tegangan yang diberikan kepada rangkaian
adalah 0,65 volt. Saat tegangan itu diberikan terjadi perubahan suhu yang
cukup signifikan. Suhu awal yang tercatat adalah sebesar 22oC dan suhu akhir
yang tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar 23.4oC. Dengan cara memplot
hubungan temperature dengan waktu maka kita akan mendapatkan suatu
persamaan garis yaitu y = 0,03x + 22
Pada grafik ketiga dimana tegangan yang diberikan kepada rangkaian
adalah 1,57 volt. Saat tegangan itu diberikan terjadi perubahan suhu yang
cukup signifikan. Suhu awal yang tercatat adalah sebesar 22oC dan suhu akhir
yang tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar 29,3oC. Dengan cara memplot
hubungan temperature dengan waktu maka kita akan mendapatkan suatu
persamaan garis yaitu y = y = 0,13x + 22.
Dan pada grafik terakhir dimana tegangan yang diberikan kepada
rangkaian adalah 1,05 volt. Saat tegangan itu diberikan terjadi perubahan suhu
yang cukup signifikan. Suhu awal yang tercatat adalah sebesar 22oC dan suhu
akhir yang tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar 27.4oC. Dengan cara
memplot hubungan temperature dengan waktu maka kita akan mendapatkan
suatu persamaan garis yaitu y = 0,03x + 25.4.
4 . Analisa Kesalahan Dalam percobaan ini, data tentang temperatur yang diperoleh ternyata berbeda-
beda pada setiap tegangan yang diberikan. Kesalahan-kesalahan yang mungkin
dapat terjadi pada saat percobaan ini adalah :
β’ Kesalahan dalam perhitungan, misalnya dalam hal pembulatan angka. Adanya
pembulatan angka pasti akan mempengaruhi ketepatan perhitungan.
β’ Alat-alat praktikum yang tidak dikalibrasikan sebelumnya, sehingga data
mengenai arus dan tegangan yang diperoleh tiap detik untuk kecepatan angin
yang sama menjadi bervariasi.
β’ Karena praktikum adalah online atau perangkat elektronik yang digunakan
tidak berfungsi dengan baik, maka kita tidak dapat melihat secara keseluruhan
kesalahan yang dapat terjadi da nada juga kemungkinan kecepatan koneksi
yang memengaruhi
VII. KESIMPULAN
β’ Besarnya energy listrik yang akan diubah menjadi energy kalor adalah sama
sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi.
β’ Semakin besar tegangan yang diberikan, maka perubahan suhu yang terjadi
akan semakin besar. Hal ini disebabkan Karena energy litrik yang diberikan
semakin besar yang akan menyebabkan pergerakan partikel semakin cepat
dan pada akhirnya berdampak kepada perubahan suhu di dalam rangkaian.
β’ Besarnya kalor jenis bergantung kepada waktu, arus listrik yang mengalir,
tegangan yang diberikan, perubahan suhu, dan massa kawat konduktor yang
akan dicari kalor jenisnya. Kalor jenis yang didapatkan dari hasil
perhitungan diatas adalah 171.9087 J/kgOC.
β’ Besarnya kapasitas kalor bergantung kepada waktu, arus listrik yang
mengalir, tegangan yang diberikan, dan perubahan suhu tanpa dipengaruhi
oleh massa konduktor tersebut. Kapasitas kalor yang didapatkan dari hasil
perhitungan diatas adalah 0,3438174 J/OC.
β’ Percobaan menggunakan kawat konduktor yang berbahan perak yang
mempunyai kalor jenis 230 J/kgoC.
VIII. REFERENSI
1. 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