KR02 Septiana Kurnianingsih

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

(Remote Laboratory)

Calory Work

Nama : Septiana Kurnianingsih

Npm :1306367933

Fakultas/Program Studi : FT/TEKNIK LINGKUNGAN

Kelompok Praktikum : B3

Kode Praktikum : KR02

Minggu Praktikum : Ke-3

Koordinator Asisten : Mochammad adam pratama

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)

Universitas Indonesia

Depok, 2013

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 20.7

6 23.84 0.00 20.8

9 23.84 0.00 20.8

12 23.84 0.00 20.8

15 23.84 0.00 20.8

18 23.84 0.00 20.8

21 23.84 0.00 20.8

24 23.84 0.00 20.8

27 23.84 0.00 20.8

30 23.84 0.00 20.8

Tabel. 1 tabel data percobaan V0

b. Data percobaan V1

Waktu I V Temp

3 35.25 0.66 20.8

6 35.36 0.66 20.8

9 35.36 0.66 21.0

12 35.36 0.66 21.2

15 35.25 0.66 21.4

18 35.36 0.66 21.5

21 35.25 0.66 21.7

24 35.36 0.66 21.8

27 35.36 0.66 21.9

30 35.36 0.66 22.1


c. Data percobaan V2

Waktu I V Temp

3 51.56 1.60 21.8

6 51.56 1.60 22.3

9 51.56 1.60 23.1

12 51.67 1.60 24.1

15 51.67 1.60 25.1

18 51.67 1.60 25.9

21 51.67 1.60 26.6

24 51.67 1.60 27.3

27 51.67 1.60 27.9

30 51.56 1.60 28.5


d. Data percobaan V3

Waktu I V Temp

3 42.32 1.08 24.4

6 42.32 1.08 24.4

9 42.43 1.07 24.6

12 42.43 1.07 24.9

15 42.32 1.08 25.2

18 42.32 1.08 25.4

21 42.32 1.08 25.6

24 42.32 1.08 25.8

27 42.32 1.08 25.9

30 42.32 1.08 26.1


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 terpasang di

laboratorium fisika FMIPA 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.I

m .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.I

m .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 − (∑𝑥𝑖)2

𝑏 = ∑𝑥𝑖2 ∑𝑦𝑖 − ∑𝑥𝑖 (∑𝑥𝑖 𝑦𝑖)

𝑛 ∑𝑥𝑖2 − (∑𝑥𝑖)2

Grafik hubungan temperatur dan waktu

Grafik. 1 Hubungan antara waktu dengan temperatur pada Vo

20,64

20,66

20,68

20,7

20,72

20,74

20,76

20,78

20,8

20,82

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

per

atu

r (oC

)

Waktu (s)

Grafik Hubungan Antara Waktu dan Temperatur pada V0

Grafik. 1 Hubungan antara waktu dengan temperatur pada V1


20

20,5

21

21,5

22

22,5

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r (o

C)

Waktu (s)


0

5

10

15

20

25

30

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

per

atu

r (oC

)

Waktu (s)



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 . t

m . ∆T

23,5

24

24,5

25

25,5

26

26,5

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pe

ratu

r (o

C)

Waktu (s)


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.

2) Pada saat V1

Kapasitas kalor didapatkan dari tabel di bawah ini:

Nilai Kapasitas kalor rata-rata :

H = ∑H

10=

25,96681329

10 = 2,596681329 Joule/

oC

Nilai Kalor jenis rata-rata :

c = ∑𝑐

10=

12983,40664

10= 1298,340664 Joule/Kg

oC

3) Pada saat V2


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/mT

(Joule/KgoC)

3 0,03525 0,66 20,8 0,01 0,00002 0,069795 6,9795 3489,75

6 0,03525 0,66 20,8 0,01 0,00002 0,13959 13,959 6979,5

9 0,03525 0,66 21 0,21 0,00042 0,209385 0,997071429 498,5357143

12 0,03525 0,66 21,2 0,41 0,00082 0,27918 0,680926829 340,4634146

15 0,03525 0,66 21,4 0,61 0,00122 0,348975 0,572090164 286,045082

18 0,03525 0,66 21,5 0,71 0,00142 0,41877 0,589816901 294,9084507

21 0,03525 0,66 21,7 0,91 0,00182 0,488565 0,536884615 268,4423077

24 0,03525 0,66 21,8 1,01 0,00202 0,55836 0,552831683 276,4158416

27 0,03525 0,66 21,9 1,11 0,00222 0,628155 0,565905405 282,9527027

30 0,03525 0,66 22,1 1,31 0,00262 0,69795 0,53278626 266,3931298

165 0,3525 6,6 214,2 6,3 0,0126 3,838725 25,96681329 12983,40664

Waktu I (Amphere)

V (Volt)

T (oC)

T (oC)

mT (KgoC)

Q=VIt (Joule)



(Joule/KgoC)

3 0,05156 1,6 21,8 1,01 0,00202 0,247488 0,245037624 122,5188119

6 0,05156 1,6 22,3 1,51 0,00302 0,494976 0,327798675 163,8993377

9 0,05156 1,6 23,1 2,31 0,00462 0,742464 0,321412987 160,7064935


H = ∑H

10=

3,013443272

10 = 0,3013443272 Joule/

oC


c = ∑𝑐

10=

1506,721636

10= 150,6721636 Joule/Kg

oC

4) Pada saat V3


Waktu I (Amphere)

V (Volt)

T (oC)

T (oC)

mT (KgoC)

Q=VIt (Joule)



(Joule/KgoC)

3 0,04232 1,08 24,4 3,61 0,00722 0,1371168 0,037982493 18,99124654

6 0,04232 1,08 24,4 3,61 0,00722 0,2742336 0,075964986 37,98249307

9 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 66,27751825

15 0,04232 1,08 252 231,21 0,46242 0,685584 0,0029652 1,482600234

18 0,04232 1,08 25,4 4,61 0,00922 0,8227008 0,178460043 89,23002169

21 0,04232 1,08 25,6 4,81 0,00962 0,9598176 0,199546279 99,77313929

24 0,04232 1,08 25,8 5,01 0,01002 1,0969344 0,218948982 109,474491

27 0,04232 1,08 25,9 5,11 0,01022 1,2340512 0,241497299 120,7486497

30 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 = ∑H

10=

1,453388379

10 = 0,1453388379 Joule/

oC


c = ∑𝑐

10=

726,6941896

10= 72,66941896 Joule/Kg

oC

12 0,05167 1,6 24,1 3,31 0,00662 0,992064 0,299717221 149,8586103

15 0,05167 1,6 25,1 4,31 0,00862 1,24008 0,287721578 143,8607889

18 0,05167 1,6 25,9 5,11 0,01022 1,488096 0,291212524 145,6062622

21 0,05167 1,6 26,6 5,81 0,01162 1,736112 0,298814458 149,4072289

24 0,05167 1,6 27,3 6,51 0,01302 1,984128 0,304781567 152,3907834

27 0,05167 1,6 27,9 7,11 0,01422 2,232144 0,313944304 156,9721519

30 0,05156 1,61 28,5 7,71 0,01542 2,490348 0,323002335 161,5011673

165 0,51626 16,01 252,6 44,7 0,0894 13,6479 3,013443272 1506,721636

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 = c1 + c2 + c3

3=

1298,340664 + 150,6721636 + 72,66941896

3=

1521,682247

3

= 507,2274155 joule/KgoC

= 507,23 Joule/KgoC

H = H1 + H2 + H3

3=

2,596681329 + 0,3013443272 + 0,1453388379

3=

3,0433644933

3

= 1,014454831 Joule/oC

= 1,015 Joule/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:

% = cpercobaan −c literatur

c literaturx 100% =

507,23−507

507 x100% =

0,23

507 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 .t

m .∆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 adanya kekonstanan yaitu berupa garis lurus.

Hal ini 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

dierima sama dengan panas yang dilepas

Pada percobaan diatas 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

Dari percobaan dapat disimpulkan jenis logam yang digunakan yaitu karbon

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.

KR02 Septiana Kurnianingsih

Documents

Transcript of KR02 Septiana Kurnianingsih