PERCOBAAN B-3

HUKUM JOULE

I. MAKSUD DAN TUJUAN

Menentukan panas yang ditimbulkan oleh arus listrik, tara kalor listrik.

II. TEORI DASAR

A. Arus listrik menimbulkan panas pada suatu kawat tahanan yang dialirinya,

jika kawat tahanan ini dimasukan dalam zat cair, maka akan terjadi perpindahan

panas dari kawat ke zat cair yang keadaannya lebih dingin.

Maka banyaknya panas yang ditimbulkan oleh aliran listrik sama dengan jumlah

panas yang dihisap oleh zat cair bersama tempatnya. (Kalorimeter)

Panas yang ditimbulkan oleh arus listrik adalah :

Q = 0,24 . I2 . R . t …….(1)

Dimana,

Q = Jumlah panas yang timbul (dalam kalori).

I = Kuat arus dalam ampere.

R = Tahanan dalam ohm.

T = Waktu dalam detik.

Sedangkan panas yang diterima kalorimeter beserta isinya adalah :

Q = H . (Ta – Tm) ……(2)

Dimana,

H = Harga air kalorimeter dengan isinya.

Ta = Temperatur akhir kalorimeter.

Tm = Temperatur mula-mula kalorimeter.

Dari persamaan (1) dan (2) maka didapat :

H . (Ta – Tm) = 0,24 . I2 . R . t ……. (3)

Dari persamaan (3) kecuali dapat dihitung jumlah kalir ampere per sekon, dapat

juga dihitung tahanan dari kawat pemanas yang dipergunakan.

B. Kesalahan utama dalam pecobaan ini, terjadi dari pengukuran kuat arus I dan

temperatur Ta – Tm .

Kesalahan dalam mengukur massa, tahanan dan waktu dapat diabaikan terhadap

kesalahan-kesalahan diatas.

Dapat ditambahkan bahwa pengukuran panas antara kalorimeter dengan

sekelilingnya selama percobaan berlangsung dapat pula menyebabkan kesalahan-

kesalahan.

Bila temperatur kalorimeter tidak begitu jauh bedanya dengan temperatur

sekelilingnya, maka pengaruh temperatur ruangan dinytakan dalam rumus Newton

sbb :

T = -K ( Tc – Tr ) t ……… (4)

Dimana,

T = Kelebihan atau kekurangan temperatur sebagai akibat pengaruh ruan (0 C)

K = Konstanta pertukaran kalor.

Tc = Temperatur kalorimeter rata-rata (0 C).

Tr = Temperatur ruangan rata-rata (0 C).

t = selang waktu lamanya percobaan.

III. ALAT-ALAT

1.Kalorimeter dengan pengaduknya.

2.Kawat tahanan (kaat pemanas)

3.Stopwatch.

4.Termometer.

5.Amperemeter.

6.Tahanan geser.

7.Kawat penghubung.

8.Gelas ukuran.

9.Batu timbangan, neraca tehnis.

10. Penghubung arus.

11. Sumber arus.

12. Slide Regulator

Catatan :

Panas jenis termometer = 0,46 Kal / cc 0 C.

Panas jenis aluminium = 0,217 Kal / cc 0 C.

Panas jenis kuningan = 0,094 Kal / cc 0 C.

IV. LANGKAH KERJA

Menentukan nilai air kalorimeter (H)

1. Menimbang kalorimeter kosong dengan neraca tehnis.

2. Mengisi kalorimeter dengan air kira-kira setengahnya.

3. Menimbang kalorimeter berisi air.

4. Menimbang pengaduknya.

5. Mengukur volume bagian temperatur yang terendam air di dalam kaorimeter

selama percobaan ini.

Rangkaian :

6. Menyusun rangkaian seperti diagram di bawah ini.

7. Janganlah dihubungkan dengan sumber arus sebelum mendapat persetujuan

asisten.

110 / 220 V T = Termometer

P = Pengaduk.

Variac A= Amperemeter.

Sumber DC K= Kalorimeter.

A

a T b P

K

Gambar Rangkaian

Percobaan pendahuluan (menentukan harga k ).

8. Mendinginkan kalorimeter beserta airnya kira-kira 3 0 C dibawah temperatur

ruangan.

9. Mengamati dan mencatat temperatur kalorimeter dan air setiap setengah menit,

untuk beberapa menit. (pertukaran panas dengan udara sekitarnya)

10. Mencatat keadaan ruang (p,t,e), sebelum dan sesudah tiap percobaan.

(Kalorimeter tetap ditempatnya)

Percobaan sesungguhnya :

11. Mengatur tahanan muka Rm sehingga didapatkan kuat arus yang sesuai

(ditentukan asisten).

12. Memasukan kawat spiral ke dalam kalorimeter, setelah rangkaian diperiksa

oleh asisten.

13. Mengaduk kalorimeter dan tunggulah sebentar.

14. Membaca dan mencatat temperatur kalorimeter dengan seksama sebelum ada

arus listrik.

15. Mengalirkan arus listrik dan mengaduk kalorimeter setiap saat.

16. Membaca dan mencatat kuat arus serta temperatur kalorimeter setiap setengah

menit.

17. Mencatat temperatur ruang selama percobaan ini.

18. Jangan lupa mengaduk kalorimeter perlahan-lahan dan teratur (periodik).

19. Menghentikan arus jika temperatur kalorimeter telah naik kira-kira 5 0 C.

Percobaan akhir (menentukan harga k)

20. Mencatat temperatur kalorimeter setiap setengah menit selama beberapa menit

(kalorimeter tetap didalam)

21. Jangan lupa mengadk perlahan-lahan setiap saat.

22. Pada akhirnya catatlah temperatur ruangan sekali lagi.

Pengulangan dan peneraan :

23. Mengukur percobaan 11 s/d 19 dengan kuat arus yang berlainan (ditentukan

asisten).

24. Memeriksa setiap kuat arus yang dipakai dengan alat presisi.

25. Mengukur pula beda tegangan antara kedua ujung tahanan a dan b untuk setiap

harga i.

26. Mengukur tegangan sumber arus.

V. DATA PERCOBAAN

KONDISI

RUANG

AWAL

PERCOBAAN

AKHIR

PERCOBAAN

SATUAN

Temperatur 29 0.5 29,7 0,5 0C

Kelembaban 75 0.5 0,5

Tekanan udara 74,76 0,01 74,76 0,01 Cm Hg

Diketahui :

-. Massa kalorimeter = 168,5 gram 0,05 gram.

-. Massa kalorimeter dengan air = 228,2 gram 0,05 gram.

-. Massa pengaduk = 19,25 gram 0,05 gram.

Tabel pengamatan perubahan temperatur terhadap waktu tanpa dialiri arus.

No Temperatur awal Temperatur akhir

1 27 0C 0,5 0C 27 0C 0,5 0C

2 27 0C 0,5 0C 27 0C 0,5 0C

3 27 0C 0,5 0C 27,50C 0,5 0C

4 27,5 0C 0,5 0C 27,5 0C 0,5 0C

5 27,5 0C 0,5 0C 27,5 0C 0,5 0C

6 27,5 0C 0,5 0C 27,5 0C 0,5 0C

7 27,5 0C 0,5 0C 28 0C 0,5 0C

8 28 0C 0,5 0C 28 0C 0,5 0C

9 28 0C 0,5 0C 28 0C 0,5 0C

10 28 0C 0,5 0C 28 0C 0,5 0C

Keterangan :

Waktu yang diperlukan dari no. 1 s/d 2 sebesar 30 detik.

Waktu yang diperlukan dari no. 1 s/d 10 sebesar 300 detik ( 5 menit ).

Waktu yamg diperlukan oleh kalorimetri untuk menaikkan suhu sebesar 5 0C

dengan dialiri arus 1,5 A adalah 11,17 menit. Kemudian arus diputus.

Tabel pengamatan perubahan temperatur terhadap waktu setelah diputus arus.listrik.

No Temperatur awal Temperatur akhir

1 33 0C 0,5 0C 33 0C 0,5 0C

2 33 0C 0,5 0C 32,5 0C 0,5 0C

3 32,5 0C 0,5 0C 32 0C 0,5 0C

4 32 0C 0,5 0C 32 0C 0,5 0C

5 32 0C 0,5 0C 32 0C 0,5 0C

6 32 0C 0,5 0C 31,5 0C 0,5 0C

7 31,5 0C 0,5 0C 31,5 0C 0,5 0C

8 31,5 0C 0,5 0C 31 0C 0,5 0C

9 31 0C 0,5 0C 31 0C 0,5 0C

10 31 0C 0,5 0C 30,5 0C 0,5 0C

Keterangan :

Waktu yang diperlukan dari no. 1 s/d 2 sebesar 30 detik.

Waktu yang diperlukan dari no. 1 s/d 10 sebesar 300 detik ( 5 menit ).

Waktu yamg dibutuhkan kalorimetri untuk menaikkan suhu sebesar 5 0C dengan

dialiri arus sebesar 2 A adalah 7,2 menit.

Tabel pengamatan perubahan temperatur terhadap waktu setelah diputus arus.listrik.

No Temperatur awal Temperatur akhir

1 33 0C 0,5 0C 33 0C 0,5 0C

2 33 0C 0,5 0C 33 0C 0,5 0C

3 33 0C 0,5 0C 32,5 0C 0,5 0C

4 32,5 0C 0,5 0C 32 0C 0,5 0C

5 32 0C 0,5 0C 32 0C 0,5 0C

6 32 0C 0,5 0C 31,5 0C 0,5 0C

7 31,5 0C 0,5 0C 31,5 0C 0,5 0C

8 31,5 0C 0,5 0C 31,5 0C 0,5 0C

9 31,5 0C 0,5 0C 31 0C 0,5 0C

1

0

31 0C 0,5 0C 31 0C 0,5 0C

Keterangan :

Waktu yang diperlukan dari no. 1 s/d 2 sebesar 30 detik.

Waktu yang diperlukan dari no. 1 s/d 10 sebesar 300 detik ( 5 menit ).

VI. TUGAS LAPORAN

1. Buatlah grafik antara temperatur terhadap waktu untuk tiap-tiap percobaan ?

2. Hitunglah perubahan temperatur Ta – Tm pada rumus (2) dari grafik diatas ?

3. Perlukah koreksi Newton diadakan ?

4. Hitunglah Q dengan memakai rumus (2) ?

5. Hitunglah R dengan hasil percobaan no. 24 dan no. 25 ?

6. Hitunglah Q dengan rumus (1) ? (Q dalam Joule).

7. Hitunglah Q dengan rumus (1) ? (Q dalam kalori).

8. Hitunglah tara kalor listrik dengan hasil-hasil perhitungan 4 dan 6. Bandingkan

harga-harga yang didapat dengan yang dipakai pada rumus (1), dan dengan

literatur ?

9. Bandingkan Q hasil pertanyaan no. 4 dengan pertanyaan no. 7 Berilah

penjelasan ?

Jawaban

1. Grafik percobaan pertama.

-

33 -

-

32 -

-

31 -

-

30 -

-

29 - , , , , , , , , , ,

½ 1 1 ½ 2 2 ½ 3 3 ½ 4 4 ½ 5

2. Grafik percobaan kedua.

33 -

-

32 -

-

31 -

-

30 -

-

29 - , , , , , , , , , ,

1/2 1 1 ½ 2 2 ½ 3 3 ½ 4 4 ½ 5

2. a. Tanpa arus

Perubahan suhu = Ta – Tm

= ( 28 0C 0,5 0C ) – ( 27 0C 0,5 0C )

= 1,0 0C

= ( 1/28 )0,5 + ( 1/27 )0,5

= 0,35

Perubahan temperatur = ( 1,0 0C 0,35 0C )

b. Dengan arus 1,5 A

Perubahan suhu = Ta – Tm

= ( 33 0C 0,5 0C ) – (30,5 0C 0,5 0C )

= 2,5 0C

= 0,0577 + 0,05

= 0,1077 0C

Perubahan temperatur = ( 2,5 0C 0,1077 0C ).

c. Dengan arus 2,0 A

Perubahan suhu = Ta – Tm

= ( 33 0C 0,5 0C ) – ( 31 0C 0,5 0C )

= 2 0C

= (2/33)0,5 + (2/31)0,5

= 0,62 0C

Perubahan temperatur = ( 2 0C 0,62 0C).

3. Koreksi Newton perlu dilakukan apabila temperatur kalorimeter tidak berbeda

jauh dengan temperatur ruang.

4. Q = H . (Ta – Tm)

H kalorimeter (H1) = 168,5 gram x 0,217 kal / gram 0C

= 36,54 kal / 0C

= 0,0108 kal / 0C

H1 = ( 36,54 kal / 0C 0,0108 kal / 0C ).

H pengaduk (H2) = 19,25 gram x 0,094 kal / gram 0C

= 1,8095 kal / 0C

= 0,0047 kal / 0C

H2 = ( 7,8302 kal / 0C 0,0047 kal / 0C ).

H termometer (H3) = 1 cc x 0,46 kal / cc 0C

= 0,46 kal / 0C

= 0,023 kal / 0C

H3 = ( 0,46 kal / 0C 0,023 kal / 0C ).

H air (H4) = 139,4 gram x 1 kal / gram 0C

= 139,4 kal / 0C

= 0,05 kal / 0C

H4 = ( 139,4 kal / 0C 0,05 kal / 0C ).

Htotal = H1 + H2 + H3 + H4

= 35,72 kal / 0C + 7,8302 kal / 0C + 0,46 kal / 0C +139,4 kal / 0C

= 183,4102 kal / 0C

= 0,0108 kal / 0C + 0,0047 kal / 0C + 0,023 kal / 0C + 0,05 kal / 0C

= 0,0885 kal / 0C

Htotal = ( 183,4102 kal / 0C + 0,0885 kal / 0C )

a. Dengan arus 1,5 A

Ta – Tm = 3 0C

Q = H . (Ta – Tm)

= 183,4102 x ( 3 )

= 550,2306 kalori

Q = 91,705 kalori

Q = ( 550,2306 kalori 91,705 kalori).

b. Dengan arus 2 A

Ta – Tm = 0 0C

Q = H . (Ta – Tm)

= 183,4102 x ( 0 )

= 0 kalori

Q = 91,705 kalori.

Q = ( 0 kalori 91,705 kalori).

5. a. Diketahui : I = 1 Ampere 0,1 Ampere

V = 1,6 Volt 0,05 Volt

Jawab

V = I.R

= 1,6 ohm

R = 0,05 + 0,16 = 0,21 ohm.

R = 1,6 ohm 0,21 ohm

b.Diketahui : I = 0,4 Ampere 0,1 Ampere

V = 0,6 Volt 0,05 Volt

Jawab

V = I.R

= 1,5 ohm

.

R = 1,5 ohm 0,5 ohm

6. a. Diketahui I = 1 Ampere 0,1 Ampere.

V = 1,6 Volt 0,05 Volt.

R = 1,6 ohm 0,05 ohm.

t = 300 detik. 0,5 detik

Q = I2 . R . t

= (1)2 . (1,6) . (300)

= 480 joule

Q = 63,8 joule

Q = 480 joule 63,8 joule

b. Diketahui I = 0,4 Ampere 0,1 Ampere.

V = 0,6 Volt 0,05 Volt.

R = 1,5 ohm 0,05 ohm.

t = 300 detik. 0,5 detik

Q = I2 . R . t

= (0,4)2 . (1,5) . (300)

= 72 joule

Q = 20,52 joule.Q = 72 joule 20,52 joule

7. a. Q = 0,24 . I2 . R . t

= 0,24 x (480)

= 115,2 kalori

Q = 0,24 x (Q dalam joule)

Q = 0,24 x (63,8)

Q = 15,312 kalori

Q = 115,2 kalori 15,312 kalori

b Q = 0,24 . I2 . R . t

= 0,24 x (72)

= 17,28 kalori

Q = 0,24 x (Q dalam joule)

Q = 0,24 x (20,52)

Q = 4,9248 kalori

Q = 17,28 kalori 4,9248 kalori

8.a. = Q pada no. 4 / Q pada no.6

Tara kalor (a) = kal / joule.

a = 0,34 kal / joule

Harga tara kalor = 1,1463 kal / joule 0,34 kal / joule

b.. = Q pada no. 4 / Q pada no. 6

Tara kalor (a) =

= 0 kal / joule

a = 0 kal / jouleHarga tara kalor = 0 kal / joule 0 kal / joule

Pada rumus (1)

a. = 0,24 kal / joule

b. 0,24 kal / joule

Pada Literatur, 1 kalori = 4,2 joule

1 / 42 = 0,24 kal / joule

Berdasarkan perhitungan harga tara kalor diperoleh perbandingan :

pada Q4 dan Q6 dan pada rumus (1) terjadi perbedaan yang sangat kecil.

Pada rumus (1) dan pada literatur tidak terjadi perubahan (harga tara kalor

sama)

9. Perbandingan jumlak panas yang timbul (calori) pada no.4 dan no.7

Q hasil pertanyaan no. 4 = ( 550,2306 kalori 91,705 kalori) dan ( 0

kalori 91,705 kalori) merupakan kalor yang diserap oleh kalorimeter.

Q hasil pertanyaan no. 7 = ( 115,2 kalori 15,312 kalori ) dan ( 17,28

kalori 4,9248 kalori ) merupakan kalo yang dihasilkan oleh arus listrik

VII. DISKUSI

Berdasarkan pelaksanaan dan data percobaan yang diperoleh terdapat

beberapa hal yang harus diperhatikan selama melakukan praktek percobaan, antara

lain :

Ketelitian dan kecermatan dalam membaca skala timbang pada neraca

saat menghitung berat dari kalorimeter, kalorimeter dengan berisi air dan berat

pengaduk .

Ketelitian dan kecermatan dalam membaca skala ukur pada Amperemeter,

Voltmeter.

Ketelitian dan kecermatan dalam menyusun rangkaian pada percobaan ini.

Ketelitian dan kecermatan dalam membaca skala ukur pada termometer

dan ketepatan waktu yang telah ditentukan untuk menentukan panas yang

ditimbulkan oleh arus listrik.

Untuk menghindari kesalahan-kesalahan yang mungkin timbul selama melakukan

percobaan, maka diperlukan sikap kehati-hatian, ketelitian dan kecermatan dari

setiap praktikan dalam melakukan setiap praktek percobaan agar diperoleh data hasil

percobaan yang maksimal dan hasil perhitungan akhir yang sesuai dengan literatur.

VIII. KESIMPULAN

1. Arus listrik Arus listrik menimbulkan panas pada suatu kawat tahanan yang

dialirinya, jika kawat tahanan ini dimasukan dalam zat cair, maka akan terjadi

perpindahan panas dari kawat ke zat cair yang keadaannya lebih dingin.

Maka banyaknya panas yang ditimbulkan oleh aliran listrik sama dengan jumlah

panas yang dihisap oleh zat cair bersama tempatnya. (Kalorimeter)

Panas yang ditimbulkan oleh arus listrik adalah :

Q = 0,24 . I2 . R . t

2. Sedangkan panas yang diterima kalorimeter beserta isinya adalah :

Q = H . (Ta – Tm)

3. Berdasarkan data hasil percobaan diperoleh

Massa kalorimeter = 164,6 gram 0,05 gram.

Massa kalorimeter dengan air = 304 gram 0,05 gram.

Massa pengaduk = 83,3 gram 0,05 gram.

Tabel pengamatan perubahan temperatur terhadap waktu tanpa dialiri

arus.

Ta – Tm = 0C 0,5 0C

Tabel pengamatan perubahan temperatur terhadap waktu dengan dialiri

arus.listrik.

Kuat arus listrik ( I ) = 1 Ampere.

Tegangan ( V ) = 1,6 Volt.

Ta – Tm = 30C 0,5 0C

Tabel pengamatan perubahan temperatur terhadap waktu dengan dialiri

arus.listrik.

Kuat arus listrik ( I ) = 0,4 Ampere.

Tegangan ( V ) = 0,6 Volt.

Ta – Tm = 0 0C 0,5 0C

Q hasil pertanyaan no. 4 = ( 550,2306 kalori 91,705 kalori) dan ( 0

kalori 91,705 kalori) merupakan kalor yang diserap oleh kalorimeter.

Q hasil pertanyaan no. 7 = ( 115,2 kalori 15,312 kalori ) dan ( 17,28

kalori 4,9248 kalori ) merupakan kalo yang dihasilkan oleh arus listrik

Untuk menghindari kesalahan-kesalahan yang mungkin timbul selama

melakukan percobaan, maka diperlukan sikap kehati-hatian, ketelitian dan

kecermatan dari setiap praktikan dalam melakukan setiap praktek percobaan

agar diperoleh data hasil percobaan yang maksimal dan hasil perhitungan akhir

yang sesuai dengan literatur.

DAFTAR PUSTAKA

Diktat Penuntun Praktikum Fisika Dasar II, Sekolah Tinggi Teknologi Tekstil,

Bandung, 2002.

LAPORAN

PRAKTIKUM FISIKA DASAR II

B3 HUKUM JOULE

Nama : Fauzan hamzah

Nrp : 08.T40031

Group : TPB 6

Dosen : Ir. H Yurian

Partner : Fajar Pamungkas

Lukman Jamil

Pristi

Tgl praktek : 28 – 04 - 2009

Diserahkan : 05 - 05 - 2009

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TEKSTIL

BANDUNG

2009