PRAKTIKUM FISIKA DASAR II

PRAKTIKUM FISIKA DASAR IIPERCOBAAN L1

KESETARAAN KALOR

I. MAKSUD

1. Menentukan usaha listrik

2. Menentukan kalor yang terjadi

3. Menentukan kesetaraan kalor-usaha listrikII. ALAT-ALAT

1. Kalorimeter lengkap dengan pengaduk

2. Termometer

3. Amperemeter & Voltmeter

4. Sumber tegangan yang dapat diatur

5. Stopwatch

6. Gelas ukur

7. Neraca teknis

8. Kabel penghubungIII. TEORI

Menurut Hukum Joule, banyaknya kalor yang terjadi setelah dialiri arus:

U = V.I.tjoule........................................................(1)Atau:

Q = a.V.I.tkalori.......................................................(2)

Dimana:

U= Usaha listrik

(joule)

Q= Kalor akibat energi listrik

(kalori)

a= tara kalor listrik

(kalori/joule)

I= Besarnya arus listrik

(ampere)

V= Tegangan

(volt)

T= Lama waktu pemberian arus listrik

(detik)

Sedangkan kalor yang terjadi pada kalorimeter:

kalori...........................................(3)

dimana suhu akhir harus dikoreksi, karena adanya pertukaran kalor dengan sekitarnya. Koreksi tersebut dinyatakan dengan Koreksi Suhu dari Newton:

.......................................................(4)

Dimana:

Q= Kalor yang diterima kalorimeter

(kalori)

H= Harga air kalorimeter

(kalori/)

= Temperatur akhir kalorimeter

()

= Temperatur mula-mula kalorimeter

()

= Koreksi suhu

()

k= Konstanta koreksi suhu Newton

()

= Suhu kalorimeter rata-rata

()

= Suhu ruang rata-rata

()

Gambar 1Catatan:

Usaha listrik yaitu energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan-muatan listrik pada selang waktu tertentu.

1 kalori yaitu banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gr air sebesar 1.

Tara kalor listrik yaitu besaran yang menyatakan kesetaraan antara energi listrik dengan kalor sistem.

Harga air yaitu banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu sebesar 1.

Sistem adiabatis yaitu keadaan suatu sistem yang tidak dipengaruhi oleh keadaan lingkungan.

Pengadukan tidak boleh terlalu cepat karena akan mengakibatkan kenaikan suhu yang diakibatkan oleh gesekan yang terjadi antara pengaduk dengan kalorimeter.

IV. TUGAS PENDAHULUAN

1. Apakah arti dan satuannya dari huruf-huruf yang dipakai dalam rumus (1), (2), (3) dan (4) dalam satuan SI?Jawab:

U = V.I.t

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

Q = a.V.I.t

.......................................(2)

Dimana:

U= Usaha listrik

(joule)

Q= Kalor akibat energi listrik

(kalori)

a= tara kalor listrik

(kalori/joule)

I= Besarnya arus listrik

(ampere)

V= Tegangan

(volt)

T= Lama waktu pemberian arus listrik

(detik)

........................................(3)

........................................(4)

Dimana:

Q= Kalor yang diterima kalorimeter

(kalori)

H= Harga air kalorimeter

(kalori/)

= Temperatur akhir kalorimeter

()

= Temperatur mula-mula kalorimeter

()

= Koreksi suhu

()

k= Konstanta koreksi suhu Newton

()

= Suhu kalorimeter rata-rata

()

= Suhu ruang rata-rata

()

2. Berikan penjelasan mengenai cara mendapatkan koreksi suhu akibat pengaruh sekitarnya (buat grafik suhu terhadap waktu terlebih dahulu)!

Jawab:

Grafik suhu terhadap waktu:

Koreksi suhu akibat pengaruh sekitar diperoleh dari penjumlahan dengan .3. Usaha apakah yang dapat dilakukan untuk mengurangi pengaruh pertukaran kalor dengan sekitarnya? Jelaskan!

Jawab:

Memberi isolator antara kalorimeter dengan sekitar

Memperkecil/merapatkan lubang yang terdapat pada kalorimeter, misalnya lubang tempat pengaduk.

Memberi penampang pada termometer

4. Apakah maksud/guna mengukur tegangan antara kedua ujung kawat pemanas selama percobaan berlangsung? Terangkan pakai gambar (ada 2 cara)?

Jawab:

Guna mengukur tegangan antara kedua ujung kawat pemanas selama percobaan berlangsung yaitu untuk mencari energi listrik.Gambar 1: Pemasangan amperemeter, voltmeter dan kawat pemanas seperti gambar di bawah ini digunakan untuk rangkaian yang memiliki hambatan yang besar.Gambar 2: Pemasangan amperemeter, voltmeter dan kawat pemanas seperti gambar di bawah ini digunakan untuk rangkaian yang memiliki hambatan yang kecil.

5. Bagaimana seharusnya pemasangan amperemeter dan voltmeter terhadap kawat pemanas? Gambar dan terangkan! Tunjukkan letak kutub positif dan negatif pada rangkaian!

Jawab:

Pemasangan amperemeter, voltmeter dan kawat pemanas yang seharusnya adalah seperti pada gambar 1 karena arus yang mengalir pada kawat pemanas sama dengan arus yang diinput.

6. Apa gunanya dilakukan percobaan pendahuluan dan percobaan akhir (masing-masing selama 5 menit tanpa arus)? Jelaskan!Jawab:

Percobaan pendahuluan dan percobaan akhir berguna untuk mengetahui apakah sistem tersebut dipengaruhi lingkungan atau untuk mengetahui apakah sistem tersebut bersifat adiabatis.

7. Kalor yang dihasilkan oleh arus listrik itu untuk apa? Terangkan!

Jawab:

Kalor yang dihasilkan oleh arus listrik itu berguna untuk memanaskan sistem sehingga dapat diketahui besarnya suhu-suhu pada percobaan tersebut.

V. PERCOBAAN YANG HARUS DILAKUKAN

1. Timbang kalorimeter kosong dan pengaduk yang pegangannya dilepas . Pastikan bahan pembuatnya!

2. Isi kalorimeter dengan air sampai kira-kira kawat pemanasnya terendam, timbang. Massa air dapat dihitung . Usahakan temperatur air dibawah temperatur ruang dengan memberi sedikit air es.

3. Susun rangkaian. Jangan hubungkan sumber arus dengan jaringan. Minta asisten untuk memeriksa.

4. Percobaan pendahuluan, tanpa arus listrik. Catat suhu kalorimeter setiap menit selama 5 menit sambil diaduk satu dua kali.

5. Stopwatch jangan dimatikan, pasang/alirkan arus sebesar 1,5 Ampere, catat setiap menit lagi (usahakan kuat arus selalu tetap) sampai suhu kalorimeter naik kira-kira 6 di atas suhu ruang (percobaan sebenarnya). Ingat stopwatch harus jalan terus. Aduk pelan-pelan.6. Kemudian matikan arusnya (percobaan akhir). Catat lagi suhunya setiap menit selama 5 menit.

7. Ukur volume termometer yang tercelup ke dalam air dengan gelas ukur.

8. Ukur tegangan antara kedua ujung kawat pemanas (2 cara).

9. Ulangi percobaan di atas dengan kuat arus yang lain (tanya asisten).

Catatan:

1. Selama arus dialirkan dan setelah dimatikan, harus diaduk sekali-kali (jangan terus-menerus).

2. Kalor jenis termometer 0,46 kal/ml

3. Kalor jenis aluminium 0,217 kal/ml (17 - 100)

4. Kalor jenis kuningan 0,094 kal/ml (15 - 100)

VI. PENGOLAHAN DATA

A. Data Pengamatan Percobaan dengan I = 1,5 Amp & V = 2 Volt

Massa kalorimeter/bahan53,94 gr

Massa pengaduk/bahan12,81 gr

Massa air + kalorimeter147,04gr

Massa air 93,1 gr

Volume termometer tercelup2,4 ml

Suhu kalorimeter 5 menit tanpa arusSuhu kalorimeter dengan arus 1,5 AmpSuhu kalorimeter 5 menit arus putus

tTtTtT

0225221528

0,5225,52215,526,5

122622,51626,5

1,5226,52316,526

2227231726

2,5227,52317,526

322823,51826

3,5228,52418,526

422924,51926

4,5229,52519,526

52210252026

10,525,5

1126

11,526

1226,5

12,526,5

1326,5

13,527

1427,5

14,527,5

1528

Percobaan dengan I = 2,5 Amp & V = 3,5 Volt

Massa kalorimeter/bahan53,94 gr

Massa pengaduk/bahan12,81 gr

Massa air + kalorimeter153,77gr

Massa air 99,83 gr

Volume termometer tercelup2,6 ml

Suhu kalorimeter 5 menit tanpa arusSuhu kalorimeter dengan arus 1,5 AmpSuhu kalorimeter 5 menit arus putus

tTttTt

02252211,528

0,5225,522,51226

12262312,526

1,5226,523,51326

22272413,526

2,5227,524,51426

32282514,526

3,5228,5251526

422925,515,526

4,5229,5261626

5221026,516,526

10,527

1127,5

11,528

B. Pengolahan Data

Percobaan dengan I = 1,5 Amp & V = 2 Volt

1. Suhu Ruang Rata-Rata

2. Koreksi Suhu Newton

sekon

sekon

sekon

Syarat koreksi Newton:Jika,

dan

dan

dan

EMBED Equation.3

Koreksi suhu Newton

3. Usaha Listrik

joule

joule

4. Harga Air Kalorimeter (H)

5. Kalor yang Diterima Kalorimeter

&

kal

kal

6. Azaz Black

kal/joule Percobaan dengan I = 2,5 Amp & V = 3,5 Volt

1. Suhu Ruang Rata-Rata

2. Koreksi Suhu Newton

sekon

sekon

sekon

Syarat koreksi Newton:

Jika,

dan

dan

dan

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Koreksi suhu Newton

3. Usaha Listrik

joule

joule

joule4. Harga Air Kalorimeter (H)

5. Kalor yang Diterima Kalorimeter

&

kal

kal

kal6. Azaz Black

kal/jouleVII. TUGAS AKHIR DAN PERTANYAAN

1. Catat keadaan ruang (P, T, e) sebelum dan sesudah percobaan!Jawab:Awal Akhir

Suhu

Kelembaban (%)

Tekanan (cmHg)

2. Tentukan Usaha listrik (U) yang dihasilkan oleh arus 1,5 A! Apa satuannya dalam SI?

Jawab:

U = 1800 joule

satuan dalan SI joule3. Gambarkan grafik perubahan suhu vs waktu pada percobaan pendahuluan, percobaan sesungguhnya dan percobaan akhir (dalam satu grafik yang saling berhubungan antara ketiganya)!Jawab:

Grafik perubahan suhu vs waktu untuk arus 1,5 A & tegangan 2 V:4. Hitung koreksi suhu dari Newton dengan mempergunakan grafik tersebut. Apakah koreksi suhu ini perlu dalam percobaan di atas? Jelaskan!

Jawab:

Koreksi suhu ini perlu dilakukan untuk mengetahui keadisbatisan suatu sistem.5. Setelah suhu kalorimeter dikoreksi, hitung kalor yang terjadi (Q)!

Jawab:

kal6. Hitung harga tara kalor-usaha listrik a dan apa satuannya!

Jawab:

kal/joule7. Lakukan VII.2 s/d VII.6 untuk kuat arus yang lain!

Jawab:

joule

satuan dalan SI joule

kal

kal/jouleGrafik perubahan suhu vs waktuuntuk arus 2,5 A & tegangan 3,5 V:8. Gambarkan penampang kalorimeter lengkap dengan pengaduk, termometer, alat pemanas serta sebutkan kegunaan masing-masing alat tersebut!

Jawab:

Kegunaan:

1. kalorimeter untuk tempat terjadinya sistem.

2. pengaduk untuk meratakan suhu atau mempercepat proses perambatan kalor.

3. termometer untuk mengukur suhu di dalam kalorimeter.

4. pemanas untuk memanaskan sistem.

9. Gambarkan rangkaian pemasangan amperemeter, voltmeter, sumber tegangan (ingat kutub positif dan negatif) dan arah arusnya, apakah arus yang terbaca adalah arus yang menghasilkan kalor?Jawab:

10. Bandingkan hasil percobaan dengan tabel, sebutkan sebab-sebab kesalahannya!

Jawab:

kal/joule untuk arus 1,5 A & tegangan 2 V

kal/joule untuk arus 2,5 A & tegangan 3,5 V

kal/joule untuk a tabelTerdapat perbedaan nilai tara kalor listrik (a) dari hasil percobaan dengan tabel, hal ini dipengaruhi oleh besarnya arus yang dialirkan dan lamanya pengaliran arus listrik.VIII. ANALISIS

Terdapat perbedaan nilai tara kalor listrik (a) dari hasil percobaan (menggunakan arus 1,5 A dan 2,5 A) dengan tabel, hal ini dipengaruhi oleh besarnya arus yang dialirkan dan lamanya pengaliran arus listrik pada sistem.

IX. KESIMPULAN

1. Usaha listrik yaitu energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan-muatan listrik pada selang waktu tertentu.2. Tara kalor listrik yaitu besaran yang menyatakan kesetaraan antara energi listrik dengan kalor sistem.

3. Dari hasil percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa sistem dipengaruhi lingkungan / sistem tidak adiabatis, hal ini dapat dilihat dari grafik suhu terhadap waktu dimana terjadi kenaikan dan penurunan suhu pada percobaan pendahuluan dan akhir.X. PUSTAKA

1. Tyler, A Laboratory Manual of Physics, Edward Arnold, 1967.

2. Sears-Zemansky, College Physics, Add. Wesley, 1960.

3. Percobaan P4. EMBED Visio.Drawing.11

EMBED Visio.Drawing.11

_1247081931.unknown

_1247084761.unknown

_1247085847.unknown

_1247086085.unknown

_1247086345.unknown

_1247087022.unknown

_1247087039.unknown

_1247087344.unknown

_1247087353.unknown

_1247087031.unknown

_1247086999.unknown

_1247087009.unknown

_1247086453.unknown

_1247086131.unknown

_1247086242.unknown

_1247086275.unknown

_1247086096.unknown

_1247085988.unknown

_1247086059.unknown

_1247085877.unknown

_1247085341.unknown

_1247085783.unknown

_1247085836.unknown

_1247085654.unknown

_1247085765.unknown

_1247084790.unknown

_1247084801.unknown

_1247082900.unknown

_1247083719.unknown

_1247084509.unknown

_1247082944.unknown

_1247083052.unknown

_1247083529.unknown

_1247082600.unknown

_1247082775.unknown

_1247082567.unknown

_1247082574.unknown

_1247082590.unknown

_1247082027.unknown

_1247082275.unknown

_1247082392.unknown

_1247082405.unknown

_1247082294.unknown

_1247082054.unknown

_1247082003.unknown

_1247081387.unknown

_1247081865.unknown

_1247081884.unknown

_1247081898.unknown

_1247081843.unknown

_1233946775.unknown

_1247078504.unknown

_1247078959.unknown

_1247080989.unknown

_1247081025.unknown

_1247080049.unknown

_1247080219.unknown

_1233950024.unknown

_1233950070.unknown

_1233805853.unknown

_1233936016.unknown

_1233937918.unknown

_1233938076.unknown

_1233940227.unknown

_1233940558.unknown

_1233940256.unknown

_1233938124.unknown

_1233937991.unknown

_1233938068.unknown

_1233937978.unknown

_1233937325.unknown

_1233937432.unknown

_1233936906.unknown

_1233807982.unknown

_1233809700.unknown

_1233812344.unknown

_1233812359.unknown

_1233812464.unknown

_1233812492.unknown

_1233812560.unknown

_1233892698.unknown

_1233812474.unknown

_1233812410.unknown

_1233812449.unknown

_1233811284.unknown

_1233811361.unknown

_1233812286.unknown

_1233809722.unknown

_1233808431.unknown

_1233808513.unknown

_1233808395.unknown

_1233805989.unknown

_1233807123.unknown

_1233807942.unknown

_1233807102.unknown

_1233805940.unknown

_1233805959.unknown

_1233805891.unknown

_1233673937.vsdT ( oC )

t ( sekon )

_1233805817.unknown

_1233805843.unknown

_1233805676.unknown

_1233805787.unknown

_1233805583.unknown

_1233675318.vsdST

VR

A

V

-

+

+

+

+

-

-

-

_1233805475.unknown

_1233674728.vsdDC

A

V

_1233674753.vsdDC

A

V

_1233433402.unknown

_1233437932.unknown

_1233439242.unknown

_1233439620.unknown

_1233442095.unknown

_1233501567.vsdST

VR

A

V

_1233440135.unknown

_1233440201.unknown

_1233440234.unknown

_1233440103.unknown

_1233439265.unknown

_1233438593.unknown

_1233438893.unknown

_1233439122.unknown

_1233439218.unknown

_1233438869.unknown

_1233438425.unknown

_1233438552.unknown

_1233438059.unknown

_1233434278.unknown

_1233434932.unknown

_1233435692.unknown

_1233436699.unknown

_1233437583.unknown

_1233436633.unknown

_1233435178.unknown

_1233434324.unknown

_1233434204.unknown

_1233335375.unknown

_1233431868.unknown

_1233432840.unknown

_1233432991.unknown

_1233432220.unknown

_1233335899.unknown

_1233430483.unknown

_1233430621.unknown

_1233430456.unknown

_1233335402.unknown

_1233333432.unknown

_1233335042.unknown

_1233335050.unknown

_1233335017.unknown

_1233331595.unknown

_1233331955.unknown

_1233332527.unknown

_1233333042.unknown

_1233333409.unknown

_1233332668.unknown

_1233332204.unknown

_1233332498.unknown

_1233331519.unknown