LAPORAN PRAKTIKUM

Calori Work

Nama : Ayu Wulandini

NPM : 0906557286

Fakultas : Teknik

Departemen/Prodi : Teknik Sipil/ Teknik Lingkungan

Kode Praktikum : KR-02

Minggu Percobaan : IV

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

Depok

KR-02 Calori Work

I. Tujuan Praktikum

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II. Peralatan

a. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

b. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )

c. Termometer

d. Voltmeter dan Ampmeter

e. Adjustable power supply

f. Camcorder

g. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Landasan Teori

Dalam fisika, kalor didefinisikan sebagai energi yang mengalir dari benda

yang lebih panas ke benda yang lebih dingin ketika kedua benda bersentuhan satu

sama lain sampai suhu keduanya sama dan keseimbangan termal tercapai. Kalor

juga didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Jika suhunya tinggi

maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya

rendah maka kalor yang dikandung sedikit.

Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang

dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor : massa zat, jenis zat (kalor

jenis), perubahan suhu

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :

𝑄 = m. c. T2 − T1

dimana

Q = Jumlah kalor yang diperlukan (joule)

1 Joule = 0,24 Kalori

1 Kalori = 4,18 Joule

m = massa zat ( kg )

c = kalor jenis zat ( J/kgoK)

T2 = suhu akhir zat (oK)

T1= suhu mula-mula (oK)

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama

tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c)

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan

suhu benda sebesar 1 derajat celcius.

𝐶 =𝑄

(𝑇2 − 𝑇1)

C = kapasitas kalor (J/oK)

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1

kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar

kalor jenis adalah kalorimeter.

𝑐 =𝑄

𝑚. (𝑇2 − 𝑇1)

c = kalor jenis ( J/kgoK)

Hubungan kalor jenis denga kapasitas kalor suatu benda dapat dinyatakan dengan

𝐶 = 𝑐.𝑚

Hukum kekekalan energi untuk kalor memenuhi asas yang diajukan oleh Joseph

Black, atau kita biasa menyebutnya dengan asas Black. Pada percampuran dua zat,

banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi, sama dengan

banyaknya kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah. Secara

matematis dinyatakan dengan

𝑄𝑙𝑒𝑝𝑎𝑠 = 𝑄𝑡𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎

Sedangkan menurut hukum kekekalan energi itu sendiri menyatakan bahwa

energi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan. Dalam percobaan ini, energi

yang berubah adalah energi kalor dan energi listrik. Sesuai dengan hukum

kekekalan energi, energi kalor bisa diubah menjadi energi listrik ataupun

sebaliknya, energi listrik bisa berubah menjadi energi kalor. Dapat di rumuskan

𝑊 = 𝑄

Dengan

𝑊 = 𝑉. 𝐼. 𝑡

Dimana

W = energi listrik (joule)

V = tegangan listrik (volt)

I = arus listrik (ampere)

t = waktu (sekon)

Energi listrik adalah energi yang dihasilkan oleh muatan-muatan listrik akibat

adanya arus listrik pada energi listrik tertutup.

Dalam percobaan ini, 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 diubah sehingga

perbuahan temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan

IV. Prosedur Percobaan

1. Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di

bagian bawah halaman jadwal

2. Mengktifkan Web cam (meng-klik icon video pada halaman web r-Lab)

3. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor

4. Menghidupkan Power Supply dengan meng’klik’ radio button disebelahnya.

5. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat

konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara meng’klik” icon “ukur”

6. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, ditunggu hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

7. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3

Gambar 1. Calori Work

V. Hasil dan Evaluasi

a. Pengolahan Data

Berdasarkan data yang di dapatkan, maka dapat dibuat grafik sebagai berikut

Grafik 1. Tempratur Vs. Waktu

0,0

2,5

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

22,5

25,0

27,5

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

pra

tur (

oC

)

Waktu (s)

Tempratur Vs Waktu

V0

V1

V2

V3

Berdasarkan persamaan di atas, energi listrik sama dengan energi kalor,

sehingga,

𝑊 = 𝑄

𝑉. 𝐼. 𝑡 = m. 𝑐. ∆𝑇

𝑇 =𝑉. 𝐼

m. 𝑐𝑡

Jika di asumsikan dengan persamaan garis 𝑦 = 𝑚𝑥, maka T ≈ y, t ≈ x, dan 𝑚 ≈𝑉 .𝐼

m .𝑐

V0 = 0 volt

t T t2 T2 tT

3 17,3 9 299,29 51,9

6 17,3 36 299,29 103,8

9 17,3 81 299,29 155,7

12 17,3 144 299,29 207,6

15 17,3 225 299,29 259,5

18 17,3 324 299,29 311,4

21 17,3 441 299,29 363,3

24 17,3 576 299,29 415,2

27 17,3 729 299,29 467,1

30 17,3 900 299,29 519

165 173,0 3465 2992,9 2854,5

𝑚 =𝑛∑𝑥𝑖𝑦𝑖 − (∑𝑥𝑖)(∑𝑦𝑖)

𝑛∑𝑥𝑖2 − ∑𝑥𝑖 2

𝑚 =10.2854,5 − 165.173

103465 − 27225

𝑚 = 0

𝑚 =𝑉𝐼

m. 𝑐

Jadi, c0 = 0 J/KgoC

V1= 0,66 volt

T T t2 T2 tT

3 17,1 9 292,41 51,3

6 17,2 36 295,84 103,2

9 17,4 81 302,76 156,6

12 17,6 144 309,76 211,2

15 17,7 225 313,29 265,5

18 17,9 324 320,41 322,2

21 18,0 441 324 378

24 18,2 576 331,24 436,8

27 18,3 729 334,89 494,1

30 18,4 900 338,56 552

165 177,8 3465 3163,16 2970,9

𝑚 =𝑛∑𝑥𝑖𝑦𝑖 − (∑𝑥𝑖)(∑𝑦𝑖)

𝑛∑𝑥𝑖2 − ∑𝑥𝑖 2

𝑚 =10.2970,9 − 165.177,8

10.3465 − 27225

𝑚 = 0,05

𝑚 =𝑉. 𝐼

m. 𝑐

𝑐 =𝑉. 𝐼

m.𝑚

𝑐 =0,66.35,48. 10−3

0,002.0,05

𝑐1 = 234,17 J/KgoC

V2 = 1,59 volt

t T t2 T2 tT

3 17,3 9 299,29 51,9

6 17,7 36 313,29 106,2

9 18,7 81 349,69 168,3

12 19,7 144 388,09 236,4

15 20,7 225 428,49 310,5

18 21,6 324 466,56 388,8

21 22,4 441 501,76 470,4

24 23,1 576 533,61 554,4

27 23,8 729 566,44 642,6

30 24,4 900 595,36 732

165 209,4 3465 4442,58 3661,5

𝑚 =𝑛∑𝑥𝑖𝑦𝑖 − (∑𝑥𝑖)(∑𝑦𝑖)

𝑛∑𝑥𝑖2 − ∑𝑥𝑖 2

𝑚 =10.3661,5 − 165.209,4

10.3465 − 27225

𝑚 = 0,28

𝑚 =𝑉. 𝐼

m. 𝑐

𝑐 =𝑉. 𝐼

m.𝑚

𝑐 =1,59.51,79. 10−3

0,002.0,28

𝑐2 = 147,05 J/KgoC

V3 =1,06 volt

𝑚 =𝑛∑𝑥𝑖𝑦𝑖 − (∑𝑥𝑖)(∑𝑦𝑖)

𝑛∑𝑥𝑖2 − ∑𝑥𝑖 2

𝑚 =10.3238,5 − 165.190,5

10.3465 − 27225

𝑚 = 0,13

𝑚 =𝑉. 𝐼

m. 𝑐

𝑐 =𝑉. 𝐼

m.𝑚

𝑐 =1,06.42,43. 10−3

0,002.0,13

𝑐3 = 172,98 J/KgoC

t T t2 T2 tT

3 17,4 9 302,76 52,2

6 17,6 36 309,76 105,6

9 18,0 81 324 162

12 18,4 144 338,56 220,8

15 18,9 225 357,21 283,5

18 19,3 324 372,49 347,4

21 19,8 441 392,04 415,8

24 20,1 576 404,01 482,4

27 20,4 729 416,16 550,8

30 20,6 900 424,36 618

165 190,5 3465 3641,35 3238,5

𝑐 =𝑐1 + 𝑐2 + 𝑐3

3

𝑐 =234,17 + 147,05 + 172,98

3

𝑐 = 184,73 J/KgoC

Untuk menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan pada percobaan kali ini,

praktikan mencoba mencarinya pada literatur. Ternyata tidak ada yang nilainya tepat

sama dengan hasil percobaan. Nilai yang paling dekat adalah nilai c dari perak, yaitu

sebesar 230 J/kg 0C. Apabila kawat tersebut kawat perak, maka dapat dihitung kesalahan

relatifnya, sebesar

Kesalahan relatif = c percobaan − c literatur

c literatur x100%

= 184,73 − 230

230 x100%

= 19,68 %

b. Analisis

i. Percobaan

Pada percobaan KR02 tentang Calori Work ini dilakukan secara online

melalui rLab dengan tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

Percobaan ini dilakukan dengan pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu.Lalu

terjadi perubahan temperatur pada kawat yang dialiri listrik. Sehingga terbukti bahwa

hukum kekekalan energi berlaku dimana energi tidak akan pernah hilang dan hanya

akan berubah bentuk, pada percobaan kali ini perubahan bentuk tersebut adalah dari

energi listrik, menjadi energi kalor, karena adanya perubahan temperatur tersebut.

Pengukuran ini dilakukan dalam 30 detik untuk setiap tegangannya dan di

lakukan pencatatan tiap 3 detik. Data diambil sebanyak 10 kali, dengan tujuan, data

yang didapatkan memiliki grafik dengan nilai yang diharapkan mendekati kebenaran.

Data yang diambilpun diharapkan bisa mewakili keselurahan data yang dibutuhkan.

Tegangan yang digunakan untuk percobaan kali ini ada 4 tegangan yang di

variasikan, dengan V0=0 volt, V1=0,66 volt, V2=1,59 volt,dan V3=1,06 volt. Tegangan

ini divariasikan agar kita dapat mengetahui besarnya pengaruh tegangan tersebut

terhadap kenaikan suhu disetiap waktunya. Selain itu, pada grafik 1, kita bisa melihat

perbandingan kenaikan suhu dari setiap tegangan yang berbeda-beda ini.

Data diambil dalam rentang waktu tiga detik ini diharapkan agar data yang

diambil memiliki perbedaan yang nyata,seperti yang terlihat di grafik 1. Apabila data

yang diambil dengan rentang waktu yang terlalu dekat, dikhawatirkan data tersebut

belum memiliki perbedaan yang nyata dan tidak dapat mewakili keseluruhan data.

Sehingga pengolahan datanya pun tidak bisa berjalan dengan baik.

ii. Hasil

Berdasarkan percobaan KR02 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besar

tegangan yang diberikan, maka perubahan suhu yang terjadi pada kawat

konduktorpun bertambah besar. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan energi.

Dalam percobaan ini energi yang digunakan adalah energi panas dan energi listrik.

𝑊 = 𝑄

𝑣. 𝐼. 𝑡 = 𝑚. 𝑐.∆𝑇

Dari persamaan di atas, hasil yang didapat dalam percobaan ini berkesesuaian.

Tegangan (𝑣) yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan suhu (∆𝑇) yang

terjadi.

Dalam percobaan ini, praktikan mendapatkan hasil bahwa kalor jenis yang

digunakan dalam percobaan ini sebesar 184,73 J/KgoC. Maka praktikan mengambil

pendekatan dengan nilai-nilai kalor jenis yang ada. Praktikan mengambil kesimpulan

bahwa kawat yang digunakan adalah perak dengan kesalahan relatif yang terjadi dalam

percobaan ini relatif besar, yaitu 19,68 %. Hal ini disebabkan adanya kesalahan yang

terjadi, yaiut sistematik (systematic error).

Kesalahan sistematik yang terjadi adalah

Teori. Yaitu pada percobaan ini di asumsikan bahwa energi listrik yang diberikan

dala percobaan ini berkonversi 100% menjadi energi kalor dalam kawat tersebut.

Sedangkan pada kenyataannya, energi yang dikonversi tidak 100% berada pada

sistem, tapi ada sebagian yang terbuang ke lingkungan.

iii. Grafik

Pada grafik yang didapat dari hasil percobaan diatas, dapat dilihat beberapa

hal. Perubahan tempratur yang terjadi berbanding lurus dengan tegangan yang

diberikan dalam percobaan ini. Semakin besar tegangan yang diberikan, maka

perubahan suhu yang terjadipun semakin besar. Dalam grafik tersebutpun kita

dapat melihat perbandingan besarnya perubahan suhu dari masing-masing

tegangan.

VI. Kesimpulan

a. Semua energi bisa dikonversikan menjadi bentuk energi yang lain. Sesuai

dengan hukum kekekalam energi. Dalam percobaan ini energi listrik di ubah

menjadi energi kalor. Sehingga bisa dituliskan dengan 𝑊 = 𝑄. Walaupun

demikian, energi tersebut tidak 100% di konversi karena ada energi yang

terbuang ke lingkungan.

b. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk

menaikkan suhunya 1oC (satuan: kalori/

oC)

c. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram

atau 1 kg zat sebesar 1oC (satuan satuan kalori/gram.ºC atau kkal/kg ºC).

d. Semakin besar tegangan yang diberikan dan semakin lama listrik dialirkan,

suhunya akan semakin naik

e. Kawat yang diperkirakan digunakan untuk percobaan kali ini adalah kawat

perak, dengan nilai c adalah 184,73 J/kgCo dan kesalahan relatif 19,68 %.

VII. 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.

VIII. Link rLab

http://sitrampil4.ui.ac.id/kr02

IX. Lampiran

Waktu (sekon)

I

(10-3

A) V (volt)

Temp

(oC)

3 23,84 0,00 17,3

6 23,84 0,00 17,3

9 23,84 0,00 17,3

12 23,84 0,00 17,3

15 23,84 0,00 17,3

18 23,84 0,00 17,3

21 23,84 0,00 17,3

24 23,84 0,00 17,3

27 23,84 0,00 17,3

30 23,84 0,00 17,3

3 35,48 0,66 17,1

6 35,48 0,66 17,2

9 35,48 0,66 17,4

12 35,48 0,66 17,6

15 35,48 0,66 17,7

18 35,48 0,66 17,9

21 35,48 0,66 18,0

24 35,48 0,66 18,2

27 35,48 0,66 18,3

30 35,48 0,66 18,4

Waktu

(sekon)

I (10

-3 A)

V (volt) Temp (

oC)

3 51,79 1,59 17,3

6 51,79 1,59 17,7

9 51,79 1,59 18,7

12 51,79 1,59 19,7

15 51,79 1,59 20,7

18 51,90 1,59 21,6

21 51,90 1,59 22,4

24 51,79 1,59 23,1

27 51,90 1,59 23,8

30 51,79 1,59 24,4

3 42,43 1,06 17,4

6 42,43 1,06 17,6

9 42,43 1,06 18,0

12 42,43 1,06 18,4

15 42,43 1,06 18,9

18 42,43 1,06 19,3

21 42,43 1,06 19,8

24 42,43 1,06 20,1

27 42,43 1,06 20,4

30 42,43 1,06 20,6