LAPORAN PRATIKUM R-LAB

KR02

CALORIE WORK

Nama : Maulana Rasis

NPM : 1206217250

Fakultas : Teknik

Program Studi : Teknik Mesin

Group : A12

No.Percobaan : KR02

Tanggal Percobaan : 10 Oktober 2012

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

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 Amperemeter

5. Adjustable power supply

6. Camcorder

7. Unit PC berserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

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 )

Keterangan :

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

Keterangan :

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

1. Mengaktifkan Webcam dengan mengklik icon video pada halaman web r-lab

2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor

3. Menghidupkan power supply dengan meng’klik’ radio button di sebelahnya.

4. Mengambil data perubahan temperature, 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 webcam, menunggu hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0.

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

5. Data Hasil Percobaan

Didapatkan data dari hasil percobaan R-Lab berikut ini :

1. Pada tegangan V0

2. Pada tegangan V1

Waktu (s) I (Ampere) V (volt) Temperatur (0C)

3 35.48 0.67 23.0

6 35.48 0.67 23.1

9 35.48 0.67 23.3

12 35.48 0.67 23.4

15 35.48 0.67 23.6

18 35.48 0.67 23.8

21 35.48 0.67 23.9

24 35.48 0.67 24.0

27 35.48 0.67 24.1

30 35.48 0.67 24.3

Waktu (s) I (Ampere) V (volt) Temperatur (0C)

3 23.84 0.00 23.0

6 23.84 0.00 23.0

9 23.84 0.00 23.0

12 23.84 0.00 23.1

15 23.84 0.00 23.0

18 23.84 0.00 23.1

21 23.84 0.00 23.1

24 23.84 0.00 23.1

27 23.84 0.00 23.0

30 23.84 0.00 23.1

3. Pada tegangan V2

Waktu (s) I (Ampere) V (volt) Temperatur (0C)

3 51.79 1.62 23.6

6 51.90 1.62 24.1

9 51.90 1.62 25.0

12 51.90 1.62 26.1

15 51.79 1.62 27.1

18 51.79 1.62 27.9

21 51.79 1.62 28.8

24 51.79 1.62 29.6

27 51.90 1.62 30.2

30 51.79 1.62 30.8

4. Pada tegangan V3

Waktu (s) I (Ampere) V (volt) Temperatur (0C)

3 42.55 1.08 29.8

6 42.55 1.08 29.4

9 42.55 1.08 29.4

12 42.55 1.08 29.4

15 42.55 1.08 29.5

18 42.55 1.08 29.6

21 42.55 1.08 29.6

24 42.55 1.08 29.7

27 42.55 1.08 29.8

30 42.55 1.08 29.8

0

10

20

30

40

50

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Hubungan Antara Temperatur dan Waktu

6. Pengolahan Data

Pada V0

Pada V1

0

10

20

30

40

50

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Hubungan Antara Temperatur dan Waktu

Temperatur Waktu

23.0 3

23.0 6

23.0 9

23.1 12

23.0 15

23.1 18

23.1 21

23.1 24

23.0 27

23.1 30

Temperatur Waktu

23.0 3

23.1 6

23.3 9

23.4 12

23.6 15

23.8 18

23.9 21

24.0 24

24.1 27

24.3 30

Pada V2

Pada V3

0

10

20

30

40

50

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Hubungan Antara Temperatur dan Waktu

0

10

20

30

40

50

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Hubungan Antara Temperatur dan Waktu

Temperatur Waktu

23.6 3

24.1 6

25.0 9

26.1 12

27.1 15

27.9 18

28.8 21

29.6 24

30.2 27

30.8 30

Temperatur Waktu

29.8 3

29.4 6

29.4 9

29.4 12

29.5 15

29.6 18

29.6 21

29.7 24

29.8 27

29.8 30

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Hubungan Antara Arus dan Waktu

V0

V1

V2

V3

Grafik arus terhadap waktu

Perhitungan

Tabel least square pada V1

X = Waktu Y = Temperatur xy

3 23 9 529,0 69

6 23,1 36 533,6 138,6

9 23,3 81 542,9 209,7

12 23,4 144 547,6 280,8

15 23,6 225 557,0 354

18 23,8 324 566,4 428,4

21 23,9 441 571,2 501,9

24 24 576 576,0 576

27 24,1 729 580,8 650,7

30 24,3 900 590,5 729

165 236,5 3465 5594,97 3938,1

Dari least square tersebut dimasukkan rumus untuk mencari m dan b

Didapatkan m= 0,05

Untuk mencari b

Didapatkan b= 22,85

Maka dari sana didapatkan persamaan garis

y= 0,05x + 22,85

karena

maka

C= 237,72 J/Kg0C

Tabel Least Square pada V2

X = Waktu Y = Temperatur Xy

3 23,6 9 557,0 70,8

6 24,1 36 580,8 144,6

9 25 81 625,0 225

12 26,1 144 681,2 313,2

15 27,1 225 734,4 406,5

18 27,9 324 778,4 502,2

21 28,8 441 829,4 604,8

24 29,6 576 876,2 710,4

27 30,2 729 912,0 815,4

30 30,8 900 948,6 924

165 273,2 3465 7523,08 4716,9

Dari tabel least square di dapatkan m & b : m = 0,28 b = 22,67 Sehingga menghasilkan C = 149,82 J/Kg

0C

Tabel Least Square pada V3

X = Waktu Y = Temperatur Xy

3 29,8 9 888,0 89,4

6 29,4 36 864,4 176,4

9 29,4 81 864,4 264,6

12 29,4 144 864,4 352,8

15 29,5 225 870,3 442,5

18 29,6 324 876,2 532,8

21 29,6 441 876,2 621,6

24 29,7 576 882,1 712,8

27 29,8 729 888,0 804,6

30 29,8 900 888,0 894

165 296 3465 8761,86 4891,5

Dari tabel least square di dapatkan m & b : m = 0,01 b = 29,43 Sehingga menghasilkan C = 297,7 J/Kg

0C

Dari perobaan 1 – 4 menghasilkan C sebesar :

C1 = 237,72 J/Kg0C

C2 = 149,82 J/Kg0C

C3 = 297,7 J/Kg0C +

Crata-rata = 685,24 J/Kg0C / 3

= 228,41 J/Kg0C

= 42,94 J/Kg0C

Jadi kawat yang digunakan memiliki kapasitas kalor sebesar (228,41±42,94)

7. Analisis

Analisis percobaan

Pada percobaan kali ini dilakukan via online yang diakses melalui website R-

lab. Percobaan ini dilakukan untuk mengetahui nilai kapasitas kalor dari sebuah

kawat.

Untuk mengetahui kapasitas kalor tersebut maka diberikan energi listrik yang

diubah menjadi energi kalor, sesuai dengan hukum kekekalan energy dimana energy

tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi hanya dapat berubah

bentuk. Kawat tersebut kemudian diukur perubahan temperaturnya. Pengambilan data

dilakukan sebanyak 10 kali pada variasi 4 tegangan yang berbeda.

Pengambilan data dilakukan dalam selang waktu 3 detik. Dapat dilihat dari

hasil yang diperoleh bahwa pemberian tegangan dan arus listrik yang berbeda selama

jangka waktu tertentu mempengaruhi temperatur kawat.

Data diambil sebanyak 10 kali dengan tujuan meminimalisasi kesalahan dan

memperoleh data yang mendekati kebenaran. Data diambil dengan 4 tegangan agar

kita dapat mengetahui pengaruh tegangan yang berbeda terhadap perubahan suhu.

Analisis hasil

Dari percobaan yang telah dilakukan maka didapatkan hasil sebagai berikut:

Percobaan pertama kawat tidak diberikan tegangan sehingga seharusnya tidak

ada arus yang mengalir yang dapat menyebabkan perubahan suhu. Namun hasil yang

didapatkan ternyata terdapat arus meskipun tegangannya nol dan menyebabkan

sedikit perubahan suhu. Hal ini kemungkinan terjadi karena sebelum diberikan

tegangan ada tegangan yang terdapat pada kawat yang tidak terbaca oleh voltmeter

Percobaan kedua kawat diberikan tegangan sebesar 0,67 v. Temperatur pada

kawat mengalami kenaikan dibandingkan dengan pada saat tidak diberikan tegangan.

Sedangkan saat pengambialan data terhadap waktu saat V=0,67 v, suhu berubah-ubah

namun relative mengalami kenaikan. Hal yang sama juga terjadi pada saat diberikan

tegangan sebesar 1,62 v, dan tegangan keempat sebesar 1,08 v

Analisis grafik

Pada bagian pengolahan data telah didapatkan grafik hubungan antara

temperatur dengan waktu pada masing-masing tegangan. Pada saat percobaan pertama

tegangan yang terbaca pada voltmeter adalah 0 v. Grafik yang didapatkan mendatar

dan suhunya tetap sama terhadap perubahan waktu.

Pada percobaan kedua didapatkan suhu yang semakin bertambah terhadap

waktu. Setiap pengambilan data selama 3 detik suhu bertambah sekitar 0,1-0,30C.

Grafik yang didapat menunjukkan bahwa suhu berbanding lurus dengan waktu. Hasil

grafok kedua juga bias dibandingkan dengan grafik pertama dimana ketika tegangan

bertambah maka suhu juga cenderung bertambah sebagai akibat dari energi kalor

yang diberikan pada kawat.

Pada percobaan ketiga juga didapatkan suhu bertambah terhadap waktu.

Namun, pada percobaan ini pertambahan lebih besar sekitar 0,4-1,10C. dengan

membandingkan grafik percobaan kedua dan ketiga dimana gradient pada percobaan

ketiga lebih besar dibandingkan grafik pada percobaan kedua, jadi dapat disimpulkan

bahwa pada percobaan ketiga yang menggunakan tegangan yang lebih besar dan

perubahan suhu juga semakin besar.

Pada percobaan keempat grafik suhu terhadap waktu juga berbanding lurus.

Pada percobaan keempat besar tegangan lebih kecil dibandingkan besar tegangan

ketiga, sehingga perubahan suhu yang dihasilkan pun juga lebih kecil dari percobaan

kedua.

Dari pembuatan grafik dan least squere makan kita dapat mentukan perubahan

suhu yang terjadi pada setiap percobaan. Perubahan suhu tersebut dapat digunakan

untuk mengetahui kapasitas kalor dari kawat yang digunakan. Hasil perhitungan dari

percobaan sebanyak empat kali didapatkan besar kapasitas kalor dari kawat tersebut

yaitu (228,41±42,94) J/Kg0C. Berdasarkan literature, kapasitas kalor yang mendekati

nilai tersebut adalah kapasitas kalor dari tembaga

8. Kesimpulan

Kawat yang dialiri listrik, suhu kawatnya akan berubah disebabkan oleh

perubahan energi listrik menjadi energi kalor.

Semakin besar tegangan yang mengalir pada kawat maka suhu akan semakin

tinggi.

Semakin lama tegangan dialirkan maka temperature kawatnya juga akan

semakin tinggi.

Kapasitas kalor kawat dapat ditentukan dengan memberikan tegangan pada kawat

selama waktu tertentu dan mengukur perubahan temperature. Kawat yang digunakan

pada percobaan kali ini memiliki kapasitas kalor sebesar (228,41±42,94) J/Kg0C

Referensi

1. Giancoli,D.C.;Physics for Science & Engeeners, Third Edition,Prentice

Hall,NJ,2000.

2. Halliday,Resnick,Walker,Fundamental of Physic 7th

Edition,Extended

Edition,John Wiley & Sons,Inc,NJ,2005.