Laporan PraktikumFisika Dasar

Nama/NPM: Mustika saraswati/ 1406552906Fakultas/Program Studi: Teknik / Teknik KimiaGrup & Kawan Kerja:B31. Fairuz Qalbi Andara2. Salam Ayyasy3. Lien Anisa Kirana4. Gari Paksi Dirgantara5. Rayhan Sri Bayu Nanda Kusuma6. Rayhan HafizNo & Nama Percobaan:KR02 / Calori WorkMinggu Percobaan:3Tanggal Percobaan:Jumat, Mustika Saraswati 13 Maret 2015

Laboratorium Fisika DasarUPP IPDUniversitas IndonesiaDepok, 2015Calori WorkTujuan PraktikumMenghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.Alat1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )3. Termometer4. Voltmeter dan Ampmeter5. Adjustable power supply6. Camcorder7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatisTeoriEnergiEnergi adalah daya kerja atau tenaga, energi berasal dari bahasa Yunani yaitu energia yang merupakan kemampuan untuk melakukan usaha. Energi merupakan besaran yang kekal, artinya enegi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Ditinjau dari asalnya energi mempunyai bermacam-macam bentuk seperti berikut :1. Energi potensial2. Energi kinetic3. Energi kimia,4. Energi kalor5. Energi listrik6. Energi bunyi7. Energi nuklir8. Energi radiasi

KalorKalordidefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. 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 faktor1. massa zat2. jenis zat (kalor jenis)3. perubahan suhu

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan dalam kalor laten ada dua macam

Q = m.U Q = m.L

Dimana,

Q = Energi kalor (Joule)m = masa (Kg)L/U = Kalor lebur dan kalor uap (J/Kg)

Contoh perubahan yang sederhana yang sering terjadi adalah antara padat,cair, dan gas pada air. Es padat akan melebur menjadi air pada suhu 0oC, dan airakan berubah wujud menjadi gas pada suhu 100oC.Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.H = Q/(t2-t1)Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Contohnya, kalor jenis air adalah 4200 J/kg0C, artinya untuk memanaskan suhu 1 kg air sebesar 10C, diperlukan energy sebasar 4200 J. Untuk zat yang jenisnya sama, berarti juga memiliki kalor jenisyang sama besar. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalahkalorimeter. Perhatikan nilai kalor jenis berbagai benda pada tabel di bawah ini.

Tabel 1. Nilai Kalor Jenis Beberapa BahanSubstance Specific Heat Capacityat 25oC SubstanceSpecific Heat Capacityat 25oC in J/goC

H2gas14.267

He gas5.300

H2O(l)4.184

lithium3.56

ethyl alcohol2.460

ethylene glycol2.200

ice @ 0oC2.010

steam @ 100oC2.010

vegetable oil2.000

sodium1.23

air1.020

magnesium1.020

aluminum0.900

Concrete0.880

Glass0.840

potassium0.75

sulphur0.73

calcium0.650

iron0.444

nickel0.440

zinc0.39

copper0.385

brass0.380

sand0.290

silver0.240

tin0.21

lead0.160

mercury0.14

gold0.129

/goCsumber :http://www2.ucdsb.on.ca/tiss/stretton/database/Specific_Heat_Capacity_Table.html

Persamaan untuk mencari besar dari kalor jenis adalah sebagai berikut:

c = Q/m.(t2-t1)Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baruH = m.cAnalisis grafik perubahan wujud pada es yang dipanaskan sampai menjadi uap. Dalam grafik ini dapat dilihat semua persamaan kalor digunakan.

Keterangan :Pada Q1 es mendapat kalor dan digunakan menaikkan suhu es, setelah suhu sampai pada 0 C kalor yang diterima digunakan untuk melebur (Q2), setelah semua menjadi air barulah terjadi kenaikan suhu air (Q3), setelah suhunya mencapai suhu 100 C maka kalor yang diterima digunakan untuk berubah wujud menjadi uap (Q4), kemudian setelah berubah menjadi uap semua maka akan kembali terjadi kenaikan suhu kembali (Q5)Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas listrik, dll.Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.W = QUntuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :W = P.tKeterangan :W adalah energi listrik (J)P adalah daya listrik (W)t adalah waktu yang diperlukan (s)Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 t1) maka diperoleh persamaan ;P.t = m.c.(t2 t1)Asas Black

Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangantermal(suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :

Q lepas = Q terimaYang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah. Bila persamaan tersebut dijabarkan maka akan diperoleh :Q lepas = Q terimam1.c1.(t1 ta) = m2.c2.(ta-t2)Hubungan Energi dan KalorHubungan 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

DimanaW= 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)

DimanaQ= 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.Langkah Kerja1. Aktifkan Web cam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !2. Berikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor !

3. Hidupkan Power Supply dengan mengklik radio button disebelahnya.

4. Ambilah data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengklik icon ukur!

5. Perhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hingga mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .6. Ulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3

Hasil dan Evaluasi

Data Hasil PercobaanWaktuIVTemp

323.840.0020.9

623.840.0020.9

923.840.0020.9

1223.840.0020.9

1523.840.0020.9

1823.840.0020.9

2123.840.0020.9

2423.840.0020.9

2723.840.0020.9

3023.840.0020.9

335.130.6520.9

635.130.6521.0

935.130.6521.1

1235.130.6521.3

1535.130.6521.4

1835.130.6521.6

2135.130.6521.8

2435.250.6521.9

2735.130.6522.0

3035.130.6522.1

351.101.5622.1

651.101.5722.4

951.101.5723.3

1251.101.5724.2

1551.101.5725.1

1851.101.5725.9

2151.101.5726.7

2451.101.5727.4

2751.101.5728.0

3051.101.5728.5

342.091.0520.3

642.091.0520.5

942.091.0520.9

1242.091.0521.4

1542.091.0521.8

1842.091.0522.3

2142.091.0522.6

2442.091.0522.9

2742.091.0523.3

3042.091.0523.6

Grafik Hubungan Waktu dan Perubahan Suhu

Pada Tegangan V0WaktuIVTemp

323.840.0020.9

623.840.0020.9

923.840.0020.9

1223.840.0020.9

1523.840.0020.9

1823.840.0020.9

2123.840.0020.9

2423.840.0020.9

2723.840.0020.9

3023.840.0020.9

Pada tegangan V1WaktuIVTemp

335.130.6520.9

635.130.6521.0

935.130.6521.1

1235.130.6521.3

1535.130.6521.4

1835.130.6521.6

2135.130.6521.8

2435.250.6521.9

2735.130.6522.0

3035.130.6522.1

Pada tegangan V2WaktuIVTemp

351.101.5622.1

651.101.5722.4

951.101.5723.3

1251.101.5724.2

1551.101.5725.1

1851.101.5725.9

2151.101.5726.7

2451.101.5727.4

2751.101.5728.0

3051.101.5728.5

Pada tegangan V3WaktuIVTemp

342.091.0520.3

642.091.0520.5

942.091.0520.9

1242.091.0521.4

1542.091.0521.8

1842.091.0522.3

2142.091.0522.6

2442.091.0522.9

2742.091.0523.3

3042.091.0523.6

Pengolahan DataUntuk memenuhi tujuan dari praktikum ini yaitu menghitung kapasitas kalor. Untuk itu dapat diterapkan rumus seperti berikut ini :

W = Q..(1)V.I.t = H.(t2 - t1).(2)

H = kapasitas kalor

Dikarenakan data yang didapat bervariasi, maka harus dicari nilai kapasitas kalor rata-rata (H). Persamaan di atas dihubungkan dengan persamaan y = mx+b untuk dibuat grafik datanya.

W = Q

V.I.t = m.c.(t2-t1); dengan H (kapasitas kalor) = m.c; c = kalor jenis(J/gC)\

T =t ; dengan T = suhu (C) (3) y = m x + b

Setelah mendapatkan nilai dari variable m metode least square, maka karena kita mengetahui nilai V dan I dalam percobaan kita bisa mencari nilai kapasitas kalor dari masing masing voltase

Setelah mendapatkan nilai kapasitas kalor. Penghitungan dari kalor jenis dapat dilakukan dengan rumus biasa yaitu

C = m.c

Dengan :C = kapasitas kalorm = massac = kalor jenis

Sebelum menggunakan metode least square, diperlukan beberapa data untuk dimasukan ke dalam persamaan. Berikut ini adalah tabel dari dari data data yang dibutuhkan untuk menggunakan least square : Saat V = 0

Saat V = 0,65

Saat V = 1,57

Saat V = 1.05

Selanjutnya data data tersebut dimasukan kedalam persamaan sebagai berikut :

Sehingga didapatkan persamaan garis linear dan dapat dimasukan ke dalam grafik sebagai berikut :1. Saat V = 0 volt

2. Saat V = 0,65

3. Saat V = 1,57

4. Saat V = 1.05

Menghitung kapasitas kalor dan kalor jenis berdasarkan konduktor yang digunakanSeperti yang telah dijelaskan sebelumnya, setelah melakukan pengamatan dengan membuat grafik hubungan antara temperatur dan waktu, selanjutnya adalah menghitung kapsitas kalor dari masing masing tegangan, penghitungan kapasitas kalor adalah sebagai berikut :

a. Kapasitas kalor V1

m=

0.47=

C = 0.0486J/ mol0C

b. Kapasitas kalor V2m= 0.24 =C= 0.3343 J/ mol0Cc. Kapasitas Kalor V3m = 0,28=C= 0.1578 J/ mol0CSetelah kita memperoleh nilai kapasitas kalor dari masing-masing tegangan, kemudian kita tentukan jenis konduktor apa yang digunakan. Kapasitas kalor yang didapat yaitu :

a. V1 = 0,0486 J/ mol0C

b. V2 = 0,3343 J/ mol0C

c. V3 = 0,1578 J/ mol0C

Rata - rata kapasitas kalor adalah :

= 0,1802J/ mol0C

Menentukan jenis konduktor yang digunakanSetelah mendapatkan nilai kapasitas kalo yang digunakan, kitan tentukan jenis konduktor apa dari praktikum ini. Penentuan jenis konduktor yang digunakan dihitung berdasarkan nilai kalor jenis. Seperti yang telah dijelaskan dalam teori dasar. Kalor jenis dapat dihitung menggunakan persamaan :

Setelah menggunakan persamaan tersebut, didapatkan kalor jenis dari masing masing tegangan adalah sebagai berikut :1. Pada saat V1

= 0,243J/ g0C

2. Pada saat V2

= 0,1672J/ g0C

3. Pada saat V3

= 0,0789J/ g0C

Dari tiga nilai kalor jenis yang didapatkan pada percobaan dengan tigategangan yang berbeda, maka dapat diketahui bahwa kalor jenis rata-ratakonduktor adalah :

= 0,6795 J/ g0CJadi nilai kapasitas kalor dari logam yang dipakai adalah berdasarkan penghitungan sebesar 0,6795J/ g0C. Berdasarkan literature, kalor jenis logam yang paling mendekati data tersebut adalah kalor jenis dari Glass yaitu sebesar 0,840J/ g0C.7. ANALISISA. Analisis PercobaanPraktikan mengawali percobaan ini dengan mengaktifkan webcam. Hal ini ditujukan agar praktikan dapat melihat langsung rangkaian percobaan sesungguhnya yang terdapat didalam laboratorium sehingga praktikan dapat mengetahui dengan pasti alat alat apa saja yang akan digunakan dan dapat menganalisis percobaan ini. Alat alat yang digunakan untuk praktikum kali ini seperti temperatur, amperemeter, voltmeter, catu daya, camcorder dan juga kawat konduktorSetelah itu praktikan menggunakan tegangan V0 sebesar 0 volt kemudian mengaktifkan power supply sehingga energy listrik dapat dialirkan ke rangkaian. Penggunaan V0 ini ditujukan untuk mengetahui suhu awal (t0) dari konduktor yang digunakan. Pengukuran ini dilakukan sebanyak 10 kali dari 3 detik sampai dengan 30 detik. Menurut analisis praktikan tujuan dari pengukuran yang dilakukan berkali kali adalah untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.Setelah memakai tegangan awal sebesar 0 volt kemudian tegangan pertama, kedua dan ketiga yang digunakan adalah sebesar 0,65 volt, 1,57 volt, dan 1,05 volt. Praktikum dilakukan dengan langkah langkah yang sama seperti pada saat V awal. Hal ini dilakukan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap suhu, peningkatan serta penurunannyaB. Analisis Hasil dan PenghitunganPraktikum calori work ini bertujuan untuk mengetahui kapasitas kalor serta jenis konduktor yang digunakan. Karena itu, langkah langkah yang dilakukan untuk itu adalah yang pertama menggunakan rumus :

T = t (1)

Namun karena data yang ada sangat bervariasi maka digunakanlah metode least squre untuk data mendapatkan data yang representatifdengan menjadikannya sebagai persamaan linear (y = mx + b) Dalam persamaan least square kita memakai T sebagai variabel dari y, t dalam sekon sebagi variabel dari x, lalu kita akan mendapatkan nilai dari data m. Persamaan linear dari V1(0,67volt) adalah y = 0,47x + 20,72 V2 (1,63volt) adalah y = 0,24 + 20,71, dan yang terakhir V3 adalah y = 0,0280+ 25,82.

Karena data pada persamaan linear tersebut sebanding dengan persamaan (1) maka kita dapat mengambil data m untuk perhitungan kapasitas kalor.Kapasitas kalor yang didapatkan dari V1adalah sebesar 0,0486J/ mol0C, pada saat V2 sebesar 0,3343 J/ mol0C sedangkan pada saat V3 sebesar 0,1578 J/ mol0C. Sehingga dapat kita peroleh rata rata dari kalor jenis konduktor yang digunakan adalah sebesar 0,1802J/ mol0C. Setelah mendapatkan kapasitas kalor, maka selanjutnya kita dapat menghitung nilai kalor jenis untuk menentukan konduktor. Perhitungan kalor jenis dapat menggunakan rumus :

Massa yang digunakan adalah sebesar 2 gram. Dari rumus tersebut diperoleh masing masing kalor jenis dari setiap tegangan adalah V1 = 0,243J/ g0C; V2 = 0,1672 J/ g0C; V3 = 0,0789 J/ g0C. Dari masing masing kalor jenis tersebut untuk mencari konduktor yang digunakan dapat dilihat dari rata rata kalor jenis yang didapat dari membagi tiga hasil penjumlahan masing masing kalor jenis.

Dari hasil penghitungan yang dilakukan oleh praktikan, diperoleh hasil rata rata kalor jenis sebesar 0,6795 J/ g0C. Berdasarkan data yang ada, kalor jenis tersebut mendekati kalor jenis dari Glass yaitu sebesar 0,840 J/ g0C. Jadi kemungkinan besar konduktor yang digunakan adalah Glass walaupun adanya perbedaan angka yang bisa disebabkan oleh beberapa faktor.

C. Analisis GrafikPada grafik pertama yaitu pada saat V= 0 terlihat bahwa suhu tidak berubah terhadap waktu. Terlihat peningkatan yang sangat kecil pada akhirnya yaitu sebesar 0,10C. Hal ini disebabkan tidak adanya tegangan yang dapat mengubah energy listrik menjadi energy kalor sehingga karena tidak adanya panas yang terbentuk menyebabkan suhu tidak meningkat. Berbeda dengan pada saat V = 0. Pada saat V1, V2, serta V3 perubahan suhu cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya waktu. Selain dapat dari grafik yang meningkat yang diperjelas adanya garis linear, hal ini juga dapat dibuktikan dari gradient garis yang juga bernilai positif.Grafik ini membuktikan persamaanT = t sesuai karena kenaikan temperature berbanding lurus dengan waktu yang dipakai.D. Analisis KesalahanSetelah melakukan penghitungan, tidak ada kalor jenis yang sama dengan hasil yang diperoleh dengan yang ada pada data. Namun terdapat kalor jenis yang paling mendekai yaitu kalor jenis dari Glass. Untuk itu kita perlu menghitung kesalahan literatur untuk menganalisis kesalahan dalam praktikum ini. Penghitungan Kesalahan Literatur adalah sebagai berikut :

= 19,1%Terlihat bahwa persentase dari kesalahan literatur masih cukup tinggi yaitu sebesar 19,1%. Namun cukup sulit untuk menganalisis kesalahan dari praktikum rlab ini karena praktikum tidak dilakukan secara langsung oleh praktikan. Analisis yang dapat dibuat kesalahan dalam praktikum ini terjadi pada saat praktikan mengambil dan juga melakukan pengolahan data. Hal itu dapat terletak pada pemakaian persamaan, pengolahan angka,serta kesalahan memasukkan input.

8. KESIMPULAN Energi bersifat kekal, tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, hanya dapat berubah bentuk. Dalam praktikum ini Energi listrik berubah menjadi energi kalor Kenaikan suhu disebabkan oleh beberapa faktor yaitu besarnya tegangan dan arus yang diberikan, kapasitas kalor, serta waktu Kenaikan temperatur berbanding lurus dengan lamanya waktu Kalor jenis yang didapatkan dari percobaan ini sebesar 0,6795J/ g0C Dari kalor jenis tersenut dapat disimpulkan konduktor yang dipakai adalah Glass dengan kesalahan literature sebesar 19,1%

9. REFERENSIGiancoli, Douglas C. 2001.Fisika Jilid 1. Jakarta : ErlanggaHaliday dan Resnick.1991. Fisika Edisi ke-3 Jilid 1. Jakarta : ErlanggaTipler,P.A.1998. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga