LAPORAN PRAKTIKUM R-LAB

KR02

CALORI WORK

Nama : Muhammad Ravdi HIrzan

NPM : 1306365291

Fakultas : MIPA

Program Studi : Fisika

Group : 8

No Percobaan : KR02

Tanggal Percobaan : 24 Maret 2013

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD Universitas

Indonesia

I. Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II. Alat

1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )

3. Termometer

4. Voltmeter dan Ampmeter

5. Adjustable power supply

6. Camcorder

7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Prinsip Dasar

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 :

... ( 1 )

Dimana

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 denganpersamaan

:

Q = m c (Ta - T) ....................................................... (1)

Dimana

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.

IV. Cara Kerja

1. Mengaktifkan Web cam 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 disebelahnya.

4. Mengambil data perubahan temperatur , 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 web cam, menunggu hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

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

Gambar Prosedur Percobaan Calori Work

V. Data Pengamatan

Percobaan calori work yang dilakukan dengan cara online yang

menggunakan perangkat elektronik. Percobaan ini dilakukan dengan mengubah-

ubah tegangan V0, V1, V2, dan V3. Dan data hasil percobaan yang diperoleh dari

eksperimen yang dilakukan adalah sebagai berikut:

Tabel Data Percobaan Calori Work

1. Tegangan V0

No Waktu I V Temp1 3 23.84 0.00 20.72 6 23.84 0.00 20.83 9 23.84 0.00 20.84 12 23.84 0.00 20.75 15 23.84 0.00 20.66 18 23.84 0.00 20.77 21 23.84 0.00 20.78 24 23.84 0.00 20.79 27 23.84 0.00 20.7

10 30 23.84 0.00 20.7

2. Tegangan V1

No Waktu I V Temp1 3 35.36 0.66 20.62 6 35.36 0.66 20.73 9 35.36 0.66 20.94 12 35.36 0.66 21.15 15 35.36 0.66 21.36 18 35.36 0.66 21.47 21 35.36 0.66 21.68 24 35.36 0.66 21.79 27 35.36 0.66 21.8

10 30 35.36 0.66 21.9

3. Tegangan V2

No Waktu I V Temp1 3 51.45 1.60 22.42 6 51.56 1.60 22.83 9 51.56 1.60 23.64 12 51.45 1.60 24.45 15 51.45 1.60 25.36 18 51.45 1.60 26.17 21 51.56 1.60 26.88 24 51.45 1.60 27.59 27 51.56 1.60 28.1

10 30 51.45 1.60 28.8

4. Tegangan V3

No Waktu I V Temp1 3 42.32 1.07 27.92 6 42.32 1.07 27.83 9 42.32 1.07 27.84 12 42.32 1.07 27.85 15 42.32 1.07 27.96 18 42.32 1.07 287 21 42.32 1.07 28.18 24 42.32 1.07 28.19 27 42.32 1.07 28.1

10 30 42.32 1.07 28.1

VI. Grafik Data

1. Tegangan V0

20.5

20.55

20.6

20.65

20.7

20.75

20.8

20.85

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

p.

Waktu (s)

GRAFIK WAKTU TERHADAP SUHU (V0)

2. Tegangan V1

3. Tegangan V2

0

5

10

15

20

25

30

35

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

p.

Waktu (s)

GRAFIK WAKTU TERHADAP SUHU (V2)

19.5

20

20.5

21

21.5

22

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

p.

Waktu (s)

GRAFIK WAKTU TERHADAP SUHU (V1)

4. Tegangan V3

VII. Pengolahan Data

Menentukan kalor jenis dari kawat konduktor yang digunakan di dalam percobaan

Pada percobaan calori work ini, terjadi perubahan energi yang ditandai dengan terjadinya perbahan suhu.Perubahan bentuk energi terjadi dari energi listrik menjadi energi kalor. Dengan menggunakan hukum kekekalanenergi, besar kalor jenis maupun besar kapasitas kalor kawat konduktor pada tegangan V0, V1, V2, dan V3 dapatkita ketahui dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Q = W

m . c . ΔT = V . I . t

sehingga persamaan akhir dalam mencari kalor jenis adalah. ..persamaan diatas digunakan untuk menghitung c atau kalor jenis dari konduktor yang digunakan

di dalam percobaan.

Lain halnya dengan kapasitas kalor, kapasitas kalor (H) yang merupakan banyaknya kalor

yang dibutuhkan untuk menaikan suhu benda sebesar 1oC ini dapat dicari dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut:

27.6527.727.7527.827.8527.927.9528

28.0528.128.15

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Tem

p.

Waktu (s)

GRAFIK WAKTU TERHADAP SUHU (V3)

H = m. c ….. (1)

Subtitusikan = . .. ke persamaan 1

Sehingga persamaan untuk mencari kapasitas kalor dari konduktor yang digunakan adalah= . .∆Dimana massa yang akan dimasukkan ke dalam perhitungan nantinya adalah sebesar 0,002 kg.

1. Pada Tegangan V0 = 0 V

No Waktu(sekon)

I(miliampere)

V(Volt)

Temp(oC)

KalorJenis(J/kg0C)

KapasitasKalor

(J/0C)

1 3 23.84 0 20.7 0 02 6 23.84 0 20.8 0 03 9 23.84 0 20.8 0 04 12 23.84 0 20.7 0 05 15 23.84 0 20.6 0 06 18 23.84 0 20.7 0 07 21 23.84 0 20.7 0 08 24 23.84 0 20.7 0 09 27 23.84 0 20.7 0 0

10 30 23.84 0 20.7 0 0

Kalor Jenis Rata-Rata = 0 J/kg 0C

Kapasitas Kalor Rata – Rata = 0 J/ 0C

2. Pada Tegangan V1 = 0.66 V

No Waktu(sekon)

I(miliampere)

V(Volt)

Temp(oC)

Kalor Jenis(J/kg 0C)

Kapasitas Kalor(J/0C)

1 3 35.36 0.66 20.6 3.50064 0.7001282 6 35.36 0.66 20.7 7.00128 1.4002563 9 35.36 0.66 20.9 21.00384 1.0501924 12 35.36 0.66 21.1 28.00512 1.4002565 15 35.36 0.66 21.3 35.0064 1.750326 18 35.36 0.66 21.4 21.00384 4.2007687 21 35.36 0.66 21.6 49.00896 2.4504488 24 35.36 0.66 21.7 28.00512 5.6010249 27 35.36 0.66 21.8 31.50576 6.301152

10 30 35.36 0.66 21.9 35.0064 7.00128

Kalor Jenis Rata-Rata = 2.5904 J/kg 0C

Kapasitas Kalor Rata – Rata = 3.185 J/ 0C

3. Pada Tegangan V2 = 1.66 V

No Waktu(sekon)

I(miliampere)

V(Volt)

Temp(oC)

KalorJenis(J/kg0C)

KapasitasKalor

(J/0C)

1 3 51.45 1.6 22.4 61.740 0.493922 6 51.56 1.6 22.8 98.9952 1.237443 9 51.56 1.6 23.6 296.9856 0.928084 12 51.45 1.6 24.4 395.136 1.23485 15 51.45 1.6 25.3 555.660 1.3726 18 51.45 1.6 26.1 592.704 1.85227 21 51.56 1.6 26.8 606.3456 2.474888 24 51.45 1.6 27.5 691.488 2.82249 27 51.56 1.6 28.1 668.2176 3.71232

10 30 51.45 1.6 28.8 864.360 3.528

Kalor Jenis Rata-Rata = 483.163 J/kg 0C

Kapasitas Kalor Rata – Rata = 1.965 J/ 0C

4. Pada Tegangan V3 = 1.07 V

No Waktu(sekon)

I(miliampere)

V(Volt)

Temp(oC)

KalorJenis(J/kg0C)

KapasitasKalor

(J/0C)

1 3 42.32 1.07 27.9 61.13124 0.1502 6 42.32 1.07 27.8 13.58472 2.7163 9 42.32 1.07 27.8 0 04 12 42.32 1.07 27.8 0 05 15 42.32 1.07 27.9 33.9618 6.7926 18 42.32 1.07 28 40.75416 8.1507 21 42.32 1.07 28.1 47.54652 9.5098 24 42.32 1.07 28.1 0 09 27 42.32 1.07 28.1 0 0

10 30 42.32 1.07 28.1 0 0

Kalor Jenis Rata-Rata = 19.697 J/kg 0C

Kapasitas Kalor Rata – Rata = 2.732 J/ 0C

Jenis Konduktor yang Digunakan

Jenis konduktor yang digunakan pada percobaan ini dapat diketahui melalui nilai kapasitas kalor

ataupun kalor jenis yang telah diperoleh pada perhitungan sebelumnya. Karena ada tiga nilai kapasitas kalor

dan kalor jenis untuk tiga tegangan yang berbeda. Untuk menentukan kalor jenis konduktor tersebut, maka kita

merata-ratakan ketiga kalor jenis yang didapat.Dari ketiga percobaan diatas, maka nilai rata-rata dari kalor jenis

yang digunakan adalah:

C rata-rata = 176,255 J/kg 0C

Maka, kapasitas kalo rata – rata bisa didapatkan dari rumus= . −Kapasitas kalor rata-rata nya adalah = 3,52 J/ 0C

Maka dari tabel berikut ini :

Dari kalor jenis rata-rata dan kapasitas kalor rata-rata yang didapatkan, Zat yang paling mendekatiadalah Perak. Maka ,Konduktor yang dipakai di percobaan ini adalah konduktor perak.

VI. Analisis

1. Analisa Percobaan

Percobaan KR-02 yang berjudul Calori Work ini menggunakan peralatan eletroonik yang

berupa computer atau sejenisnya yang dapat terhubung dengan internet sehingga dapat

mengakses www.sitrampil.ui.ac.id. Percobaan ini menggunakan fasilitas Remote Laboratory

(R-Lab) yang memudahkan mahasiswa untuk melakukan praktikum secara online yang dapat

dilakukan dimanapun asalkan terhubung dengan internet. Ditengah kemudahan tersebut, perangkat

elektronik yang digunakan untuk mengakses sitrampil haruslah ter-install dengan perangkat lunak

Java Runtime Environment (JRE) untuk dapat melihat video percobaan yang kita lakukan.

Pertama sebelum melakukan percobaan, praktikan harus memastikan bahwa perangkat

elektronik yang kita gunakan sudah terhubung dengan internet. Lalu setelah itu, praktikan masuk

atau log in ke situs http://www.rlab.ui.ac.id. Setelah itu, masuk ke link yang mengarahkan ke

bagian race dan halaman percobaan. Langkah selanjutnya dilakukan adalah mengklik icon video

untuk mengamati kerja alat yang digunakan. Pengaktifan web cam akan memunculkan gambar alat

yang akan digunakan dalam percobaan. Tegangan listrik yang diberikan menjadi variabel bebas

yang berubah-ubah. Dalam percobaan ini, tegangan awal yang digunakan adalah nol. Kemudian,

tegangan dinaikkan menjadi V1 yang besarnya 0,66 volt, V2 yang besarnya 1,6 volt, dan V3 yang

besarnya 1,07 volt. Dengan adanya tegangan yang diberikan pada konduktor, suhu berubah secara

perlahan-lahan. Dalam percobaan ini, setiap perubahan suhu

Saat tegangan dicatat selama 30 detik dengan selang 3 detik sekali sehingga dalam setiap

nilai tegangan terdapat sepuluh macam nilai temperatur dan sepuluh macam nilai arus yang sesuai

dengan waktu yang digunakan. Sehingga kita akan mendapatkan data-data yang kita inginkan dan

mengolah semua data untuk mencari data lain yang kita inginkan seperti data untuk grafik hubungan

antara temperature dengan waktu, kalor jenis, dan kapasitas kalor dari kawat konduktor yang

digunakan dalam percobaan R-Lab ini.

2. Analisa Hasil Percobaan

Dari percobaan yang dilakukan, kita akan mendapatkan nilai perubahan suhu yang terjadi,

kalor jenis, dan kapasitas kalor dari kawat konduktor yang digunakan di dalam percobaan yang

dilakukan secara online ini. Karena percobaan ini menggunakan variasi dalam tegangan yang

diubah-ubah sebanyak 3 kali sehingga praktikan akan mendapatkan 4 variasi data dengan tegangan

dengan perubahan temperature yang berbeda-beda juga dalam 30 detik dengan selang 3 detik.

Dari percobaan pertama yang dilakukan dengan menggunakan tegangan sebesar 0 volt (V0)

, didapat bahwa pada saat tegangan yang diberikan adalah 0 volt atau bisa saja disebut tidak ada

tegangan yang diberikan maka suhu hanya akan mengalami perubahan yang sangat kecil, bahkan

dapat dianggap tidak ada. Hal ini disebabkan pada saat tidak ada tegangan yang diberikan maka

tidak ada energy yang membuat elektron-elektron pada logam atau kawat konduktor tidak

mengalami pergerakan yang akan diubah menjadi energi panas. Perubahan kecil pada suhu tersebut

isebabkan oleh suhu sistem lebih rendah daripada suhu lingkungan, sehingga terjadi perubahan pada

sistem.

Dari percobaan kedua yang dilakukan dengan menggunakan tegangan sebesar 0,66 volt

(V1), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan pada rangkaian listrik, terjadi perubahan

suhu yang cukup signifikan. Suhu awal yang tercatat adalah sebesar 20.6oC dan suhu akhir yang

tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar 21.9oC. dan dari perhitungan yang dilakukan, maka

diketahui bahwa besar kalor jenisnya adalah 25.904 J/kgoCdan kapasitas kalornya

adalah 3.185 J/oC

Dari percobaan ketiga yang dilakukan dengan menggunakan tegangan sebesar 1,6 volt

(V2), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan pada rangkaian listrik, terjadi perubahan

suhu yang cukup signifikan. Suhu awal yang tercatat adalah sebesar 22.4oC dan suhu akhir yang

tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar 28.8oC. dan dari perhitungan yang dilakukan, maka

diketahui

bahwa besari kalor jenisnya adalah 483.163 J/kgoC dan kapasitas kalornya adalah 1.965 J/oC.

Dari percobaan terakhir yang dilakukan dengan menggunakan tegangan sebesar 1,09 volt

(V3), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan pada rangkaian listrik, terjadi perubahan

suhu yang cukup signifikan. Suhu awal yang tercatat adalah sebesar 23.5oC dan suhu akhir yang

tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar 30oC. dan dari perhitungan yang dilakukan, maka

diketahui bahwa besari kalor jenisnya adalah 19.697 J/kgoC dan kapasitas kalornya adalah

2.732 J/oC.

Jika kita mengamati perubahan suhu yang dialami oleh sistem, kita dapat mengambil

kesimpulan bahwa semakin tinggi tegangan yang diberikan kepada kawat konduktor, akan semakin

tinggi pula kenaikan suhu yang terjadi. Hal ini terjadi karena dengan memperbesar tegangan

yang diberikan, berarti memperbesar juga energi listrik tersebut menurut persamaan W = V .I . t.

Dengan energi listrik yang lebih besar akan menyebabkan elektron pada logam atau kawat

konduktor bergerak semakin cepat dan akan mengakibatkan kenaikan suhu pada sistem.

Selain itu dari keempat kalor jenis dan kapasitas kalor yang ada, maka kita akan merata-

ratakan data-data tersebut sehingga kita akan mendapatkan kalor jenis rata-rata dan kapasitas

kalor rata-rata yaitu sebesar 176.255 J/kgoC. Dari kalor jenis rata-rata yang kita dapatkan dari

perhitungan data percobaan maka kita dapat menentukan jenis konduktor yang digunakan pada

percobaan dengan membandingkan kalor jenis rata-rata yang didapatkan dengan daftar kalor

jenis yang ada di bagian dasar teori. Percobaan ini menggunakan kawat konduktor berupa

perak dengan kalor jenis 230 J/kgK .

3. Analisa Grafik

Di dalam percobaan calori works terdapat 4 buah grafik yang dapat dibuat sebagai akibat adanya

variasi pada tegangan yang diberikan. Keempat grafik ini menunjukkan hubungan antara

temperature dengan waktu. Dari Grafik V1 sampai dengan grafik V3, seiring waktu meningkat,

suhunya juga meningkat. Jadi, suhu berbanding lurus dengan waktu.

VII. KESIMPULAN

Besarnya energy listrik yang akan diubah menjadi energi kalor adalah sama sesuai dengan

Hukum Kekekalan Energi.

Semakin besar tegangan yang diberikan, maka perubahan suhu yang terjadi akan semakin

besar. Hal ini disebabkan Karena energi litrik yang diberikan semakin besar yang akan

menyebabkan pergerakan partikel semakin cepat dan pada akhirnya berdampak kepada

perubahan suhu di dalam rangkaian.

Besarnya kalor jenis bergantung kepada waktu, arus listrik yang mengalir, tegangan yang

diberikan, perubahan suhu, dan massa kawat konduktor yang akan dicari kalor jenisnya.

Kalor jenis yang didapatkan dari hasil perhitungan diatas adalah 176.255 J/kgOC.

Besarnya kapasitas kalor bergantung kepada waktu, arus listrik yang mengalir, tegangan yang

diberikan, dan perubahan suhu tanpa dipengaruhi oleh massa konduktor tersebut. Kapasitas

kalor yang didapatkan dari hasil perhitungan diatas adalah 3.52 J/OC.

Percobaan menggunakan kawat konduktor yang berbahan perak yang mempunyai

kalor jenis 230 J/kg

VIII. REFERENSI

1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition,Prentice Hall, NJ, 2000.

2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, ExtendedEdition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.