Laporan Praktikum KR02 Angeline Paramitha
-
Upload
angeline-paramitha -
Category
Documents
-
view
52 -
download
15
description
Transcript of Laporan Praktikum KR02 Angeline Paramitha
Calori Work ( KR02 ) Page 1
LAPORAN R-LAB
Nama/NPM : Angeline Paramitha/1306409305
Fakultas/Prog. Studi : Teknik/Teknik Kimia
Group & Kawan Kerja : Ahmad Hamidi
Aldhi Saputro
Ahmad Shobri
Akwila Eka Meliani
Ali Akbar
Aji Tata Irwinsyah
Andrea Rizky Sabrina Harahap
No & Nama Percobaan : KR 02 & Calori Work
Minggu Percobaan : Pekan 1
Tanggal Percobaan : 27 Februari 2014
Nama Asisten :
Laboratorium Fisika Dasar
UPP IPD
Universitas Indonesia
Calori Work ( KR02 ) Page 2
Calori Work
I. Tujuan Praktikum
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
II. Alat
1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan
2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gram )
3. Termometer
4. Voltmeter dan Amperemeter
5. Adjustable Power Supply
6. Camcorder
7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. Teori
Kalor dapat didefinisikan sebagai proses transfer energi dari suatu zat ke zat
lainnya dengan diikuti perubahan temperatur. Satuan kalor adalah joule (J) yang
diambil dari nama seorang ilmuwan yang telah berjasa dalam bidang ilmu Fisika,
yaitu James Joule. Satuan kalor lainnya adalah kalori. Hubungan satuan joule dan
kalori, yakni 1 kalori = 4,184 joule.
Hubungan kekekalan energi mengatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau
diciptakan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Pada
percobaan ini akan dilakukan pengkonversian energi, dari energi listrik menjadi
energi panas. Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu koduktor yang
mempunyai resistansi dinyatakan dengan persamaan :
W = V. I .T
Dimana
W = energi listrik ( joule )
V = Tegangan listrik ( volt )
Calori Work ( KR02 ) Page 3
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)
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 perubahan temperatur
dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan.
Kalor Jenis dan Kapasitas Kalor
Kalor jenis suatu benda dapat didefinisikan sebagai jumlah kalor yang diperlukan
untuk menaikkan temperatur 1 kg suatu zat sebesar 1 K. Kalor jenis menunjukkan
kemampuan suatu benda untuk menyerap kalor. Semakin besar kalor jenis suatu benda,
semakin besar pula kemampuan benda tersebut untuk menyerap kalor. Secara
matematis, kalor jenis suatu zat dapat dituliskan sebagai berikut.
c = =
Calori Work ( KR02 ) Page 4
Dengan
c = kalor jenis suatu zat (J/kg K)
Q = kalor (J)
m = massa benda (kg), dan
ΔT = perubahan temperatur (K)
Untuk suatu benda, faktor mc dipandang sebagai satu kesatuan dan faktor ini
disebut sebagai kapasitas kalor. Secara matematis, dituliskan sebagai berikut.
C = c m =
Satuan kapasitas kalor adalah J/K. Besarnya kalor suatu zat adalah
Q = m c ΔT Q = C ΔT
C = =
IV. Cara Kerja
1. Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di
bagian bawah halaman ini.
2. Mengaktifkan web cam dengan 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 , yaitu 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 pada no.2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3.
Calori Work ( KR02 ) Page 5
V. Data Hasil Percobaan
Praktikan menggunakan data percobaan yang ke-7. Data diperoleh
berdasarkan percobaan yang dilakukan dengan R-Lab. Berikut adalah data tersebut:
1. Data percobaan V0
Waktu Kuat Arus ( I )
Tegangan ( V ) Temperatur ( 0C )
3 23,84 0 22,3
6 23,84 0 22,3
9 23,84 0 22,3
12 23,84 0 22,3
15 23,84 0 22,3
18 23,84 0 22,3
21 23,84 0 22,3
24 23,84 0 22,3
27 23,84 0 22,3
30 23,84 0 22,3
2. Data percobaan V1
Waktu Kuat Arus ( I ) Tegangan ( V ) Temperatur ( 0 C )
3 35,36 0,66 22,2
6 35,36 0,66 22,3
9 35,36 0,66 22,4
12 35,36 0,66 22,6
15 35,36 0,66 22,8
18 35,36 0,66 23
21 35,36 0,66 23,1
24 35,36 0,66 23,3
27 35,36 0,66 23,4
30 35,36 0,66 23,4
3. Data percobaan V2
Waktu Kuat Arus ( I ) Tegangan ( V ) Temperatur ( 0C )
3 51,45 1,59 22,4
6 51,56 1,59 22,9
9 51,45 1,6 23,9
12 51,56 1,6 24,9
15 51,56 1,6 25,9
18 51,56 1,6 26,8
21 51,56 1,6 27,6
24 51,56 1,6 28,4
27 51,56 1,6 29,1
30 51,56 1,6 29,7
Calori Work ( KR02 ) Page 6
4. Data percobaan V3
Waktu Kuat Arus ( I ) Tegangan ( V ) Temperatur ( 0C )
3 42,32 1,07 22,7
6 42,32 1,07 22,9
9 42,32 1,07 23,3
12 42,32 1,07 23,8
15 42,32 1,07 24,2
18 42,32 1,07 24,6
21 42,32 1,07 24,9
24 42,32 1,07 25,3
27 42,32 1,07 25,6
30 42,32 1,07 25,9
VI. Pengolahan Data
Setelah praktkan mendapatkan data dari percobaan V0 sampai dengan V3,
maka praktikan mengolah data tersebut dalam bentuk grafik. Grafik ini menunjukkan
hubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan kepada
kawat konduktor.
1. Hubungan Temperatur dan Waktu untuk Setiap Tegangan
a. V0
Calori Work ( KR02 ) Page 7
b. V1 c. V2
Calori Work ( KR02 ) Page 8
d. V3
2. Menghitung Kapasitas Kalor (C) berdasarkan Konduktor yang Digunakan
Setelah dilakukan pengamatan, serta kita telah membuat grafik hubungan
antara temperatur dengan waktu untuk masing-masing tegangan. Langkah
selanjutnya adalah menghitung kapasitas kalor berdasarkan nilai tegangan masing-
masing. Menghitung kapasitas kalor dapat dihitung menggunakan rumus :
C =
a. Kapasitas kalor V1
Dik : i = 35,36 mA = 0,03536 A
V = 0,66 volt
Δt= 30 – 3 = 27 s
ΔT= 23,4 – 22,2 = 1,2 0C
C = = = 0,53 J/ mol0C
Calori Work ( KR02 ) Page 9
b. Kapasitas kalor V2
Dik : i = 51,56 mA = 0,05156 A
V = 1,6 volt
Δt= 30 – 3 = 27 s
ΔT= 29,7 – 22,4 = 7,3 0C
C = = = 0,31 J/ mol0C
c. Kapasitas kalor V3
Dik : i = 42,32 mA = 0,04232 A
V = 1,07 volt
Δt= 30 - 3 = 27 s
ΔT= 25,9 – 22,7= 3,2 0C
C = = = 0,38 J/ mol0C
Setelah memperoleh nilai kapasitas kalor dari masing-masing tegangan,
selanjutnya kita dapat menentukan jenis konduktor apa yang digunakan.
Kapasitas kalor yang didapat yaitu :
a. V1 = 0,53 J/ kg0C
b. V2 = 0,31 J/ kg0C
c. V3 = 0,38 J/ kg0C
Jadi, rata-rata kapasitas kalor pada percobaan tersebut yaitu :
Ci = = 0,41 J/ mol0C
Calori Work ( KR02 ) Page 10
3. Menentukan Jenis Konduktor yang Digunakan
Setelah memperoleh nilai kapasitas kalor dari masing-masing tegangan, kita
dapat menentukan jenis konduktor apa yang digunakan dengan cara menghitung kalor
jenis konduktor tersebut. Kalor jenis dapat diperoleh dengan cara:
C =
a. Menghitung kalor jenis pada V1
Dik : i = 35,36 mA = 0,03536 A
V = 0,66 volt m= 2 gr = 0,002 kg
Δt= 30 – 3 = 27 s
ΔT= 23,4 – 22,2 = 1,2 0C
C =
= = 262,548 J/ kg0C
b. Menghitung kalor jenis pada V2
Dik : i = 51,56 mA = 0,05156 A
V = 1,6 volt m= 2 gr = 0,002 kg
Δt= 30 – 3 = 27 s
ΔT= 29,7 – 22,4 = 7,3 0C
C =
= = 152,561 J/ kg0C
c. Menghitung kalor jenis pada V3
Dik : i = 42,32 mA = 0,04232 A
V = 1,07 volt m= 2 gr = 0,002 kg
Δt= 30 - 3 = 27 s
ΔT= 25,9 – 22,7= 3,2 0C
C =
= = 191,035 J/ kg0C
Calori Work ( KR02 ) Page 11
Jenis konduktor yang digunakan dapat dihitung dengan mencari nilai rata-
rata dari kalor jenis tersebut :
Ci = = 202,048 J/ kg0C
Berdasarkan perhitungan kalor jenis di atas, nilai kalor jenis yang
mendekati ialah perak yakni 236 J/Kg0C. Tetapi dalam hasil perhitungan,
didapatkan nilai yang sedikit jauh mencapai 236 J/Kg0C dari konduktivitas perak.
Oleh sebab itu kita wajib menghitung kesalahan literatur yang terjadi, sebagai
berikut :
Krel = │ │x 100%
= │ │x 100%
= 14,39 %
VII. Analisis
Percobaan yang saya lakukan pada pekan pertama yaitu calori work (KR02).
Tujuan percobaan ini adalah untuk mengetahui besar dan nilai kapasitas kalor dari
kawat konduktor. Besaran ini didapatkan dengan mengkonversikan energi listrik
menjadi energi panas. Teknis pengerjaannya ialah menggunakan R-lab yaitu
percobaan yang dapat dilakukan oleh mahasiswa kapan saja, dengan syarat laptop atau
komputer tersambung dengan jaringan internet. Mahasiswa dipermudah dengan
cara melakukan percobaan atau praktikum tersebut tanpa harus mendatangi
laboratorium fisika di F-MIPA UI. Peralatan untuk melakukan praktikum telah
tersedia secara lengkap di dalam website. Peralatan ini dapat digunakan apabila
laptop atau komputer praktikan memiliki aplikasi java dan web camera.
Percobaan calori work ini menggunakan alat seperti temperatur, amperemeter,
voltmeter, adjustable power supply (catu daya), camcorder dan juga kawat
konduktor. Setelah alat tersebut terpasang, praktikan mengamati kondisi awal
dengan V=0. Sehingga akan didapatkan suhu awal dan juga kuat arus pada konduktor
Calori Work ( KR02 ) Page 12
kawat tersebut. Hasil nilai ini terjadi karena adanya pengaliran listrik terhadap
kawat penghantar.
Aliran listrik tersebut dapat mempengaruhi laju suhu dan kuat arus pada
kawat, sehingga menghasilkan data temperatur serta kuat arus yang berbeda-beda.
Bervariasinya data temperatur dan kuat arus pada percobaan ini terjadi karena
adanya perbedaan tegangan yang diberikan pada kawat konduktor.
Dengan data pengamatan yang diperoleh, praktikan dapat menghitung
kapasitas kalor suatu zat dengan memasukkan data-data tersebut ke dalam persamaan-
persamaan yang telah ada di prinsip dasar. Dengan menggunakan metode least square,
persamaan energi kalor dan energi listrik dihubungkan menjadi persamaan garis lurus,
seperti di bawah ini:
ΔT = ; dengan T = suhu (0C)
y = a x + b
Di mana nilai a dan b dapat diperoleh dengan :
a =
b =
Setelah memasukkan data yang diperoleh pada praktikum ke dalam persamaan
dan setelah melakukan perhitungan datam diperoleh persamaan garis lurus yang
bervariasi
Persamaan garis lurus pada saat V1, yaitu y = 0,1497x + 22,027
Persamaan garis lurus pada saat V2, yaitu y = 0,8521x + 21,473
Persamaan garis lurus pada saat V3, yaitu y = 0,3721x + 22,273
Untuk membuktikan teori kekekalan energi yaitu energi listrik yang ada pada
catu daya berubah menjadi energi kalor, praktikan melakukan percobaan terhadap
kawat penghantar yang sama sebanyak 4 kali. Percobaan pertama dilakukan pada saat
tegangan bernilai 0. Percobaan kedua dilakukan pada saat tegangan bernilai 0,66.
Percobaan ketiga bernilai 1,6 volt. Terakhir, percobaan menggunakan tegangan
bernilai 1,07 volt. Pengamatan tersebut dilakukan selama sepuluh detik dengan selang
waktu tiap satu detik. Setiap detiknya kawat penghantar tersebut akan mengalami
Calori Work ( KR02 ) Page 13
kenaikkan temperatur, kecuali ketika percobaan tersebut memiliki tegangan
sebesar 0 volt.
Setelah proses pengamatan selesai, praktikan membuat grafik hubungan
antara temperatur dengan waktu dari setiap tegangan yang ada. Hal ini dilakukan agar
praktikan lebih memahami perubahan temperatur yang ada. Tahap selanjutnya ialah
mencari besar kapasitas kalor masing-masing tegangan untuk mengetahui jenis
konduktor apa yang digunakan. Setelah diperoleh hasil ketiganya, kemudian
praktikan menghitung nilai rata-rata dari kapasitas kalor yang ada.
Berdasarkan perhitungan yang ada, praktikan mendapatkan hasil rata-rata
kapasitas kalor sebesar 0,41 J/ mol0C . Untuk kalor jenis, praktikan memperoleh
hasil 202,048 J/kg0C. Nilai tersebut mendekati nilai kalor jenis pada perak
dengan kesalahan literatur sebesar 14,39 %. Ketidakakuratan ini terjadi karena
praktikan tidak memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web camera saat
mengambil data kedua. Seharusnya praktikan menunggu hingga temperatur kawat
mendekati temperatur awal saat diberikan tegangan berupa V0 dari alat yang
ditampilkan pada percobaan R-lab. Akibatnya, ketika memberi tegangan yang
berbeda, sisa dari tegangan awal mempengaruhi nilai temperatur.
Selain karena adanya masalah teknis, ketidakakuratan data tersebut terjadi
akibat nilai kalor yang kecil, tetapi memiliki nilai konduktivitas yang tinggi. Dengan
adanya nilai konduktivitas yang tinggi dapat menaikkan suhu dengan energi yang
kecil. Sedangkan untuk benda yang memiliki kalor jenis besar, otomatis benda
tersebut membutuhkan energi yang besar untuk menaikkan suhunya. Sehingga, benda
yang kalor jenisnya tinggi , berarti konduktivitasnya rendah.
VIII. Kesimpulan
Setelah dilakukan pengamatan terhadap percobaan yang ada, maka
dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Kenaikkan suhu kawat konduktor bergantung pada seberapa besar tegangan yang
diberikan serta lama arus listrik yang dialirkan.
2. Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor.
3. Nilai kapasitas kalor suatu konduktor dapat dihitung dengan mengalikan besaran
tegangan, kuat arus listrik, dan selisih waktu. Hasil tersebut kemudian kita bagi
dengan selisih temperatur awal dan akhir.
Calori Work ( KR02 ) Page 14
4. Nilai kalor jenis suatu konduktor dapat dihitung dengan mengalikan besaran
tegangan, kuat arus listrik dan selisih waktu. Hasil tersebut kemudian kita bagi
dengan hasil kali dari massa konduktor dengan selisih temperatur awal dan akhir.
5. Konduktor yang memiliki kapasitas kalor kecil, biasanya memiliki
konduktivitas yang tinggi. Berarti kapasitas kalor berbanding terbalik
dengan konduktivitas suatu konduktor.
6. Pada percobaan ini konduktor yang digunakan ialah perak dengan
kesalahan literatur sebesar 14,39 %. Kesalahan tersebut dikarenakan pada saat
percobaan dilakukan, terjadi kesalahan teknis yang mengganggu proses
pengamatan dan pengolahan data.
IX. Referensi
Giancoli, D.C. (2000) Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition.
Prentice Hall, NJ.
Halliday, Resnick, Walker. (2005). Fundamentals of Physics, 7th Edition.
Extended Edition John Wiley & Sons, Inc., NJ.
Tipler, P.A. (1998). Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1(Terjemahan).
Jakarta : Erlangga.