LAPORAN PRAKTIKUM2

LAPORAN PRAKTIKUM

Remote Laboratory

Disipasi Kalor Hot Wire

Nama : Elsa Angelina

NPM : 1306443066

Fakultas/ Prog, Studi : MIPA/ FISIKA

Nomor dan nama percobaan : KR01/Disipasi Kalor Hot Wire

Minggu percobaan : Pekan 7

Tanggal percobaan : 24 April 2014

Laboratorium Fisika Dasar

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar

Universitas Indonesia

2014

Disipasi Kalor Hot Wire

I. Tujuan Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. Alat 1. kawat pijar (hotwire) 2. Fan 3. Voltmeter dan Ampmeter 4. Adjustable power supply 5. Camcorder 6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Teori Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

P = v i Δ t … ( 1 )

Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah. Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang dirumuskan sebagai :

Overheat Ratio = 𝐑𝐰

𝐑𝐚

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara). Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan referensi (reference velocity , U) setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat dievaluasi menggunakan persamaan tersebut.

E2= A+ BUn

Persamaan yang didapat berbentuk persamaan linear atau persamaan polinomial. Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.

IV. Cara Kerja 1. Mengaktifkan web cam dengan mengklik icon video pada

halaman web r-Lab. 2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan

meng”klik” pilihan drop down pada icon “atur kecepatan aliran”. 3. Menghidupkan motor pengerak kipas dengan meng”klik” radio

button pada icon “menghidupkan power supply kipas. 4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan

cara mengklik icon “ukur”. 5. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 ,

190 dan 230 m/s.

V. Data Pengamatan Kecepatan angin 0 m/s

Kecepatan angin 70 m/s


Waktu Kec Angin V-HW I-HW

1 0 2.112 54.6

2 0 2.112 54.2

3 0 2.112 53.9

4 0 2.112 53.9

5 0 2.112 54.3

6 0 2.112 54.5

7 0 2.112 54.1

8 0 2.112 53.9

9 0 2.112 53.9

10 0 2.112 54.2


1 70 2.067 54.8

2 70 2.066 55.4

3 70 2.068 55.3

4 70 2.070 54.5

5 70 2.069 54.2

6 70 2.066 54.3

7 70 2.066 54.9

8 70 2.067 55.5

9 70 2.068 55.1

10 70 2.066 54.4


1 110 2.049 54.4

2 110 2.049 54.7

3 110 2.049 55.5

4 110 2.049 55.9

5 110 2.050 55.5

6 110 2.050 54.8

7 110 2.051 54.3

8 110 2.050 54.4

9 110 2.049 54.8

10 110 2.049 55.4




IV. Pengolahan Data Grafik Tegangan Hotwire(V-HW) terhadap Waktu masing-masing

Kecepatan Udara

Waktu Kec Udara V-HW I-HW

1 150 2.043 55.0

2 150 2.042 55.8

3 150 2.042 56.1

4 150 2.042 55.4

5 150 2.042 54.6

6 150 2.041 54.5

7 150 2.041 55.1

8 150 2.042 55.9

9 150 2.040 56.0

10 150 2.041 55.1


1 190 2.036 56.3

2 190 2.035 55.6

3 190 2.036 54.7

4 190 2.036 54.7

5 190 2.036 55.6

6 190 2.035 56.3

7 190 2.035 55.6

8 190 2.036 54.7

9 190 2.036 54.7

10 190 2.036 55.3


1 230 2.032 54.8

2 230 2.032 55.6

3 230 2.032 56.4

4 230 2.032 55.9

5 230 2.032 54.9

6 230 2.032 54.7

7 230 2.032 55.4

8 230 2.032 56.4

9 230 2.032 56.0

10 230 2.032 55.0

0

1

2

3

0 5 10 15

V-H

W

Waktu

Grafik V-HW terhadap WaktuKec Angin 0 m/s

2.0642.0662.068

2.072.072

0 5 10 15

V-H

W

Waktu


2.0482.049

2.052.0512.052

0 5 10 15

V-H

W

Waktu


2.038

2.04

2.042

2.044

0 5 10 15

V-H

W

Waktu


2

2.05

2.1

2.15

0 50 100 150 200 250Vra

ta-r

ata

(v

olt

)

Kec Angin (m/s)

Grafik Vrata-rata terhadap Kec Angin

Grafik Tegangan Hotwire terhadap Kecepatan aliran angin.

kec angin (m/s) Vrata-rata (Volt)

0 2.112

70 2.0673

110 2.0495

150 2.0416

190 2.0357

230 2.032

2.03452.035

2.03552.036

2.0365

0 5 10 15

V-H

W

Waktu


0

1

2

3

0 5 10 15

V-H

W

Waktu


persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire

𝑚 =𝑛 Σ𝑥𝑦−(Σ𝑥)(Σ𝑦)

𝑛 (Σ𝑥2)−(Σ𝑥)2=

6(1530.539)−(750)(12.3381)

6(128500)−562500 = -0.000337367

𝑚 =(Σ𝑥2)(Σ𝑦)−(Σ𝑥)(Σx𝑦)

𝑛 (Σ𝑥2)−(Σ𝑥)2=

128500(12.3381)−(750)(1530.539)

6(128500)−562500 = 2.0985

Persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire

Y = mx+b

= -0. 000337367x + 000337367

Dengan menggunakan fungsi dari tegangan hot wire kita bisa mendapatkan fungsi kecepatan aliran udara.

y= -0. 000337367x + 000337367

y= tegangan listrik

x= kecepatan aliran udara

Jika kita substitusikan nilai x yang merupakan besar tegangan listrik dari hasil percobaan, maka akan kita dapatkan nilai y yang merupakan kecepatan aliran udara yang mendekati nilai yang sama dengan kecepatan yang sebelumnya telah diberikan dalam percobaan dan begitu pula sebaliknya.

V. Analisis

Analisis percobaan

Percobaan disipasi kalor hot wire ini, percobaan ini dilakukan dengan menggunakan media personal komputer yang terhubung dengan internet atau disebut R-Lab. Pada percobaan ini praktikan ingin membuktikan apakah hot

No x y X2 Y2 xy

1 0 2.112 0 4.460544 0

2 70 2.0673 4900 4.27372929 144.711

3 110 2.0495 12100 4.20045025 225.445

4 150 2.0416 22500 4.16813056 306.24

5 190 2.0357 36100 4.14407449 386.783

6 230 2.032 52900 4.129024 467.36

Σ 750 12.3381 128500 25.37595259 1530.539

Σ2 562500 152.2287116 16512250000 643.9389698 2342549.631

wire dapat mengukur kecepatan udara. Cara membuktikannya ialah praktikan dengan menggunakan hot wire menentukan berapa voltase yang akan dihasilkan dari kecepatan angin yang telah diberikan.

Prinsip kerja hot wire ialah kawat panas yang ada pada hot wire ialah sumber panas dan sensor temperatur. Kawat tersebut terletak pada tabung yang telah terisi oleh fluida, yang dalam hal ini ialah angin, yang akan diukur konduktivitas termalnya. Kawat yang berada dalam tabung itu akan di aliri arus listrik untuk memanaskan fluida. Sehingga didapat semakin besar konduktivitas termal dari fluida maka semakin kecil arus listriknya.

Analisis grafik

Dari percobaan ini, praktikan membuat 2 macam grafik yaitu grafik tegangan terhadap waktu masing-masing kecepatan aliran udara dan grafik tegangan rata-rata yang dihasilkan terhadap kecepatan angin.

Grafik tegangan terhadap waktu disetiap kecepatan aliran udara berbeda beda. Pada saat kecepatan angin 0 m/s saat itu dianggap dalam suasana hampa udara. Nilai tegangan listrik akan semakin berkurang seiring dengan semakin besarnya kecepatan angin yang diberikan. Hal tersebut karena semakin besar kecepatan angin maka akan memberikan resistansi energi listrik yang semakin besar, sehingga daya listrik yang akan dihasilkan semakin kecil sehingga menyebabkan energi kalor yang semakin kecil pula.

Grafik kedua yaitu grafik tegangan rata-rata yang dihasilkan terhadap kecepatan angin, dapat dilihat bahwa semakin besarnya kecepatan angin yang diberikan maka semakin kecil tegangan yang akan dihasilkan. Hal ini dapat terjadi karena konduktivitas termal yang telah dibawa oleh angin yang lebih besar akan lebih besar pula. Sehingga pada kawat. arus listrik yang mengalir akan semakin kecil dan tegangan yang dihasilkan pun akan kecil pula.

Analisis data

Dari data yang telah diperoleh praktikan, praktikan dapat mencari fungsi dari tegangan hot wire dengan menggunakan metode least square. Disini, praktikan menggunakan x sebagai kecepatan aliran udara dan y sebagai tegangan yang dihasilkan oleh hot wire. Dengan menggunakan rumus least square, pengamat bisa mendapat kan nilai m dan b sehingga di dapatkan fungsi dari tegangan hot wire.

Dari persamaan yang telah di dapatkan, kecepatan aliran udara dan tegangan yang dihasilkan hot wire dapat dikatakan berhubungan. Sehingga, dengan kawat yang dapat diketahui tegangannya, pengamat bisa mendapatkan kecepatan angin begitu pula sebaliknya, jika diketahui kecepatan aliran udara maka dapat diketahui berapa tegangan yang akan dihasilkan oleh kecepatan aliran udara tersebut, seperti yang telah praktikan lakukan pada percobaan ini.

VI. Kesimpulan Semakin besar kecepatan angin yang diberikan maka semakin kecil

tegangan yang dihasilkan, sehingga hubungan kecepatan angin dan tegangan berbanding terbalik,

Kawat pada hot wire dapat digunakan untuk sensor kecepatan aliran udara sehingga dapat menghitung kecepatan udara.

VII. Daftar Rujukan 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. Tippler, Paul A. 1991. Fisika untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga

Modul praktikum Fisika Dasar 1 Universitas Indonesia.

LAPORAN PRAKTIKUM2

Documents

Transcript of LAPORAN PRAKTIKUM2