8/2/2019 Fisdas rLab
1/15
LAPORAN PRAKTIKUM
Nama/NPM : Rahayu P.J.A Situmorang/1106068711
Fak/Program Studi : Teknik/Teknik Lingkungan
No & Nama Percobaan : KR02- Calori Work
Minggu Percobaan : II
Tanggal Percobaan : 8 Maret 2012
Laboratorium Fisika Dasar
UPP IPD
Universitas Indonesia
8/2/2019 Fisdas rLab
2/15
TUJUAN PERCOBAAN
1. Menghitung nilai kepastian kalor suatu kawat konduktorALAT
1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan2. Kawat konduktor (2 gr)3. Termometer4. Voltmeter dan Amperemeter5. Adjustable Power Supply6. Camcorder7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
TEORI
Hukum Kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat dimusnahkan
atau diciptakan. Energi hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Pada
percobaan kali dilakukan dengan menghubungkan sumber energi ke sebuah kawat
konduktor yang memiliki tahanan (resistansi).
Daya yang dihasilkan catu daya (sumber energi) dapat dinotasikan seperti
berikut:
Dimana:
W : usaha/energy (Joule)
v : voltage (Volt)
I : electric current (Ampere)
t : time (second)
W = v.i.t
8/2/2019 Fisdas rLab
3/15
Tegangan dan arus listrik yang dialirkan melalui kawat konduktor tidak sepenuhnya
dialirkan karena kawat memiliki resistensi yaitu jenis kawat memiliki ketahanan
terhadap arus listrik sehingga menghambat aliran arus listrik . Dengan adanya
resistensi, sebagian energi listrik diubah menjadi energi panas, yaitu energi yang
didisipasikan oleh penghantar.
Energi yang didisipasikan oleh penghantar dinyatakan dalam kenaikan
temperatur. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat dinyatakan
dengan persamaan:
Dimana:
kalor yang didisipasikan melalui kawat penghantar ()
m = massa zat ()
= kalor jenis zat ()
Ta=suhu awal
Tb=suhu akhir
Kalor merupakan energi panas yang terdiri dari dua jenis, yaitu kalor yang
menaikkan suhu zat dan kalor laten yang mengubah wujud zat. Misalnya es yang
menerima kalor akan mengalami perubahan pada suhu dan wujud. Seberapa besar
kalor yang mengubah suhu dan wujud suatu zat ditentukan oleh kalor jenisnya.
Kalor jenis atau didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang dibutuhkan
untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebanyak 1derajat Celcius/Kelvin. Dengan adanya
jenis kalor, kapasitas kalor dapat diketahui. Kapasitas kalor didefinisikan sebagai
banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu zat sebesar 1 derajat
Celcius.
8/2/2019 Fisdas rLab
4/15
Sebuah kawat akan dililitkan pada sebuah sensor temperatur. Kawat tersebut
akan dialiri arus listrik sehingga mendisipasikan kalor. Perubahan kalor yang terjadi
akan diamati oleh sensor kemudian dicatat oleh sistem instrumentasi. Tegangan yang
diberikan ke kawat dapat diubah sehingga perubahan temperature dapat bervariasi
sesuai dengan tegangan yang diberikan.
Hubungan kalor dan usaha dinyatakan dalam
dimana energi listrik diubah menjadi eneri panas atau kalor. Dari persamaan tersebut
diketahui bahwa usaha yang dilakukan bergantung pada besar massa zat yang diberi
kalor.
Tabel kalor jenis beberapa logam
No Zat Panas jenis
(kJ/kg.K)
Panas jenis
(Kkal/kg.K)
Kapasitas panas
molar (J/ml.K)
1. Aliminium 0.9 0.215 24.3
2. Bismuth 0.123 0.0294 25.7
3. Tembaga 0.386 0.0923 24.5
4. Emas 0.126 0.0301 25.6
8/2/2019 Fisdas rLab
5/15
5. Es (-100C) 2.05 0.49 36.9
6. Timah hitam 0.128 0.0305 26.4
7. Perak 0.233 0.0558 24.9
8. Tungsen 0.134 0.0321 24.8
9. Seng 0.387 0.0925 25.2
10. Alkohol (Ethyl) 2.4 0.58 111
11. Raksa 0.14 0.033 28.3
12. Air 4.18 1 75.2
CARA KERJA
Eksperimen rLab dapat dilakukan melalui rLab
1. Mengaktifan web cam (mengklik ikon videopada halaman rLab).2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor.3. Menghidupkan Power Supply dengan mengklik radio button di sebelahnya.4. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan arus listrik pada kawat
konduktor tiap 1 detik dengan cara mengkllik ikon ukur.
5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hinggamendekati temperatur awal saat diberikan V0.
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2, dan V3.TUGAS DAN EVALUASI
1. Berdasarkan data yang didapat, buatlah grafik yang menggambarkanhubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan
ke kawat konduktor.
2. Untuk tegangan V1, V2, dan V3, hitunglah nilai kapasitas panas (c) darikawat konduktor yang digunakan.
3. Berdasarkan nilai c yang diperoleh, tentukan jenis kawat konduktor yangdigunakan.
8/2/2019 Fisdas rLab
6/15
4. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.
DATA PERCOBAAN
a) Data Percobaan V0Waktu I V Temp
3 23.84 0.00 21.3
6 23.84 0.00 21.3
9 23.84 0.00 21.3
12 23.84 0.00 21.3
15 23.84 0.00 21.2
18 23.84 0.00 21.2
21 23.84 0.00 21.2
24 23.84 0.00 21.2
27 23.84 0.00 21.2
30 23.84 0.00 21.1
b) Data Percobaan V1Waktu I V Temp
3 34.56 0.62 20.5
6 34.56 0.61 20.69 34.56 0.61 20.8
12 34.56 0.61 21.0
15 34.56 0.61 21.1
18 34.56 0.61 21.3
21 34.45 0.62 21.4
8/2/2019 Fisdas rLab
7/15
24 34.56 0.61 21.5
27 34.56 0.61 21.6
30 34.56 0.61 21.7
c) Data Percobaan dengan V2Waktu I V Temp
3 49.39 1.47 21.3
6 49.39 1.47 21.7
9 49.39 1.47 22.4
12 49.28 1.48 23.3
15 49.28 1.48 24.1
18 49.28 1.48 24.921 49.28 1.48 25.6
24 49.28 1.48 26.2
27 49.39 1.48 26.8
30 49.39 1.48 27.3
d) Data Percobaan V3Waktu I V Temp
3 40.95 0.99 21.5
6 40.95 0.99 21.6
9 40.95 0.99 22.0
12 40.95 0.99 22.4
15 40.95 0.99 22.8
18 40.95 0.99 23.1
21 40.95 0.99 23.4
24 40.95 0.99 23.6
27 40.95 0.99 23.9
30 40.95 0.99 24.1
8/2/2019 Fisdas rLab
8/15
TUGAS DAN EVALUASI
1.Grafik hubungan perubahan temperature dan waktu
Hubungan antara waktu temperatur pada masing-masing tegangan diperoleh dengan
mencari gradien, yaitu kemiringan garis kenaikan suhu terhadap waktu. Persamaan
dapat dinyatakan dengan :
Y = mx + b
Maka didapatkan:
Untuk V0,
Untuk V1,
Untuk V2,
8/2/2019 Fisdas rLab
9/15
Untuk V3, 4
2.Kalor jenis penghantar
Dalam praktikum KR-02 ini, energi listrik yang dialirkan melalui
penghantar diubah menjadi energi disipasi. Kalor jenis penghantar dapat dihitung
dengan:
y = -0.0067x + 21.34
R = 0.8049
y = 0.0459x + 20.393
R = 0.9852
y = 0.2352x + 20.48
R = 0.9945
y = 0.1026x + 21.147
R = 0.9894
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30 35
temperatur
waktu
Grafik Hubungan Waktu dan Temperatur
T0
T1
T2
T3
Linear (T0)
Linear (T1)
Linear (T2)
Linear (T3)
8/2/2019 Fisdas rLab
10/15
dimana y merepresentasikan nilai usaha (w), nilai m mewakili nilai c (kapasitas kalor)
dan massa dikali perubahan waktu oleh nilai x.
a) V1x y x2 y2 xy
0.06 64.2816 0.0036 4132.124 3.856896
0.06 126.4896 0.0036 15999.62 7.589376
0.06 189.7344 0.0036 35999.14 11.38406
0.06 252.9792 0.0036 63998.48 15.17875
0.06 316.224 0.0036 99997.62 18.97344
0.06 379.4688 0.0036 143996.6 22.76813
0.06 448.539 0.0036 201187.2 26.91234
0.06 505.9584 0.0036 255993.9 30.3575
0.06 569.2032 0.0036 323992.3 34.15219
0.06 632.448 0.0036 399990.5 37.94688
0.6 3485.32
0.036
1545287
209.12
Joule/grC= 0.243 Joule/kgC
Maka nilai kapasitas panas untuk V1
b) V2= 1.60
X Y Xy x2 Y
1.4 246.96 345.744 1.96 60989.24
8/2/2019 Fisdas rLab
11/15
2.2 494.98 1088.956 4.84 245005.20
4 743.76 2975.04 16 553178.94
6 991.68 5950.08 36 983429.22
8 1239.6 9916.8 64 1536608.16
9.6 1487.52 14280.19 92.16 2212715.75
11.4 1735.44 19784.02 129.96 3011751.99
12.8 1983.36 25387.01 163.84 3933716.89
14 2231.28 31237.92 196 4978610.44
15.2 2479.2 37683.84 231.04 6146432.64
84.6 13633.78 148649.6 935.8 23662438.47
Joule/grC= 0.151 Joule/kgC
Maka nilai kapasitas kalor untuk V2:
c) V3 = 1.07
X Y xy x2 y2
8 135.85 1086.8 64 18455.22
7.8 271.69 2119.182 60.84 73815.46
8 407.54 3260.32 64 166088.85
8.6 543.39 4673.154 73.96 295272.69
9 679.24 6113.16 81 461366.98
9.4 815.08 7661.752 88.36 664355.41
8/2/2019 Fisdas rLab
12/15
9.8 950.93 9319.114 96.04 904267.86
10.2 1086.78 11085.16 104.04 1181090.77
10.6 1222.62 12959.77 112.36 1494799.66
11 1358.47 14943.17 121 1845440.74
92.4 7471.59 73221.58 865.6 7104953.64
= 353.86 Joule/grC = 0.354 J/kgC
Maka nilai kapasitas kalor
3. Nilai kalor jenis untuk tegangan V1, V2 dan V3
Diketahui bahwa
C1
C2
C3
Maka diperoleh nilai rata-rata kalor jenis adalah
8/2/2019 Fisdas rLab
13/15
Dari hasil yang diperoleh, disimpulkan bahwa jenis kawat penghantar yang dipakai
pada praktikum kali ini adalah penghantar yang terbuat dari logam perak, karena nilai
yang diperoleh mendekati nilai kalor jenis perak (Si) yang bernilai
.
ANALISA
Praktikum KR-02 ini bertujuan untuk mengetahui kalor jenis dari kawat
penghantar yang mengkonversikan energi listrik menjadi energi panas. Konversi
energi panas dapat kita hitung melalui perubahan temperatur pada kawat. Dalam
praktikum ini, percobaan terhadap kawat penghantar dilakukan dengan variasi
tegangan yang tujuannya untuk mendapatkan data yang berbeda, dan bagaimana
caranya menganalisis data untuk menghasilkan nilai yang valid.
Hubungan waktu dan perubahan temperatur kita dapatkan dengan
menghitung gradien yang mewakili kenaikan suhu terhadap waktu, artinya laju
kenaikan suhu konstan, sementara dari data yazng kita dapatkan dihasilkan garis yang
menghubungkan titik-titik temperature dalazm grafik ternyata tidak lurus. Disinilah
analisis kesalahan diperlukan, akaan tetapi dengan mengetahui gradien laju kenaikan
suhu, kita dapat meminimalisasi kesalahan pengukuran temperatur. Gradien
menyatakan fungsi dari waktu dan suhu. Melalui pengukuranLeast
Square,didapaatkan:
Untuk V1= 0.66 Volt,
Untuk V2= 1.60 Volt,
Untuk V3=1.07 Volt, 2
Dari persamaan tersebut dapat diketahu bahwa semakin besar usaha yang dilakukanmaka semakin besar pula temperature (kalor) yang dihasilkan.
Begitu pula dengan mencari kalor jenis penghantar dimana:
8/2/2019 Fisdas rLab
14/15
Dengan rumus tersebut, nilai c bisa kita dapatkan sebagai gradien ,
selanjutnya nilai kalor jenis yang didapat dirata-ratakan sehingga menghasilkan nilai
sebesar
. Nilai ini jika dibandingkan dengan referensi nilai literatur akan
mendekati nilai kalor jenis perak. Dengan begitu analisis kesalahan dapat kita
nyatakan dengan:
Penyimpangan sebesar 0.073% ini bisa diakibatkan karena instrumen
praktikum yang digunakan memiliki sensibilitas yang tinggi sehingga alat ukur
mencatat setiap perubahan suhu dengan sangat cepat. Kesalahan yang timbul pada
praktikum dapat juga dikarenakan pengukuran yang teburu-buru, bisa juga
dikarenakan konversi energi listrik ke energy panas tidak sepenuhnya terkonversi,
atau dikarenakan terganggunya koneksi PC dengan rLab dan pembulatan yang
berulang mengakibatkan selisih yang tinggi.
Kesimpulan
a. Energi listrik dikonversi menjadi energi panas yang diakibatkanadanya hambatan arus listrik pada kawat penghantar, sehingga arus
yang lewat didisipasikan ke lingkungan dalam bentuk panas.
8/2/2019 Fisdas rLab
15/15
b. Jenis kawat penghantar (konduktor) yang dipakai adalah jenis logamperak yang memiliki kalor jenis
c. Usaha yang dilakukan bergantung pada massa, kalor jenis, danperubahan suhu suatu zat.
d. Kapasitas kalor dapat diketahui melalui besar kalor jenis dan massazat yang menerima kalor.