7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
1/18
LAPORAN PRAKTIKUM
CALORI WORK
Nama : Farisa Imansari
NPM : 1206212426
Fakultas : Teknik
Departemen/Prodi : Teknologi Bioproses
Kode Praktikum : KR-02
Minggu Percobaan : IV
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar
UPP IPD
UNIVERSITAS INDONESIA
Depok
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
2/18
KR02 - Calori Work
I. Tujuan
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
II. Alat
1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan
2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )
3. Termometer4. Voltmeter dan Ampmeter
5. Adjustable power supply
6. Camcorder
7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III.
Teori
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 dilakukanpengkonversian 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 kenaikantemperatur.
Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan :
Q = m c (Ta - T) ....................................................... (1)
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
3/18
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 listriksehingga 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.
Hubungan antara kalor dengan energy, ker ja, dan kalor
Kalor memiliki keterkaitan dengan energi (Dalam hal ini, kalor merupakan energi yang
berpindah), karenanya kita perlu mengetahui hubungan antara satuan kalor dengan satuan
energi. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Joule dan percobaan-percobaan sejenis
lainnya, diketahui bahwa usaha alias kerja sebesar 4,186 Joule setara dengan 1 kalori kalor.
1 kalori = 4,186 Joule
1 kkal = 1000 kalori = 4186 Joule
1 Btu = 778 ft.lb = 252 kalori = 1055 Joule
(1 kalori = 4,186 Joule dan 1 kkal = 4186 dikenal dengan julukan tara kalor mekanik)
Kalori bukan satuan Sistem Internasional. Satuan Sistem Internasional untuk kalor adalah Joule.
Dalam termodinamika, kita selalu menganalisis proses perpindahan energi dengan
mengacu pada suatu sistem. Sistem adalah sebuah benda atau sekumpulan benda yang hendak
diteliti. Benda-benda lainnya di alam semesta dinamakan lingkungan.
Sebelum membahas mengenai hubungan antara energi, kerja dan kalor. Saya akan sedikit
memberikan gambaran mengenai energi ini. Yang dimaksud dengan energi disini adalah energi
dalam (U). Adapun yang dimaksud denagn energi dalam ini sendiri adalah jumlah seluruh
energi kinetik atom atau molekul, ditambah jumlah seluruh energi potensial yang timbul akibat
adanya interaksi antara atom atau molekul.
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
4/18
Energi dalam sistem akan berubah jika sistem menyerap atau membebaskan kalor. Jika
sistem menyerap energi kalor, berarti lingkungan kehilangan kalor, energi dalamnya bertambah
(U > 0), dan sebaliknya, jika lingkungan menyerap kalor atau sistem membebaskan kalor maka
energi dalam sistem akan berkurang (U < 0), dengan kata lain sistem kehilangan kalor dengan
jumlah yang sama. Energi dalam juga akan berubah jika sistem melakukan atau menerima
kerja.Walaupun sistem tidak menyerap atau membebaskan kalor, energi dalam sistem akan
berkurang jika sistem melakukan kerja, sebaliknya akan bertambah jika sistem menerimakerja.
Sebuah pompa bila dipanaskan akan menyebabkan suhu gas dalam pompa naik dan
volumenya bertambah. Berarti energi dalam gas bertambah dan sistem melakukan kerja. Dengan
kata lain, kalor (q) yang diberikan kepada sistem sebagian disimpan sebagai energi dalam (U)
dan sebagian lagi diubah menjadi kerja (w).
Secara matematis hubungan antara energi dalam, kalor dan kerja dalam hukum I termodinamika
dapat dinyatakan sebagaiberikut:
U = q + W
Persamaan ini menyatakan bahwa perubahan energi dalam (U) sama dengan jumlah
kalor yang diserap (q) ditambah dengan jumlah kerja yang diterima sistem (w). Rumusan hukum
I termodinamika dapat dinyatakan dengan ungkapan atau kata-katasebagaiberikut:
Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke
bentuk yang lain, atau energi alam semesta adalah konstan.
Karena itu hukum ini disebut juga hukum kekekalan energi.
Berdasarkan hukum I termodinamika, kalor yang menyertai suatu reaksi hanyalah merupakan
perubahan bentuk energi. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk energi kalor. Energi kimia
dapat diubah menjadi energi listrik dan energi listrik dapat diubah menjadi energi kimia.
Selain membahas hubungan kalor dengan energi dalam, dalam hal ini hubungan kalor dengan
energi listrik juga akan disinggung sedikit. Energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan
juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. 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
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
5/18
matematis dapat dirumuskan:
W = Q
Kita ketahui bahwa:
Q = m.c. (t2 - t1)
Sehingga dapat didapatkan persamaan sebagai berikut :
I.R.I.t = m.c.(t2 - t1)
Dimana :
I = kuat arus listrik (A)
R = Hambatan (ohm)
t = waktu yang dibutuhkan (sekon)
m = massa (kg)
c = kalor jenis (J/ kg C)
t1 = suhu mula - mula (C)
t2 = suhu akhir (C)
Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P.t
Dengan
Maka
Dimana :
W = energi listrik (J)
P = daya listrik (W)
t = waktu yang diperlukan (s)
V = tegangan (v)
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
6/18
IV. Cara Kerja
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLabdi bagian bawah
halaman ini
1. Mengaktifkan Web cam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !
2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor !3. Menghidupkan Power Supply dengan mengklik radio button disebelahnya.
4. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat
konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengklik icon ukur!5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hingga
mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3
Tugas & Evaluasi
1. Berdasarkan data yang di dapat , Buatlah grafik yang menggambarkan hubungan antara
temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.2.
Untuk tegangan V1 , V2 dan V3 , hitunglah nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat
konduktor yang digunakan.
3.
Berdasarkan nilai c yang saudara peroleh, tentukan jenis kawat konduktor yangdigunakan.4.
Berilah analisis dari hasil percobaan ini.
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
7/18
V. Data Pengamatan
Pada saat V = 0
Waktu I V Temp
3 23.84 0 23.96 23.84 0 23.9
9 23.84 0 23.9
12 23.84 0 23.9
15 23.84 0 23.9
18 23.84 0 23.9
21 23.84 0 23.9
24 23.84 0 23.9
27 23.84 0 23.9
30 23.84 0 23.9
0
10
20
30
40
50
60
Temperatur
Waktu
Temperatur vs Waktu
Temp
Waktu
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
8/18
Pengolahan Data
Menggnakan Metode Least Square
t T t T t.T
3 23.9 9 571.21 71.7
6 23.9 36 571.21 143.49 23.9 81 571.21 215.1
12 23.9 144 571.21 286.8
15 23.9 225 571.21 358.5
18 23.9 324 571.21 430.2
21 23.9 441 571.21 501.9
24 23.9 576 571.21 573.6
27 23.9 729 571.21 645.3
30 23.9 900 571.21 717
165 239 3465 5712.1 3943.5
Jadi,
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
9/18
Pada saat V2 = 0.67
Waktu I V Temp
3 35.48 0.67 25.4
6 35.48 0.67 25.4
9 35.48 0.67 25.4
12 35.48 0.67 25.5
15 35.48 0.67 25.6
18 35.48 0.67 25.7
21 35.48 0.67 25.8
24 35.48 0.67 25.8
27 35.48 0.67 25.9
30 35.48 0.67 25.9
0
10
20
30
40
50
60
Temp
eratur
Waktu
Temperatur vs Waktu
Temp
Waktu
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
10/18
Pengolahan Data menggunakan metode Least Square
t T t T t.T
3 25.4 9 645.16 76.2
6 25.4 36 645.16 152.4
9 25.4 81 645.16 228.6
12 25.5 144 650.25 306
15 25.6 225 655.36 384
18 25.7 324 660.49 462.6
21 25.8 441 665.64 541.8
24 25.8 576 665.64 619.2
27 25.9 729 670.81 699.3
30 25.9 900 670.81 777
165 256.4 3465 6574.48 4247.1
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
11/18
Pada saat V3 =1.09
Waktu I V Temp
3 42.55 1.09 24.66 42.55 1.09 24.8
9 42.55 1.09 25.2
12 42.55 1.09 25.6
15 42.55 1.09 26.1
18 42.55 1.09 26.4
21 42.55 1.09 26.8
24 42.55 1.09 27.2
27 42.55 1.09 27.5
30 42.55 1.09 27.8
0
10
20
30
40
50
60
70
Temp
eratur
Waktu
Temperatur vs Waktu
Suhu
Waktu
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
12/18
Metode Least Square
t T t T t.T
3 24.6 9 605.16 73.8
6 24.8 36 615.04 148.89 25.2 81 635.04 226.8
12 25.6 144 655.36 307.2
15 26.1 225 681.21 391.5
18 26.4 324 696.96 475.2
21 26.8 441 718.24 562.8
24 27.2 576 739.84 652.8
27 27.5 729 756.25 742.5
30 27.8 900 772.84 834
165 262 3465 6875.94 4415.4
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
13/18
Pada saat V = 1.63
Waktu I V Temp
3 52.02 1.63 25.9
6 52.02 1.63 26.3
9 52.02 1.63 27.2
12 52.02 1.63 28.3
15 51.9 1.63 29.2
18 51.9 1.63 30
21 51.9 1.63 30.8
24 52.02 1.63 31.5
27 51.9 1.63 32.1
30 51.9 1.63 32.8
0
10
20
30
40
50
60
70
Temp
eratur
Waktu
Temperatur vs Waktu
suhu
waktu
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
14/18
Metode Least Square
t T t T t.T
3 25.9 9 670.81 77.7
6 26.3 36 691.69 157.8
9 27.2 81 739.84 244.8
12 28.3 144 800.89 339.6
15 29.2 225 852.64 438
18 30 324 900 540
21 30.8 441 948.64 646.8
24 31.5 576 992.25 756
27 32.1 729 1030.41 866.7
30 32.8 900 1075.84 984
165 294.1 3465 8703.01 5051.4
Metode Least Square
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
15/18
Untuk menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan pada percobaan kali ini,praktikan mencoba
mencarinya pada literatur. Ternyata tidak ada yang nilainya tepatsama dengan hasil percobaan. Nilai yang paling
dekat adalah nilai c dari perak, yaitusebesar 230 J/kg Apabila kawat tersebut kawat perak, maka dapat
dihitung kesalahanrelatifnya, sebesar
Kesalahan Relatif =
100%
100%
= 27.46%
VI.
Analisis
i. Percobaan
Pada percobaan KR02 tentang Calori Work ini dilakukan secara online melalui rLab dengan
tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.Percobaan ini dilakukan dengan
pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu.Lalu terjadi perubahan temperatur pada kawat yang
dialiri listrik. Sehingga terbukti bahwa hukum kekekalan energi berlaku dimana energi tidak akan pernah
hilang dan hanyaakan berubah bentuk, pada percobaan kali ini perubahan bentuk tersebut adalah
dari energi listrik, menjadi energi kalor, karena adanya perubahan temperatur tersebut.Pengukuranini dilakukan dalam 30 detik untuk setiap tegangannya dan dilakukan pencatatan tiap 3 detik. Data diambil
sebanyak 10 kali, dengan tujuan, data yang didapatkan memiliki grafik dengan nilai yang diharapkan
mendekati kebenaran.Data yang diambil pun diharapkan bisa mewakili keselurahan data yang
dibutuhkan.Tegangan yang digunakan untuk percobaan kali ini ada 4 tegangan yang divariasikan, dengan V=0
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
16/18
volt, V1=0,67 volt, V2 =1,09 volt, dan V3 =1,63 volt. Tegangan ini divariasikan agar kita dapat
mengetahui besarnya pengaruh tegangan tersebut
terhadap kenaikan suhu disetiap waktunya. Selain itu, pada grafik 1, kita bisa melihat
perbandingan kenaikan suhu dari setiap tegangan yang berbeda-beda ini. Data diambil dalam rentang waktu
tiga detik ini diharapkan agar data yang diambil memiliki perbedaan yang nyata,seperti yang
terlihat di grafik 1. Apabila data yang diambil dengan rentang waktu yang terlalu dekat,
dikhawatirkan data tersebut belum memiliki perbedaan yang nyata dan tidak dapat mewakili
keseluruhan data.Sehingga pengolahan datanya pun tidak bisa berjalan dengan baik.
Tetapi saya tidak mengerti mengapa hasil yang saya dapatkan pada percobaan itu sangat ,ada beberapa
kemungkinan yang dapat menybabkan hasil yang saya dapatkan sangat besar, yang pertama
adalah kemungkinan kesalahan dalam pengolahan data, yang kedua adalah kemungkinan
kesalahan pada penggunaan rumus. Dan saya sudah mencari cara untuk
meminimalisasi kesalahan yang dapat terjadi dengan melakukan penelusuran literatur mulai dari
buku hingga internet. Tetapi terdapat kemungkinan benar, karena ketika nilai kalor jenis kecil,
menandakan bahwa benda tersebut mempunyai konduktivitas yang tinggi karena dapat
menaikkan suhunya dengan energi yang kecil. Di sisi lain untuk benda yang memiliki kalor jenis
besar, berarti benda tersebut membutuhkan energi yang besar untuk menaikkan suhunya. Benda
yang kalor jenisnya tinggi, berarti konduktivitasnya rendah. Jadi ada kemungkinan hasilnya
memang besar.
Untuk kapasitas kalor yang saya dapatkan sudah sesuai dengan teori dimana kalor yang
terdisipasi pada kawat akan sebanding dengan perubahan tegangan dan arus namun dengan
berbanding terbalik dengan kapasitas kalor yang sama pada ketiga percobaan maka kapasitas
kalor yang diperoleh akan hampir sama pada ketiga percobaan.
ii. Hasil
Berdasarkan percobaan KR02 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besartegangan yang diberikan,
maka perubahan suhu yang terjadi pada kawatkonduktorpun bertambah besar. Hal ini sesuai dengan
hukum kekekalan energi.Dalam percobaan ini energi yang digunakan adalah energi panas dan energi
listrik
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
17/18
Dari persamaan diatas, hasil yang didapat dari percobaan ini bersesuaian tegangan yang
diberikan berbanding lurus dengan perubahan suhu yang terjadi.
Dalam percobaan ini, praktikan mendapatkan hasil bahwa kalor jenis yangdigunakan dalam percobaan
ini sebesar 293.166 J/KgC. Maka praktikan mengambil pendekatan dengan nilai-nilai kalor jenis
yang ada. Praktikan mengambil kesimpulan bahwa kawat yang digunakan adalah perak dengan
kesalahan relatif yang terjadi dalam percobaan ini relatif besar, yaitu
27.46 %. Hal ini disebabkan adanya kesalahan yang terjadi, yaitu sistematik (systematic error)
Teori :
Yaitu pada percobaan ini di asumsikan bahwa energi listrik yang diberikandala percobaan ini
berkonversi 100% menjadi energi kalor dalam kawat tersebut.Sedangkan pada kenyataannya, energi
yang dikonversi tidak 100% berada padasistem, tapi ada sebagian yang terbuang ke lingkungan.
iii. Grafik
Pada grafik yang didapat dari hasil percobaan diatas, dapat dilihat beberapahal.
Perubahan tempratur yang terjadi berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dalam
percobaan ini. Semakin besar tegangan yang diberikan, makaperubahan suhu yang terjadi pun
semakin besar. Dalam grafik tersebut pun kita dapat melihat perbandingan besarnya perubahan
suhu dari masing-masing tegangan.
VII. Kesimpulan
Kalor merupakan tenaga yang dipindahkan (ditransferkan) dari suatu benda ke benda lain
karena adanya perbedaan temperature
Semua energy dapat dikonversikan ke bentuk energy lain seperti pada percobaan energy
listrik diubah menjadi energy kalor. Sehingga dapat dituliskan dengan W = Q. tetapi
energy tidak dapat di konversikan 100% semuanya karena ada energy yang terbuang di
lingkungan
7/23/2019 KR02 Farisa Imansari
18/18
Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu
benda(zat) bergantung pada 3 faktor: (a) massa zat, (b) jenis zat (kalor jenis), (c)
perubahan suhu. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Q = m.c.(T2 T1)
Pertukaran energi antara sistem dan lingkungan selain dalam bentuk kalor disebut kerja.
Satuan kalor adalah kalori (disingkat kal). Kalori adalah jumlah kalor yang diperlukan
untuk menaikan suhu 1 gram atau 1 kg air sebesar 1 Co
Semakin besar tegangan yang diberikan dan semakin lama listrik dialirkan,suhunya akan semakin
naik.
Dari hasil percobaan diatas didapatkan C =293.166 J/KgC dengan kesalahan relative
sebesar 27.46%
Referensi
1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.
2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons,
Inc., NJ, 2005.
3. http://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalam
4. http://community.um.ac.id/showthread.php?75280-Azas-Kekekalan-Energi
http://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalamhttp://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalamhttp://www.gurumuda.com/kerja-suhu-kalor-sistem-lingkungan-energi-dalamTop Related