lap.akhir k-1
TRANSCRIPT
ABSTRAK
Berdasarkan teori bahwa energi potensial yang hilang sama dengan energi
kalor yang muncul, diperoleh nilai tara mekanik kalor, yaitu ekivalensi energi
mekanik dengan energi kalor.
1 kalori = 4,184 joule
Dalam praktikum kali ini tidak bisa dilepaskan dari hukum kekekalan
energi yang mendasarinya, yaitu dimana energi total tidak berkurang dan juga
tidak bertambah pada proses apapun, energi dapat dirubah dari suatu bentuk ke
bentuk lainnya tetapi jumlahnya konstan.
Selain itu juga asas black mendasari juga dimana kalor yang dikeluarkan
dari sistem tersebut sama dengan kalor yang didapat oleh sistem tersebut. Prinsip
inilah yang menjadi prinsip kerja pesawat Schoulholtz.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berdasarkan hukum kekekalan energi, bahwa setiap energi tidak dapat
diciptakan atau dihilangkan, tetap energi dapat diubah dari satu bentuk energi
ke bentuk energi yang lainnya, tetapi perubahan tersebut tidak akan merubah
jumlah energi tersebut, sehingga membuat jumlah energi tersebut akan
berkurang.
Salah satu bentuk perubahan energi adalah perubahan energi mekanik
menjadi energi kalor. Besarnya energi mekanik yang diubah dengan energi
kalor yang dihasilkan dapat diubah dengan menggunakan suatu konstanta
pembanding yang disebut Tara mekanik – kalor.
Hal di atas melatarbelakangi percobaan kali ini, alat yang digunakan
yaitu pesawat schoulholts yang prinsip kerjanya berdasarkan asas black.
1.2 Masalah Identifikasi
Dalam percobaan ini masalah yang akan diidentifikasi yaitu :
Membandingkan tara mekanik panas yang didapat dari percobaan dengan
literatur yang ada
Menghitung banyaknya kalor yang diserap oleh pita nilon dengan
menggunakan tara mekanik literatur
Mengetahui pengaruh yang diakibatkan dari banyaknya lilitan pada sistem
pesawat Schurholtz.
1.3 Tujuan Percobaan
1. Mempelajari konsep pertukaran energi.
2. Menentukan Tara Mekanik satuan Panas.
3. Menghitung banyaknya panas yang diserap oleh pita nylon.
1.4 Metoda Percobaan
Metoda yang digunakan dalam praktikum kali ini untuk menghitung tara
mekanik panas yaitu dengan menggunakan pesawat Schurlhotz, praktikan
memutar engkol pesawat dengan kecepatan yang konstan. Dari hasil putaran
tersebut maka timbul lah panas pada calorimeter. Semakin lama engkol
diputar, maka semakin besar panas yang dihasilkan. Dari data perubahan suhu
tersebutlah kemudian dapat dihitung berapa besarnya tara mekanik kalornya.
Untuk menentukan tara mekanik panas tidak dapat dilepaskan dari hukum
kekekalan energi karena disini hanya terjadi perubahan bentuk energi bukan
perubahan jumlah energi sehingga energi yang terjadi tetaplah sama seperti
energi awalnya.
1.5 Sistematika Penulisan
Laporan akhir statistika ini tersusun atas lima bab. Bab I yaitu
pendahuluan yang mempunyai enam subbab yaitu latar belakang,identifikasi
masalah, tujuan percobaan, metoda percobaan, sistematika penulisan dan
waktu dan tempat percobaan. Bab II yaitu tinjauan pustaka yang berisi tentang
teori dan hukum-hukum yng mendasari percobaan. Bab III yaitu metodologi
percobaan yang terdiri dari dua subab yaitu mengenai alat dan bahan
percobaan, dan prosedur percobaan. Bab IV yaitu data dan pembahasan yang
berisi data hasil percobaan beserta perhitungannya. Bab V merupakan bab
terakhir yang berisi kesimpulan dan saran.
.
1.6 Waktu dan Tempat Percobaan
Praktikum ini dilaksanakan pada tanggal 21 dan 28 Desember 2004 pada
pukul 14.00 – 17.00 WIB yang bertempat di Laboratorium Fisika Menengah
Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Padjadjaran Jl. Bandung – Sumedang Km 21 Jatinangor 45363.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
USAHA
Asas energi-usaha menjelaskan bahwa usaha gaya resultan yang dilakukan
terhadap sebuah partikel samadengan perubahan energi kinetik partikel tersebut.
Usaha sendiri dalam ilmu fisika dijelaskan sebagai gaya yang bekerja pada benda
sehingga membuat benda itu bergerak,baik bergerak dalam arah horizontal
maupun ke arah vertikal.
Besarnya usaha dapat didefinisikan dalam perumusan matematika sebagai berikut
W = F cos x = Fx . x
usaha adalah besaran skalar yang bernilai positif bila x dan Fx mempunyai tanda
yang sama dan bernilai negatif jika mereka mempunyai tanda yang berlawanan.
HUKUM KEKEKALAN ENERGI
Sebuah gaya dimana kerja yang dilakukan tidak bergantung pada lintasan
tetapi hanya pada posisi awal dan akhir disebut dengan gaya konservatif, salah
satunya yaitu gaya elastis dari sebuah pegas. Sedangkan gaya yang bergantung
pada lintasan disebut gaya non-konservatif, misalnya gaya gesekan.
Berdsarkan prinsip kerja energi, misalkan beberapa gaya bekerja pada
sebuah benda, maka:
W1 + W2 +...+ Wn = ∆K
Jika usaha total yang dilakukan benda oleh gaya-gaya konservatif adalah
ΣWc, usaha yang dilakukan oleh gesekan adalah Wf dan usaha total yang
dilakukan oleh gaya-gaya non-konservatif selain gesekan adalah ΣWnc, maka
persamaan diatas dapat kita tulis:
Σ Wc + Wf + ΣWnc = ∆K
Telah kita lihat bahwa masing-masing gaya konservatif dapat dikaitkan
dengan energi potensial dan gaya gesekan dikaitkan dengan energi dalam, yaitu;
Σ Wc = -Σ ∆P
Wf = -U
Jika disubtitusi, diperoleh:
ΣWnc = ∆K + Σ ∆P + U
Sekarang apapun Wnc, selalu dapat dibentuk macam tenaga baru yang lain,
yang bersesuaian dengan energi ini. Dengan demikian ΣWnc dapat dinyatakan
dengan suatu perubahan lain pada ruas kanan persamaan, sehingga teorema usaha-
energi selalu dapat dituliskan sebagai:
0 = ∆K + Σ ∆P + U + (perubahan energi bentuk lain)
Dengan demikian dapat kita simpulkan suatu pernyataan yang disebut Hukum
Kekekalan Energi :
“Energi total tidak dapat berkurang dan juga bertambah pada proses apapun.
Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, dan dipindahkan dari satu
benda ke benda lain, tetapi jmlah totalnya tetap konstan“.
KALOR
Kalor merupakan energi yang ditransfer dari satu benda ke benda lainnya
karena adanya perbedaan temperature. Ketika dua buah benda yang suhunya
berbeda disentuhkan satu sama lain, akhirnya kedua benda tersebut akan mencapai
suhu yang sama. Dalam keadaan suhu yang sama ini, dikatakan bahwa keduanya
berada dalam kesetimbangan thermal. Satuan yang umum digunakan untuk kalor
adalah kilokalori (kkal) yang didefinisikan sebagi kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkn temperatur 1 kg air sebesar 10C. Namun dalam satuan SI, satuan untuk
kalor sebagaimana untuk bentuk energi lain, adalah Joule.
Joseph Black merupakan orang pertama yang menyadari bahwa kenaikkan
suhu suatu benda dapat digunakan untuk menentukan banyaknya kalor yang
diserap oleh benda. Jika sejumlah kalor ∆Q menghasilkan perubahan suhu benda
sebesar ∆T, Kapasitas kalor C didefinisikan sebagai:
Dalam satuan SI, satuan kapasitas kalor adalah J/K.
Banyaknya kalor yang diperlukan untuk menghasilkan perubahan suhu ∆T
ternyata sebanding dengan massa benda m dan perubahan suhunya. Di samping
itu, banyaknya kalor juga tergantung pada jenis benda.
Dimana besaran c disebut kalor jenis benda. Kalor jenis benda merupakan
karakteristik thermal suatu benda.
Tampak bahwa kalor jenis sama dengan kapasitas kalor per satuan massa,
sehingga satuan SI nya adalah J/Kg.K.
Joseph Black dengan percobaan kalorimeter-nya menemukan bahwa
banyknya kalor yang diserap benda yang dingin Q1 sama dengan banyaknya kalor
yang dilepas oleh benda yang panas Q2.
Qlepas = Qterima
Persamaan ini dikenal dengan Asas Black atau hukum kekekalan energi kalor
yang menyatakan bahwa kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepaskan.
TARA MEKANIK-KALOR
Berdasarkan pengamatan Thompson menyimpulkan bahwa kalor
dihasilkan oleh usaha yang dilakukan oleh kerja mekanis (misalnya gesekan). Satu
kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk menikkan
suhu air sebesar 10C. Menindaklanjuti apa yang telah disimpulkan oleh
Thompson, James Prescot Joule melakukan percobaan untuk menghitung jumlah
energi mekanik yang ekivalen dengan kalor sebanyak 1 kalori. Berdasarkan teori
bahwa energi potensial yang hilang sama dengan energi kalor yang muncul,
diperoleh nilai tara mekanik kalor, yaitu ekivalensi energi mekanik dengan energi
kalor.
1 kalori = 4,184 joule
Untuk menunjukkan terjadinya fenomena pertukaran energi, dalam percobaan ini
digunakan pesawat schurholtz. Pesawat Schurholtz didasarkan pada asas Black yang
menyatakan bahwa kalor yang diberikan akan sama dengan kalor yang diterima jika
sistem tersebut dalam kondisi adiabatik prinsip kerja alat ini adalah merubah energi
mekanik hasil perputaran menjadi energi kalor yang ditimbulkan oleh efek gesekan
selama terjadinya perputaran.
Model untuk pesawat Schurholtz seperti pada gambar dibawah :
Dari gambar di atas kita dapat melihat bahwa pada lilitan pita tembaga
yang diberi beban diperoleh usaha sebesar :
Karena satuan usaha dinyatakan dalam joule (J) untuk energi mekanik, dan
kalori (kal) untuk energi panas, maka diperlukan penyetara antara kedua besaran
energi tersebut yaitu tara mekanik kalor e (kal/J), sehingga untuk energi panas
yang dilepaskan menjadi :
kalor yang diterima oleh air :
kalor yang diterima oleh pita tembaga dan kalori meter :
Katrol, pada engkolnya
diisi termometer,
beban
Menurut asas black kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima
sehingga :
Jadi tara antara energi mekanik dan energi panas dapat diketahui dengan
persamaan :
Dimana :
W = usaha (joule)
F = gaya (newton)
s = jarak (meter)
e = tara mekanik panas (kal/j)
ma = massa air (kg)
ca = kalor jenis air (kal/kg.C)
mkal= massa kalorimeter tembaga (kg)
T = perbedaan waktu selama n putaran (sekon)
n = banyak putaran
M = massa beban (kg)
g = percepatan grafitasi (m/s)
D = diameter kalori tembaga (m)
Karena adanya perputaran pada pesawat tersebut maka pita nilon akan
memberikan gesekan pada kalorimeter yang dipasang sehingga akan timbul kalor
pada kalorimeter tersebut yang diakibatkan gesekan tadi.
Oleh karena aksi = reaksi, maka dinding kalorimeter itu bekerja gaya yang
jumlahnya sama dengan berat beban G. Usaha yang dilakukan untuk satu putaran
sama dengan hasil kali berat G dengan keliling kalorimeter itu. Usaha mekanik ini
berubah menjadi panas yang akan menaikkan temperatur pita dan kalorimeter.
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
1. ALAT-ALAT PERCOBAAN
1. Pesawat Schurholz, bagian-bagian pesawat schurholz terdiri dari : beban,
engkol pemutar, pita tembaga, kalorimeter dan pegas pengait. Alat ini
digunakan sebagai objek dari percobaan untuk menentukan tara mekanik
panas.
2. Termometer Digital, alat ini digunakan untuk mengukur suhu akibat dari
gesekan antara pita tembaga dengan engkol pemutar.
3. Neraca Timbangan, digunakan untuk menimbang kalori meter tembaga
dan pita tembaga.
4. Gelas Ukur, digunakan untuk mengukur volume
2. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Menimbang kalorimeter alumunium pejal (pendek), tembaga pejal
(pendek) dan alumunium pejal (panjang).
2. Mengukur diameter luar kalori meter.
3. Memasang kalorimeter pada engkol yang tersedia.
4. Memasang pita nilon pada pegas yang telah dikaitkan, melilitkan pita
tersebut dua lilitan.
5. Memasang beban 5 kg pada ujung pita tembaga bagian bawah.
6. Memasukkan ujung probe termometer ke dalam kalori meter.
7. Mencatat suhu pada keadaan awal.
8. Memutar kalori meter dengan perioda yang konstan. Mengusahakan
sistem tersebut selalu mendekati adiabatik.
9. Mencatat kenaikkan suhu setiap 20 putaran, hingga 500 putaran, untuk
aluminium dan tembaga pendek, 1000 putaran untuk aluminium panjang.
10. Melakukan percobaan 3 sampai dengan 9 untuk tiga lilitan.Catatan :
BAB IV
DATA DAN PEMBAHASAN
4.1. DATA
1. Massa dan Diameter Kalorimeter
kalorimeter Tembaga alumunium pendek alumunium panjang
massa (gram) 622.8 217.4 438.5
diameter (cm) 4.71 4.71 4.72
2. Kenaikkan suhu setiap 20 putaran
tembaga Alumunium Pendek
putaran
2 lilitan 3 lilitan
Putaran
2 lilitan 3 lilitan
T0 (°C) =
31.9
T0 (°C) =
31.1
T0 (°C) =
31.2
T0 (°C) =
32.2
T1 (°C) T1 (°C) T1 (°C) T1 (°C)
20 32.5 31.2 20 31.7 32.4
40 33 31.6 40 32.4 32.9
60 33.6 32 60 33.1 33.5
80 34.1 32.4 80 33.8 34.2
100 34.5 32.9 100 34.5 34.9
120 35 33.4 120 35.2 35.5
140 35.4 33.9 140 35.9 36.3
160 35.8 34.4 160 36.6 37
180 36.3 34.9 180 37.2 37.8
200 36.7 35.3 200 37.9 38.3
220 37.2 35.9 220 38.6 39
240 37.7 36.3 240 39.2 39.6
260 38.1 36.8 260 39.8 40.3
280 38.4 37.3 280 40.4 40.9
300 38.8 37.8 300 41 41.5
320 39.2 38.3 320 41.6 42
340 39.7 38.7 340 42.2 42.7
360 40 39.2 360 42.8 43.3
380 40.3 39.6 380 43.3 43.9
400 40.6 40.1 400 43.8 44.5
420 40.9 40.5 420 44.4 45
440 41.3 41 440 44.9 45.6
460 41.6 41.4 460 45.5 46.1
480 42 41.9 480 46 46.7
500 42.4 42.3 500 46.5 47.2
Alumunium Panjang
putaran
2 lilitan 3 lilitan
T0 (°C) =
32
T0 (°C) =
32.4
T1 (°C) T1 (°C)
20 32.7 32.5
40 33 32.6
60 33.4 32.9
80 33.7 33.3
100 34 33.6
120 34.4 34
140 34.7 34.4
160 35 34.7
180 35.4 35.1
200 35.7 35.4
220 36 35.8
240 36.3 36.2
260 36.7 36.5
280 37 36.8
300 37.3 37.2
320 37.6 37.5
340 37.9 37.8
360 38.2 38.2
380 38.6 38.5
400 38.8 38.8
420 39.1 39.1
440 39.4 39.4
460 39.7 39.8
480 40 40.1
500 40.3 40.4
520 40.6 40.7
540 40.8 41
560 41.2 41.3
580 41.4 41.6
600 41.6 41.9
620 41.9 42.2
640 42.1 42.5
660 42.4 42.8
680 42.6 43.1
700 42.9 43.4
720 43.1 43.7
740 43.4 43.9
760 43.6 44.2
780 43.8 44.5
800 44.1 44.8
820 44.3 45.1
840 44.5 45.3
860 44.7 45.6
880 44.9 45.9
900 45.2 46.1
920 45.4 46.4
940 45.6 46.7
960 45.8 46.9
980 46 47.2
1000 46.2 47.4
4.2. PEMBAHASAN
1. Menghitung harga Tara Mekanik-Kalor dan sesatannya
-Tara mekanik-kalor tembaga dengan 2 lilitan
Dengan cara yang sama, maka diperoleh:
2 Lilitan 3 Lilitan
Putaran e (kal/J) sesatan e (kal/J) sesatan
20 0.2372 0.00201 0.03953 0.00034
40 0.21743 0.00184 0.09883 0.00085
60 0.22402 0.00189 0.1186 0.00102
80 0.21743 0.00183 0.12848 0.0011
100 0.20557 0.00173 0.14232 0.00121
120 0.20425 0.00171 0.15154 0.00129
140 0.19767 0.00165 0.15813 0.00134
160 0.19272 0.00161 0.16307 0.00138
180 0.19327 0.00161 0.16692 0.00141
200 0.18976 0.00158 0.16604 0.0014
220 0.19048 0.00158 0.17251 0.00145
240 0.19108 0.00158 0.17131 0.00143
260 0.18854 0.00156 0.17334 0.00145
280 0.18355 0.00152 0.17507 0.00146
300 0.18185 0.0015 0.17658 0.00147
320 0.18037 0.00148 0.1779 0.00148
340 0.18139 0.00149 0.17674 0.00146
360 0.1779 0.00146 0.1779 0.00147
380 0.17478 0.00143 0.17686 0.00146
400 0.17197 0.00141 0.1779 0.00147
420 0.16943 0.00139 0.17696 0.00146
440 0.16891 0.00138 0.1779 0.00146
460 0.16673 0.00136 0.17704 0.00145
480 0.16637 0.00136 0.1779 0.00146
500 0.16604 0.00135 0.17711 0.00145
Alumunium Pendek
2 Lilitan 3 Lilitan
Putaran e (kal/J) sesatan e (kal/J) sesatan
20 0.16125 0.00141 0.0645 0.000537
40 0.1935 0.00168 0.11287 0.000939
60 0.20425 0.00177 0.13975 0.00116
80 0.20962 0.00181 0.16125 0.001338
100 0.21285 0.00183 0.17415 0.001444
120 0.215 0.00184 0.17737 0.001469
140 0.21653 0.00185 0.18889 0.001564
160 0.21768 0.00185 0.1935 0.0016
180 0.215 0.00182 0.20066 0.001658
200 0.21607 0.00183 0.19672 0.001624
220 0.21695 0.00183 0.19936 0.001645
240 0.215 0.00181 0.19887 0.001639
260 0.21334 0.00179 0.20094 0.001655
280 0.21192 0.00178 0.20041 0.00165
300 0.2107 0.00176 0.19995 0.001644
320 0.20962 0.00175 0.19753 0.001624
340 0.20867 0.00174 0.19919 0.001636
360 0.20783 0.00173 0.19887 0.001633
380 0.20538 0.0017 0.19859 0.001629
400 0.20317 0.00168 0.19833 0.001626
420 0.20271 0.00168 0.19657 0.00161
440 0.20083 0.00166 0.19643 0.001608
460 0.20051 0.00165 0.1949 0.001595
480 0.19887 0.00164 0.19484 0.001593
500 0.19737 0.00162 0.1935 0.001581
Alumunium Panjang
2 Lilitan 3 Lilitan
Putaran e (kal/J) sesatan e (kal/J) sesatan
20 0.45437 0.00386 0.06491 0.00055
40 0.32455 0.00275 0.06491 0.00055
60 0.30291 0.00257 0.10818 0.00092
80 0.27587 0.00233 0.14605 0.00123
100 0.25964 0.00219 0.15578 0.00132
120 0.25964 0.00219 0.17309 0.00146
140 0.25037 0.00211 0.18546 0.00156
160 0.24341 0.00205 0.18662 0.00157
180 0.24521 0.00206 0.19473 0.00163
200 0.24017 0.00201 0.19473 0.00163
220 0.23604 0.00197 0.20063 0.00168
240 0.23259 0.00194 0.20555 0.00171
260 0.23467 0.00196 0.20472 0.0017
280 0.23182 0.00193 0.204 0.0017
300 0.22935 0.00191 0.20771 0.00172
320 0.22718 0.00189 0.2069 0.00171
340 0.22528 0.00187 0.20618 0.00171
360 0.22358 0.00185 0.20915 0.00173
380 0.22548 0.00186 0.20839 0.00172
400 0.22069 0.00182 0.20771 0.00171
420 0.21946 0.00181 0.20709 0.0017
440 0.21833 0.0018 0.20653 0.0017
460 0.21731 0.00179 0.20884 0.00171
480 0.21637 0.00178 0.20825 0.00171
500 0.2155 0.00177 0.20771 0.0017
520 5.58224 0.0458 0.20721 0.0017
540 2.85603 0.02342 0.20675 0.00169
560 1.99057 0.0163 0.20632 0.00168
580 1.52538 0.01248 0.20592 0.00168
600 1.24627 0.01019 0.20555 0.00167
620 1.07101 0.00875 0.2052 0.00167
640 0.93656 0.00764 0.20487 0.00167
660 0.84383 0.00688 0.20456 0.00166
680 0.76449 0.00623 0.20427 0.00166
700 0.70752 0.00576 0.204 0.00165
720 0.655 0.00533 0.20374 0.00165
740 0.61664 0.00501 0.20175 0.00163
760 0.5792 0.0047 0.20156 0.00163
780 0.5471 0.00444 0.20139 0.00163
800 0.52361 0.00424 0.20122 0.00162
820 0.49899 0.00404 0.20106 0.00162
840 0.47728 0.00386 0.19937 0.00161
860 0.45797 0.00371 0.19926 0.0016
880 0.4407 0.00356 3.35761 0.02701
900 0.4284 0.00346 3.57148 0.02871
920 0.41419 0.00334 3.77606 0.03033
940 0.40126 0.00324 3.97193 0.03187
960 0.38946 0.00314 4.15964 0.03336
980 0.37864 0.00305 4.33968 0.03477
1000 0.36869 0.00297 4.51253 0.03614
2. Menghitung Nilai terbaik dan sesatannya, menggunakan rumus:
Tara mekanik-kalor terbaik tembaga dengan 2 lilitan:
Dengan cara yang sama, maka didapat:
tembaga
2 lilitan 3 lilitan
0.189548 0.01929 0.15906 0.03255
Alumunium pendek
2 lilitan 3 lilitan
0.206584 0.01166 0.18312 0.03256
Alumunium panjang
2 lilitan 3 lilitan
0.61861 0.86905 0.71854 1.32769
3. Membandingkan Harga Tara Mekanik-Kalor dengan Literatur
e literatur = 0,24
KSR = x 100 %
Membandingkan Tara mekanik-kalor tembaga 2 lilitan dengan literatur:
KSR = x 100 %= 21.0218%
Dengan cara yang sama, maka diperoleh:
tembaga
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
21.0218 78.9782 33.7255 66.2745
Alumunium pendek
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
13.9234 86.0766 23.7014 76.2986
Alumunium panjang
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
6.72217 93.2778 19.8623 80.1377
4. Analisa terhadap Hasil Perhitungan
Dari hasil data dan perhitungan yang diperoleh dapat disimpulkan
bahwa semakin banyak lilitan akan menyebabkan semakin besar gesekan
yang terjadi sehingga perubahan suhunya juga semakin cepat, namun
jumlah kenaikkan suhunya tidak jauh berbeda dengan percobaan dua
lilitan, sehingga sebenarnya jumlah lilitan tidak berpengaruh pada
besarnya nilai tara mekanik-kalor. Dengan perputaran engkol yang
konstan maka perubahan suhu yang terjadi juga akan konstan, semakin
banyak putaran yang dilakukan maka semakin besar pula panas yang
dihasilkan. Karena energi mekanik yang diubah menjadi energi kalor juga
banyak.
Jika dilihat dari jumlah lilitan, percobaan dengan tiga lilitan
ketelitiannya lebih kecil dari pada percobaan dua lilitan. Misalnya pada:
tembaga
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
21.0218 78.9782 33.7255 66.2745
Kesalahan yang terjadi pada percobaan ini disebabkan ketika
memutar engkol seringkali tidak konstan, apalagi pada awal-awal putaran,
sehingga kenaikkan suhu dari suhu awal ke kenaikkan suhu pertama tidak
sama dengan kenaikkan suhu berikutnya. Kesalahan lain yaitu ketika
menimbang massa kalorimeter dan mengukur diameter kalorimeter.
Sebelum menimbang harusnya alat tersebut dikalibrasi terlebih dahulu.
Kesalahan pembacaan alat juga merjadi salah satu penyebab
ketidaktelitian.
5. Membuat Grafik Kenaikkan Suhu terhadap Banyaknya Putaran
(Tembaga, 2 lilitan)
grafik kenaikan suhu terhadap banyaknya putaran
0
510
1520
2530
3540
45
20 60 100
140
180
220
260
300
340
380
420
460
500
banyak putaran
ken
aika
n s
uh
u
(Alumunium Pendek, 2 lilitan)
grafik kenaikan suhu terhadap banyaknya putaran
05
101520253035404550
20 60 100
140
180
220
260
300
340
380
420
460
500
banyak putaran
ken
aika
n s
uh
u
(Alumunium Panjang, 2 lilitan)
grafik kenaikan suhu terhadap banyaknya putaran
05
101520253035404550
20 100
180
260
340
420
500
580
660
740
820
900
980
banyak putaran
ken
aika
n s
uh
u
(tembaga, 3 lilitan)
grafik kenaikan suhu terhadap banyaknya putaran
05
101520
253035
4045
20 60 100
140
180
220
260
300
340
380
420
460
500
banyak putaran
ken
aika
n s
uh
u
(Alumunium Pendek, 3 lilitan)
grafik kenaikan suhu terhadap banyaknya putaran
05
101520253035404550
20 60 100
140
180
220
260
300
340
380
420
460
500
banyak putaran
ken
aika
n s
uh
u
(Alumunium Panjang, 3 lilitan)
grafik kenaikan suhu terhadap banyaknya putaran
0
10
20
30
40
50
60
20 100
180
260
340
420
500
580
660
740
820
900
980
banyak putaran
ken
aika
n s
uh
u
6. Menghitung Tara Mekanik-Panas berdasarkan Grafik
Y = at x + bt
T = n + bt
jadi ; at = dimana
Untuk tembaga dengan 2 lilitan :
at = 0.02032
Dengan cara yang sama, maka diperoleh:
2 lilitan 3 lilitan
Tembaga
Alumunium
pendek
Alumunium
panjang Tembaga
Alumunium
pendek
Alumunium
panjang
e (kal/J) e (kal/J) e (kal/J) e (kal/J) e (kal/J) e (kal/J)
0.16066 0.19917 0.18005 0.18635 0.20239 0.20109
7. Membandingkan Tara Mekanik-Kalor Grafik dengan Tara Mekanik-
Kalor Hasil Perhitungan
KSR = x 100 %
KP = 100% - KSR
Membandingkan Tara mekanik-kalor tembaga 2 lilitan grafik dengan
hasil perhitungan:
KSR = x 100 %=15,23%
KP = 100% - 15,23% = 84,77%
Dengan cara yang sama, maka diperoleh:
tembaga
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
15.23 84.77 17.16 82.84
Alumunium Pendek
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
3.58 96.41 10.52 89.47
Alumunium panjang
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
19.57 80.42 4.55 95.44
8. Membandingkan Tara Mekanik-Kalor Grafik dengan Literatur
KSR = x 100 %
KP = 100% - KSR
Membandingkan Tara mekanik-kalor tembaga 2 lilitan grafik dengan
literatur:
KSR = x 100 %=33,06%%
KP = 100% - 33,06% = 66,94%
Dengan cara yang sama, maka diperoleh:
tembaga
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
33.05744903 66.942551 22.35059418 77.64940582
Alumunium Pendek
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
17.01159564 82.9884044 15.66787147 84.33212853
Alumunium panjang
2 lilitan 3 lilitan
KSR KP KSR KP
24.97840888 75.0215911 16.21225411 83.78774589
9. Analisa Grafik Kenaikkan Suhu terhadap Banyaknya Putaran
Dari grafik yang didapat pada semua kalorimeter,grafik menunjukan
linier,banyaknya putaran berbanding lurus terhadap kenaikan suhu, hal ini
karena semakin banyak putaran maka semakin banyak pula gesekan yang
terjadi antara pita nilon dengan dinding luar kalorimeter sehingga kalor
yang diterinma oleh pta nilon pun semakin besar.
Berdasarkan hasil perbandingan nilai tara mekaik kalor antara hasil
perhitungan dengan garfik diperoleh ketelitian yang cukup besar, berarti
nilai tara mekanik-kalor grafik dengan perhitungan tidak jauh berbeda.
Namun berdasarkan perbandingan antara tara mekanik-kalor grafik dengan
literatur ketelitiannya lebih kecil jika dibandingkan dengan perhitungan.
Salah satunya yaitu pada percobaan dengan kalorimeter
alumunium panjang, dua lilitan. Jika hasil grafik dibandingkan dengan
hasil perhitungan maka diperoleh:
KSR KP
19.57 80.42
Sedangkan jika hasil grafik dibandingkan dengan literatur maka diperoleh:
KSR KP
24.97840888 75.0215911
Hal ini berarti nilai tara mekanik-kalor grafik lebih mendekati nilai tara
mekanik-kalor percobaan.
10. Menghitung banyaknya kalor yang diserap pita nilon
W.e = Qkalorimeter + Qpita
Kalor yang diserap pita nilon untuk tembaga dengan 2 lilitan:
= 0.40611 kal
Dengan cara yang sama, maka diperoleh:
putaran
Tembaga
putaran
Alumunium Pendek
2 lilitan 3 lilitan 2 lilitan 3 lilitan
Q (kal) Q (kal) Q (kal) Q (kal)
20 0.40611 29.05491 20 11.41417 25.43647
40 6.54198 40.92054 40 13.48014 36.85064
60 6.94809 52.78617 60 15.54611 43.59071
80 13.084 64.6518 80 17.61208 45.65668
100 24.9496 70.78766 100 19.67804 47.72264
120 31.0855 76.92353 120 21.74401 54.46271
140 42.9511 83.0594 140 23.80998 51.85458
160 54.8167 89.19527 160 25.87595 53.92055
180 60.9526 95.33114 180 32.61602 51.31242
200 72.8182 107.1968 200 34.68199 62.72659
220 78.9541 107.6029 220 36.74796 64.79256
240 85.0899 119.4685 240 43.48803 71.53263
260 96.9556 125.6044 260 50.22809 73.59859
280 114.551 131.7402 280 56.96816 80.33866
300 126.417 137.8761 300 63.70823 87.07873
320 138.282 144.012 320 70.4483 98.4929
340 144.418 155.8776 340 77.18837 100.5589
360 162.013 162.0135 360 83.92844 107.2989
380 179.609 173.8791 380 95.34261 114.039
400 197.204 180.015 400 106.7568 120.7791
420 214.8 191.8806 420 113.4968 132.1932
440 226.665 198.0165 440 124.911 138.9333
460 244.261 209.8821 460 131.6511 150.3475
480 256.126 216.018 480 143.0653 157.0876
500 267.992 227.8836 500 154.4794 168.5017
putaran
Alumunium Panjang
2 lilitan 3 lilitan
Q (kal) Q (kal)
20 -31.1357 25.43077
40 -24.5605 50.86154
60 -27.4129 57.43681
80 -20.8377 54.58434
100 -14.2624 61.15961
120 -17.1149 58.30713
140 -10.5396 55.45465
160 -3.96433 62.02992
180 -6.81681 59.17744
200 -0.24153 65.75272
220 6.333738 62.90024
240 12.90901 60.04776
260 10.05653 66.62303
280 16.6318 73.1983
300 23.20707 70.34582
320 29.78235 76.9211
340 36.35762 83.49637
360 42.93289 80.64389
380 40.08041 87.21916
400 56.08343 93.79443
420 62.6587 100.3697
440 69.23398 106.945
460 75.80925 104.0925
480 82.38452 110.6678
500 88.95979 117.243
520 95.53506 123.8183
540 111.5381 130.3936
560 108.6856 136.9689
580 124.6886 143.5441
600 140.6916 150.1194
620 147.2669 156.6947
640 163.2699 163.2699
660 169.8452 169.8452
680 185.8482 176.4205
700 192.4235 182.9958
720 208.4265 189.571
740 215.0018 205.574
760 231.0048 212.1493
780 247.0078 218.7246
800 253.5831 225.2999
820 269.5861 231.8751
840 285.5892 247.8782
860 301.5922 254.4534
880 317.5952 261.0287
900 324.1705 277.0317
920 340.1735 283.607
940 356.1765 290.1823
960 372.1795 306.1853
980 388.1826 312.7606
1000 404.1856 328.7636
11. Menghitung Nilai terbaik dan sesatannya, menggunakan rumus:
Tara mekanik-kalor terbaik tembaga dengan 2 lilitan:
113,92 kal
Dengan cara yang sama, maka didapat:
tembaga
2 lilitan 3 lilitan
)(kalQ
113.92 85.453 127.667 57.361
Alumunium Pendek
2 lilitan 3 lilitan
62.755 44.927 85.5643 41.081
Alumunium Panjang
2 lilitan 3 lilitan
129.02 131.12 144.477 84.997
11. Analisa pengaruh lilitan terhadap sistem
Jika lilitan pita nilon ditambah, berdasarkan hasil percobaan yang
telah dilakukan, bahwa percobaan dengan 3 lilitan pita kenaikkan
suhunya lebih cepat dari pada dengan 2 lilitan pita. Hal ini disebabkan
gesekkan yang dihasilkan lebih besar. Sedangkan setelah dihitung
besarnya kalor yang diserap pita nilon, terlihat bahwa 3 lilitan pita lebih
banyak menyerap kalor dibandingkan dengan 2 lilitan pita. Jadi dapat
disimpulkan bahwa banyaknya lilitan berpengaruh dalam sistem, namun
tidak mempengaruhi nilai tara mekanik-kalor, karena tara mekanik-kalor
hanya berpengaruh pada perubahan suhu dan banyaknya putaran.
Sedangkan besarnya kenaikkan suhu baik dengan 2 lilitan maupun
dengan 3lilitan adalah konstan, selama pemutaran engkolnya juga
konstan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari praktikum kita dapat menyimpulkan bahwa energi dapat
berubah dari bentuk energi mekanik menjadi energi kalor seperti dalam
percobaan. Energi mekanik yang dihasilkan dari pemutaran engkol
menyebabkan penambahan suhu pada kalorimeter. Penambahan suhu
tersebut diakibatkan karena adanya gesekan yang terjadi antara dinding
luar kalorimeter dengan pita nilon yang dihubungkan dengan engkol,
dengan perputaran yang konstan akan diperoleh perubahan suhu yang
konstan. Karena banykanya putaran berbanding lurus dengan kenaikkan
suhu, maka semakin banyak putaran yang dilakukan mengakibatkan suhu
semakin naik.
Tara mekanik-kalor merupakan perbandingan antara energi
mekanik yang diubah menjadi energi kalor dengan benyaknya energi kalor
yang dihasilkan. Energi mekanik sendiri dapat dihitung berdasarkan massa
beban, percepatan gravitasi, keliling pita dan banyaknya putaran.
Sedangkan energi kalor dapat dihitung dari massa kalorimeter, kalor jenis
kalorimeter, dan perubahan suhu yang dihasilkan. Sehingga diperoleh nilai
tara mekanik-kalor terbaik sbb:
tembaga
2 lilitan 3 lilitan
0.189548 0.01929 0.15906 0.03255
Alumunium pendek
2 lilitan 3 lilitan
0.206584 0.01166 0.18312 0.03256
Alumunium panjang
2 lilitan 3 lilitan
0.61861 0.86905 0.71854 1.32769
Karena system dihubungkan dengan pita nilo, maka sebagian
energi kalor yang dihasilkan akan diserap oleh pita nilon. Dengan kata lain,
kalor yang diserap pita nilon adalah selisih antara besarnya energi mekanik
dengan kalor yang diserap kalorimeter. Tara mekanik-kalor yang
digunakan adalah tara mekanik-kalor literature. Sehingga diperoleh nilai
kalor yang diserap pita nilon terbaik sbb:
tembaga
2 lilitan 3 lilitan
)(kalQ
113.92 85.453 127.667 57.361
Alumunium Pendek
2 lilitan 3 lilitan
62.755 44.927 85.5643 41.081
Alumunium Panjang
2 lilitan 3 lilitan
129.02 131.12 144.477 84.997
Penambahan lilitan akan mempengaruhi perubahan suhu yang
terjadi akan tetapi tidak akan berpengaruh besar dalam perbandingan
dengan energi kalor yang dihasilkan. Semakin banyak lilitannya maka
semakin cepat perubahan suhu yang terjadi.
5.2 Saran
Dalam praktikum, praktikan saat melakukan putaran pada engkol
duisarankan konstan agar perubahan suhu yang dihasilkan juga konstan,
meskipun perubahannya kecil namun akan sangat berpengaruh pada
perhitungan. Ketelitian dan ketepatan dalam pembacaan skala juga
mempengaruhi , sebelum melakukan percobaan sebaiknya alat yang
digunakan untuk mengukur dikalibrasi terlebih dahulu.
DAFTAR PUSTAKA
Giancoli, C Douglas. Fisika Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga. 2001.
Sutrisno dan Tan Ik Gie. Fisika Dasar Listrik Magnet dan Termofisika Listrik.,
Bandung: ITB. 1983.
Resnick, Halliday. Fisika Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga. 1987.