laporan calori work
TRANSCRIPT
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
1/16
LAPORAN PRAKTIKUM
Calori Work
Nama : Akbar Prastika N
NPM : 1106054675
Fakultas : Teknik
Program Studi : Teknik Lingkungan
KodePraktikum : KR02
Tanggal Praktikum : 15 Maret 2012
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar
(UPP-IPD)
Universitas Indonesia
Depok
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
2/16
Tujuan
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
Alat
1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )3. Termometer4. Voltmeter dan Ampmeter5. Adjustable power supply6. Camcorder7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
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 dilakukan pengkonversian 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
kenaikan temperatur.
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
3/16
Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan
persamaan :
Q = m c (Ta - T) ....................................................... (1)
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 perbuahan temperatur
dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan.
Cara Kerja
1. Meng-klik tombol r-lab.2. Mengaktifkan web cam.3.
Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor.
4. Menghidupkan Power Supply dengan meng klik radio buttondisebelahnya.
5. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik padakawat konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengklik icon
ukur.
6. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggu hinggamendekati temperatur awal saat diberikan V0 .
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
4/16
7. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3Tugas & Evaluasi
1. Berdasarkan data yang di dapat , 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 saudara peroleh, tentukan jenis kawat konduktoryang digunakan.
4. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.Pengolahan Data
Berikut ini merupakan grafik-grafik hubungan antara temperatur dengan waktu untuk tiap
tegangan yang diberikan pada percobaan.Untuk tegangan V0, tabel yang didapatkan
dari percobaan adalah sebagai berikut:
Waktu I V Temp
3 23.84 0.00 21.1
6 23.84 0.00 21.1
9 23.84 0.00 21.1
12 23.84 0.00 21.1
15 23.84 0.00 21.1
18 23.84 0.00 21.1
21 23.84 0.00 21.1
24 23.84 0.00 21.1
27 23.84 0.00 21.1
30 23.84 0.00 21.1
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
5/16
Dan grafik yang didapatkan dari hubungan antara temperatur dan waktu dari data
diatas adalah sebagai berikut.
Untuk tegangan V1, tabel yang didapatkan dari percobaan adalah sebagai berikut.
Waktu I V Temp
3 34.91 0.64 20.7
6 34.91 0.64 20.8
9 34.91 0.64 20.9
12 34.91 0.64 21.1
15 34.91 0.64 21.2
18 34.91 0.64 21.3
21 34.91 0.64 21.5
24 34.91 0.64 21.6
27 34.91 0.64 21.8
30 34.91 0.64 21.8
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Temperatur vs Waktu
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
6/16
Dan grafik yang didapatkan dari hubungan antara temperatur dan waktu dari data
diatas adalah sebagai berikut.
Untuk mencari nilai c pada V1, digunakan rumus W=Q, atau jika dijabarkan
menjadi
V I t = m c TT=Vit/mc
Lalu berikutnya dicari persamaan garis untuk grafik waktu vs temperatur, y = bx
a
dimana y adalah temperatur, sedangkan x adalah waktu dengan menggunakan least square
,tabel penghitungan least square untuk V1 adalah sebagai berikut
i Xi Yi Xi
Yi XiYi
1 3 20.7 9 428.49 62.1
2 6 20.8 36 432.64 124.8
3 9 20.9 81 436.81 188.1
4 12 21.1 144 445.21 253.2
5 15 21.2 225 449.44 318
6 18 21.3 324 453.69 383.4
7 21 21.5 441 462.25 451.5
8 24 21.6 576 466.56 518.4
20
20.2
20.4
20.6
20.8
21
21.2
21.4
21.6
21.8
22
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Temperatur vs Waktu
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
7/16
9 27 21.8 729 475.24 588.6
10 30 21.8 900 475.24 654
165 241.7 3465 4525.57 3542.1
Dari data diatas dapat kita hitung least square yang akan menghubungkan antara suhu
danwaktu, yaitu sebagai berikut.
Dengan m adalah besarnya gradien dari grafik hubungan antara keduanya dan b adalah faktor
penambah. Keduanya merupakan variabel terikat pada persamaan yang menghubungkan antara
suhu dan waktu. Dari keduanya, kita akan mendapatkan bahwa:
m = 0.04
dan
b = 20.55
Maka persamaan yang didapatkan ( least square ) dari hubungan tegangan dan kecepatan
angin, dengan suhu sebagai variabel terikat y dan waktu sebagai variabel bebas x,
adalah:
y = 0.04x + 20.55
Dari persamaan garis tersebut kita mendapatkan nilai m yaitu sebesar 0,04. Karena m = V
I / mc, maka
Untuk tegangan V2, tabel yang didapatkan dari percobaan adalah sebagai berikut.
Waktu I V Temp
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
8/16
3 50.08 1.52 20.8
6 50.31 1.53 21.1
9 50.42 1.53 22.0
12 50.19 1.53 22.9
15 50.42 1.53 23.8
18 50.42 1.53 24.6
21 50.42 1.53 25.2
24 50.42 1.53 25.8
27 50.42 1.53 26.4
30 50.42 1.53 26.9
Dan grafik yang didapatkan dari hubungan antara temperatur dan waktu dari data
diatas adalah sebagai berikut.
Untuk mencari nilai c pada V2, digunakan rumus W=Q, atau jika dijabarkan
menjadi
V I t = m c T
T=Vit/mc
0
5
10
15
20
25
30
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Temperatur vs Waktu
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
9/16
Lalu berikutnya dicari persamaan garis untuk grafik waktu vs temperatur, y = bx
a
dimana y adalah temperatur, sedangkan x adalah waktu dengan menggunakan least square
,tabel penghitungan least square untuk V2 adalah sebagai berikut
i Xi Yi Xi
Yi XiYi
1 320.8
9 432.64 62.4
2 621.1
36 445.21 126.6
3 922.0
81 484 198
4 1222.9
144 524.41 274.8
5 1523.8
225 566.44 357
6 1824.6
324 605.16 442.8
7 2125.2
441 635.04 529.2
8 2425.8
576 665.64 619.2
9 2726.4
729 696.96 712.8
10 3026.9
900 723.61 807
165 239.5 3465 5779.11 4183.8
Dari data diatas dapat kita hitung least square yang akan menghubungkan antara suhu
danwaktu, yaitu sebagai berikut.
Dengan m adalah besarnya gradien dari grafik hubungan antara keduanya dan b adalah faktor
penambah. Keduanya merupakan variabel terikat pada persamaan yang menghubungkan antara
suhu dan waktu. Dari keduanya, kita akan mendapatkan bahwa:
m = 0,24
dan
b = 19,99
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
10/16
Maka persamaan yang didapatkan ( least square ) dari hubungan tegangan dan kecepatan
angin, dengan suhu sebagai variabel terikat y dan waktu sebagai variabel bebas x,
adalah:
y = 0,24x + 19,99
Dari persamaan garis tersebut kita mendapatkan nilai m yaitu sebesar. Karena m = V I
/ mc, maka
Untuk tegangan V3, tabel yang didapatkan dari percobaan adalah sebagai berikut.
Waktu I V Temp
3 41.64 1.03 20.8
6 41.64 1.03 21.0
9 41.64 1.03 21.4
12 41.64 1.03 21.9
15 41.64 1.03 22.3
18 41.64 1.03 22.6
21 41.64 1.03 22.9
24 41.64 1.03 23.3
27 41.64 1.03 23.6
30 41.52 1.03 23.8
Dan grafik yang didapatkan dari hubungan antara temperatur dan waktu dari data
diatas adalah sebagai berikut.
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
11/16
Untuk mencari nilai c pada V3, digunakan rumus W=Q, atau jika dijabarkan
menjadi
V I t = m c T
T=Vit/mc
Lalu berikutnya dicari persamaan garis untuk grafik waktu vs temperatur, y = bx
a
dimana y adalah temperatur, sedangkan x adalah waktu dengan menggunakan least square
,tabel penghitungan least square untuk V3 adalah sebagai berikut
i Xi Yi Xi
Yi XiYi
1 320.8
9 432.64 62.4
2 621.0
36 441 126
3 921.4
81 457.96 192.6
4 12 21.9 144 479.61 262.8
5 1522.3
225 497.29 334.5
6 1822.6
324 510.76 406.8
7 2122.9
441 524.41 480.9
8 2423.3
576 542.86 559.2
9 2723.6
729 556.96 637.2
10 3023.8
900 566.44 714
19
19.5
20
20.5
21
21.5
22
22.5
23
23.5
24
24.5
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Temperatur vs Waktu
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
12/16
165 223.6 3465 5009.96 3776.4
Dari data diatas dapat kita hitung least square yang akan menghubungkan antara suhu
dan waktu, yaitu sebagai berikut.
Dengan m adalah besarnya gradien dari grafik hubungan antara keduanya dan b adalah faktor
penambah. Keduanya merupakan variabel terikat pada persamaan yang menghubungkan antara
suhu dan waktu. Dari keduanya, kita akan mendapatkan bahwa:
m = 0,12
dan
b = 20,43
Maka persamaan yang didapatkan ( least square ) dari hubungan tegangan dan kecepatan
angin, dengan suhu sebagai variabel terikat y dan waktu sebagai variabel bebas x,
adalah:
y = 0,12x + 20,43
Dari persamaan garis tersebut kita mendapatkan nilai m yaitu sebesar. Karena m = V I
/ mc, maka
Menentukan jenis kawat konduktor berdasarkan nilai c
Pada tegangan 0,64 v = c1 =
Pada tegangan 1,53 v = c2 =
Pada tegangan 1,03 v = c3 =
Sehingga diperoleh c rata-rata :
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
13/16
Berdasarkan nilai kalor jenis yang didapat, diketahui kawat konduktor yang
dipakai adalah jenis perak karena kalor jenisnya mendekati perak (233).
Analisis
Percobaan bertujuan untuk mengetahui besar dari nilai kapasitas kalor dari kawat konduktor.
Besaran ini didapatkan dengan mengkonversikan energi listrik menjadi energi panas. Pada awal
melakukan percobaan, praktikan terlebih dahulu diharuskan untuk mengaktifkan web
cam yang akan memantau nilai dari perubahan arus listrik dan temperatur.
Percobaan r-lab mengenai calori work dilakukan dengan memberikan tegangan yang
berbeda pada alat laboratorium fisika dengan mengklik tombol power supply sehingga tegangan
langsung diberikan secara otomatis, hal ini dilakukan agar diperoleh data yang
bervariasi sehingga hasil perhitungan menjadi lebih akurat.
Diketahui bahwa kawat konduktor tersebut memiliki massa 2 gr, dimana dalam perhitungan
dikonversi menjadi satuan SI, yaitu menjadi 2.10-3 kg. Praktikan mengklik tombol
ukur untuk mendapatkan data, berupa arus, tegangan,dan suhu yang bervariasi setiap 3 detik
(hingga 10 data). Percobaan dilakukan hingga 4 kali percobaan, masing-masing untuk
Vo ( voltase = 0 V), V1 ( voltase =0,64 V), V2 (voltase = 1,53 V), dan V3 (voltase
= 1,03 V). Dari percobaan pada Vo, kita akan mendapatkan besar dari suhu awal (To)
adalah 19,7oC, dimana akan digunakan dalam perhitungan.
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. Praktikan haruslah menghitung sebanyak tiga puluh kalor jenis (tiga tegangan
sehingga masing-masing tegangan, kalor jenis yang dihitung sebanyak sepuluh kalor
jenis).Dengan menggunakan metode least square, persamaan energi kalor dan energi listrik
dihubungkan menjadi persamaan garis lurus
Nilai kemiringan garis atau gradien garis dan b (konstanta) digunakan untuk
memperoleh grafik pengamatan. Kapasitas kalor diperoleh dari kapasitas kalor
rata-rata dari ketiga tegangan. Setelah memasukkan data-data pengamatan ke dalam
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
14/16
persamaan, maka diperoleh kalor jenis zat sebesar . Kapasitas kalor dan kalor
jenis diperoleh dengan menghitung rata-rata kapasitas kalor dan kalor jenis pada
masing-masing tegangan, hal ini dilakukan agar data yang bervariasi tersebut dapat
menghasilkan nilai kapasitas kalor dan kalor jenis yang akurat. Untuk menentukan bahan kawat
konduktor yang digunakan dalam praktikum, praktikan menggunakan kalor jenis sebagai
pendekatan karena jika memakai kapasitas kalor, jenis bahan tidak menentu, bergantung pada
massa kawat itu sendiri. Oleh karena itu, nilai kalor jenis yang diperoleh dari datapengamatan
sebesar
Kalor jenis yang didapatkan dari perhitungan data pengamatan mengalami penyimpangan nilai
dari nilai kalor jenis pada literatur. Kesalahan literatur atau penyimpangan yang terjadi sebesar:
% Kesalahan Literatur =
=
= 0,11%
Penyimpangan yang dilakukan praktikan sebesar 0,11 %. Hal ini disebabkan pada saatpraktikum berlangsung, alat praktikum memiliki sensitifitas yang tinggi sehingga penurunan dan
kenaikan temperatur saat pengamatan pun sangat cepat sehingga praktikan memperoleh suhu
yang hanya mendekati suhu awal saat percobaan berlangsung, dapat pula disebabkan saat terjadi
perubahan energi listrik menjadi energi kalor, perubahan energi yang dilakukan tidak berubah
sempurna, dan akses internet yang tidak berjalan dengan baik dapat mempengaruhi perintah
kepada sistem yang berada dilaboratoium.Kesalahan dapat pula disebabkan pada saat
perhitungan karena melakukan pembulatan berulang kali sehingga hasil yang diperoleh
mengalami penyimpangan dari nilai literatur.
Pada grafik hasil perhitungan berdasarkan pengamatan yang diperoleh praktikan tidak
sepenuhnya berbentuk garis lurus, sedangkan seharusnya grafik yang dihasilkanadalah grafik
garis lurus. Hal ini disebabkan karena kesalahan-kesalahan yang terjadi saat praktikum
berlangsung. Grafik hasil percobaan menggambarkan bahwa variabel xdiwakili oleh waktu (t)
dikarenakan waktu memiliki interval yang tetap, sedangkan variabel y yang diwakili oleh
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
15/16
perubahan tidak memiliki interval yang tetap.Untuk grafik pada saat V1, V2, dan V3 memiliki
garis yang berbelok-belok, namun pergeseran garis dari garis lurus hanya sedikit. Hal ini
dikarenakan suhu yangditangkap oleh sistem cepat sekali berubah sehingga berpengaruh pada
perubahansuhu yang ditampilkan dalam grafik. Untuk grafik pada saat V0 digambarkan grafik
yang tidak lurus, hal ini pun disebabkan karena tingkat kesensitivan sistem saatmenangkap suhu
yang berada di sekitar sistem baik. Dengan bentuk grafik yang tidak lurus sempurna, maka
terlihat pula penyimpangan yang dihasilkan dalampengamatan yang dilakukan praktikan
Kesimpulan
Ketika kawat dialiri listrik, maka temperatur kawat tersebut akan naik.
Semakin tinggi arus listrik yang mengalir maka temperatur kawat akansemakin besar.
Benda yang memiliki kalor jenis kecil, hal tersebut menandakan bahwabendate rsebut mempunyai konduktivitas yang tinggi, karena dapat
menaikkan suhunya dengan energi yang kecil
Benda yang memiliki kalor jenis besar, hal tersebut menandakan bahwakonduktivitasnya rendah, karena berarti benda tersebut membutuhkan
energiyang besar untuk menaikkan suhunya.
Energi bersifat kekal dan dapat berubah bentuk. Percobaan inimembuktikan perubahan Energi Listrik menjadi Energi Kalor yang
meningkatkan temperatur kawat.
Referensi
-
8/2/2019 Laporan Calori Work
16/16
1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, PrenticeHall, NJ, 2000.
2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition,Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.