laporan praktikum kr02
DESCRIPTION
kr02TRANSCRIPT
Laporan Praktikum R-LAB
Fisika Dasar Nama : Abdul Hakim Muzakki
NPM : 1406532500
Fakultas : Teknik
Departemen : Teknik Mesin
Kelompok Praktikum : Kelompok 12
Nomor dan Nama Percobaan : KR02 dan Calori Work
Tanggal Percobaan : 9 Oktober 2014
Koordinator Asisten : Febrian Pratama
Laporan Fisika Dasar
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)
Universitas Indonesia
Depok
Calori Work
I. TUJUAN PERCOBAAN
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
II. PERALATAN
Peralatan yang digunakan untuk melakukan percobaan ini adalah sebagai berikut :
o Sumber tegangan yang dapat divariasikan
o Kawat konduktor (bermassa 2 gram)
o Termometer
o Voltmeter dan Amperemeter
o Adjustable power supply
o Camcorder
o Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. LANDASAN TEORI
Energi memiliki peranan yang sangat penting di dunia ini. Segala sesuatu yang ada
di dunia ini memiliki yang namanya energi. Pengertian dan definisi energi ada banyak
sekali diantaranya adalah
1. Energi adalah kemampuan membuat sesuatu terjadi (Robert L. Wolke)
2. Energi adalah kemampuan benda untuk melakukan usaha (Mikrajuddin)
3. Energi adalah suatu bentuk kekuatan yang dihasilkan atau dimiliki oleh suatu benda
(Pardiyono)
4. Energi adalah sebuah konsep dasar termodinamika dan merupakan salah satu aspek
penting dalam analisis teknik (Michael J. Moran)
Jadi dapat disimpulkan bahwa energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja
atau usaha. Dua contoh yang akan menunjukan definisi ini. Anda akan merasa lelah ketika
anda berlari karena anda mengeluarkan energi. Jika terus berlari tanpa istrahat anda akan
kehabisan energi dan ahirnya anda tidak mampu lagi berlari. Agar mampu berlari lagi, anda
harus istirahat atau bahkan harus makan. Makan memberi anda energi kimia yang siap
dibakar dalam tubuh anda untuk menghasilkan energi yang anda perlukan untuk melakukan
usaha (berlari lagi). Mobil dapat melaju dijalan karena ada sumber energi kimia yang
dikandung dalam bahan bakar bensin. Jika bensin habis maka mobil kehabisan energi dan
akibatnya mobil tidak dapat lagi melakukan usaha (melaju lagi).
Energi memiliki beberapa bentuk yang berbeda, yaitu energi gerak, energi
potensial, energi listrik, dan yang akan kita bahas energi panas. Sebagai suatu energi, energi
panas atau kalor itu mempunyai sifat yang sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi yang
mengatakan “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat diubah
dari suatu bentuk ke bentuk lainnya”. Hukum Kekekalan Energi diciptakan oleh James
Prescott Joule, seorang ahli fisika yang berasal dari Inggris. Untuk menghormati beliau
sebagai pencetus hukum ini, maka namanya diabadikan menjadi satuan energi yaitu Joule.
Hukum Kekekalan Energi dapat dirumuskan sebagai berikut:
Eawal = Eakhir
Keterangan : energi total tidak akan berkurang dan juga tidak akan bertambah.
Dari percobaan-percobaan yang sering dilakukan untuk mengetahui besar kecilnya
kalor yang dibutuhkan suatu benda atau zat, didapat hasil dimana besar kecilnya kalor
tersebut dipengaruhi oleh 3 faktor sebagai berikut:
1. Massa zat
2. Jenis zat (kalor jenis dari zat itu sendiri)
3. Perubahan suhu
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:
Q = m . c . (t2 – t1 )
Keterangan : Q adalah kalor yang dibutuhkan (satuan Joule)
m adalah massa benda tersebut (satuan kilogram)
c adalah kalor jenis benda tersebut (satuan J/kgOC)
(t2 – t1 ) adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT
(satuan OC)
Sebagai bagian dari energi, kalor dapat dibagi lagi menjadi 2 jenis yaitu kalor yang
digunakan untuk menaikkan suhu dan kalor yang digunakan untuk mengubah wujud atau
yang dapat disebut juga kalor laten. Kalor laten juga dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu
kalor uap dan kalor lebur yang masing-masing dapat dibuat menjadi suatu persamaan
matematis sebagai berikut:
Q = m . U
dan
Q = m . L
Keterangan : Q adalah kalor yang dibutuhkan (satuan Joule)
m adalah massa benda tersebut (satuan kilogram)
U adalah kalor uap (satuan J/kg)
L adalah kalor lebur (satuan J/kg)
Sebagai suatu energi, kalor mempunyai hubungan dengan energi lainnya.
Hubungan tersebut bisa seperti pembentukan kalor atau perubahan kalor menjadi energi
lainnya. Salah satu contohnya adalah hubungan kalor dengan energi listrik. Kalor
merupakan bentuk energi sehingga dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Hal
ini diperkuat oleh adanya hukum kekekalan energi dimana energi tidak dapat diciptakan
maupun dimusnahkan, namun energi dapat berubah dari satu jenis energi ke jenis yang
lain, sama halnya seperti perubahan energi listrik menjadi energi kalor dan juga sebaliknya
yaitu perubahan energi kalor menjadi energi listrik. Alat yang digunakan untuk mengubah
energi listrik menjadi energi kalor misalnya adalah pemanas, solder, setrika, dan kompor
listrik. Alat yang mengubah energi listrik menjadi energi panas dilengkapi dengan adanya
elemen pemanas. Listrik yang dialirkan pada elemen pemanas diubah menjadi energi
panas. Elemen pemanas tersebut dibuat dari bahan yang mempunyai daya tahan yang
tinggi, sehingga listrik yang mengalir melalui bahan tersebut dapat berbah menjadi panas.
Besarnya energi listrik yang diubah atau disersap sama dengan besar kalor yang
akan dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :
W = Q
Keterangan : W adalah energi listrik yang diubah atau diserap (satuan Joule)
Q adalah kalor yang akan dihasilkan (satuan Joule)
Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P . t
= V . i . t
Keterangan : W adalah energi listrik yang diubah atau diserap (satuan Joule)
P adalah daya listrik (satuan Watt)
T adalah waktu yang dibutuhkan (satuan sekon)
V adalah tegangan listrik (satuan volt)
i adalah arus listrik (satuan Ampere)
t adalah waktu atau lama aliran listrik (satuan sekon)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m . c . (t2 – t1 ) , maka akan diperoleh
persamaan :
P . t = m . c . (t2 – t1)
Keterangan: P adalah daya listrik (satuan Watt)
T adalah waktu yang dibutuhkan (satuan sekon)
m adalah massa benda tersebut (satuan kilogram)
c adalah kalor jenis benda tersebut (satuan J/kgOC)
(t2 – t1 ) adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT
(satuanOC)
Didalam hubungan energi listrik dengan energi kalor, akan terjadi perubahan suhu
dan wujud yang erat kaitannya dengan kalor. Fenomena ini dibahas secara terperinci oleh
Asas Black, dimana apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian kedua benda
tersebut disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu
tinggi menuju benda yang bersuhu lebih rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi
keseimbangan termal (suhu kedua benda yang dicampurkan telah sama). Secara matematis
Asas Black dapat dirumuskan sebagai berikut:
Qlepas = Qterima
m1 . c1 . (t1 – ta ) = m2 . c2 . (ta – t2 )
Keterangan: m1 adalah massa benda satu (satuan kilogram)
m2 adalah massa benda dua (satuan kilogram)
c1 adalah kalor jenis benda satu (satuan J/kgOC)
c2 adalah kalor jenis benda dua (satuan J/kgOC)
(t1 – ta ) adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT
pada benda satu yang suhunya lebih tinggi dibanding benda dua
(satuanOC)
(ta – t2 ) adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT
pada benda dua yang suhunya lebih rendah dibanding benda satu
(satuanOC)
Percobaan calori work ini dilakukan untuk mengetahui nilai kapasitas kalor suatu
kawat konduktor. Kapasitas kalor itu sendiri adalah banyaknya kalor yang diperluklan
untuk menaikkan suhu benda sebesar 1OC yang dapat dirumuskan sebagai berikut:
H = Q / (t2 – t1 )
Keterangan : H adalah kapasitas kalor (satuan J/oC)
Q adalah kalor yang dibutuhkan (satuan Joule)
(t2 – t1 ) adalah kenaikan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT
(satuan OC)
Lain halnya dengan kapasitas kalor, suatu benda juga mempunyai kalor jenis, jika kalor
jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1 kg zat sebesar 1OC.
alat yang digunakan untuk menentukan besarnya kalor jenis suatu zat adalah calorimeter.
Persamaan kalor jenis adalah sebagai berikut:
c = Q / m . (t2 – t1 )
Keterangan : C adalah kalor jenis zat (satuan J/kgoC)
Q adalah kalor yang dibutuhkan (satuan Joule)
m adalah massa zat tersebut (satuan kilogram)
(t2 – t1 ) adalah kenaikan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT
(satuan OC)
Bila kedua persamaan kapasitas kalor dan kalor jenis diatas dihubungkan maka akan
terbentuk suatu persamaan baru sebagai berikut :
H = m . c
Keterangan : H adalah kapasitas kalor (satuan J/oC)
C adalah kalor jenis zat (satuan J/kgoC)
m adalah massa zat tersebut (satuan kilogram)
Kapasitas panas/kalor bersifat ekstensif yang berarti bahwa jumlahnya tergantung
dari besarnya sampel yang diambil, misalnya untuk menaikan suhu 1 gram air sebesar 100C
diperlukan 4,18 Joule, namun untuk menaikkan suhu 100 gram air sebesar 100C diperlukan
energi 100 kali lebih banyak yaitu sekitar 218 Joule. Sehingga 1 gram sampel tersebut
mempunyai kapasitas panas sebesar 4,18 Joule/0C sedangkan 100 gram sampel mempunyai
kapasitas panas sebesar 418 Joule/0C.
Percobaan calori work dilakukan dengan cara melilitkan sebuah kawat pada sensor
temperature. 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.
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Mengaktifkan Web cam dengan cara meng”klik” icon video yang terdapat pada halaman
web r-Lab.
2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor.
3. Menghidupkan Power Supply dengan meng’klik’ radio button disebelahnya.
4. Mengambil data perubahan temperature, tegangan dan arus listrik pada kawat konduktor
tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara meng’klik’ icon “ukur”.
5.Memperhatikan temperature kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hingga
mendekati temperature awal saat diberikan V0.
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2, dan V3.
Gambar Prosedur Percobaan Calori Work
V. 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 yang
digunakan.
4. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.
VI. PENGAMBILAN DATA
Percobaan calori work ini dilakukan dengan cara online yang menggunakan
perangkat elektronik. Percobaan ini dilakukan dengan mengubah-ubah tegangan V0, V1,
V2, dan V3. Data hasil percobaan yang diperoleh dari eksperimen yang dilakukan ini
adalah sebagai berikut:
Tabel Data Percobaan Calori Work
Tegangan V0
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur
3 23.84 0.00 23.1
6 23.84 0.00 23.1
9 23.84 0.00 23.1
12 23.84 0.00 23.1
15 23.84 0.00 23.1
18 23.84 0.00 23.1
21 23.84 0.00 23.1
24 23.84 0.00 23.1
27 23.84 0.00 23.1
30 23.84 0.00 23.1
Tegangan V1
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur
3 35.36 0.65 22.9
6 35.36 0.65 23.1
9 35.36 0.65 23.2
12 35.36 0.65 23.4
15 35.36 0.65 23.5
18 35.36 0.65 23.7
21 35.36 0.65 23.8
24 35.36 0.65 23.9
27 35.36 0.65 24.0
30 35.36 0.65 24.1
Tegangan V2
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur
3 51.45 1.59 23.5
6 51.45 1.59 23.9
9 51.56 1.59 24.8
12 51.56 1.59 25.8
15 51.56 1.59 26.8
18 51.56 1.59 27.6
21 51.56 1.59 28.3
24 51.56 1.59 29.0
27 51.56 1.59 29.6
30 51.56 1.59 30.2
Tegangan V3
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur
3 42.21 1.07 23.8
6 42.32 1.06 23.9
9 42.32 1.07 24.3
12 42.32 1.07 24.8
15 42.21 1.07 25.2
18 42.32 1.07 25.6
21 42.32 1.07 25.9
24 42.32 1.07 26.2
27 42.32 1.07 26.4
30 42.32 1.07 26.7
VII. PENGOLAHAN DATA
Percobaan calori work ini dilakukan dengan mengubah-ubah tegangan yang ada di
power supply menggunakan 4 variasi tegangan yang nilainya berbeda satu dengan yang
lainnya, yaitu V0, V1, V2, dan V3. Sehingga dari percobaan tersebut kita akan
mendapatkan data-data yang bervariasi yang akan kita olah menjadi grafik. Grafik
tersebut merupakan grafik hubungan antara temperatur dengan waktu untuk setiap
tegangan yang diberikan ke kawat konduktor. Selain itu, kita juga akan mendapatkan
perhitungan yang akan menghasilkan nilai c atau kalor jenis sehingga kita dapat
menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan ini. Melalui
grafik yang kita dapatkan, kita juga dapat menghitung persamaan garis sebagai
literature sebab dari kesalahan-kesalahan relatif yang terjadi terhadap literature.
1. Grafik Temperatur Terhadap Waktu pada saat V0
Data hasil dari percobaan calori work mengenai temperature kawat dan waktu saat
tegangan Vo = 0 volt yang diberikan pada kawat konduktor adalah sebagai berikut :
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur
3 23.84 0.00 23.1
6 23.84 0.00 23.1
9 23.84 0.00 23.1
12 23.84 0.00 23.1
15 23.84 0.00 23.1
18 23.84 0.00 23.1
21 23.84 0.00 23.1
24 23.84 0.00 23.1
27 23.84 0.00 23.1
30 23.84 0.00 23.1
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara temperature dengan waktu yang
diinginkan, maka data yang digunakan adalah sebagai berikut :
Waktu (s) Temperatur
3 23.1
6 23.1
9 23.1
12 23.1
15 23.1
18 23.1
21 23.1
24 23.1
27 23.1
30 23.1
Dengan menggunakan metode least square, kita dapat membuat grafik perubahan
temperatur terhadap waktu. Untuk kasus ini, tidak ada perubahan suhu karena
tegangan yang digunakan sebesar 0V.
Dengan menggunakan data – data diatas kita dapat membuat grafiknya.
Grafik Perubahan Suhu Terhadap Waktu pada V0
Maka persamaan fungsi grafiknya yaitu y = 23,1x + 6,7e-16
2. Grafik Temperatur Terhadap Waktu pada saat V1
Data hasil dari percobaan calori work mengenai temperature kawat dan waktu saat
tegangan V1 = 0.65 volt yang diberikan pada kawat konduktor adalah sebagai berikut:
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur
3 35.36 0.65 22.9
6 35.36 0.65 23.1
9 35.36 0.65 23.2
12 35.36 0.65 23.4
15 35.36 0.65 23.5
18 35.36 0.65 23.7
21 35.36 0.65 23.8
24 35.36 0.65 23.9
27 35.36 0.65 24.0
30 35.36 0.65 24.1
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara temperature dengan waktu yang
diinginkan, maka data yang digunakan adalah sebagai berikut :
Waktu (s) Temperatur
3 22.9
6 23.1
9 23.2
12 23.4
15 23.5
18 23.7
21 23.8
24 23.9
27 24.0
30 24.1
Dengan menggunakan metode least square, kita dapat membuat grafik perubahan
temperatur terhadap waktu.
Dengan menggunakan data – data diatas kita dapat membuat grafiknya.
Grafik Perubahan Temperatur Terhadap Waktu pada V1
Maka persamaan fungsi grafiknya yaitu y = 22,85x + 0.043
3. Grafik Temperatur Terhadap Waktu pada saat V2
Data hasil dari percobaan calori work mengenai temperature kawat dan waktu saat
tegangan V2 = 1.59 volt yang diberikan pada kawat konduktor adalah sebagai berikut:
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur
3 51.45 1.59 23.5
6 51.45 1.59 23.9
9 51.56 1.59 24.8
12 51.56 1.59 25.8
15 51.56 1.59 26.8
18 51.56 1.59 27.6
21 51.56 1.59 28.3
24 51.56 1.59 29.0
27 51.56 1.59 29.6
30 51.56 1.59 30.2
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara temperature dengan waktu yang
diinginkan, maka data yang digunakan adalah sebagai berikut :
Waktu (s) Temperatur
3 23.5
6 23.9
9 24.8
12 25.8
15 26.8
18 27.6
21 28.3
24 29.0
27 29.6
30 30.2
Dengan menggunakan metode least square, kita dapat membuat grafik perubahan
temperatur terhadap waktu.
Dengan menggunakan data – data diatas kita dapat membuat grafiknya.
Grafik Perubahan Temperatur Terhadap Waktu pada saat V2
Maka persamaan fungsi grafiknya yaitu y = 22,9x + 0,25
4. Grafik Temperatur Terhadap Waktu pada saat V3
Data hasil dari percobaan calori work mengenai temperature kawat dan waktu saat
tegangan V3 = 1.07 volt yang diberikan pada kawat konduktor adalah sebagai berikut:
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur
3 42.21 1.07 23.8
6 42.32 1.06 23.9
9 42.32 1.07 24.3
12 42.32 1.07 24.8
15 42.21 1.07 25.2
18 42.32 1.07 25.6
21 42.32 1.07 25.9
24 42.32 1.07 26.2
27 42.32 1.07 26.4
30 42.32 1.07 26.7
Untuk mendapatkan grafik hubungan antara temperature dengan waktu yang
diinginkan, maka data yang digunakan adalah sebagai berikut :
Waktu (s) Temperatur
3 23.8
6 23.9
9 24.3
12 24.8
15 25.2
18 25.6
21 25.9
24 26.2
27 26.4
30 26.7
Dengan menggunakan metode least square, kita dapat membuat grafik perubahan
temperatur terhadap waktu.
Dengan menggunakan data – data diatas kita dapat membuat grafiknya.
Grafik Perubahan Temperatur Terhadap Waktu pada saat V2
Maka persamaan fungsi grafiknya yaitu y = 23,5 + 0,11
Menentukan kalor jenis dari kawat konduktor yang digunakan di dalam
percobaan
Pada percobaan calori work ini, terjadi perubahan energi yang ditandai dengan
terjadinya perbahan suhu. Perubahan bentuk energi ini merupakan perubahan energi
dari energi listrik menjadi energi kalor. Dengan menggunakan hukum kekekalan
energi, besar kalor jenis maupun besar kapasitas kalor kawat konduktor pada
tegangan V0, V1, V2, dan V3 dapat kita ketahui dengan menggunakan persamaan
berikut:
Q = W
m . c . ΔT = V . I . t
sehingga persamaan akhir dalam mencari kalor jenis adalah
c = 𝑽.𝑰.𝒕
𝒎 .∆𝑻
persamaan diatas digunakan untuk menghitung c atau kalor jenis dari konduktor yang
digunakan di dalam percobaan.
Lain halnya dengan kapasitas kalor, kapasitas kalor (H) yang merupakan
banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu benda sebesar 1oC ini dapat
dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
H = m. c ….. (1)
Subtitusikan c = 𝑽.𝑰.𝒕
𝒎 .∆𝑻 ke dalam persamaan 1
Sehingga persamaan untuk mencari kapasitas kalor dari konduktor yang digunakan
adalah
H = 𝑽.𝑰.𝒕
∆𝑻
Dimana massa yang akan dimasukkan ke dalam perhitungan nantinya adalah sebesar
0,002 kg.
1. Tabel Data V0
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur (oC) Kalor Jenis (J/kgoC)
Kapasitas Kalor
(J/oC)
3 23.84 0.00 23.1 0 0
6 23.84 0.00 23.1 0 0
9 23.84 0.00 23.1 0 0
12 23.84 0.00 23.1 0 0
15 23.84 0.00 23.1 0 0
18 23.84 0.00 23.1 0 0
21 23.84 0.00 23.1 0 0
24 23.84 0.00 23.1 0 0
27 23.84 0.00 23.1 0 0
30 23.84 0.00 23.1 0 0
2. Tabel Data V1
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur (oC) Kalor Jenis (J/kgoC) Kapasitas Kalor (J/oC)
3 35.36 0.65 22.9 0 0
6 35.36 0.65 23.1 344.76 0.68952
9 35.36 0.65 23.2 344.76 0.68952
12 35.36 0.65 23.4 275.808 0.551616
15 35.36 0.65 23.5 287.3 0.5746
18 35.36 0.65 23.7 258.57 0.51714
21 35.36 0.65 23.8 268.1466667 0.536293333
24 35.36 0.65 23.9 275.808 0.551616
27 35.36 0.65 24.0 282.0763636 0.564152727
30 35.36 0.65 24.1 287.3 0.5746
3. Tabel Data V2
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur (oC) Kalor Jenis (J/kgoC) Kapasitas Kalor (J/oC)
3 51.45 1.59 23.5 0 0
6 51.45 1.59 23.9 613.54125 1.2270825
9 51.56 1.59 24.8 283.7783077 0.567556615
12 51.56 1.59 25.8 213.861913 0.427723826
15 51.56 1.59 26.8 186.3190909 0.372638182
18 51.56 1.59 27.6 179.9569756 0.359913951
21 51.56 1.59 28.3 179.332125 0.35866425
24 51.56 1.59 29.0 178.8663273 0.357732655
27 51.56 1.59 29.6 181.4320328 0.362864066
30 51.56 1.59 30.2 183.538209 0.367076418
4. Tabel Data V3
Waktu (s) Arus Listrik (mA) Tegangan (V) Temperatur (oC) Kalor Jenis (J/kgoC) Kapasitas Kalor (J/oC)
3 42.21 1.07 23.8 0 0
6 42.32 1.06 23.9 1345.776 2.691552
9 42.32 1.07 24.3 407.5416 0.8150832
12 42.32 1.07 24.8 271.6944 0.5433888
15 42.21 1.07 25.2 241.95375 0.4839075
18 42.32 1.07 25.6 226.412 0.452824
21 42.32 1.07 25.9 226.412 0.452824
24 42.32 1.07 26.2 226.412 0.452824
27 42.32 1.07 26.4 235.1201538 0.470240308
30 42.32 1.07 26.7 234.2193103 0.468438621
Untuk menentukan jenis konduktor yang digunakan, kita harus menghitung nilai rata
– rata dari kalor jenis dan kapasitas kalornya. Nilai rata – rata dari kalor jenis dan
kapasitas kalor dapat dihitung dengan rumus :
𝐾𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠
∶ 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 1 + 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 2+. . . +𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑗𝑒𝑛𝑖𝑠 𝑛
𝑛
𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟
∶ 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 1 + 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 2+. . . +𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑛
𝑛
Hasil yang didapat adalah :
Kalor Jenis = 206.0174119 (J/kgoC)
Kapasitas Kalor = 0.4120348238 (J/oC)
Berikut ini disediakan tabel yang berisi daftar kalor jenis beberapa zat:
Berdasarkan hasil yang didapat dan tabel diatas, jenis konduktor yang paling mendekati
hasil adalah jenis Perak. Jadi, dapat dikatakan bahwa jenis konduktor yang digunakan
ketika melakukan percobaan adalah Perak.
VIII. ANALISIS
1. Analisa Percobaan
Percobaan KR-02 yang berjudul Calori Work ini menggunakan peralatan
eletronik yang berupa computer atau sejenisnya yang dapat terhubung dengan
internet yang dapat diakses melalui situs www.sitrampil.ui.ac.id. Percobaan ini
menggunakan fasilitas Remote Laboratory (R-Lab) yang memudahkan mahasiswa
untuk melakukan praktikum secara online, sehingga memudahkan mahasiswa
untuk melakukan praktikum dimanapun asalkan terhubung dengan internet.
Ditengah kemudahan tersebut, perangkat elektronik yang digunakan untuk
mengakses sitrampil haruslah ter-install dengan perangkat lunak Java Runtime
Environment (JRE) untuk dapat melihat video percobaan yang kita lakukan.
Pertama-tama sebelum melakukan percobaan, praktikan harus memastikan
bahwa perangkat elektronik yang kita gunakan sudah terhubung internet dengan
baik. Lalu, praktikan masuk atau log in ke situs http://www.rlab.ui.ac.id. Setelah
itu, masuk ke link yang mengarahkan ke bagian race dan halaman percobaan.
Langkah selanjutnya dilakukan adalah mengklik icon video untuk mengamati kerja
alat yang digunakan. Pengaktifan web cam akan memunculkan gambar alat yang
akan digunakan dalam percobaan. Tegangan listrik yang diberikan menjadi variabel
bebas. Dalam percobaan ini, tegangan awal yang digunakan adalah nol. Kemudian,
tegangan dinaikkan menjadi V1 yang besarnya 0,65 volt, V2 yang besarnya 1,59
volt, dan V3 yang besarnya 1,07 volt. Dengan adanya tegangan yang diberikan pada
konduktor, suhu konduktor akan berubah secara perlahan-lahan. Ini disebabkan
karena sebagian energi listrik yang mengalir pada konduktor berubah menjadi
energi panas. Dalam percobaan ini, setiap perubahan suhu saat tegangan dicatat
selama 30 detik dengan selang 3 detik sekali sehingga dalam setiap nilai tegangan
terdapat sepuluh macam nilai temperatur dan sepuluh macam nilai arus yang sesuai
dengan waktu yang digunakan. Sehingga kita akan mendapatkan data-data yang
kita inginkan dan mengolah semua data untuk mencari data lain yang kita inginkan
seperti data untuk grafik hubungan antara temperature dengan waktu, kalor jenis,
dan kapasitas kalor dari kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan R-Lab
ini.
2. Analisa Hasil Percobaan
Dari percobaan yang dilakukan, kita akan mendapatkan nilai perubahan
suhu yang terjadi, kalor jenis, dan kapasitas kalor dari kawat konduktor yang
digunakan di dalam percobaan yang dilakukan secara online ini. Karena percobaan
ini menggunakan variasi dalam tegangan yang diubah-ubah sebanyak 4 kali
sehingga praktikan akan mendapatkan 4 variasi data dengan tegangan dengan
perubahan temperature yang berbeda-beda juga dalam 30 detik dengan selang 3
detik.
Dari percobaan pertama yang dilakukan dengan menggunakan tegangan
sebesar 0 volt (V0) , didapat bahwa pada saat tegangan yang diberikan adalah 0 volt
maka suhu hanya akan mengalami perubahan yang sangat kecil, bahkan dapat
dianggap tidak ada. Hal ini disebabkan pada saat tidak ada tegangan yang diberikan
maka tidak ada energi yang membuat electron-elektron pada logam atau kawat
konduktor tidak mengalami pergerakan yang akan diubah menjadi energi panas.
Perubahan kecil pada suhu tersebut disebabkan oleh suhu system lebih rendah
daripada suhu lingkungan, sehingga terjadi perpindahan kalor dari lingkungan
kepada system.
Dari percobaan kedua yang dilakukan dengan menggunakan tegangan
sebesar 0,65 volt (V1), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan pada rangkaian
listrik, terjadi perubahan suhu pada konduktor. Suhu awal yang tercatat adalah
sebesar 22,9oC dan suhu akhir yang tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar 24,1oC.
dan dari perhitungan yang dilakukan, maka diketahui bahwa besar kalor jenisnya
adalah 262,452903 J/kgoC dan kapasitas kalornya adalah 0,524905806 J/oC
Dari percobaan ketiga yang dilakukan dengan menggunakan tegangan
sebesar 1,59 volt (V2), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan pada rangkaian
listrik, terjadi perubahan suhu konduktor yang signifikan. Suhu awal yang tercatat
adalah sebesar 23,5oC dan suhu akhir yang tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar
30,2oC. dan dari perhitungan yang dilakukan, maka diketahui bahwa besar kalor
jenisnya adalah 220,0626231 J/kgoC dan kapasitas kalornya adalah 0,440125246
J/oC.
Dari percobaan terakhir yang dilakukan dengan menggunakan tegangan
sebesar 1,07 volt (V3), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan pada rangkaian
listrik, terjadi perubahan suhu yang cukup signifikan. Suhu awal yang tercatat
adalah sebesar 23,8oC dan suhu akhir yang tercatat pada detik ke-30 adalah sebesar
26,7oC. dan dari perhitungan yang dilakukan, maka diketahui bahwa besari kalor
jenisnya adalah 341,5541214 J/kgoC dan kapasitas kalornya adalah 0,683108243
J/oC.
Jika kita mengamati perubahan suhu yang dialami oleh system atau
konduktor, kita dapat menarik kesimpulan bahwa semakin tinggi tegangan yang
diberikan kepada kawat konduktor, akan semakin tinggi pula kenaikan suhu yang
terjadi. Hal ini terjadi karena semakin besar tegangan yang diberikan, berarti energi
listrik menjadi semakin besar juga. Hal ini menunjukkan kebenaran dari persamaan
W = V . I . t. Dengan energi listrik yang lebih besar akan menyebabkan electron
pada logam atau kawat konduktor bergerak semakin cepat dan akan mengakibatkan
kenaikan suhu pada system.
Selain itu dari keempat kalor jenis dan kapasitas kalor yang ada, maka kita
akan merata-ratakan data-data tersebut sehingga kita akan mendapatkan kalor jenis
rata-rata dan kapasitas kalor rata-rata yaitu sebesar 206,0174119 J/kgoC. Dari kalor
jenis rata-rata yang kita dapatkan dari perhitungan data percobaan maka kita dapat
menentukan jenis konduktor yang digunakan pada percobaan dengan
membandingkan kalor jenis rata-rata yang didapatkan dengan daftar kalor jenis
yang ada di bagian dasar teori. Percobaan ini menggunakan kawat konduktor
berupa perak dengan kalor jenis 230 J/kgK.
3 . Analisa Kesalahan
Dalam percobaan ini, data tentang temperatur yang diperoleh ternyata berbeda-beda
pada setiap tegangan yang diberikan. Kesalahan-kesalahan yang mungkin dapat terjadi
pada saat percobaan ini adalah :
Kesalahan dalam perhitungan, misalnya dalam hal pembulatan angka. Adanya
pembulatan angka akan mempengaruhi ketepatan perhitungan.
Alat-alat praktikum yang tidak dikalibrasikan sebelumnya, sehingga data mengenai
arus dan tegangan yang diperoleh tiap detik untuk kecepatan angin yang sama
menjadi bervariasi.
Karena praktikum dilakukan secara online tanpa adanya kontak langsung dengan
alat praktikum, sehingga kita tidak dapat langsung mengetahui apakah ada
kesalahan pada percobaan atau tidak
IX. KESIMPULAN
Besarnya energy listrik yang akan diubah menjadi energy kalor adalah sama
sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi.
Semakin besar tegangan yang diberikan, maka perubahan suhu yang terjadi akan
semakin besar. Hal ini disebabkan karena energy listrik yang diberikan semakin
besar yang akan menyebabkan pergerakan partikel semakin cepat dan pada
akhirnya berdampak kepada perubahan suhu di dalam rangkaian.
Besarnya kalor jenis bergantung kepada waktu, arus listrik yang mengalir,
tegangan yang diberikan, perubahan suhu, dan massa kawat konduktor yang akan
dicari kalor jenisnya. Kalor jenis yang didapatkan dari hasil perhitungan diatas
adalah 206,0174119 J/kgOC.
Besarnya kapasitas kalor bergantung kepada waktu, arus listrik yang mengalir,
tegangan yang diberikan, dan perubahan suhu tanpa dipengaruhi oleh massa
konduktor tersebut. Kapasitas kalor yang didapatkan dari hasil perhitungan diatas
adalah 0,4120348238 J/OC.
Percobaan menggunakan kawat konduktor jenis perak yang mempunyai kalor
jenis 230 J/kgoC.
X. 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.