PERCOBAAN V

TARA KALOR MEKANIK DENGAN SECARA LISTRIK

A. TUJUAN1. Percobaan ini bertujuan untuk memperlihatkan perubahan energi listrik menjadi

energi kalor.2. Untuk memperoleh besarnya tara kalor mekanik.

B. PEMBAHASAN

Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap panas yang di hasilkan

J=W / H [Joule /kalori]

Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya pada peristiwa gesekan energi mekanik berubah menjadi panas. Pada mesin uap panas diubah menjadi energi mekanik. Demikian pula energi listrik dapat diubah menjadi panas atau sebaliknya. Sehingga dikenal adanya kesetaraan antara panas dengan energi mekanik/listrik, secara kuantitatif hal ini dinyatakan dengan angka kesetaraan panas-energi listrik/mekanik. Kesetaraan panas-energi mekanik pertama kali diukur oleh Joule dengan mengambil energi mekanik benda jatuh untuk mengaduk air dalam kalorimeter sehingga air menjadi panas. Energi listrik dapat diubah menjadi panas dengan cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air yang berada dalam kalorimeter. Energi listrik yang hilang dalam kawat tahanan besarnya adalah:

W =V .i .t [ joule ]Dimana :V = beda potensial antara kedua ujung kawat tahanan [volt]i = kuat arus listrik [ampere]t = lamanya mengalirkan arus listrik [detik]

Energi listrik sebesar V.i.t joule ini merupakan energi mekanik yang hilang dari elektron-elektron yang bergerak dari ujung kawat berpotensial rendah ke ujung yang berpotensial tinggi.

Energi ini berubah menjadi panas. Jika tak ada panas yang keluar dari kalorimeter maka panas yang timbul besarnya:

H=(M +Na) .(ta – tm)[kalori]dimana: M = m air.c airNa = Nilai air kalorimeter (kal/g oC)ta = suhu akhir airtm = suhu mula-mula air

Banyak panas yang dihasilkan dari kalorimeter dapat dikompensasi dengan memulai percobaan pada suhu di bawah suhu kamar, dan mengakhirinya pada suhu di atas suhu kamar

Energi kalor : (energi panas)dirumuskan : Q=m. c . ∆t

dimana :

Q=energikalor (kal);m=massa(kg);c=kalor jenis (kal /gr . º C);

∆ t=perubah an suh u(º C)Energi Listrik :

dirumuskan : W =P .t=V . I . tdimana :

W =energi listrik ( Joule )P=daya listrik (watt );V =tegangan ( volt ) ;I=arus listrik (amp ) ;dan t=waktu ( s)

Tara kalor listrik :

energi kalor (Q) biasanya dinyatakan dalam satuan kalori energi listrik (W) biasanya dinyatakan dalam satuan Joule maka agar W dan Q dapat menjadi “setara” (sama nilainya), maka nilai W yang masih dalam

Joule, harus diubah kedalam kalori, dimana nilai energi : 1 ka l=4,186 Joule nilai “4,186″ dikenal dengan nama “tara kalor-mekanik” Pada rumusan yang saudara tuliskan :Q=a .W konstanta “a” adalah faktor pengali untuk mengubah satuan W (Joule) menjadi dalam satuan

kalori, agar kedua ruas mempunyai satuan yang sama. Jadi : a = 1/(4,186) = 0,239 → inilah “tara kalor-listrik”

artinya : 1 Joule = 0,239 kal

Kalor yang di timbulkan oleh arus listrik adalah Q = Vit

j kalori.

Kalor yang ditimbulkan oleh arus listrik diterima oleh kalori meter dan air. Bila dianggap tidak ada kalor hilang akibat pancaran, maka semua kalor yang ditimbulkan oleh arus listrik diterima oleh kalori meter beserta isinya, berdasarkan hukum kekelan energi diperoleh.

Q=Vitj

=m1 c k (t 2−t 1)+(m 2−m 1)c2( t 2−t 1)

Dimana

m1 = massa kalori meter + isinyack = kalor jenis kalori meter c2 = kalori jenis airt1 = suhu mula-mula kalori meter dengan isinyat2 = suhu akhir kalori meter dengan isinyat = waktu selang arus mengalir

C. ALAT-ALAT

Kalori meter joule lengkap

TermometerAmperemeter -0 −5 A

Voltmeter -0 – 10 V Sumber tegangan rheostat Saklae Stopwatch Neraca

D. TEORI

A. LANGKAH KERJA

1. Timbanglah kalori meter + pegaduk

2. Timbanglah kalori meter + pegaduk +air secukupnya

3. Susunlah rangkaian seperti gambar beikut :

4. Tutup saklar setelah rangkaian diperiksa oleh pembimbing

5. Atur/geser rheostat hingga arus mengalir ± -0.1 A. Lalu putuskan arus dengan segera.

6. Aduk air dalam kalorimeter hingga suhu merata kemudian catat suhunya (t1)

7. Tutup saklar s dan jalankan stopwatch secara bersamaan.

8. Catat kuat arus dan tegangan antara ujung-ujung kumparan.

9. Biarkan suhu kalorimeter naik ± 100 diatas suhu mula-mula, sambil mengaduk air dan

kalosi meter.

10. Putuskan saklar dan hentikan saklar secara bersamaan. Catat waktu selama arus

mengalir.

11. Ulangi percobaan sebanyak 3x untuk mendapat hasil yang teliti

12. Catatlah seluruh hasil pengamtan pada tabel pengamatan.

LAPORAN PERCOBAAN VTARA KALOR MEKANIK SECARA LISTRIK

KEGIATAN 1

1. HASIL PENGAMATAN

PENGAMATAN PADA I II III

Massa Kalorimeter + pengaduk (m1) 54,4 gram 54,4 gram 54,4 gram

Massa Kalorimeter + Pengaduk + air (m2) 155,57 gram 155,57 gram155,57 gram

Suhu mula-mula (t1) 1,4 oC 1,5 oC 2,5 oC

Kuat arus yang mengalir (I) 0,5 A 0,3 A 0,1 A

Beda potensial ujung-ujung komparan (V) 1,4 V 0,6 V 0,4 V

Suhu Akhir (t2) 1,5 oC 2,5 oC 2,6 oC

Lama arus mengalir 120 s 180 s 240 s

2. ANALISISPercobaan 1Massa air (m2 – m1) = 155,57 gram – 54,4 gram

= 101,17 gram

Ck = 0,22 kalori/gram.oC

= 900 J/kg oC

C2 = 1 kalori/gram.oC

= 420 J/kg oC

Vit = V . i . t

= 1,4 . 0,5 . 120

= 84 J

Q = m1ck ( t2−t1)+(m2−m1 )c2( t2−t1 )

= 54,4 . 0,22 (1,5 – 1,4) + (155,57 – 54,4) 1 (1,5 – 1,4) kalori

= 11,314 kalori

J1 =

VitQ

=

84 Joule11 ,314kalori

== 7,424 Joule/Kalori

Percobaan II

Massa air (m2 – m1) = 155,57 gram – 54,4 gram

= 101,17 gram

Ck = 0,22 kalori/gram.oC

= 900 J/kg oC

C2 = 1 kalori/gram.oC

= 420 J/kg oC

Vit = V . i . t

= 0,6 . 0,3 . 180

= 32,4 J

Q = m1ck ( t2−t1)+(m2−m1 )c2( t2−t1 )

= 54,4 . 0,22 (2,5 – 1,5) + (155,57 – 54,4) 1 (2,5 – 1,5) kalori

= 113,138 kalori

J2 =

VitQ

=

32 ,4 Joule113 ,138 kalori

= 0,286 Joule/Kalori

Percobaan IIIMassa air (m2 – m1) = 155,57 gram – 54,4 gram

= 101,17 gram

Ck = 0,22 kalori/gram.oC

= 900 J/kg oC

C2 = 1 kalori/gram.oC

= 420 J/kg oC

Vit = V . i . t

= 0,4 . 0,1 . 240

= 9,6 J

Q = m1ck ( t2−t1)+(m2−m1 )c2( t2−t1 )

= 54,4 . 0,22 (2,6 – 2,5) + (155,57 – 54,4) 1 (2,6 – 2,5) kalori

= 11,314 kalori

J3 =

VitQ

=

9,6 Joule11 ,314kalori

= 0,849 Joule/Kalori

J =

J 1+J2+J 3

3

=

7 ,424+0 ,286+0 ,8493

=

8 ,5593

== 2,853 Joule/Kalori

3. Rambat Ralat

Rambat ralat dari persamaan

J= Vitm1 ck ( t2−t1)+(m2−m1 )calignl¿ 2 ¿¿

( t2−t1 )¿ adalah

J1=Vit

m1 ck( t2−t1 )+(m2−m1)calignl ¿ 2 ¿ ¿

( t2−t1)¿ =

84 Joule11 , 314kalori = 7,42 Joule/Kalori

J2=Vit

m1 ck( t2−t1 )+(m2−m1)calignl ¿ 2 ¿ ¿

( t2−t1)¿=

32 ,4 Joule113 ,138 kalori = 0,29 Joule/Kalori

J3=Vit

m1 ck( t2−t1 )+(m2−m1 )calignl ¿ 2 ¿¿

( t2−t1 )¿=

9,6 Joule11 , 314kalori = 0,8 Joule/Kalori

4. Tujuan

a. Percobaan ini bertujuan untuk memperlihatkan perubahan energi listrik

menjadi energi kalor

b. Untuk memperoleh besarnya tara kalor mekanik

c. Mengamati perubahan energi listrik menjadi energi kalor, kuat arus, tegangan,

serta suhu yang terjadi setiap detiknya.

5. Kesimpulan

Dari hasil percobaan diatas dapat kita simpulkan bahwa:

a. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar,

begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung

sedikit. Yang melepas kalor adalah benda yang suhunya tinggi dan yang

menerima kalor adalah benda yang bersuhu rendah.

b. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan besar kecilnya kalor yang

dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor, yaitu; massa zat, jenis

zat (kalor jenis), perubahan suhu.

c. Kesetaraan panas-energi mekanik pertama kali di ukur oleh joule dengan

mengambil energi mekanik benda jatuh untuk mengaduk air dalam calorimeter

sehingga air menjadi panas. Energy listrik dapat diubah menjadi panas dengan

cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air

yang berada dalam calorimeter. Energy listrik sebesar V.i.t (joule) ini

merupakan energy mekanik yang hilang dari electron – electron yang bergerak

dari ujung kawat berpotensial rendah ke ujung yang berpotensial tinggi.

Energy ini berubah menjadi panas