laporan calori work

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


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.


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 .


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


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


6/16



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


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


Waktu I V Temp


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




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


9/16


a



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


danwaktu, yaitu sebagai berikut.




m = 0,24

dan

b = 19,99


10/16



adalah:

y = 0,24x + 19,99

Dari persamaan garis tersebut kita mendapatkan nilai m yaitu sebesar. Karena m = V I

/ mc, maka


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




11/16


menjadi

V I t = m c T

T=Vit/mc


a



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


12/16

165 223.6 3465 5009.96 3776.4


dan waktu, yaitu sebagai berikut.




m = 0,12

dan

b = 20,43



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 =



Sehingga diperoleh c rata-rata :


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


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


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


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.

laporan calori work

Documents