laporan praktikum kr-02 calori work pac

LAPORAN PRAKTIKUM

Nama : Panji Adnan Coersea

NPM : 1606877244

Fakultas : Teknik

Program Studi : Teknik Perkapalan

Group :

No. & Nama Percobaan : KR02 - Calori Work

Minggu Percobaan : Minggu ke-7

Tanggal Percobaan : Minggu, 21 November 2016

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

KR02 - Calori Work

I. Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II. Alat

1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

2. Kawat konduktor (bermassa 2 gr)

3. Termometer

4. Voltmeter dan Ampmeter

5. Adjustable power supply

6. Camcorder

7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. 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 :

W= v i Δ t

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. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan

persamaan :

Q = m c (Ta - T)

Dimana

Q = Jumlah kalor yang diperlukan (kalori)

M = Massa zat (gram)

c = Kalor jenis zat (kal/grºC)

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.

IV. Cara Kerja

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah

halaman ini.

1. Mengktifkan Web cam ! (klik icon video 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 temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat konduktor

tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara meng’klik” icon “ukur”.

5. Memerhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hingga mendekati

temperatur awal saat diberikan V0 .

6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3

V. Data Pengamatan

V0 V1

V2 V3

Waktu(s)

I(mA)

V(V)

Temp(ºC)

3 23.84 0.00 20.86 23.84 0.00 20.89 23.84 0.00 20.712 23.84 0.00 20.615 23.84 0.00 20.618 23.84 0.00 20.621 23.84 0.00 20.524 23.84 0.00 20.427 23.84 0.00 20.430 23.84 0.00 20.3

Waktu(s)

I(mA)

V(V)

Temp( ºC)

3 35.02 0.65 19.86 35.02 0.65 19.99 35.02 0.65 20.112 35.02 0.65 20.215 35.02 0.65 20.318 35.02 0.65 20.521 35.02 0.65 20.624 35.02 0.65 20.727 35.02 0.65 20.830 35.02 0.65 20.9

Waktu(s)

I(mA)

V(V)

Temp( ºC)

3 50.31 1.56 19.66 50.31 1.56 19.99 50.42 1.56 20.7

12 50.42 1.56 21.615 50.42 1.56 22.418 50.42 1.56 23.221 50.42 1.56 23.924 50.42 1.56 24.627 50.42 1.56 25.130 50.42 1.56 25.7

Waktu(s)

I(mA)

V(V)

Temp(ºC)

3 41.64 1.06 22.56 41.75 1.06 22.59 41.75 1.06 22.712 41.75 1.06 22.915 41.64 1.06 23.218 41.75 1.06 23.421 41.75 1.06 23.624 41.75 1.06 23.827 41.75 1.06 24.030 41.75 1.06 24.2

VI. Pengolahan Data dan Grafik

a. Pada saat V0 (0 Volt)

Waktu I V Temp ΔT

(s) (mA) (V) (ºC) (°C)

3 23,84 0 20.8 0

6 23,84 0 20.8 0

9 23,84 0 20.7 -0.1

12 23,84 0 20.6 -0.2

15 23,84 0 20.6 -0.2

18 23,84 0 20.6 -0.2

21 23,84 0 20.5 -0.3

24 23,84 0 20.4 -0.4

27 23,84 0 20.4 -0.4

30 23,84 0 20.3 -0,5

Gbr. 1. Tabel saat V0 (0 Volt)

3 6 9 12 15 18 21 24 27 3019.219.419.619.8

2020.220.420.620.8

2121.2

Perubahan suhu untuk V0

YPredicted Y

Waktu (s)

Suhu

(oC)

Gbr. 2. Grafik Perubahan Suhu untuk V0 (0 Volt)

Penghitungan Kalor Jenis (c)Persamaan untuk medapatkan kapasitas kalor :

W=Q

V . I .t=m.c . ∆T

V . I .t=C .∆T

∆T=V . IC

t

Dari persamaan di atas praktikan menggunakan metode Least Square atau Persamaan Kuadrat Terkecil dengan permisalan :

∆T sebagai variable y, V.I/C sebagai gradient, dan t sebagai variable x Persamaan y = mx ± b.

No. xi yi xi2 yi

2 xi.yi

1 3 0 9 0 0

2 6 0 36 0 0

3 9 -0.1 81 0.01 -0.9

4 12 -0.2 144 0.04 -2.4

5 15 -0,2 225 0,04 -3

6 18 -0,2 324 0,04 -3.6

7 21 -0,3 441 0,09 -6.3

8 24 -0,4 576 0,16 -9.6

9 27 -0,4 729 0,16 -10.8

10 30 -0,5 900 0,25 -15

Σ 165 -1.8 3465 0,79 -51.6

Dari data tabel di atas dapat kita cari gradient (m) dan b dengan rumus:

m=n∑ x i y i−(∑ xi)¿¿¿

m=10 (−51.6 )−165 (−1.8)

10 (3465 )−(165)2

m=¿-0.0295b=∑ x i

2∑ y i−¿¿¿

b=3465 (−1.8 )−(165 )(−51.6)

10 (3465 )−(165)2

b=0. 30667

Sehingga persamaan garis yang terbentuk adalah:

y=−0.0295 x+0. 30667

V . IC

Sehingga, dapat disubstitusikan nilai m ke rumus berikut:

m=V . IC

−0.0295=0×23,84×10−3 AC

C=−0.0295 J /°C

Menurut persamaan berikut, akan didapatkan nilai c:

C=m .c

c=Cm

c=−0.0295 J /℃2gr

c=−0.01475 J /gr℃

b. Pada saat V1 (0,65 Volt)

Waktu I V Temp ΔT

(s) (A) (V) ( ºC) ( ºC)

3 35,02 0,65 19.8 06 35,02 0,65 19.9 0.19 35,02 0,65 20.1 0.312 35,02 0,65 20.2 0.415 35,02 0,65 20.3 0.518 35,02 0,65 20.5 0.721 35,02 0,65 20.6 0.824 35,02 0,65 20.7 0.927 35,02 0,65 20.8 1.030 35,02 0,65 20.9 1.1

Gbr. 3. Tabel saat V1 (0,65 Volt)

3 6 9 12 15 18 21 24 27 3019.219.419.619.8

2020.220.420.620.8

2121.2


YPredicted Y

Waktu (s)

Suhu

(oC)

Gbr. 4. Grafik Perubahan Suhu untuk V1 (0,65 Volt)


W=Q

V . I .t=m.c . ∆T

V . I .t=C .∆T

∆T=V . IC

t



No. xi yi xi2 yi

2 xi.yi

1 3 0 9 0 02 6 0.1 36 0,01 0.63 9 0.3 81 0,09 2.74 12 0,4 144 0,16 4.85 15 0,5 225 0,25 7.56 18 0,7 324 0,49 12.67 21 0,8 441 0,64 16.88 24 0,9 576 0,81 21.69 27 1 729 1 2710 30 1.1 900 1.21 33Σ 165 5.8 3465 4.66 126.6


m=n∑ x i y i−(∑ xi)¿¿¿

m=10 (126.6 )−165(5.8)

10 (3465 )−(165)2

m=¿0.04162b=∑ x i

2∑ y i−¿¿¿

b=3465 (5.8 )−(165 )(126.6)

10 (3465 )−(165)2

b=−0.1067

Sehingga persamaan garis yang terbentuk adalah:

y=0.04162 x−0,1067

V . IC


m=V . IC

0.04162=0,65×35.02×10−3 AC

C=0,546.925 J /°C


C=m .c

c=Cm

c=0,546.925 J /℃2 gr

c=0 ,273.462 J / gr℃

c. Pada saat V2 (1,56 Volt)

Gbr. 7. TabelGbr. 5. Tabel saat V2 (1,56 Volt)

3 6 9 12 15 18 21 24 27 300

5

10

15

20

25

30


YPredicted Y

Waktu (s)

Suhu

(oC)



W=Q

Waktu I V Temp ΔT(s) (A) (V) ( ºC) ( ºC)

3 50.31 1,56 19.6 06 50.31 1,56 19.9 0.39 50.42 1,56 20.7 1.112 50.42 1,56 21.6 215 50.42 1,56 22.4 2.818 50.42 1,56 23.2 3.621 50.42 1,56 23,9 424 50.42 1,56 24.6 527 50.42 1,56 25.1 5.530 50.42 1,56 25.7 6.1

V . I .t=m.c . ∆T

V . I .t=C .∆T

∆T=V . IC

t



No. xi yi xi2 yi

2 xi.yi

1 3 0 9 0 0

2 6 0.3 36 0.09 1.8

3 9 1.1 81 1.21 9.9

4 12 2 144 4 24

5 15 2.8 225 7.84 42

6 18 3.6 324 12.96 64.8

7 21 4 441 16 84

8 24 5 576 25 120

9 27 5.5 729 30.25 148.5

10 30 6.1 900 37.21 183Σ 165 30.4 3465 134.56 678


m=n∑ x i y i−(∑ xi)¿¿¿

m=10 (678 )−165 (30.4)

10 (3465 )−(165)2

m=¿0.23758b=∑ x i

2∑ y i−¿¿¿

b=3465 (30.4 )−(165 )(678)

10 (3465 )−(165)2

b=¿-0.88Sehingga persamaan garis yang terbentuk adalah:

y=0.23758x+0.88

V . IC


m=V . IC

0.23758×10−3=1,56×50.398×10−3 AC

C=0.330 .924 J /° C


C=m .c

c=Cm

c=0.330 .924 J /℃2 gr

c=0.16546 J /gr℃

d. Pada saat V3 (1.06 Volt)

Waktu I V Temp ΔT(s) (A) (V) ( ºC) ( ºC)

3 41.64 1,06 22.5 06 41.75 1,06 22.5 09 41.75 1,06 22.7 0.212 41.75 1,06 22.9 0.415 41.64 1,06 23.2 0.718 41.75 1,06 23.4 0.921 41.75 1,06 23.6 1.124 41.75 1,06 23.8 1.327 41.75 1,06 24 1.530 41.75 1,06 24.2 1.7

Gbr. 7. Tabel saat V3 (1,06 Volt)

3 6 9 12 15 18 21 24 27 3021

21.522

22.523

23.524

24.5

Perubahan suhu terhadap V3

YPredicted Y

Waktu (s)

Suhu

(oC)



W=Q

V . I .t=m.c . ∆T

V . I .t=C .∆T

∆T=V . IC

t



No. xi yi xi2 yi

2 xi.yi

1 3 0 9 0 0

2 6 0 36 0 0

3 9 0.2 81 0.04 1.8

4 12 0.4 144 0.16 4.8

5 15 0.7 225 0.49 10.5

6 18 0.9 324 0.81 16.2

7 21 1.1 441 1.21 23.1

8 24 1.3 576 1.69 31.2

9 27 1.5 729 2.25 40.5

10 30 1.7 900 2.89 51Σ 165 7.8 3465 9.54 179.1


m=n∑ x i y i−(∑ xi)¿¿¿

m=10 (179.1 )−165(7.8)

10 (3465 )−(165)2

m=¿0.06788

b=∑ x i2∑ y i−¿¿¿

b=3465 (7.8 )−(165 )(179.1)

10 (3465 )−(165)2

b=¿ -0.34Sehingga persamaan garis yang terbentuk adalah:

y=0.06788 x−0.34

V . IC


m=V . IC

0,06788=1,06×41,73×10−3 AC

C=6.516 .16J /°C


C=m .c

c=Cm

c=6.516 .16J /℃2 gr

c=3.25808 J / gr℃

e. Menentukan Jenis Kawat KonduktorSetelah mendapatkan tiga kalor jenis berbeda berdasarkan tiga tegangan berbeda,

maka kalor jenis rata-rata pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

c=∑ cn

c=−0.0295+0.27346+0.16546+3.258084

c=0.91688 J /g℃

Nilai c yang didapat berdasarkan praktikum sebesar 0. 91688 J / g ℃, namun, nilai yang

didapat tidak mendekati nilai kalor jenis dari perak yang memiliki nilai 0.23 J / g ℃.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa kawat konduktor yang digunakan adalah bukan

perak atau dapat berupa campuran logam.

VII. Analisis Data

8.1. Analisis Percobaan

Pada praktikum KR-02 ini data pertama yang diambil adalah pengukuran

dengan V0, lalu dilanjutkan dengan mengambil data V1, V2, dan V3 yang besar volt-

nya sudah ditentukan oleh sistem pada R-Lab. Setelah melakukan prosedur tersebut,

praktikan sudah dapat mengunduh data pengamatan yang telah praktikan lakukan.

Praktikum online ini memudahkan mahasiswa di mana mahasiswa dapat

mengerjakan praktikum di mana saja dan lebih praktis karena pengerjaannya tidak

memakan waktu banyak. Walaupun begitu, praktikum online ini tidak nyata,

sehingga data yang diambil belum tentu valid secara nyata dan juga aplikasi

praktikan masih belum tergambar secara jelas, berbeda dengan jika praktikan

melakukan praktikum offline. Praktikan tidak dapat mengetahui kondisi lingkungan,

bahan dan alat praktikum secara nyata saat percobaan dilakukan. Maka dari itu,

kesalahan data pada praktikum akan sulit ditentukan.

8.2 Analisis Pengolahan Data

Setelah melakukan percobaan, praktikan membuat perhitungan data dengan

metode least square atau Persamaan Kuadrat Terkecil. Pada penghitungan rumus

tersebut, waktu (sekon) dimisalkan sebagai variable X dan ∆T dimisalkan sebagai

variable Y. Semua data dimasukkan ke dalam tabel untuk mempermudah pembacaan

dan pengolahan data. Dalam percobaan ini, praktikan menggunakan Microsoft Excel

2010 dan alat bantu hitung lain berupa kalkulator. Setelah tabel dibuat, praktikum

kemudian mencari nilai m, nilai b, kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c)

menggunakan rumus yang sudah tertera di teori, yaitu :

C=m .c

c=Cm

8.3. Analisis Hasil

Praktikum mendapatkan 4 jenis data pada saat tegangan V0, V1, V2, dan

V3, yang masing-masing adalah 0 Volt, 0,65 Volt, 1,56 Volt dan 1,06 Volt. Masing-

masing tegangan mempunyai 10 data yang dibagi berganti setiap 3 detik, mulai dari

detik ke-3 hingga detik ke-30. Berdasarkan data yang diambil, sebagian besar data

menunjukkan bahwa semakin lama waktu maka temperatur yang dihasilkan semakin

tinggi.

Berdasar hasil pengolahan data, praktikan mendapatkan nilai kalor jenis

rata-rata sebesar 3.25808J /g℃ .Nilai ini sedikit jauh dari nilai kalor jenis perak

yaitu 0,23 J/g oC sehingga dapat disimpulkan kawat yang digunakan bukan berasal

dari perak atau dapat merupakan campuran beberapa logam.

8.4. Analisis Grafik

Grafik menunjukkan hubungan antara waktu dan selisih temperatur yang

diberikan sesuai dengan tegangan V0, V1, dan V3. Pada grafik tersebut, waktu

dimisalkan sebagai variabel X dan selisih temperature sebagai variabel Y. Pada

grafik pertama, data yang ditunjukkan cenderung konstan karena nilai bolt yang

diberikan adalah 0 volt. Setelah tegangan berubah, suhu juga ikut berubah menjadi

lebih tinggi dari suhu semula. Semakin tinggi tegangan yang diberikan maka

temperatur akan semakin tinggi seiring bertambahnya waktu. Namun, ada sebagian

kecil data yang menunjukan penurunan suhu.

8.5. Analisis Kesalahan

Dalam percobaan KR-02 ini, praktikan tidak bisa mengambil data secara

nyata karena pelaksanaan praktikum yang secara online. Percobaan ini mempunyai

kelemahan berupa hasil data yang diberikan tidak pasti keasliannya. Pada saat

pengolaha data, direkomendasikan menggunakan perangkat lunak pengolah data

pada komputer, karena jika melakukan hitungan manual akan menghabiskan waktu

dan sangat besar kemungkinan terjadinya kesalahan menulis angka saat menginput

data secara manual. Disarankan juga untuk melakukan evaluasi dan mengecek ulang

hasil perhitungan agar tidak terjadi kesalahan dalam mengerjakan laporan.

Percobaan dengan tegangan V0

Kesalahan Literatur=|NilaiLiteratur−Nilai percobaanNilai Literatur |x100 %

¿|0,234−(−0.0295)0.234 |x100 %

¿112.607%



¿|0,234−0,273460.234 |x100 %

¿16.86 %



¿|0,234−0.165460.234 |x100 %

¿29.291 %



¿|0,234−3.258080.234 |x 100 %

¿129.23 %

Berdasarkan analisis, kesalahan literatur masih besar. Persentasi kesalahan

terbesar adalah 99.74% pada percobaan V0. Hal ini dapat terjadi karena alat yang

digunakan kurang akurat sehingga mengurangi keakuratan data dan menyulitkan

untuk menemukan letak kesalahan tersebut. Kesalahan literature terkecil pada

percobaan V2 dengan presentase 19.4744%

VIII. KESIMPULAN

Nilai kalor jenis bahan pada percobaan ini adalah 0,33552 J/g oC

Dari nilai kalor yang didapat, maka disimpulkan bahwa bahan dari kawat konduktor

yang digunakan dalam praktikum online adalah bukan perak atau dapat berupa

campuran beberapa logam.

Penggunaan sensor tegangan arus listrik tidak dapat digunakan kawat konduktor

yang ada dalam percobaan ini, namun belum dapat ditentukan jenis logam apa yang

ada pada kawat tersebut.

Grafik yang dibuat menunjukkan nilai selisih temperatur berbanding lurus dengan

waktu.

IX. Referensi

Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,

2000.

Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,

John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.

laporan praktikum kr-02 calori work pac

Documents