Laporan Praktikum Kalori Work

LAPORAN PRAKTIKUM

Nama : Irfan Nur Fathur Rahman

NPM : 1406529052

Fakultas : MIPA

Departemen : Fisika

Group : 8

Fathiya Rahmani

Irfan Nur Fathur Rahman

Luthfan Togar Harahap

Maya Apriliani

Muhammad Imam Fajar

Pijar Sukma Adiluhung

Reza Sugiarto

Kode Praktikum : KR02

Pekan : Pekan ke -8

Nama Percobaan : Calori Work

Tanggal Praktikum : Senin, 20 April 2015

Laboratorium Fisika Dasar

(UPP-IPD)

Universitas Indonesia

CALORI WORK

I. Tujuan Percobaan :

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. Landasan Teori.

Energi merupakan kata yang sudah sering kita dengar dalam kehidupan sehari-hari.

Bila seorang tampak bersemangat dan cekatan maka orang tersebut dikatakan energik atau

mempunyai energi yang besar. Demikian pula hal nya jika seseorang terlihat letih atau lesu

maka orang tersebut dikatakan kurang energik.

Konsep energi hanya digunakan untuk benda yang jatuh bebas, tetapi kemudian

berkembang hingga muncul konsep energi dalam medan listrik dan medan magnet. Dengan

berkembangnya hal-hal yang berkaitan dengan energi, sampai saat ini belum diperoleh

definisi energi yang memuaskan. Tetapi secara sederhana orang masih tetap mendefinisikan

energi sebagai kapasitas atau kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha. Sedangkan

dalam skala mikroskopik, energi sering pula didefinisikan sebagai kemampuan untuk

menghasilkan kalor. Pada dasarnya kedua definisi ini sama, mengingat kalor pada

hakekatnya adalah usaha atau kerja dalam skala mikroskopik yang tidak berhasil

diperhitungkan pada saat menghitung besar kerja secara makroskopik. Hubungan kekekalan

energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Energi hanya

dapat berubah dari suatu bentuk ke bentuk lain.

Secara umum energi dapat dibedakan atas dua jenis yaitu energi yang berpindah

(transitional energy) dan energi yang tersimpan (stored energy). Energi transisional adalah

energi yang sedang bergerak dan dapat melintasi batas suatu system, contohnya energi kalor.

Sedangkan energi yang tersimpan adalah energi yang berwujud dalam bentuk massa dan

kedudukan dalam medan gaya. Energi tersimpan ini dapat dengan mudah diubah menjadi

energi transisional.

Pemakaian energi listrik dewasa ini sudah sangat luas, bahkan manusia sangat sulit

melepaskan diri dari kebutuhan dengan energi listrik. Semakin lama tidak ada satupun

alat kebutuhan manusia yang tidak membutuhkan listrik. Karena semua ini manusia tiap

hari selalu berfikir bagaimana menciptakan dan menggunakan energi listrik secara efektif

dan efesien.

Kalor adalah bentuk energi yang berpindah dari benda yang lebih tinggi ke benda yang

suhunya lebih rendah ketika kedua benda bersentuhan. Hasul percobaan menunjukkan bahwa air

terasa hangat. Hangatnya air dalam botol karena memperoleh kalor (panas) yang berasal dari

perubahan energi kinetik (gerak) air tersebut. Energ kalor dapat ditimbulkan dari berbagai

bentuk energi, seperti energi kimia, energi listrik, energi kinetik, energi nuklir dan sebagainya.

Satuan kalor dalam sistem Internasional (SI) dinyatakan dalam Joule (J). Satuan kalor lainnya

adalah kalori. 1 kilo kalori = 1000 kalori = 10 kubik kalori. Menurut James Prescott Joule: 1

kalori = 4,2 joule atau 1 joule = 0,24 kalori 1 Kkal = 4,2 x 10 joule, angka ini disebut tara kalor

mekanik. Tara kalor mekanik adalah bilangan yang menyatakan kesetaran antara satu kalor dan

satuan energi. “Satu kalori didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk

memanaskan 1 gram air sehingga suhunya naik 10 C."

Kalor sebagai suatu ukuran tentunya memiliki satuannya sendiri dan ketika kalor

diberikan kepada suatu benda, maka suhu benda tersebut akan naik. Satu kalori dapat

didedfinisikan sebagai jumlah kalor yang ketika diberikan kepada satu gram air , maka akan

menaikan suhu air tersebut sebesar satu derajat celcius. Secara sistematis kalor dapat ditulis ;

Kapasitas Kalor

Kapasitas kalor adalah banyak energi yang harus diberikan dalam bentuk kalor untuk

menaikkan suhu suatu benda sebesar satu derajat celcius.

mc = Q / (Ta-To)

C = Q / (Ta-To) C = mc

C adalah kapasitas kalor dengan satuan Joule/oC

Perubahan suhu yang positif menunjukan bahwa sistem menerima kalor sehingga

suhunya naik , sedangkan perubahan suhu yang negatif menunjukan suhu menjadi turun

karena sistem melepas kalor ke lingkungan.

Kalor Dapat Mengubah Suhu Benda, kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat

berpindah karena adanya perbedaan suhu. Kalor dapat menyebabkan perubahan suhu suatu bënda.

Dalam Fisika, pengertian kalor berbeda dengan suhu. Kalor sebagai bentuk energi menyatakan

jumlah (kuantitas) panas, sedangkan suhu menyatakan ukuran derajat panas. Secara ilmiah, kalor

berpindah dari benda yang suhunya tinggi menuju benda yang suhunya rendah bila kedua benda

dicampur. Karena kalor sebagai bentuk energi, maka berlaku hukum kekekalan energi untuk

kalor. Menurut Joseph Black, kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas. Pernyataan ini

disebut Asas Black.Azas Black merupakan Azas yang menyatakan prinsip kekekalan energi .

Kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima. Benda bersuhu yang lebih tinggi melepas

kalor dan dan suhu yang lebih rendah menerima kalor sehingga terjadi keseimbangan suhu dalam

hal ini disebut kekekalan energi.

Azas Black berisi bahwa untuk benda yang dicampur dan disolasi sempurna (tidak ada

pertukaran kalor dengan lingkungan) , banyak kalor yang dilepas benda sama dengan banyak

kalor yang diterima oleh lingkungannya. Dari pernyataan ini maka dapat dirumuskan , azas Black

yang ditemukan oleh Josep Black (1728-1799).

Q lepas = Q terima

Kalor dengan energi listrik memiliki hubungan . Berdasarkan hukum kekekalan energi

maka energi dapat diubah ke bentuk lain salah satunya adalah kalor dan juga energi listrik.

Energi listrik yang diubah atau diserap sama besar dengan jumlah kalor yang dihasilkan seperti

yang disebutkan oleh hukum azas Black.

Berdasarkan hukum kekekalan energi bahwa energi tidak dapat dimusnahkan, maka

suatu energi yang terjadi tidak dapat hilang melainkan diubah dalam bentuk lainnya. Sebagai

contoh energi potensial yang terjadi pada suatu benda meluncur tidak hilang saat benda itu

meluncur , namun diubah dalam bentuk energi lainnya yaitu energi kinetik yang membuat benda

itu bergerak , kalor , dan bunyi. Sama halnya seperti energi yang ada dalam muatan listrik. Ketika

suatu sumber tegangan membuat suatu muatan listrik mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke

potensial yang lebih rendah akibat adanya perbedaan potensial. Secara sistematis ;

W=q V

W= Energi listrik (Joule) q=

muatan listrik(coulumb) V =

tegangan(Volt)

Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam

suatu rangkaian tertutup. Secara sistematis.

W = V I t

W = Usaha atau energi listrik (Joule)

V = Tegangan(volt)

t = Waktu (s)

Pada percobaan yang terjadi kali ini sebuah sumber tegangan dihubungkan dengan kawat konduktor atau filamen. Beberapa lama kemudian suhu kawat akan naik karena kawat

menerima kalor sebesar Q = m c (T akhir – Tawal) dimana m adalah massa kawat , c kalor jenis

kawat , dan (T akhir – T awal) perubahan suhu .

Energi yang memanaskan kawat tersebut / energi kalor berasal dari energi listrik yang

didisipasikan ketika arus listrik sumber tegangan melalui kawat. Energi listrik yang

didisipasikan dirumuskan oleh W = V i t. Kawat yang dialiri listrik pada waktu tertentu

menyebabkan kawat panas dan terjadi fenomena Joule Heating .

Arus listrik yang mengandung muatan yaitu berupa elektron-elektron mengalir dalam logam

konduktor dari kutub bertegangan lebih tinggi ke lebih rendah , terkadang elektron menumbuk ion

positif dalam kawat yang menyebabkan ion positif bergetar yang memunculkan energi kinetik yang

menyebabkan adanya gesekan akibat tumbukan sehingga menimbulkan panas.

Q=m c (T akhir –T awal )

Q = kalor ( Joule )

c = Kalor Jenis ( Joule / Kg oC)

m = massa benda (Kg)

T akhir - Tawal = Perubahan suhu (oC)

IV. Prosedur Percobaan :

Eksperimen rLab ini dapat dialakukan dengan meng – klik tombol rLab di bagian bawah

halaman jadwal.

1. Mengaktifkan Web-Cam (meng-klik icon video pada halaman web rLab).

2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor.

3. Menghidupkan Power Supply dengan meng-klik radio button desebelahnya.

4. Mengambil data perubahan temperatur, tegangan dan arus listrik pada kawat konduktor

setiap 1 detik selama 10 detik dengan cara meng-klik icon ukur.

5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di Web-Cam, menunggu hingga

mendekati temperatur awal saat diberika tegangan V0.

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

DATA PENGAMATAN

1. Hubungan waktu dengan Perubahan temperatur pada saat tegangan 0 V

Waktu I V Temp3 23.84 0.00 21.86 23.84 0.00 21.89 23.84 0.00 21.812 23.84 0.00 21.815 23.84 0.00 21.818 23.84 0.00 21.821 23.84 0.00 21.824 23.84 0.00 21.827 23.84 0.00 21.830 23.84 0.00 21.8

2. Hubungan waktu pada temperature pada saat tegangan 0.65 V

Waktu I V Temp3 35.25 0.65 21.86 35.25 0.65 21.9

9 35.25 0.65 21.112 35.25 0.65 21.315 35.25 0.65 21.418 35.25 0.65 21.621 35.25 0.65 21.724 35.25 0.65 22.927 35.25 0.65 22.030 35.25 0.65 22.1

3. Hubungan waktu dengan Perubahan temperatur pada saat tegangan 1.57 V

Waktu I V Temp3 51.10 1.56 21.86 51.10 1.56 23.19 51.10 1.57 23.912 51.10 1.57 24.915 51.10 1.57 25.818 51.10 1.57 26.621 51.10 1.57 27.324 51.10 1.57 28.1

1

27 51.10 1.57 28.130 51.10 1.57 29.3

4. Hubungan waktu dengan Perubahan temperatur pada saat tegangan 1.05 V

Waktu I V Temp3 42.09 1.05 28.3

6 42.09 1.05 28.09 42.09 1.05 27.912 42.09 1.05 27.915 42.09 1.05 27.918 42.09 1.05 28.021 42.09 1.05 28.124 42.09 1.05 28.127 42.09 1.05 28.230 42.09 1.05 28.3

GRAFIK

Grafik pada saat Vo = 0 V

Grafik pada saat V1 = 0,65 V

0 5 10 15 20 25 30 350

5

10

15

20

25

Hubungan Waktu dengan Perubahan suhu V0

Waktu

Tem

pera

tur

0 5 10 15 20 25 30 3521

21.5

22

22.5

23

23.5


Waktu

Tem

pera

tur



0 5 10 15 20 25 30 350

5

10

1520

25

30

35


Waktu

Tem

pera

tur

0 5 10 15 20 25 30 3527.627.727.827.9

2828.128.228.328.4


Waktu

Tem

pera

tur

Pengolahan Data

Tegangan V 0

Diketahui : i = 23.84 A v = 0 v t = 30s - 3s = 27s

Tegangan V 1

Diketahui : i = 35.16 A v = 0.65 v t = 30s - 3s = 27s

Tegangan V 2

Diketahui : i = 51.10 A v = 1.57 v t = 30s - 3s = 27s

Tegangan V 3

Diketahui : i = 42.09 A v = 1.05 v t = 30s - 3s

C= v i ∆t∆T

= 3977.5

J/Kg0C

C= v i ∆t∆T

= 338.02

J/Kg0C

C= v i ∆t∆T

= 474.741 J/Kg0C

C= v i ∆t∆T

= 0 J/Kg0C

2. Jenis kawat konduktor yang digunakan

c=13∑i=1

3

Ci=414.225+338.45+3977.53

=1596.7J /Kg0C

S=√∑(C−c)2

N (N−1)=√ (1197.55−474.255)2+(1197.55−338.45)2+(1197.55−3977.5)

6

¿1318.04 J /Kg0C

Jadi kapasitas kalor dari kawat konduktor yang dipakai pada percobaan kali ini yaitu

(1318,04 ± 1596,7) J/KgºC. Diperoleh literature kapasitas kalor yang paling mendekati

untuk hasil perhitungan yang praktikan lakukan yaitu kayu sebesar 1700 J/KgºC

Jika kawat konduktor itu adalah kayu yang memiliki kapasitas kalor 1700 J/Kg0C, maka

dapat dihitung nilai kesalahan literaturnya :

|nilai literatur−nilai eksperimennilai literatur |X 100 %

|1700−1596.71700 |X 100 %=6.07

Analisa

a. Percobaan

Pada percobaan KR02 tentang calori work ini dilakukan secara online melalui RLab

dengan tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor. Percobaan ini

dilakukan dengan pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu. Lalu terjadi perubahan

temperature pada kawat yang dialiri listrik. Sehingga terbukti bahwa hukum kekekalan energi

berlaku dimana energi tidak akan pernah hilang dan hanya akan berubah bentuk, pada

percobaan kali ini perubahan bentuk tersebut adalah dari energi listrik, menjadi energi kalor,

karenya adanya perubahan temperature tersebut.

Pengukuran ini dilakukan dalam 30 detik setiap tegangannya dan di lakukan pencatatan

tiap 3 detik. Data diambil sebanyak 10 kali dengan tujuan, data yang didapatkan memiliki

grafik dengan nilai yang diharapkan mendekati kebenaran. Data yang diambilpun diharapkan

bisa mewakili keseluruhan data yang dibutuhkan.

Tegangan yang dipakai dalam percobaan kali ini menggunakan empat tegangan, yaitu

V0=0v, V1=0.65v, V2=1.57v, V3=1.05v. Tegangan yang divariasikan ini bertujuan agar kita

dapat mengetahui besarnya pengaruh tegangan tersebut terhadap kenaikan suhu disetiap

waktunya. Selain itu, pada grafik kita bisa melihat perbandingan kenaikan suhu dari setiap

tegangan yang berbeda-beda ini.

b. Hasil Percobaan

Dengan melihat data yang praktikan peroleh, dapat disimpulkan bahwa semakin besar

tegangan yang di uji cobakan maka semakin besar juga temperatur yang dihasilkan, walaupun

dimulai pada suhu awal yang sama. Kenaikan temperatur juga berbanding lurus dengan

besarnya arus kawat konduktor.

Sesuai dengan tujuan praktikum KR02 ini yaitu menghitung kapasitas kalor suatu kawat

konduktor maka pada pengolahan data diperoleh rumus mencari kapasitas kalor yaitu mengalikan

antara tegangan,arus dan selisih waktu kemudian membaginya dengan selisih suhu. Persamaan ini

diperoleh dengan mengolah dan menggabungkan dua rumus yaitu energi listrik (w

= vit) dan energi kalor (Q = mcΔT ). Hasil perhitungan kapasitas kalor dari masing-masing

tegangan menunjukan bahwa bahwa kapasitas kalor yang dikeluarkan kawat konduktor

berbanding lurus dengan perubahan tegangan dan arus.

Diperoleh suatu hasil perhitungan olah data kapasitas kalor untuk percobaan kali ini

adalah 1596,7 J/Kg0C dengan ketidakpastian sekitar 1318,04 J/KgºC. Berkenaan dengan jenis

kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah kayu dengan melakukan

pendekatan yang paling memungkinkan. Sebesar 6,02 % merupakan kesalahan literatur yang

terjadi di percobaan kali ini.

c. Kesalahan

Kemungkinan kesalahan yang terjadi dalam percobaan kali ini adalah bersifat teknis,

yaitu dalam hal keadaan suhu. Hal ini mungkin dikarenakan temperatur lingkungan yang ikut

terukur atau bisa juga karena kelambatan koneksi internet praktikan sehingga menyebabkan

kelambatan pengukuran. Untuk nilai kesalahan literature, didapatkan 6,02%. Hal ini mungkin

disebabkan adanya kekeliuran asumsi yang menganggap energi listrik diubah 100% menjadi

energi kalor.

d. Grafik

Dari grafik pertama dapat dilihat karena perubahan suhu tidak terjadi maka grafik yang

digambarkan adalah linier hanya garis lurus saja.Sementara itu dari grafik kedua dapat

digambarkan dengan grafik yang naik secara konstan dengan perubahan yang cukup signifikan.

Hal ini terjadi karena penaikan suhu cukup besar. Pada percobaan ketiga grafik mengalami

inkonsistensi karena perubahan suhu yang berbeda beda hal ini membuat grafik turun di awal

kemudian naik lagi. Untuk percobaan yang terakhir dapat kita lihat grafik yang ada

menunjukkan naik secara konstan tapi kenaikannya tidak signifikan karena perubahan suhunya

sangat kecil. Gambar dari grafik ini menunjukkan hubungan antar nilai dengan waktu (t) yang

menunjukkan yang mengalami perubahan seiring dengan lamanya waktu. Nilai yaitu

merepresentasikan sumbu y dan nilai t mereprentasikan sumbu x.

Kesimpulan

Semakin besar arus listrik yang mengalir maka temperatur kawat konduktor akan semakin

besar.

Semakin besar tegangan yang diberikan maka semakin lama listrik dialirkan,

semakin meningkat pula temperaturnya.

Sesuai dengan hukum kekekalan energi yaitu energi dapat berubah bentuk dari energi listrik

menjadi energi kalor dengan persamaan W=Q walaupun tidak semuanya berubah, sebagian

kecil lainnya dibuang ke lingkungan.

Perkiraan jenis kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah tembaga

dengan memperhatikan nilai C sebesar 1596,7 J/Kg0C dan memiliki kesalahan relatif sebesar

6,02%

Kawat ketika dialiri listrik akan menjadi lebih panas atau suhu naik

Semakin tinggi arus listrik yang mengalir maka temperatur kawat akan semakin besar.

Benda yang memiliki kalor jenis besar menandakan bahwa konduktivitasnya rendah,

karena berarti benda tersebut membutuhkan energi yang besar untuk menaikkan suhunya

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.

Laporan Praktikum Kalori Work

Documents

Transcript of Laporan Praktikum Kalori Work