Laporan Praktikum Rlab Kr 02

8/17/2019 Laporan Praktikum Rlab Kr 02

1/25

Laporan Praktikum rLab

Nama / NPM : Haidar Ali / 1506672735

Fakultas / Program Studi : Teknik / Teknik Elektro

Group & Kawan Kerja : Group 13

1. Erfandy Muhammad

2. Akbar Kurniawan

3. Rashelia Radela

4. Nadya Aryani

5. A. Fariz Mursyidan

6. Muhammad Syifa

No. & Nama Percobaan : KR02 – Calori Work

Minggu Percobaan : Minggu ke 7

Tanggal Percobaan : Kamis, 28 April 2016

Nama Asisten : Adnan

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UPP IPD

UNIVERSITAS INDONESIA


2/25

1 | L a p o r a n r L a b

KR02 – Calori Work

A. Tujuan Percobaan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

B. 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

C.

Dasar 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

resistensi yang dinyatakan dengan persamaan :

W = P . t

= V. i . t ……………….. (1)


3/25


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 suatu zat

dinyatakan dengan persamaan :

Q = m . c . (Ta - T) ……………… (2)

Dimana :

Q = Jumlah kalor yang diperlukan (kalori)

m = massa zat (gram)

c = kalor jenis zat (kal/goC)

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 kemudia dicatat oleh system instrumentasi. Tegangan

yang diberikan ke kawat dapat dirubah sehingga perubahan temperatur dapat bervariasi

sesuai dengan tegangan yang diberikan.


4/25


D. Teori Tambahan

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja. Energi dapat dibagi menjadi

berbagai jenis, misalnya energi gerak, energi panas, energi bunyi, atau energi listrik.

Salah satu jenis energi yang memiliki peran besar bagi manusia adalah energi panas.

Energi panas atau yang dikenal dengan nama kalor adalah suatu bentuk energi yang

dimiliki oleh suatu benda karena benda tersebut memiliki suhu. Untuk mendeteksi adanya

kalor yang dimiliki oleh suatu benda dapat dilakukan dengan cara mengukur suhu benda

tersebut. Jika suhu yang terukur tinggi, maka kalor yang dimiliki benda tersebut juga

besar, begitu juga sebaliknya.

Pada energi panas berlaku juga hukum kekekalan energi, dimana energi tidak

dapat diciptakan atau dimusnahkan, namun hanya dapat diubah bentuknya saja. Hukum

ini diciptakan oleh James Prescott Joule, seorang ahli fisika dari Inggris. Untuk

menghormatinya, satuan dari energi menggunakan Joule (J) sesuai dengan namanya.

Hukum ini dapat dirumuskan menjadi :

Eawal = Eakhir

Keterangan : energi total tidak akan berkurang dan juga tidak akan bertambah.

Berdasarkan percobaan yang banyak dilakukan untuk mengetahui besar atau

kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda dan zat, dapat didapatkan hasil dimana kalor

dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu massa zat, jenis zat (kalor jenis suatu zat), dan perubahan

suhu. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan sesuai dengan persamaan (1).

Energi kalor dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu energi yang digunakan untuk

menaikkan suhu dan energi yang digunakan untuk mengubah wujud benda atau yang

disebut dengan kalor laten. Kalor laten sendiri dapat dibagi lagi menjadi 2 jenis yaitu


5/25


kalor uap untuk mengubah zat cair menjadi gas dan kalor lebur untuk mengubah zat padat

menjadi cair. Kalor uap dan kalor lebur dapat dirumuskan secara matematis menjadi :

Q = m . U

dan

Q = m. L

Dimana :

Q = kalor yang dibutuhkan (Joule)

m = massa benda (kg)

U = kalor uap (J/kg)

L = kalor lebur (J/kg)

Energi tidak dapat diciptakan, oleh karena itu, energi kalor dapat diperoleh dari

pengkonversian energi listrik. Beberapa contoh alat yang dapat mengubah energi listrik

menajdi energi kalor adalah pemanas, solder, setrika, atau kompor listrik. Alat-alat

tersebut dilengkapi dengan elemen pemanas yang dapat mengubah energi listrik yang

dialirkan pada elemen tersebut menjadi energi panas.

Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besat kalor yang

akan dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dituliskan menjadi :

W = Q

Dimana :

W = Energi listrik yang diubah atau diserap (Joule)

Q = Kalor yang dihasilkan (Joule)


6/25


Sehingga dari persamaan diatas didapatkan hubungan antara persamaan (1) dan

persamaan (2) yaitu :

V. i . t = m . c . (Ta - T)

Dimana :

V = tegangan listrik (volt)

i = arus listrik (ampere)

t = waktu / lama aliran listrik (sekon)

m = massa zat (kg)

c = kalor jenis zat (J/kgoC)



Pada modul ini dilakukan percobaan untuk mengetahui nilai kapasitas kalor suatu

kawat konduktor. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk

menauikkan suhu benda sebesar 1oC yang dapat dirumuskan menjadi :

H = ( − )

Dimana :

H = Kapasitas kalor (J/oC)

Q = Jumlah kalor yang diperlukan (Joule)




7/25


Selain itu, benda juga memiliki kalor jenis, yaitu banyaknya kalor yang

dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 oC. kalor jenis dapat dirumuskan

secara matematis menjadi :

c = .( − )

Dimana :

c = kalor jenis zat (J/kgoC)

m = massa zat (kg)

Q = Jumlah kalor yang diperlukan (Joule)



Beberapa contoh dari kalor jenis benda berbagai zat :

Jenis BendaKalor Jenis (c)

J/kg Co kkal/kg Co

Air 4180 1,00

Alkohol (ethyl) 2400 0,57

Es 2100 0,50

K ayu 1700 0,40

Aluminium 900 0,22

Marmer 860 0,20

K aca 840 0,20

Besi / baja 450 0,11

Tembaga 390 0,093

Perak 230 0,056

Raksa 140 0,034

Timah hitam 130 0,031

Emas 126 0,030


8/25


Apabila persamaan kapasitas kalor dan kalor jenis dihubungkan maka didapatkan

suatu persamaan yaitu :

H = m .c

Dimana :

H = Kapasitas kalor (J/oC)

c = kalor jenis benda (J/kgoC)

m = massa benda (kg)

E.

Prosedur Percobaan

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

halaman web.

1. Mengaktifkan web cam dengan cara meng-klik icon videoa 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 tombol “ukur”

5. Memperhatikan temperature kawat yang terlihat di web cam, lalu menunggu

hingga mendekati termperatur awal saat diberikan Vo

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


9/25


Gambar 1 : Rangkaian alat percobaan calori work

F. Data Percobaan

Tabel Data Percobaan Calori Work

Tegangan V0

No Waktu (sekon) Arus Listrik (mA) Tegangan (volt) Temperatur (oC)

1 3 23.84 0.00 19.7

2 6 23.84 0.00 19.6

3 9 23.84 0.00 19.6

4 12 23.84 0.00 19.6

5 15 23.84 0.00 19.6

6 18 23.84 0.00 19.6

7 21 23.84 0.00 19.7

8 24 23.84 0.00 19.69 27 23.84 0.00 19.6

10 30 23.84 0.00 19.6


10/25


Tegangan V1


1 3 35.13 0.66 19.72 6 35.13 0.66 19.8

3 9 35.13 0.66 19.9

4 12 35.25 0.65 20.1

5 15 35.25 0.65 20.3

6 18 35.25 0.65 20.4

7 21 35.13 0.66 20.6

8 24 35.13 0.66 20.7

9 27 35.13 0.66 20.8

10 30 35.25 0.65 20.9

Tegangan V2


1 3 50.88 1.57 20.3

2 6 50.88 1.57 20.6

3 9 50.76 1.58 21.5

4 12 50.88 1.58 22.5

5 15 50.76 1.58 23.4

6 18 50.76 1.58 24.3

7 21 50.76 1.58 25.1

8 24 50.88 1.58 25.8

9 27 50.88 1.58 26.4

10 30 50.88 1.58 26.9

Tegangan V3


1 3 41.86 1.06 24.3

2 6 41.86 1.06 24.1

3 9 41.86 1.06 24.3

4 12 41.86 1.06 24.4

5 15 41.98 1.06 24.6

6 18 41.86 1.06 24.8


11/25


19.58

19.6

19.62

19.64

19.66

19.68

19.7

19.72

0 5 10 15 20 25 30 35

T e m p e r a t u r ( ' C )

Waktu (s)

Hubungan antara waktu dan temperatur pada saat V0

7 21 41.86 1.06 25.0

8 24 41.86 1.06 25.1

9 27 41.86 1.06 25.3

10 30 41.86 1.06 25.4

G. Pengolahan Data

1. Grafik hubungan antara temperatur dan waktu

Tegangan V0

No Waktu (sekon) Temperatur (oC)

1 3 19.7

2 6 19.63 9 19.6

.4 12 19.6

5 15 19.6

6 18 19.6

7 21 19.7

8 24 19.6

9 27 19.6

10 30 19.6


12/25


19.6

19.8

20

20.2

20.4

20.6

20.8

21

0 5 10 15 20 25 30 35

T e m p e r a t u r

( ' C )

Waktu (s)

Hubungan antara waktu dan temperatur di V1

Tegangan V1


1 3 19.7

2 6 19.8

3 9 19.9

4 12 20.1

5 15 20.3

6 18 20.4

7 21 20.6

8 24 20.7

9 27 20.8

10 30 20.9


13/25


0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35

T e m p e r a t u r ( ' C )

Waktu (s)


Tegangan V2


1 3 20.3

2 6 20.6

3 9 21.5

4 12 22.5

5 15 23.4

6 18 24.3

7 21 25.1

8 24 25.8

9 27 26.4

10 30 26.9


14/25


Tegangan V3


1 3 24.3

2 6 24.1

3 9 24.3

4 12 24.4

5 15 24.6

6 18 24.8

7 21 25.0

8 24 25.1

9 27 25.3

10 30 25.4

24

24.2

24.4

24.6

24.8

25

25.2

25.4

25.6

0 5 10 15 20 25 30 35

T

e m p e r a t u r ( ' C )

Waktu (s)



15/25


2. Menghitung Nilai Kapasitas Panas dari Kawat Konduktor

Pada percobaan modul ini, terjadi perubahan energi yang ditandai dengan

terjadinya perubahan suhu. Perubahan bentuk energi terjadi dari energi listrik

menjadi energi kalor. Dengan menggunakan hukum kekekalan energi, besar kalor

jenis dan kapasitas kalor kawat konduktor pada tegangan V0, V1, V2, dan V3 dapat

diketahui menggunakan persamaan :

Q = W

m . c . ΔT = V . I . t

sehingga didapatkan persamaan untuk kalor jenis yaitu :

c =..

.∆

persamaan diatas digunakan untuk menghitung kalor jenis dari kawat konduktor

yang digunakan dalam percobaan.

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk

menaikkan suhu benda sebesar 1 oC dapat dicari menggunakan persamaan :

H = m. c

Kemudian disubsitusikan persamaan kalor jenis, sehingga didapatkan persamaan :

H =..∆


16/25


Tegangan V0

Pada tegangan V0 tidak dapat ditentukan kapasitas kalor dan kalor jenisnya.

Tegangan V1

No Waktu (s) I (mA) V (volt) T (oC) ∆T (

C) V.i.t (J) m.∆T (kg

C) c (J/kg

C) H (J/

C)

1 3 35.13 0.66 19.7 0.00 6.786484 0 - -

2 6 35.13 0.66 19.8 0.1 6.788802 0.0002 3394.401 67.88802

3 9 35.13 0.66 19.9 0.2 6.791121 0.0004 1697.78 33.95561

4 12 35.25 0.65 20.1 0.4 6.715654 0.0008 839.4568 16.78914

5 15 35.25 0.65 20.3 0.6 6.720236 0.0012 560.0197 11.20039

6 18 35.25 0.65 20.4 0.7 6.722528 0.0014 480.1806 9.603611

7 21 35.13 0.66 20.6 0.9 6.807351 0.0018 378.1862 7.563723

8 24 35.13 0.66 20.7 1 6.809669 0.002 340.4835 6.809669

9 27 35.13 0.66 20.8 1.1 6.811988 0.0022 309.6358 6.192716

10 30 35.25 0.65 20.9 1.2 6.733984 0.0024 280.5827 5.611653∑

165 351.78 6.56 203.26.20

6768.8780.0124 8280.726 16.56145

Nilai rata- rata kalor jenis pada V0 adalah:

c = ∑ =.

= 920.08067 J/kgoC


17/25


Nilai kapasitas kalor rata-ratanya adalah:

H = ∑ =16.56145

= 1.834016 J/oC

Tegangan V2

No Waktu (s) I (mA) V (volt) T (oC) ∆T ( C) V.i.t (J) m.∆T (kg C) c (J/kg C) H (J/ C)

1 3 50.88 1.57 20.3 0 1.621596 0 - -

2 6 50.88 1.57 20.6 0.3 1.645561 0.0006 2742.602 5.485203

3 9 50.76 1.58 21.5 1.2 1.724317 0.0024 718.4654 1.436931

4 12 50.88 1.58 22.5 2.2 1.808784 0.0044 411.0873 0.822175

5 15 50.76 1.58 23.4 3.1 1.876699 0.0062 302.6934 0.605387

6 18 50.76 1.58 24.3 4 1.948879 0.008 243.6099 0.48722

7 21 50.76 1.58 25.1 4.8 2.01304 0.0096 209.6917 0.419383

8 24 50.88 1.58 25.8 5.5 2.074072 0.011 188.552 0.377104

9 27 50.88 1.58 26.4 6.1 2.122307 0.0122 173.9596 0.347919

10 30 50.88 1.58 26.9 6.6 2.162502 0.0132 163.8259 0.327652

∑ 165 508.32 15.78 236.8 33.8 18.99776 0.0676 5154.487 10.30897


18/25



c = ∑ =.

= 572.7207 J/kgoC


H = ∑ = . = 1.14541111111 J/oC

Tegangan V3

No Waktu (s) I (mA) V (volt) T (oC) ∆T ( C) V.i.t (J) m.∆T (kg C) c (J/kg C) H (J/ C)

1 3 41.41 1.03 18.6 0 0.865842 0 - -

2 6 41.52 1.03 18.8 0.2 0.880971 0.0004 2202.428 4.404855

3 9 41.52 1.03 19.2 0.6 0.91946 0.0012 766.2167 1.532433

4 12 41.41 1.03 19.6 1 0.959677 0.002 479.8385 0.959677

5 15 41.41 1.03 20.1 1.5 0.998064 0.003 332.688 0.665376

6 18 41.41 1.03 20.4 1.8 1.036451 0.0036 287.9031 0.575806

7 21 41.41 1.03 20.8 2.2 1.070573 0.0044 243.312 0.486624

8 24 41.41 1.03 21.1 2.5 1.100429 0.005 220.0858 0.440172

9 27 41.41 1.03 21.3 2.7 1.126021 0.0054 208.5224 0.417045

10 30 41.41 1.03 21.5 2.9 1.147347 0.0058 197.8184 0.395637

∑ 165 414.32 10.3 201.4 15.4 10.10483 0.0308 4938.812 9.877625


19/25



20/25



c = ∑ =.

= 548.7568 J/kgoC


H = ∑ =.

= 1.097513888 J/oC

A. Menentukan Jenis Kawat Konduktor

Jenis kawat konduktor yang digunakan pada percobaan modul ini dapat

diketahui dengan cara mencocokkan nilai kalor jenis yang didapat pada percobaan

dengan nilai kalor jenis pada literatur. Pada percobaan ini didapatkan tiga nilai

kalor jenis, sehingga diperlukan rata-rata dari ketiga nilai kalor jenis yang ada.

Sehingga didapat kalor jenis sebesar :

̅ = + + 3

̅ = 920.081+5720721+548.757

3

̅= 680.5194 J/kgoC Selain itu, karena pada percobaan ini terdapat tiga nilai kapasitas kalor,

sehingga diperlukan rata-rata dari ketiganya. Sehingga diperoleh :

= + + 3

= 1.83402+1.14541+1.097513

= 1.35898J/oC


21/25


Setelah dilakukan penghitungan rata-rata dari kalor jenis, didapatkan kalor

jenis rata-rata dari kawat konduktor yang digunakan di percobaan modul ini

adalah sebesar 291.1319306 J/kgoC. Nilai rata-rata tersebut mendekati nilai kalor

jenis tembaga pada literatur yang sebesar 390 J/kgoC. Sehingga dapat

diperkirakan jenis kawat konduktor yang digunakan pada percobaan modul ini

adalah tembaga. Walaupun begitu, terdapat kesalahan literatur pada percobaan ini,

sebesar:

Kesalahan literatur = |c cpobc | x 100%

Kesalahan literatur = |390 680.5194 390 | x 100% Kesalahan literatur = 74.49% ≈ 75%

H. Analisis Data

1. Analisis Percobaan

Pada modul ini praktikan tidak perlu mendatangi langsung UPP IPD untuk

melakukan percobaan karena praktikan menggunakan teknologi r-Lab (remote

lab) untuk melakukan percobaan. Untuk melakukan percobaan pada praktikum ini

praktikan hanya perlu mengikuti langkah-langkah yang terdapat di sitrampil untuk

mendapatkan data. Namun, di dalam melakukan percobaan modul ini, praktikan

mendapatkan kesulitan karena web-cam pada r-Lab tidak dapat digunakan. Hal ini

membuat praktikan tidak dapat mengetahui secara persis kapan percobaan

selanjutnya dapat dimulai. Dengan web-cam yang tidak menyala, praktikan tidak

dapat mengetahui kapan suhu sudah kembali seperti awal, seperti syarat yang


22/25


tertera pada prosedur percobaan di sitrampil. Hal ini akan sangat mempengaruhi

data dan pengolahan data yang dilakukan oleh praktikan. Untuk mengatasinya,

praktikan melakukan beberapa kali pengambilan data dengan diberi jeda waktu

diantara setiap pengukuran tegangan yang berbeda.

2. Analisis Hasil Percobaan

Dari percobaan modul ini didapatkan data berupa waktu, tegangan, arus

listrik, dan suhu yang tercatat. Untuk mendapatkan variasi data percobaan

dilakukan sebanyak 4 kali dengan mengubah tegangan yang digunakan. Tegangan

pertama sebesar 0 volt, kedua sebesar 0.66 volt, ketiga sebesar 1.58 volt, dan

terakhir sebesar 1.06 volt. Perubahan tegangan yang terjadi akan mempengaruhi

arus listrik serta penambahan suhu setiap interval waktu yang ada.

Pada percobaan pertama, diatur tegangan yang mengalir sebesar 0 volt.

Hal ini membuat kawat tidak mengalami kenaikan suhu. Hal tersebut diakibatkan

tidak adanya energi yang membuat elektron-elektron pada kawat tidak mengalami

pergerakan yang dapat menimbulkan energi kalor.

Pada percobaan kedua diatur tegangan yang mengalir sebesar 0.65 volt.

Hal tersebut membuat arus listrik yang mengalir berkisar antara 35.13 dan 35.25

mA. Tegangan sebesar 0.65 volt juga membuat kenaikan suhu sebesar 1.1⁰C pada

akhir percobaan. Setelah data diolah didapatkan kalor jenis dari kawat konduktor

sebesar 8280.726 J/kgoC dan kapasitas kalornya sebesar 16.56145J/oC.

Pada percobaan ketiga diatur tegangan sebesar 1.57 volt yang membuat

arus listrik yang mengalir berkisar antara 51.1 dan 51.22 mA. Pada akhir


23/25


24/25


Pada percobaan modul ini terdapat 4 buah grafik yang menyatakan

hubungan antara waktu dan temperatur pada setiap variasi tegangan yang

digunakan pada percobaan. Grafik yang didapatkan pada modul ini hampir

semuanya membentuk garis linear, kecuali pada percobaan pertama dimana

terbentuk kurva linear. Hal tersebut menandakan bahwa seharusnya kenaikan

suhu pada tiap interval waktu konstan sehingga membentuk kurva linear. Hal

tersebut disebabkan karena adanya beberapa kesalahan yang terjadi pada modul

ini yang akan dibahas pada analisis kesalahan.

4. Analisis Kesalahan

Dalam percobaan modul ini praktikan sudah melakukan percobaan sesuai

dengan prosedur yang ada, namun kesalahan tetap terjadi yang dapat membuat

kesalahan literatur sekitar 75%. Kesalahan yang mungkin terjadi adalah :

Kesalahan dalam penghitungan dimana pembulatan angka yang

dilakukan menyebabkan hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan

literatur yang ada.

Web-cam yang tidak menyala dapat membuat praktikan tidak

mengetahui apakah posisi suhu sudah mencapai suhu awal

sehingga untuk percobaan selanjutnya suhu awal tidak dapat

menjadi seperti suhu awal sebelumnya.

I. Kesimpulan


25/25

23 | L L b

Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor.

Tegangan yang digunakan akan mempengaruhi arus listrik yang mengalir

dan peningkatan suhu pada setiap interval waktu, dimana tegangan yang

semakin besar akan membuat kenaikan suhu pada tiap interval waktu

semakin besar.

Kalor jenis dari kawat konduktor yang digunakan adalah 291.1319306

J/kgoC. sehingga diperkirakan kawat konduktor yang digunakan adalah

tembaga (c = 390 J/kgoC) dengan kesalahan sebesar 25%.

Kapasitas kalor dari kawat konduktor yang digunakan adalah

0.5822638613 J/oC.

J.

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.

Universitas Indonesia. 2015. www.sitrampil.ui.ac.id

Universitas Pendidikan Indonesia. 2009.

http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2009/0700746/kalor%20

jenis.htm

Laporan Praktikum Rlab Kr 02

Documents

Transcript of Laporan Praktikum Rlab Kr 02