Laporan Praktikum
Nama / NPM
: Prayogo Hartono Surya / 1206252070
Fak / Prog. Studi
: Teknik / Teknik Sipil
Group & Kawan Kerja : A5
No. & Nama Percobaan : KR02
Minggu Percobaan
: Calori Work
Tanggal Percobaan
: 10 Oktober 2012
Asisten
: ___________________
Laboratorium Fisika Dasar
UPP IPD
Calori Work
A. Tujuan
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. Teori
Hukum 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 )
Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan
benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu,
karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu
kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda.
Teori Kalor Dasar :
1. Kalor yang diterima sama dengan (=) kalor yang dilepas : Azas/asas Black
- Penemu adalah Joseph Black (1720 - 1799) dari Inggris.
2. Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan
- Penemunya adalah Benyamin Thompson (1753 - 1814) dari Amerika Serikat
3. Kalor adalah salah satu bentuk energi
- Ditemukan oleh Robert Mayer (1814 - 1878)
4. Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi disebut kalor mekanik.
- Digagas oleh James Prescott (1818 - 1889)
Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk
menaikkan suhunya 1ºC (satuan kalori/ºC). Kadang kala kapasitas kalor dilambangkan
dengn (C), Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan
1 gram atau 1 kg zat sebesar 1ºC (satuan kalori/gram.ºC atau kkal/kg ºC).
Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam untuk kenaikan
temperatur.
Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan:
………(2) Dimana
Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori )
m = massa zat ( gram )
c = kalor jenis zat ( kal/groC)
= perubahan temperatur zat, (Ta – T) ( Kelvin )
Sebuah kawat dililitkan pada sebuah sensor temperatur. Kawat tersebut akan dialiri
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.
D. Cara Kerja
1. Mengaktifkan Web cam dengan meng-‘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. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggu hingga
mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3.
E. Hasil & Evaluasi
1. Grafik Hubungan Antara Tegangan dan Waktu
1.1Grafik t vs T, pada saat V0 = 0
21.54 21.56 21.58 21.6 21.62 21.64 21.66 21.68 21.7 21.72
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
p
e
ratu
r
(o
C)
Tabel data V0
Waktu I V Temp
3 23.84 0.00 21.6 6 23.84 0.00 21.6 9 23.84 0.00 21.6 12 23.84 0.00 21.7 15 23.84 0.00 21.6 18 23.84 0.00 21.7 21 23.84 0.00 21.7 24 23.84 0.00 21.7 27 23.84 0.00 21.7 30 23.84 0.00 21.7
1.2 Grafik t vs T, pada saat V1 = 0,66 Volt
21 21.5 22 22.5 23 23.5
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
p
e
ratu
r
(o
C)
Tabel data V1
Waktu I V Temp
3 35.48 0.67 21.7 6 35.48 0.67 21.8 9 35.48 0.67 21.9 12 35.48 0.67 22.1 15 35.48 0.67 22.3 18 35.48 0.67 22.5 21 35.48 0.67 22.6 24 35.48 0.67 22.8 27 35.48 0.67 22.9 30 35.48 0.67 23.1
1.3 Grafik t vs T, pada saat V2 = 1,08 Volt
28 28.1 28.2 28.3 28.4 28.5 28.6 28.7
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
T
e
mpe
ra
tu
r
(
oC)
Tabel data V2
Waktu I V Temp
3 42.55 1.08 28.6 6 42.55 1.08 28.3 9 42.55 1.08 28.2 12 42.55 1.08 28.2 15 42.55 1.08 28.3 18 42.55 1.08 28.3 21 42.55 1.08 28.4 24 42.55 1.08 28.4 27 42.55 1.08 28.5 30 42.55 1.08 28.6
1.4 Grafik t vs T, pada saat V3 = 1,06 Volt
0 5 10 15 20 25 30 35
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Te
m
p
e
ra
tu
r
(
oC)
Tabel data V3
Waktu I V Temp
3 51.79 1.62 22.6 6 51.79 1.62 23 9 51.79 1.62 23.9 12 51.9 1.62 24.9 15 51.9 1.62 25.9 18 51.9 1.62 26.9 21 51.79 1.62 27.7 24 51.9 1.62 28.4 27 51.79 1.62 29.1 30 51.79 1.62 29.7
2. Nilai Kapasitas Kalor ( c ) Kawat Konduktor yang Digunakan
0
. .
. .
(
/
)
W
v i t
W
Q
Q
m c T
Q
C
kal C
T
1 Joule = 0,239 Kal
2.1 Pada Tegangan V1 (0.67 Volt)
( / ) . . ( / ) o o Q
c kal grC
m T C m c kal C
Waktu I V Temp ∆t C
3 35.48 0.67 21.7 0.1 0.713 6 35.48 0.67 21.8 0.2 0.713 9 35.48 0.67 21.9 0.3 0.713 12 35.48 0.67 22.1 0.5 0.571 15 35.48 0.67 22.3 0.7 0.509 18 35.48 0.67 22.5 0.9 0.475 21 35.48 0.67 22.6 1.0 0.499 24 35.48 0.67 22.8 1.2 0.475 27 35.48 0.67 22.9 1.3 0.494 30 35.48 0.67 23.1 1.5 0.475
̅
∑
∑
c
=
282
Joule kg /
oC
2.2 Pada Tegangan V2 (1.08 Volt)Waktu I V Temp ∆t C
̅
∑
∑
c
=
56
Joule kg /
oC
2.3 Pada Tegangan V3 (1.62 Volt)
Waktu I V Temp ∆t C
3 51.79 1.62 22.6 1.0 0.252 6 51.79 1.62 23 1.4 0.360 9 51.79 1.62 23.9 2.3 0.328 12 51.9 1.62 24.9 3.3 0.306 15 51.9 1.62 25.9 4.3 0.293 18 51.9 1.62 26.9 5.3 0.286 21 51.79 1.62 27.7 6.1 0.289 24 51.9 1.62 28.4 6.8 0.297 27 51.79 1.62 29.1 7.5 0.302 30 51.79 1.62 29.7 8.1 0.311
̅
∑
∑
̅
=
163 Joule kg/
Berdasarkan literatur:
Timah hitam = 130 Joule kg/
oC
Kesalahan literatur :
̅ ̅
̅
Maka, kawat logam pada percobaan diperkirakan adalah :
Kawat Timah Hitam
F. Analisis
1. Analisis Percobaan
Sebelum percobaan dilakukan atau arus listrik dialirkan, suhu yang terbaca perlu
dicatat terlebih dahulu. Hal ini bertujuan untuk mengetahui perubahan suhu yang
diakibatkan oleh arus yang mengalir. Data perubahan suhu ini pun diperlukan
untuk mendapatkan kapasitas kalor dari bahan uji. Nilai dari kalor jenis
bergantung dari kalor yang diberikan, masa , dan perubahan suhu, dimana nilai
kalor jenis berbanding lurus dengan kalor, dan berbanding terbalik dengan
perubahan suhu dan masa, semakin besar nilai kalor yang diberikan dan semakin
kecil perubahan temperatur, semakin besar pula nilai kalor jenis.
(1) (2) (3)
3
V V V
c
c
c
c
Pada percobaan ini, praktikan perlu mengambil data perubahan suhu dengan
voltase berbeda-beda sebanyak tiga kali. Hal ini bertujuan untuk mengetahui
hubungan voltase dengan perubahan suhu yang terjadi. Mula-mula praktikan
memberikan tegangan sebesar 0 volt ke kawat kawat konduktor. Maka, akan
didapat data arus listrik dan temperatur (suhu) dari kawat. Data yang diambil
adalah data yang diperoleh tiap selang waktu 3 detik selama 30 detik. Pada
pemberian tegangan 0 volt terjadi perubahan temperatur yang kecil yaitu sebesar
0.1 oC pada detik ke-12, 18, 21, 24, 27, 30 dan tidak terjadi perubahan pada detik yang lain.
Pada tahap – tahap selanjutnya tegangan yang diberikan terus dinaikkan, mulai
dari 0.67 Volt sampai ke 1.62 Volt. Dari ketiga percobaan tersebut terdapat hasil –
hasil yang hampir sama dengan tahap-tahap sebelumnya ketika praktikan
mengamati data temperatur yang terukur. Pada seluruh tahap pemberian tegangan
memberikan hasil yang sama bahwa kenaikan temperatur sebanding dengan
waktu pemberian tegangan.
Selain kenaikan temperatur yang sebanding dengan waktu, dalam percobaan ini
juga didapat data bahwa peningkatan kuat arus listrik sebanding dengan tegangan
yang diberikan. Semakin besar tegangan yang diberikan maka akan semakin besar
pula arus yang dihasilkan. Apabila yang arus yang dihasilkan bertambah besar
maka energi listrik yang dihasilkan juga akan bertambah besar. Hal ini berarti
energi kalor dari kawat dalam percobaan juga bertambah.
2. Analisis Hasil
Pada percobaan Calori Work, praktikan mendapatkan hasil nilai kapasitas kalor
kawat konduktor sebagai berikut : (Pada tegangan 0.67 Volt) C = 282 Joule
kg/ , (Pada tegangan 1,08 Volt) C = 56 Joule kg/ , (Pada tegangan 1,62 Volt)
C = 151 Joule kg/ . Pada, percobaan ini praktikan menggunakan nilai kalor
percobaan praktikan mendapatkan nilai kalor jenis rata-rata sebesar 163 Joule
kg/oC. Berdasarkan literatur, hasil ini mendekati nilai kalor jenis kawat timah hitam sebesar 130 Joule kg/oC. Sehingga, praktikan menyimpulkan bahwa kawat konduktor yang digunakan pada percobaan ini terbuat dari bahan perak dengan
kesalahan relatif yang cukup besar yaitu sebesar 25.39%.
3. Analisis Grafik
Berdasarkan literatur, Grafik t vs T berbentuk garis lurus (linier) dengan
kemiringan tertentu. Pada percobaan, grafik yang dihasilkan memiliki tingkat
kesalahan yang relatif kecil. Oleh sebab itu, grafik percobaan Calori Work
diasumsikan sebagai grafik yang baik. Maka, data percobaan yang diperoleh
adalah data yang baik.
Selain itu, kecuali pada saat V = 0 grafik dari percobaan juga membuktikan
pernyataan bahwa kenaikan temperatur sebanding dengan perubahan waktu.
Artinya, grafik pada percobaan menunjukkan bahwa semakin lama waktu
pemberian tegangan maka akan semakin besar nilai temperatur kawat dalam
percobaan. Hal inilah yang menjadi syarat lain bahwa grafik dan data dari
percobaan ini dapat diasumsikan sebagai grafik dan data yang baik.
G. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan Calori Work dapat disimpulkan bahwa kalor yang
dihasilkan oleh sistem tidak hanya dipengaruhi oleh tegangan dan kuat arus, tetapi
juga dipengaruhi oleh lamanya sistem bekerja mengalirkan arus. Semakin besar
tegangan, kuat arus, serta semakin lama arus dialirkan ke kawat, maka akan
semakin banyak eneergi yang dihasilkan. Semakin besar energi yang dihasilkan
H. 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
