Laporan Praktikum Nama NPM Abdul Azhim 1

(1)

Laporan Praktikum

Nama/NPM : Abdul Azhim/1406533365

Fakultas/Program Studi : Teknik/Teknik Sipil

Grup dan Kawan Kerja : Grup 7

1. Erni Nora M.

2. Hafizka Chandra Dewanti

3. Awang Pemuji

4. Audi Naufal Ramadhian

5. Astania Putri

6. Dithamara Badzlin

7. Budi Setiawan

No. dan Nama Percobaan : KR02 Calori Work

Minggu Percobaan : Pekan 5

Tanggal Percobaan : Oktober 2014

Nama Asisten : I Nyoman Krisna Adi Saputra

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

(2)

KR-02 Calory 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

.

𝒕

Dimana

W = energi listrik ( joule ) v = Tegangan listrik ( volt ) i = Arus listrik ( Ampere )

t = waktu / lama aliran listrik ( sekon )

(3)

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/gr0C) Ta = suhu akhir zat (K) T= suhu mula-mula (K)

Dalam pembahasan kalor terdapat dua konsep yang hampir sama namun berbeda, yaitu kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 10C. Atau dapat di nyatakan dengan persamaan:

H = 𝑸 ∆𝑻

Sedangkan kalor jenis adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1

kilogram zat sebesar 10C. Alat yang digunakan untuk menentukan besarnya kalor jenis suatu

benda disebut kalorimeter. Kalor jenis (c) dapat dinyatakan dengan persamaan:

c = 𝑸

𝒎∆𝑻

Hubungan antara kalor dengan energi listrik

Kalor merupakan suatu bentuk energi, oleh karena itu dapat berubah dari satu bentuk ke

bentuk yang lain. Berdasarkan hukum kekekalan energi maka energi listrik dapat berubah menjadi

energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Besarnya

energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan. Sehingga secara

matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:

W = Q

V.I.t = m.c.(T2-T1)

(4)

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 perubahan temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan. Berikut ini merupakan nilai kalor jenis beberapa zat:

Zat Kalor Jenis

(J/kg0C)

Alumunium 900

Karbon 507

Tembaga 386

Timbal 128

Perak 236

IV. Cara Kerja

1. Mengaktifkan 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. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, menunggu hingga mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

(5)

V. Pengolahan Data A. Grafik

 Hubungan temperatur dengan waktu pada tegangan V0.

(6)

(7)

 Hubungan temperatur dengan waktu pada tegangan V2.

No Waktu I V Temp

1 3 51.56 1.59 25.7

2 6 51.56 1.59 26

3 9 51.56 1.59 26.9

4 12 51.56 1.59 27.9

5 15 51.45 1.6 28.8

6 18 51.45 1.6 29.6

7 21 51.56 1.59 30.4

8 24 51.45 1.6 31.1

9 27 51.45 1.6 31.8

10 30 51.45 1.6 32.3

25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29

0 2 4 6 8 10 12 14 16

T

e

m

p

e

ra

tu

r

(

0C)

(8)

(9)

Dari empat grafik tersebut akan terlihat hubungan yang sangat jelas antara besarnya tegangan yang diberikan dengan perubahan suhunya. Berikut ini adalah grafik gabungan :

B. Menghitung Kapasitas Kalor (c) Kawat Konduktor

Untuk mencari nilai c, dapat digunakan rumus keseimbangan energi.

Keluar = Masuk

Q = W

m.c.ΔT = V.I.t

c = 𝑽.𝑰.𝒕𝒎.Δ𝑻J/Kg0C

Sehingga kapasitas kalor dapat diperoleh dengan persamaan :

H = 𝑉.𝐼.𝑡

∆𝑇 (J/

0 C)

Sementara kalor jenis dapat diperoleh dengan persamaan :

(10)

Dengan diketahui massa kawat sebesar 2 gram (0.002 kg), perhitungan nilai

kapasitas kalor dan kalor jenis untuk setiap tegangan berdasarkan data di bawah ini.

1. Pada saat V0

Pada saat V0 ini kapasitas kalornya tidak dapat ditentukan.

2. Pada saat V1 Kapasitas kalor dapat diperoleh dari table berikut ini:

No Waktu I V Temp ΔT ( ͦC) Q= V.I.t (J) m.ΔT (kg ͦ C)

Kapasiatas kalor (H) Kalor jenis (c)

1 3 35.25 0.66 24.4 0 0.069795 0 - -

 Nilai kalor jenis rata-rata pada saat V1:

c1 = ∑𝐂

 Nilai kapasitas kalor rata-rata pada saat V1:

(11)

3. Pada saat V2

1 3 51.56 1.59 25.7 1.3 0.2459412 0.0026 0.189185538 94.59276923

2 6 51.56 1.59 26 1.6 0.4918824 0.0032 0.3074265 153.71325

3 9 51.56 1.59 26.9 2.5 0.7378236 0.005 0.29512944 147.56472

4 12 51.56 1.59 27.9 3.5 0.9837648 0.007 0.281075657 140.5378286

5 15 51.45 1.6 28.8 4.4 1.2348 0.0088 0.280636364 140.3181818

6 18 51.45 1.6 29.6 5.2 1.48176 0.0104 0.284953846 142.4769231

7 21 51.56 1.59 30.4 6 1.7215884 0.012 0.2869314 143.4657

8 24 51.45 1.6 31.1 6.7 1.97568 0.0134 0.294877612 147.438806

9 27 51.45 1.6 31.8 7.4 2.22264 0.0148 0.300356757 150.1783784

10 30 51.45 1.6 32.3 7.9 2.4696 0.0158 0.312607595 156.3037975

∑ 165 515.05 15.95 290.5 46.5 13.5654804 0.093 2.833180709 1416.590355

c2 = ∑𝐂

𝑛 =

1416 ,6

10 = 141,66 J/kg

0 C

H2 = ∑𝐇

𝑛 =

2,83

10 = 0,283 J/

(12)

1. Pada saat V3

1 3 42.32 1.07 30.1 5.7 0.1358472 0.0114 0.023832842 11.91642105

C3 = ∑𝐂

H3 = ∑𝐇

Berdasarkan data diatas didapatkan rata-rata nilai kapasitas kalor dan kalor jenis kawat konduktor yang digunakan sebagai berikut.

(13)

VI. Analisis Analisis Hasil

Dengan menggunakan data hasil percobaan yang telah didapat, praktikan menggunakan persamaan-persamaan yang telah ada pada landasan teori untuk mendapatkan hasil kalor jenis. Hasil nilai kalor jenis kawat konduktor yang digunakan dapat diketahui dengan cara menghitung nilai kalor jenis sebanyak 30 kali dengan 3 tegangan yang berbeda. Lalu, menggunakan nilai kalor jenis rata-rata dari tiap tegangan untuk mendapatkan hasil nilai kalor jenis kawat yang digunakan. Kalor jenis yang didapatkan adalah 151,29 J/kg0_{C. Dari hasil tersebut praktikan melakukan pendekatan}

nilai dengan beberapa nilai kalor jenis berbagai macam bahan. Dan didapat bahwa kawat yang digunakan saat percobaan ini adalah kawat dari jenis timbal. Dimana diketahui bahwa timbal memiliki kalor jenis sebesar 128 J/kg0_{C. Hal ini didapat karena 151,29}

J/kg0_{C mendekati 128 J/kg}0_{C. Jadi, kawat konduktor yang digunakan pada percobaan ini}

adalah kawat dari jenis timbal.

Analisis Grafik

Dari data yang diperoleh, praktikan membuat grafik kenaikan temperatur terhadap waktu berdasarkan tegangan yang diberikan (V0, V1, V2, dan V3). Dari grafik tersebut dapat dilihat garis pada grafik tidak sepenuhnya berbentuk garis lurus. Padahal garis pada grafik tersebut semestinya berbentuk garis lurus. Hal tersebut menunjukkan bahwa terdapat beberapa kesalahan yang terjadi pada saat praktikum berlangsung.

Analisis Kesalahan

Kalor jenis yang didapatkan dari hasil perhitungan dan pengolahan data pengamatan mengalami penyimpangan dari nilai kalor jenis literature. Kesalahan literature atau penyimpangan yang terjadi sebesar:

Kesalahan literatur dalam percobaan mencapai 18,2%. Kesalahan tersebut dapat terjadi akibat kesensitifitasan sensor yang sangat tinggi, sehingga perubahan temperatur yang dicatat oleh sistem instrumentasi tidak sepenuhnya tepat. Hal tersebut tentunya berdampak pula pada proses pengolahan data yang mengakibatkan kesalahan dalam perhitungan. Selain itu, dalam menghitung kapasitas kalor dan kalor jenis zat yang digunakan juga terdapat kesalahan akibat pembulatan bilangan berulang kali. Hal tersebut mengakibatkan hasil akhir kapasitas kalor dan kalor jenis yang didapatkan sedikit menyimpang dari nilai literatur.

(14)

VII. Kesimpulan

1. Energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik sesuai hukum kekekalan energi.

2. Kalor jenis bergantung pada besarnya tegangan, arus, waktu , massa benda yang digunakan dan perubahan suhu

3. Kapasitas kalor bergantung pada besarnya tegangan, arus, waktu , dan perubahan suhu

4. Suhu berbanding lurus dengan besarnya tegangan. Semakin besar tegangan dan arus listrik perubahan suhu semakin besar.

5. Setiap jenis logam atau bahan apa pun, memiliki nilai kalor jenis yang berbeda.

6. Kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan ini terbuat dari bahan timbal.

VIII. Referensi

1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ, 2000.