1306369983 KR02 Calori Work Sari Anastasia
-
Upload
sariamastasia -
Category
Documents
-
view
38 -
download
0
description
Transcript of 1306369983 KR02 Calori Work Sari Anastasia
LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
NAMA : SARI ANASTASIA NPM : 1306369983 GRUP : B-9 FAKULTAS : TEKNIK
DEPARTEMEN : TEKNIK INDUSTRI
JURUSAN : TEKNIK INDUSTRI NO PERCOBAAN : KR 02 NAMA PERCOBAAN : CALORI WORK TANGGAL PERCOBAAN : 19 MARET 2014
UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN – ILMU PENGETAHUAN DASAR
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2014
CALORI WORK
I. TUJUAN PERCOBAAN
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
II. PERALATAN
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
Gambar susunan peralatan percobaan
III. LANDASAN TEORI
A. Energi Kalor
Kalor didefinisikan sebagai panas yang dimiliki suatu zat. Untuk membuktikan bahwa
suatu benda memiliki panas. yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhu benda
tinggi.maka benda tersebut memiliki kalor yang tinggi. dan sebaliknya. Besar kecilnya kalor
yang dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada:
1. massa zat;
2. jenis zat (kalor jenis);
3. perubahan suhu
Hal ini dapat dituliskan secara sistematis.yaitu:
Dimana,
Q: kalor yang dibutuhkan (J)
m: massa benda (kg) Q= m . c . (T2- T1
c: kalor jenis (J/kgo
C)
(t2-t1) :perubahan suhu (o
C)
Kalor ada dua jenis. yaitu:
a) Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
b) Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten)
B. Energi Listrik
Energi yang digunakan untuk menggunakan peralatan listrik ataupun untuk
menggerakkan suatu peralatan mekanik sehingga mengubah energi menjadi bentuk energi lain.
Energi listrik juga diartikan sebagai kemampuan untuk menghasilkan usaha listrik
(kemampuan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain). Rumus energi
listrik.yaitu:
W= Q.V dimana. W = Energi Listrik (Joule) Q = Muatan Listrik Coulomb) V = Beda Potensial (Volt)
Dari persamaan I=Q/T.maka persamaan diatas dapat dirubah menjadi W=VIT.dengan
menggunakan rumus ohm yaitu I=V/R maka persamaan diatas dapat pula berubah menjadi
W=IRIT.satuan energy listrik yang umum digunakan adalah kalori dimana satu kalori sama dengan
0,24 joule.
Energi listrik dapat berubah menjadi berbagai bentuk energi lainnya.Salah satu contohnya yaitu
perubahan Energi listrik menjadi energi kalor. Contoh alat yang merubah energy listrik menjadi
kalor yaitu setrika listrik.kompor listrik. microwave. dan sebagainya. Energi listrik menjadi energi
cahaya.alat yang digunakan. yaitu lampu pijar. lampu neon. dan sebagainya. Energi listrik menjadi
energi gerak.alat yang digunakan yaitu kipas angin. penghisap debu.
C. Hubungan Energi Listrik dengan Energi Kalor
Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya.Di bawah ini
adalah hubungan antara energi kalor dan energi listrik.
Q = m.c. (T2 - T1)
sesuai dengan hukum kekekalan energi maka berlaku persamaan:
W = Q
V.I.t = m.c.(T2 - T1)
I2
.R.t = m.c.(T2 - T1)
dimana.
I = Kuat arus listrik (A) V = Tegangan (Volt)
R = Hambatan (ohm)
t = Waktu yang dibutuhkan (sekon)
m = Massa (kg)
c = Kalor jenis (J/ kg C)
T1 = Suhu mula - mula (C)
T2 = Suhu akhir (C)
D. Asas Black
Teori asas Black mengatakan jika dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda
yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan
berhenti sampai terjadi keseimbangan suhu dimana suhu kedua benda sama.
Teori ini dapat dituliskan sebagai berikut:
Q lepas = Q terima
Benda yang suhunya lebih tinggi adalah benda yang melepas kalor dan yang
menerima kalor adalah benda yang bersuhu lebih rendah. Jika persamaan di atas
dijabarkan maka akan didapatkan:
Qlepas = Q terima
M1.c1. (T1-Ta) = m2.c2.(Ta-T2)
Penggunaan rumus (T1-Ta) pada benda bersuhu tinggi dan untuk benda
yang bersuhu rendah menggunakan (Ta-T2).
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Mengaktifkan Webcam dengan mengklik icon video pada halaman web r-
Lab.
2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor !
3. Menghidupkan Power Supply dengan meng’klik’ radio button di sebelahnya.
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 webcam, menunggu hingga
mendekati temperatur awal saat diberikan V0.
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2, dan V3.
V. DATA PENGAMATAN
1. Untuk V0 = 0 volt
Waktu I V Temp
3 23.84 0.00 20.7
6 23.84 0.00 20.7
9 23.84 0.00 20.7
12 23.84 0.00 20.7
15 23.84 0.00 20.6
18 23.84 0.00 20.6
21 23.84 0.00 20.6
24 23.84 0.00 20.6
27 23.84 0.00 20.6
30 23.84 0.00 20.6
2. Untuk V1 = 0,66 volt
Waktu I V Temp
3 35.36 0.66 20.4
6 35.36 0.66 20.5
9 35.36 0.66 20.6
12 35.36 0.66 20.8
15 35.36 0.66 20.9
18 35.36 0.66 21.1
21 35.36 0.66 21.3
24 35.36 0.66 21.3
27 35.36 0.66 21.4
30 35.36 0.66 21.6
3. Untuk V2 = 1,59 volt
Waktu I V Temp
3 51.45 1.59 21.2
6 51.56 1.59 21.6
9 51.56 1.59 22.5
12 51.45 1.60 23.4
15 51.67 1.59 24.4
18 51.56 1.59 25.3
21 51.45 1.60 26.0
24 51.56 1.59 26.7
27 51.45 1.60 27.3
30 51.45 1.60 27.9
4. Untuk V3 = 1,07 volt
Waktu I V Temp
3 42.32 1.07 26.4
6 42.32 1.07 26.1
9 42.32 1.07 26.0
12 42.32 1.07 26.0
15 42.32 1.07 26.1
18 42.32 1.07 26.3
21 42.32 1.07 26.3
24 42.32 1.07 26.3
27 42.32 1.07 26.4
30 42.32 1.07 26.5
VI. PENGOLAHAN DATA
GRAFIK HUBUNGAN ANTARA TEMPERATUR
DAN TEGANGAN
1. Untuk V0 = 0 volt
Waktu I V Temp
3 23.84 0.00 20.7
6 23.84 0.00 20.7
9 23.84 0.00 20.7
12 23.84 0.00 20.7
15 23.84 0.00 20.6
18 23.84 0.00 20.6
21 23.84 0.00 20.6
24 23.84 0.00 20.6
27 23.84 0.00 20.6
30 23.84 0.00 20.6
2. Untuk V1 = 0,66 volt
waktu I V Temp
3 35.36 0.66 20.4
6 35.36 0.66 20.5
9 35.36 0.66 20.6
12 35.36 0.66 20.8
15 35.36 0.66 20.9
18 35.36 0.66 21.1
21 35.36 0.66 21.3
24 35.36 0.66 21.3
27 35.36 0.66 21.4
30 35.36 0.66 21.6
20.54
20.56
20.58
20.6
20.62
20.64
20.66
20.68
20.7
20.72
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Grafik T vs t (V = 0 m/s)
19.8
20
20.2
20.4
20.6
20.8
21
21.2
21.4
21.6
21.8
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Grafik T VS t (V = 0,66 m/s)
3. Untuk V2 = 1,59 volt
Waktu I V Temp
3 51.45 1.59 21.2
6 51.56 1.59 21.6
9 51.56 1.59 22.5
12 51.45 1.60 23.4
15 51.67 1.59 24.4
18 51.56 1.59 25.3
21 51.45 1.60 26.0
24 51.56 1.59 26.7
27 51.45 1.60 27.3
30 51.45 1.60 27.9
4. Untuk V3 = 1,07 volt
Waktu I V Temp
3 42.32 1.07 26.4
6 42.32 1.07 26.1
9 42.32 1.07 26.0
12 42.32 1.07 26.0
15 42.32 1.07 26.1
18 42.32 1.07 26.3
21 42.32 1.07 26.3
24 42.32 1.07 26.3
27 42.32 1.07 26.4
30 42.32 1.07 26.5
0
5
10
15
20
25
30
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Grafik T vs t (V = 1.59 m/s)
NILAI KAPASITAS PANAS (C) UNTUK SETIAP
TEGANGAN (V1, V2,dan V3)
𝑾=𝑸
𝑽×𝒊×𝒕=𝒎×𝒄×Δ𝑻
𝑽×𝒊×𝒕=𝑪×Δ𝑻
𝑪=𝑽×𝒊×𝒕/(𝑻𝒂−𝑻)
T = suhu mula-mula kawat konduktor = 20,7 °C = 274,05 K
2. Untuk V1 = 0,66 volt
waktu I V Temp C(J/°C)
3 35.36 0.66 20.4 233.3769
6 35.36 0.66 20.5 700.128
9 35.36 0.66 20.6 2100.384
12 35.36 0.66 20.8 2800.512
15 35.36 0.66 20.9 1750.32
18 35.36 0.66 21.1 1050.192
21 35.36 0.66 21.3 816.816
25.7
25.8
25.9
26
26.1
26.2
26.3
26.4
26.5
26.6
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Grafik T vs t (V =1.07)
24 35.36 0.66 21.3 933.504
27 35.36 0.66 21.4 900.164
30 35.36 0.66 21.6 777.92
𝐶 =∑𝐶/n
=12063.3169/10
=1206.33169 J /°C
3. Untuk V2 = 1,59 volt
Waktu I V Temp C(J/°C)
3 51.45 1.59 21.2 490.833
6 51.56 1.59 21.6 546.536
9 51.56 1.59 22.5 409.92
12 51.45 1.60 23.4 365.866
15 51.67 1.59 24.4 333.062
18 51.56 1.59 25.3 320.792
21 51.45 1.60 26.0 326.173
24 51.56 1.59 26.7 327.921
27 51.45 1.60 27.3 336.763
30 51.45 1.60 27.9 343
𝐶 =∑𝐶/n
=3800.866/10
=380.0866 J/°C
4. Untuk V3 = 1,07 volt
Waktu I V Temp C(J/°C
3 42.32 1.07 26.4 23.832
6 42.32 1.07 26.1 50.313
9 42.32 1.07 26.0 434.881
12 42.32 1.07 26.0 102.526
15 42.32 1.07 26.1 125.784
18 42.32 1.07 26.3 145.550
21 42.32 1.07 26.3 169.809
24 42.32 1.07 26.3 194.067
27 42.32 1.07 26.4 214.495
30 42.32 1.07 26.5 234.219
𝐶 =∑𝐶/n
=1695.476/10
=169.5476 J/°C
Dari data di atas, maka didapat nilai kapasitas kalor
𝐶 =1206.33169+380.0866+169.5476/3
=1755.96589/3
=585.3219633 J/°C
Karena 𝐶=𝑚𝑐, maka untuk menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan, kita
dapat mencari nilai c, yaitu kalor jenisnya. Kalor jenis merupakan besaran karakteristik
dari suatu zat, yang merupakan tetapan yang sama untuk suatu zat tertentu.
Diketahui massa kawat konduktor 2𝑔𝑟=2×10−3𝑘𝑔. Maka,
c=C/m
=585.3219633 J/°C/2
=292.66098 J/gr°C
Dari percobaan dan pengolahan data yang telah dilakukan, praktikan mendapatkan hasil
c sebesar 292.660 .J/gr°C Hasil ini didapatkan dari merata-ratakan tiga nilai c yang
didapatkan dari percobaan setiap tegangan yang berbeda.Hal ini bertujuan untuk
mencari keakuratan dan keterpusatan data yang didapat. Dari hasil c yang diperoleh,
bisa diperkirakan bahwa kawat yang digunakan dalam percobaan ini adalah perak
karena nilai c yang diperoleh mendekati nilai c dari perak itu sendiri yaitu sebesar 233
J/gr°C .
VII. ANALISIS DATA
1.Analisis percobaan Pada praktikum kali ini, kita melakukan percobaan calori work.Praktikum ini bertujuan
untuk menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.Praktikum ini tidak
dilaksanakan secara manual, melainkan streaming melalui internet, yaitu situs r-Lab.
Pada percobaan ini, kita melakukan pengkonversian energi dari energi listrik menjadi
energi panas.Langkah yang dilakukan adalah dengan mengalirkan arus listrik pada
sebuah kawat yang dililitkan pada sebuah sensor temperatur. Kawat tersebut akan
mendisipasikan energi kalor. Perubahan temperatur yang terjadi akan diamati oleh
sensor kemudian dicatat oleh sistem instrumentasi. Tegangan yang diberikan ke kawat
dapat diubah sehingga perubahan temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan
yang diberikan.
Dari percobaan pada V0, kita akan mendapatkan besar dari suhu awal (To) adalah 20.7.
Mula-mula, diberi arus listrik sebesar 23,84 A namun voltasenya masih 0 V, sehingga
tidak terjadi perubahan temperatur dalam pencatatan/pengukuran yang dilakukan tiap 3
detik selama 30 detik sehingga akan didapat 10 data. Kemudian, berturut-turut diberi
arus listrik dan tegangan sebesar V0 ( Tegangan= 0 V), V1 ( Tegangan = 0,66 V), V2
(Tegangan = 1.59 V), dan V3 (Tegangan = 1.07 V) untuk selang waktu yang sama.
Dapat diperhatikan, bahwa pada V3, tegangan yang diberikan lebih kecil dari
sebelumnya namun lebih besar dibanding yang pertama. Akibat variasi tegangan
tersebut, maka terjadi perubahan temperatur. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan
variasi data dan untuk mendapatkan data yang akurat hingga hasil pengukuran akan
memiliki pendekatan yang baik terhadap nilai yang sesungguhnya.
Hubungan kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau
diciptakan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Oleh karena
itu, energi listrik yang timbul setelah tegangan listrik diberikan pada kawat konduktor,
akan didisipasikan oleh kawat menjadi energi panas. Hal ini terjadi akibat adanya nilai
resistansi (hambatan) yang dimiliki oleh kawat, sehingga energi yang timbul
sepenuhnya adalah energi listrik. Energi panas ini akan mengakibatkan perubahan
temperatur pada kawat konduktor.
Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu konduktor yang mempunyai
resistansi, dinyatakan dengan persamaan:
di mana 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 kenaikan
temperatur. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu zat dinyatakan dengan
persamaan:
𝑸=𝒎×𝒄×Δ𝑻
𝑸=𝒎×𝒄×(𝑻𝒂−𝑻)
di mana :
Q = jumlah kalor yang diperlukan (kal)
m = massa zat (gram)
c = kalor jenis air (kal/gr°C)
Ta = suhu akhir zat (K)
T = suhu mula-mula zat (K)
2. Analisis Pengolahan Data
Dari data percobaan, dapat diperoleh beberapa hal berikut.Pada saat arus sudah
dialirkan, namun belum diberikan tegangan, kawat konduktor tidak mengalami
perubahan temperatur.Maka, nilai kapasitas kalor belum bisa dicari dari data
tersebut.Ketika tegangan mulai diberikan, baru terjadi perubahan temperatur.Hubungan
antara temperatur mutlak (dalam Kelvin) dan waktu, seperti juga terlihat dalam grafik T
vs t yang disajikan dalam Bab Pengolahan Data, adalah berbanding lurus. Seiring
dengan kenaikan waktu, maka temperatur mutlak juga akan mengalami peningkatan.
Hal ini terjadi karena seiring dengan pertambahan waktu, kalor yang dihasilkan/dilepas
ke lingkungan juga akan bertambah besar, yang berpengaruh terhadap kenaikan
temperatur mutlak (sebenarnya temperatur mutlak maupun Celcius sama saja karena
memiliki perbandingan antar satuan skala yang sama, setiap kenaikan 1 C° dalam skala
Celcius berarti kenaikan 1 K dalam skala Kelvin).
Dari data percobaan yang telah kita dapatkan, dapat dilihat pula hubungan antara
temperatur dan tegangan. Pada pemberian tegangan sebesar 0,66 V, temperatur akhir
kawat konduktor adalah 21,6 °C (ΔT = 0,9 C°). Pada pemberian tegangan sebesar 1,07
V, temperatur akhir kawat konduktor adalah 26.5 °C (ΔT = 5,8C°). Pada pemberian
tegangan sebesar 1,59 V, temperatur akhir kawat konduktor adalah 27,9 °C (ΔT =
7.2C°). Suhu mula-mula kawat konduktor adalah 20,7 °C. Hal ini menunjukkan bahwa
temperatur berbanding lurus dengan tegangan listrik.Semakin besar tegangan listrik
yang diberikan, semakin banyak energi kalor yang terdisipasikan, semakin besar
kenaikan temperatur yang dialami oleh kawat konduktor.Dalam percobaan ini, arus
yang mengalir dan tegangan yang diberikan tidak menjadi energi listrik
seluruhnya.Namun, menurut Hukum Kekekalan Energi, energi tidak dapat diciptakan
dan dimusnahkan, namun hanya berubah dari satu bentuk energi ke energi
lainnya.Energi yang hilang (energi disipatif) dari energi listrik menjadi energi
kalor/panas. Namun, perlu dicatat bahwa tidak mungkin pula mengkonversi energi
listrik secara total menjadi energi panas.
Energi panas yang dihasilkan mengakibatkan perubahan temperatur, yaitu menurut
hubungan 𝑸=𝒎×𝒄×Δ𝑻
atau𝑸=𝑪×Δ𝑻
denganC adalah kapasitas kalor kawat konduktor.
Dari hubungan tersebut, kita bisa mendapatkan nilai kapasitas kalor. Untuk tegangan
yang sama, nilai kapasitas kalor meningkat seiring pertambahan waktu dan temperatur.
Hal ini berlaku untuk setiap perlakuan tegangan.
3. Analisis Hasil
Setelah didapatkan nilai rata-rata kapasitas kalor untuk setiap tegangan, bisa dicari
Rata-rata kapasitas kalor untuk kawat konduktor secara umum.Yaitu didapat hasil c
sebesar 292.660 J/gr°C Hasil ini didapatkan dari merata-ratakan tiga nilai c yang
didapatkan dari percobaan setiap tegangan yang berbeda. Dari hasil c yang diperoleh,
bisa diperkirakan bahwa kawat yang digunakan dalam percobaan ini adalah perak
karena nilai c yang diperoleh mendekati nilai c dari perak itu sendiri yaitu sebesar 233
J/gr°C . Namun, perlu diperhatikan bahwa asumsi seperti ini hanya merupakan
pendekatan saja dan masih mengandung potensi kesalahan.
VIII. Kesimpulan
1. Energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor, sesuai dengan hukum kekelan
energi bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan tetapi dapat berubah
bentuk.
2. Perubahan suhu berbanding lurus dengan waktu pada percobaan ini
3. Kapasitas kalor suatu kawat dapat dicari dengan suatu kerja kalor, yakni
pengkonversian energi tegangan ke temperatur.
4. Nilai c yang didapatkan dari percobaan ini adalah 292.660 J/gr°C
5. Kawat konduktor yang dipakai diperkirakan adalah jenis perak
6. Kapasitas kalor bergantung pada besar tegangan, arus, massa bahan yang digunakan,
perubahan suhu, dan waktu.
IX. REFERENSI
Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers, Third Edition. New
York: Prentice Hall.
Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamentals of Physics, 7th Edition,
ExtendedEdition. New York: John Wiley & Sons, Inc.
Tripler, P.A., 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1.Jakarta : Penerbit Erlangga
Jilid 1