PERCOBAAN CALORIE WORK DENGAN MENGGUNAKAN KALORIMETER
Disusun oleh:
MUHAMMAD DIDIK UJIANTO
1406608536
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
Nomor dan Nama Percobaan :KR02 / Calorie Work
Minggu Percoban : Pekan I
Tanggal Percobaan : 27 Februari 2015
Grup Praktikum :12
Rekan Praktikum : Ahmad Ariq Naufal
Arini Mulia Salsabila
Nadira Kamilia Permatasari
Pritamara Wahyuningtyas
Rianto Wibowo
Riovaldi Royaldi
LABORATORIUM FISIKA DASAR
UPP IPD
UNIVERSITAS INDONESIA
2015
I. Tujuan Percobaan :
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
II. Peralatan :
1 unit sumber tegangan yang dapat divariasikan
1 buah kawat konduktor bermassa 2 gr
1 buah termometer
1 unit amperemeter dan voltmeter
I unit adjustable power supply
Camrecorder
Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. Landasan Teori
Kita mengetahui bahwa arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian menghasilkan
panas. Pada peralatan–peralatan yang menggunakan arus listrik sebagai sumber energinya,
apabila kita aktifkan dalam jangka waktu tertentu, maka akan timbul panas pada bagian
rangkaian listrik yang merupakan tempat/pusat aktifitas arus listrik. Kenyataan tersebut perlu
dikaji lebih lanjut mengingat panas yang ditimbulkan tergantung oleh beda potensial, arus
listrik serta waktu yang diperlukan.
Hukum kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan dan diciptakan
melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk kebentuk lain. Di alam ini banyak terdapat
energi seperti energi listrik, energi kalor, energi bunyi, namum energi kalor hanya dapat
dirasakan seperti panas matahari. Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering melihat alat-alat
pemanas yang menggunakan energi listrik seperti teko pemanas, penanak nasi, kompor listrik
ataupun pemanas ruangan. Pada dasarnya alat-alat tersebut memiliki cara kerja yang sama
yaitu mengubah energi listrik yang mengalir pada kumparan kawat menjadi energi
kalor/panas. Sama halnya dengan kalorimeter yaitu alat yang digunakan untuk mengukur
jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan.
Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum,
untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu
benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar,
begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit. Besar
kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada 3 faktor berikut:
1. Massa zat
2. Jenis zat (kalor jenis)
3. Perubahan suhu
Kalorimetri adalah pengukuran kalor yang menggunakan alat kalorimeter.
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor atau energi panas. Pertukaran
energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri, yang merupakan
pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor. Yang mendasari percobaan kalorimeter ini
adalah teori asas Black. Pada praktikum ini akan dilakukan penghitungan tara panas listrik.
Tara panas listrik merupakan perbandingan antar kalor yang merupakan salah satu bentuk
energi dengan satuan kalori dan energi dengan satuan Joule. Pada kalorimeter akan dialirkan
arus listrik, yang kemudian menimbulkan perubahan suhu atau panas, yang tahanan
penghantar dan lamanya arus mengalir yang terjadi. Arus listrik yang mengalir pada suatu
rangkaian akan menghasilkan panas pada bagian rangkaian listrik yang merupakan tempat
atau pusat dari aktifitas arus listrik.
Dalam kalorimeter terjadi perubahan energi listrik menjadi energi panas. Dalam
percobaan kali ini pun kita diharapkan memahami sistem kerja dalam kalorimeter.
Kalor didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Secara umum
untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu
benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar,
begitu juga sebaliknya jika suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit.
Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan
suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor yaitu :
1. massa zat
2. jenis zat (kalor jenis)
3. perubahan suhu
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Q = m.c.(t2 – t1)
Dimana :
Q adalah kalor yang dibutuhkan (J)
m adalah massa benda (kg)
c adalah kalor jenis (J/kgC)
(t2 – t1) adalah perubahan suhu (C)
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu.
Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang digunakan
dalam kalor laten ada dua macam yaitu
Q = m.U dan Q = m.L.
Dengan :
U adalah kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg)
Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama tetapi berbeda yaitu
kapasitas kalor (H) dan kalor jenis (c). Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang
diperlukan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
H = Q/(t2 – t1)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar
1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar kalor jenis adalah
kalorimeter.
c = Q/m.(t2 – t1)
Bila kedua persamaan tersebut dihubungkan maka terbentuk persamaan baru.
H = m.c
Hubungan antara kalor dengan energi listrik.
Kalor merupakan bentuk energi maka dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang
lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi
kalor dan juga sebaliknya energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam
pembahasan ini hanya akan diulas tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor. Alat
yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik, pemanas
listrik, dll.
Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang dihasilkan.
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan.
W = Q
Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P.t
Keterangan :
W adalah energi listrik (J)
P adalah daya listrik (W)
t adalah waktu yang diperlukan (s)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 – t1) maka diperoleh
persamaan :
P.t = m.c.(t2 – t1)
Kalorimeter
Kalorimeter adalah alat untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Prinsip kerja
kalorimeter adalah sebagai berikut: Kalorimeter terdiri atas bejana logam yang jenisnya telah
diketahui, dinding penyekat dari isolator yang berfungsi untuk mencegah terjadinya
perambatan kalor ke lingkungan sekitar, termometer, dan pengaduk. Bejana logam berisi air
yang suhu awalnya dapat diketahui dari termometer. Jika sebuah bahan yang belum diketahui
kalor jenisnya dipanaskan, kemudian dimasukkan ke dalam kalorimeter dengan cepat, kalor
jenis itu dapat dihitung.
Kalorimeter tidak hanya digunakan untuk mengukur kalor jenis bahan logam,
melainkan dapat juga digunakan untuk keperluan lain yang berkaitan dengan kalor (jumlah
kalor). Beberapa kegunaan kalorimeter yang lain adalah untuk menunjukkan asas Black,
mengukur kesetaraan kalor listrik, mengukur kalor lebur es, mengukur kalor uap, dan
mengukur kalor jenis cairan.
Jenis-jenis kalorimeter
Kalorimeter bom
Merupakan kalorimeter yang khusus digunakan untuk menentukan kalor dari reaksi-reaksi
pembakaran. Kalorimeter bom digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang
dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan,
bahan bakar. Kalorimeter ini terdiri dari sebuah bom (tempat berlangsungnya reaksi
pembakaran, terbuat dari bahan stainless steel dan diisi dengan gas oksigen pada tekanan
tinggi) dan sejumlah air yang dibatasi dengan wadah yang kedap panas. Reaksi pembakaran
yang terjadi di dalam bom, akan menghasilkan kalor dan diserap oleh air dan bom.
Oleh karena tidak ada kalor yang terbuang ke lingkungan, maka :
Q reaksi = – (Qair + Qbom )
Jumlah kalor yang diserap oleh air dapat dihitung dengan rumus :
Q air = m x c x ∆T
dengan :
m = massa air dalam kalorimeter ( g )
c = kalor jenis air dalam kalorimeter (J / g.°C ) atau ( J / g. K )
∆T = perubahan suhu (°C atau K )
Jumlah kalor yang diserap oleh bom dapat dihitung dengan rumus :
Q bom = C bom x ∆T
dengan :
C bom = kapasitas kalor bom ( J / °C ) atau ( J / K )
∆T = perubahan suhu (°C atau K )
Reaksi yang berlangsung pada kalorimeter bom berlangsung pada volume tetap ( ∆V
= nol ). Oleh karena itu, perubahan kalor yang terjadi di dalam sistem = perubahan energi
dalamnya.
DE = q + w
dimana :
w = - P. DV ( jika DV = nol maka w = nol )
maka :
DE = qv
Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter makanan.
Gambar 1. Kalorimeter makanan
Kalorimeter makanan
Alat untuk menentukan nilai kalor zat makanan karbohidrat, protein, atau lemak.Alat ini
terdiri dari sebuah tabung kaca yang tingginya kurang lebih 19 cm dan garis menengahnya
kurang lebih 7,5 cm. Bagian dasarnya melengkung ke atas membentuk sebuah penyungkup.
Penyungkup ini disumbat dengan sebuah sumbat karet yang berlubang di bagian tengah.
Bagian atas tabung kaca ini ditutup dengan lempeng ebonit yang bundar. Di dalam tabung
kaca itu terdapat sebuah pengaduk, yang tangkainya menembus tutup ebonit, juga terdapat
sebuah pipa spiral dari tembaga. Ujung bawah pipa spiral itu menembus lubang sumbat karet
pada penyungkup dan ujung atasnya menembus tutup ebonit bagian tengah. Pada tutup ebonit
itu masih terdapat lagi sebuah lubang, tempat untuk memasukkan sebuah termometer ke
dalam tabung kaca. Tabung kaca itu diletakkan di atas sebuah keping asbes dan ditahan oleh
3 buah keping. Keping itu berbentuk bujur sangkar yang sisinya kurang lebih 9,5 cm. Di
bawah keping asbes itu terdapat kabel listrik yang akan dihubungkan dengan sumber listrik
bila digunakan. Di atas keping asbes itu terdapat sebuah cawan aluminium. Di atas cawan itu
tergantung sebuah kawat nikelin yang berhubungan dengan kabel listrik di bawah keping
asbes. Kawat nikelin itulah yang akan menyalakan makanan dalam cawan bila berpijar oleh
arus listrik. Dekat cawan terdapat pipa logam untuk mengalirkan oksigen.
Kalorimeter larutan
Alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor yang terlibat pada reaksi kimia dalam
sistem larutan. Pada dasarnya, kalor yang dibebaskan/diserap menyebabkan perubahan suhu
pada kalorimeter. Berdasarkan perubahan suhu per kuantitas pereaksi kemudian dihitung
kalor reaksi dari reaksi sistem larutan tersebut. Kini kalorimeter larutan dengan ketelitian
cukup tinggi dapat diperoleh dipasaran.
Asas Black
Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph
Black. Asas ini menjabarkan :
Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang panas
memberi kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama.
Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas
benda panas.
Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang diserap
bila dipanaskan.
Bunyi Asas Black adalah sebagai berikut:
"Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih tinggi
sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah."
Secara umum rumus Asas Black adalah
Qlepas = Qterima
Keterangan:
Qlepas adalah jumlah kalor yang dilepas oleh zat.
Qterima adalah jumlah kalor yang diterima oleh zat.
Rumus berikut adalah penjabaran dari rumus diatas :
(M1 × C1)(T1 – Ta) = (M2 × C2)(Ta – T2)
Keterangan :
M1 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.
C1 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.
T1 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi.
Ta = Temperatur akhir pencampuran kedua benda.
M2 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.
C2 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.
T2 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah.
Pada pencampuran antara dua zat, sesungguhnya terdapat kalor yang hilang ke
lingkungan sekitar. Misalnya, wadah pencampuran akan menyerap kalor sebesar hasil kali
antara massa, kalor jenis dan kenaikan suhu wadah.
Hukum Kekekalan Energi
Hukum kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan dan dapat
diciptakan melainkan hanya dapat diubah dari satu bentuk kebentuk lain.Di alam ini banyak
terdapat energi seperti energi listrik, energi kalor, energi bunyi, namun energi kalor hanya
dapat dirasakan seperti panas matahari .Dalam kehidupan sehari-hari kita sering melihat alat-
alat pemanas yang menggunakan energi listrik seperti teko pemanas, penanak nasi, kompor
listrik ataupun pemanas ruangan. Pada dasarnya alat-alat tersebut memiliki cara kerja yang
sama yaitu merubah energi listrik yang mengalir pada kumparan kawat menjadi energi
kalor/panas. Sama halnya dengan kalorimeter yaitu alat ayang digunakan untuk mengukur
jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan.
Energi memiliki hukum kekekalan, di mana energi itu tidak diciptakan dan tidak
dapat hilang terpakai atau musnah tetapi hanya berubah. Banyaknya energi yang berubah
menjadi bentuk energi lain sama dengan banyaknya energi yang berkurang sehingga total
energi dalam sistem tersebut adalah tetap. Dengan demikian, dapat kita simpulkan bahwa
energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energi hanya dapat berubah bentuk menjadi
bentuk energi lain. Pernyataan ini dikenal sebagai Hukum Kekekalan Energi.
Perubahan Bentuk Energi
Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Perubahan
bentuk energi yang biasa dimanfaatkan sehari-hari antara lain sebagai berikut:
Energi kimia menjadi energi listrik. Perubahan energi pada baterai dan aki merupakan
contoh perubahan energi kimia menjadi energi listrik.
Energi mekanik menjadi energi panas. Contoh perubahan energi mekanik menjadi
energi panas adalah dua buah benda yang bergesekan.
Energi listrik menjadi energi panas. Contoh perubahan energi listrik menjadi energi
panas terjadi pada mesin pemanas ruangan, kompor listrik, setrika listrik, heater,
selimut listrik, dan solder. Misalnya, ketika kamu menggosok-gosokkan telapak
tanganmu maka kamu akan merasa panas.
Energi listrik menjadi energi cahaya dan kalor. Perubahan energi listrik menjadi
energi cahaya dan kalor terjadi pada berpijarnya bohlam lampu. Seperti telah
disebutkan sebelumnya bahwa energi cahaya biasanya disertai bentuk energi lainnya,
misalnya kalor. Coba dekatkan tanganmu ke bohlam lampu yang berpijar! Lama
kelamaan tanganmu akan merasa semakin panas.
Energi mekanik menjadi energi bunyi. Perubahan energi mekanik menjadi energi
bunyi dapat terjadi ketika kita bertepuk tangan atau ketika kita memukulkan dua buah
benda keras.
Energi cahaya menjadi energi kimia. Perubahan energi cahaya menjadi energi kimia
dapat kita amati pada proses pemotretan hingga terbentuknya foto.
Rumus atau persamaan mekanik yang berhubungan dengan Hukum Kekekalan Energi :
Em = Ep + Ek
keterangan:
Em = energi mekanik
Ep = energi kinetik
Ek = energi kinetik
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 22.76 23.84 0.00 22.79 23.84 0.00 22.712 23.84 0.00 22.715 23.84 0.00 22.718 23.84 0.00 22.821 23.84 0.00 22.724 23.84 0.00 22.727 23.84 0.00 22.730 23.84 0.00 22.7
2. Hubungan waktu dengan Perubahan temperatur pada saat tegangan 0,65 V
Waktu I V Temp3 35.13 0.65 22.36 35.13 0.65 22.49 35.13 0.65 22.612 35.13 0.65 22.815 35.13 0.65 22.918 35.13 0.65 23.121 35.13 0.65 23.324 35.25 0.65 23.427 35.25 0.65 23.530 35.13 0.65 23.6
3. Hubungan waktu dengan Perubahan temperatur pada saat tegangan 1,57V
Waktu I V Temp3 50.99 1.56 22.16 51.10 1.56 22.69 51.10 1.56 23.512 50.99 1.57 24.515 51.10 1.57 25.418 51.10 1.57 26.321 51.10 1.57 27.124 51.10 1.57 27.827 51.10 1.57 28.430 51.10 1.57 29.1
4. Hubungan waktu dengan Perubahan temperatur pada saat tegangan 1,05V
Waktu I V Temp3 42.09 1.05 23.26 42.09 1.05 23.39 42.09 1.05 23.712 42.09 1.05 24.115 42.09 1.05 24.518 42.09 1.05 24.921 42.09 1.05 25.224 42.09 1.05 25.527 42.09 1.05 25.830 42.09 1.05 26.1
Grafik
Grafik pada saat Vo = 0 V
Grafik pada saat V1 = 0,65 V
Grafik pada saat V2 = 1,57 V
Grafik pada saat V3 = 1,05 V
Pengolahan Data
Dari persamaan di atas, energi listrik sama dengan energi kalor, sehingga :
Jika direfleksikan ke persamaan garis y = mx, maka T ≈ y, t ≈ x, V . Im. c
≈ m
Untuk V0 = 0
i Xi Yi Xi2 Yi2 XiYi1 3 22,7 9 515,29 68,12 6 22,7 36 515,29 136,23 9 22,7 81 515,29 204,34 12 22,7 144 515,29 272,45 15 22,7 225 515,29 340,56 18 22,8 324 519,84 410,47 21 22,7 441 515,29 476,78 24 22,7 576 515,29 544,89 27 22,7 729 515,29 612,9
𝑊 = 𝑄𝑉 . 𝐼 . 𝑡 = m . 𝑐 . Δ𝑇
𝑇=
10 30 22,7 900 515,29 681Σ 165 227,1 3465 5157,45 3747,3
Saat v=0
m=n Σ xy−( Σx )(Σy)
n Σ x2−(Σ x)2
m=10 (3747,3 )−(165 )(227,1)
10 (3465 )−(27225)
m= 1,57425
=2,0202 ×10−4
m= VImc
c= VIm m
¿(0 ) . (23,84 ×10−3 )
(0,002 ) ( 2,0202× 10−4 )
c0=0 J /k goC
Untuk V1 = 0,65 V
i Xi Yi Xi2 Yi2 XiYi1 3 22,3 9 497,29 66,92 6 22,4 36 501,76 134,43 9 22,6 81 510,76 203,44 12 22,8 144 519,84 273,65 15 22,9 225 524,41 343,56 18 23,1 324 533,61 415,87 21 23,3 441 542,89 489,38 24 23,4 576 547,56 561,69 27 23,5 729 552,25 634,5
10 30 23,6 900 556,96 708Σ 165 229,9 3465 5287,33 3831
Saat v=0,65
m=n Σ xy−( Σx )(Σy)
n Σ x2−(Σ x)2
m=10 (3831 )−(165 )(229,9)
10 (3465 )−(27225)
m=376,57425
=0,0507
m= VImc
c= VIm m
¿(0,65 ) . (35,48× 10−3 )
(0,002 ) (0,0507 )
c0=227,4358 J /k goC
Untuk V2 = 1.57 V
i Xi Yi Xi2 Yi2 XiYi1 3 22,1 9 488,41 66,32 6 22,6 36 510,76 135,63 9 23,5 81 552,25 211,54 12 24,5 144 600,25 2945 15 25,4 225 645,16 3816 18 26,3 324 691,69 473,47 21 27,1 441 734,41 569,18 24 27,8 576 772,84 667,29 27 28,4 729 806,56 766,8
10 30 29,1 900 846,81 873Σ 165 256,8 3465 6649,14 4437,9
Saat v=1,57
m=n Σ xy−( Σx )(Σy)
n Σ x2−(Σ x)2
m=10 (4437,9 )−(165 )(256,8)
10 (3465 )−(27225)
m=20077425
=0,2703
m= VImc
c= VIm m
¿(1,57 ) . (52,02×10−3 )
(0,002 ) (0,2703 )
c0=151,0754 J /k go C
Untuk V3 = 1,05 V
i Xi Yi Xi2 Yi2 XiYi1 3 23,2 9 538,24 69,62 6 23,3 36 542,89 139,83 9 23,7 81 561,69 213,34 12 24,1 144 580,81 289,25 15 24,5 225 600,25 367,56 18 24,9 324 620,01 448,27 21 25,2 441 635,04 529,28 24 25,5 576 650,25 6129 27 25,8 729 665,64 696,6
10 30 26,1 900 681,21 783Σ 165 246,3 3465 6076,03 4148,4
Saat v=1,05
m=n Σ xy−( Σx )(Σy)
n Σ x2−(Σ x)2
m=10 (4148,4 )−(165 )(246,3)
10 (3465 )−(27225)
m=844,57425
=0,1137
m= VImc
c= VIm m
¿(1,05 ) . ( 42,55 ×10−3 )
(0,002 ) (0,1137 )
c0=196,4709 J / k goC
Kalor Jenis Percobaan
∆c = c1+c2+c3
3
∆c = 227,4358+151,0754+196,4709
3
∆c = 191,6607 J/KgoC
Nilai kalor jenis yang didapat mendekati nilai kalor jenis timah hitam sebesar 130
J/KgoC. Maka dapat dihitung kesalahan literaturnya sebesar :
Kesalahan literatur = |c percobaan−c literaturc literatur |x100%
= |191,6607−130130 |x100 % = 47,43 %
V. Analisis :
Analisis Percobaan
Pada percobaan R-Lab KR-02 Calori Work terdapat 1 jenis percobaan untuk mencari
data kuat arus yang mengalir (i), dan suhu yang dihasilkan oleh kawat penghantar terhadap
perbedaan tegangan dan diukur tiap perubahan waktu sebesar 3 sekon. Dalam percobaan ini
dilakukan tujuh kali pengulangan terhadap pengukuran data, dimana pada masing-masing
pengulangan menggunakan besar tegangan dari catu daya yang berbeda-beda (V0=0V,
V1=0,65V, V2=1,57V, dan V3=1,05V). Pada percobaan ini memanfaatkan prinsip dari
kesetimbangan energi, dan azas Black, dimana jumlah dari energi yang dipindahkan melalui
suatu medium akan sama besarnya dengan jumlah energi yang diterima oleh medium lain
meskipun wujud dari medium tersebut berbeda. Kawat penghantar yang dialiri arus listrik
mengandung elektron-elektron yang akan merambat pada batang konduktor tersebut. Pada
perambatan elektron di kawat konduktor tersebutlah terjadi peristiwa Joule Heating.
Peristiwa Joule Heating dapat terjadi akibat elektron-elektron yang mengalir pada suatu
kawat penghantar dari kutub bertegangan tinggi ke kutub yang bertegangan lebih rendah akan
memungkinkan terjadinya tubrukan antara elektron tersebut dengan ion-ion positif pada
kawat penghantar, sehingga dengan terjadinya tumbukan secara terus-menerus antara ion-ion
positif dengan elektron yang mengalir selama kawat masih dialiri arus listrik mengakibatkan
timbulnya energi kalor (panas) pada batang kawat penghantar tersebut. perubahan bentuk
energi yang terjadi adalah antara energi mekanik dengan energi kalor, meskipun belum tentu
semua dari energi mekanik akibat dari pergerakan elektron-elektron tersebut berubah secara
keseluruhan menjadi energi kalor. Dimungkinkan juga terjadinya perambatan energi pada
medium yang berbeda-beda (radiasi pada udara), selain dalam hal ini yang jadi pengukuran
kenaikan suhu adalah kenaikan suhu dari kawat penghantar. Dengan diberi tegangan yang
berbeda-beda dari catu daya pada setiap pengulangan percobaan, maka nilai kuat arus (i) dan
suhu yang dihasilkan setiap 3 sekon pun akan membentuk kecenderungan nilai yang berbeda-
beda namun dengan pola perubahan yang hampir sama.
Pada percobaan ini menggunakan alat-alat seperti sumber tegangan (catu daya), kawat
penghantar, voltmeter dan amperemeter, termometer, dan praktikan terhubung dengan PC
beserta Camcorder melalui sambungan jaringan internet agar dapat berinteraksi secara
langsung dengan alat percobaan agar dapat mendapatkan data percobaan yang diminta.
Setelah percobaan dengan menggunakan tegangan V0 selesai dilakukan, maka pada saat
ingin melakukan pengulangan percobaan dengan sumber tegangan V1 terlebih dahulu
praktikan harus menunggu suhu pada termometer mendekati suhu T0 dari percobaan
menggunakan tegangan V0. Dengan tujuan agar tingkat ketelitian pada saat praktikan
melakukan perhitungan data percobaan untuk mendapatkan nilai dari kalor jenis kawat
penghantar (c) didapat seakurat mungkin. Terdapat sedikit anomali yang terjadi pada
percobaan ini, yaitu pada saat dilakukan perhitungan kuat arus (i) dan suhu pada selang 3
detik. Data terakhir pada termometer sebelum tombol hitung ditekan menunjukkan nilai yang
berbeda dengan T0 dari data percobaan yang didapat pada tabel. Suhu pada tabel data
percobaan cenderung bernilai lebih kecil 30C dibandingkan dengan nilai pada layar
termometer. Hal ini membuat praktikan harus mengulangi percobaan ini lebih dari 1 kali,
agar data percobaan yang didapat sesuai dengan ketentuan dari prosedur percobaan.
Analisis Hasil
Dari data percobaan yang diolah untuk mendapatkan nilai kalor jenis dari kawat
penghantar, ditemukan bahwa nilai kalor jenis yang didapat dari masing-masing pengulangan
percobaan menunjukkan nilai yang berbeda-beda. Hal ini dapat terjadi salah satunya mungkin
diakibatkan dari anomali yang terjadi pada data percobaan..
Setelah dilakukan percobaan maka didapat total sebanyak 40 data yang didapat dari
tujuh variasi percobaan. Pada tegangan pertama yaitu 0V perubahan suhu tidak terjadi, hanya
terjadi satu kali itu pun terjadi karena terpengaruh oleh suhu lingkungan. Selanjutnya pada
tegangan 0,65V suhu mengalami kenaikan dari 22,3oC hingga 23,6oC selama 30 detik.
Selanjutnya pada 1,57V suhu mengalami kenaikan dari 22,1 oC menjadi 29,1 oC selama 30
detik. Terakhir pada tegangan 1.05V suhu mengalami kenaikan dari 23,2 oC menjadi 26,1 oC.
setelah dilakukan pencatatan tersebut maka dilakukan penghitungan least square untuk
mencari kalor jenis setiap percobaan. Pada percobaan dengan Vo=0V didapatkan Co= 0 J/Kg oC, lalu V1=0.65V menghasilkan kalor jenis sebesar 227,4358 J/Kg oC. Sedangkan pada V2
dan V3 dihasilkan C2 dan C3 sebesar 151,0754J/Kg oC dan 196,4709J/Kg oC. Setelah
didapatkan kalor jenis masing-masing maka perlu dicari rata-rata kalor jenisnya untuk
menentukan jenis kawat apa yang digunakan pada percobaan maka didapat ∆C = 191,6607
J/KgoC yang mendekati kalor jenis timah hitam sebesar 130 J/KgoC
Analisis Kesalahan
Pada percobaan 2 (V1=0,65 V) didapat nilai kesalahan relatifnya adalah 5,10%. Pada
percobaan 3 (V2=1,57 V) didapat nilai kesalahan relatifnya adalah 2.47%. Sedangkan pada
percobaan 4 dengan (V3=1,05 V) didapat nilai kesalahan relatifnya adalah 3.67%. Dan nilai
kesalahan literatur dari ketiga percobaan diatas adalah 47,43%. kesalahan yang terjadi dapat
timbul akibat :
Kesalahan praktikan dalam menentukan waktu yang tepat untuk menekan tombol
hitung pada layar percobaan.
Timbul anomali pada saat percobaan, dimana nilai T0 dari masing-masing
percobaan nilainya berbeda-beda antara nilai pada layar termometer dengan nilai
yang didapat di dalam tabel data percobaan.
Tingkat keakuratan pengambilan data percobaan yang belum stabil, karena harus
bergantung dari kecepatan jaringan internet yang digunakan sebagai media
memberikan perintah kepada komputer server.
Analisa Grafik
Grafik hasil perhitungan telah dilakukan dan berdasarkan pengamatan yang diperoleh
dapat dilihat bahwa grafik tidak sepenuhnya berbentuk garis lurus, seharusnya grafik yang
dihasilkan adalah grafik garis lurus. Hal ini kemungkinan disebabkan hal yang sama seperti
analisis hasil yaitu temperatur awal yang salah. Grafik menunjukkan variabel x yang diwakili
oleh waktu (s) dan variabel y diwakili oleh suhu (oC).
Dari grafik yang didapat pada percobaan ini, ditunjukkan bahwa perbandingan nilai
data percobaan dengan nilai grafik regresi liniernya menunjukkan hasil yang tidak jauh
berbeda. Hal ini dapat dilihat pada grafik regresi linier, dimana selisih antara grafik data
percobaan dengan grafik regresi liniernya menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda.
Karena skala pada grafik yang dipakai tidak sama, sehingga nilai gradien dari grafik
yang didapat tidak digambarkan dengan baik pada grafik regresi liniernya. Jika digunakan
skala grafik yang sama, maka grafik akan menggambarkan hasil yang lebih sejajar dengan
sumbu x pada grafik tersebut.
Gambar dari grafik ini menunujkan hubungan antar nilai ∆ T dengan waktu (t) yang
menunjukkan ∆ T yang mengalami perubahan seiring dengan lamanya waktu. Nilai ∆ T yaitu
merepresentasikan sumbu y dan nilai t mereprentasikan sumbu x.
Gradien semakin besar bila nilai t semakin besar. Hal ini menunjukan bahwa nilai ∆ T
bergantung dengan dari nilai t yaitu ∆ T sebanding dengan t, semakin besar nilai t maka
semakin besar pula nilai ∆ T nya.
VI. Kesimpulan :
Setiap konduktor memiliki nilai kalor jenis yang khas dan spesifik Semakin tinggi arus listrik yang mengalir maka temperatur kawat akan semakin besar.
Benda yang mempunyai kalor jenis yang kecil, benda tersebut mempunyai
konduktivitas yang tinggi, karena dapat menaikkan suhunya dengan energi yang
relatif kecil.
Benda yang mempunyai kalor jenis besar menandakan konduktivitas yang rendah,
karena benda tersebut membutuhkan energi yang besar untuk menaikkan suhunya.
VII. Daftar Pustaka :
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi V Jilid I. Jakarta : Erlangga.
Halliday, David. dkk. 2011. Fundamental of Physics Extended 9th edition. New Jersey: John
Wiley & Sons.
http://www.scribd.com/doc/111553010/Kalorimeter-Dan-Korelasinya-Dengan-Asas-Black
(Diakses pada tanggal 8 Maret 2015 pukul 08.25 WIB)
http://id.wikipedia.org/wiki/Kalorimeter
(Diakses pada tanggal 8 Maret 2015 pukul 10.11 WIB)
Top Related