HUKUM JOULE PANAS YANG DITIMBULKAN ARUS LISTRIK (L1) NURUL ROHMAWATI 1413100065 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA ABSTRAK: Dilakukan perobaan yang berjudul Hukum Joule (Panas yang Dihasilkan oleh Arus Listrik). Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk menentukan nilai satu Joule. Prinsip yang digunakan dalam percobaan ini adalah perpindahan kalor, penggunaan calorimeter, dan merangkai rangkaian alat listrik untuk menghantarkan arus listrik. Didapatkan hasil percobaan berupa nilai H, Q1, Q2, dan nilai satu joule. Didapatkan nilai rata-rata dari H sebesar 1014,286 joule. Didapatkan nilai Q1 sebesar 235 kalori. Didapatkan nilai Q2 sebesar 61,1 kalori. Setelah didapatkan Nilai H, Q1 , dan Q2 didapatkan nilai rata- rata satu joule sebesar 0, 299521032 kalori. Di mana nilai satu joule adalah 0,24 kalori. i
file ini berisi tinjauan pustaka, cara kerja dan laporan hasil praktikum hukum joule
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
HUKUM JOULE PANAS YANG DITIMBULKAN ARUS LISTRIK (L1)
NURUL ROHMAWATI
1413100065
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
ABSTRAK:
Dilakukan perobaan yang berjudul Hukum Joule (Panas yang Dihasilkan
oleh Arus Listrik). Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk menentukan
nilai satu Joule. Prinsip yang digunakan dalam percobaan ini adalah perpindahan
kalor, penggunaan calorimeter, dan merangkai rangkaian alat listrik untuk
menghantarkan arus listrik. Didapatkan hasil percobaan berupa nilai H, Q1, Q2,
dan nilai satu joule. Didapatkan nilai rata-rata dari H sebesar 1014,286 joule.
Didapatkan nilai Q1 sebesar 235 kalori. Didapatkan nilai Q2 sebesar 61,1 kalori.
Setelah didapatkan Nilai H, Q1 , dan Q2 didapatkan nilai rata-rata satu joule
sebesar 0, 299521032 kalori. Di mana nilai satu joule adalah 0,24 kalori.
Kata Kunci : arus listrik, kalor, joule
i
DAFTAR ISI
HUKUM JOULE PANAS YANG DITIMBULKAN ARUS LISTRIK (L1)..........i
Sedangkan untuk menghitung tahanan total pada tahanan paralel digunakan rumus
sebagai berikut :
1 / R total paralel = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …+ 1/Rn Persamaan (2.8)
(Eka Jati, 2009).
2.7 Energi dan Daya Listrik
Hambatan (R) yang dialiri arus listrik (I) akan menimbulkan beda
tengangan V antar ujung-ujung yang menghasilkan daya listrik yang besarnya :
P = V.I Persamaan (2.9)
6
Besarnya V adalah I dikalikan R maka daya listriknya dapat dirumuskan
menjadi :
P = ( I.R ) I = I2. Persamaan (2.10)
dengan: P = Daya listrik ( watt )
Bila arus listrik mengalir selama t detik , energi listrik yang dipakai sebesar
W = I2 R.t Persamaaan (2.11)
dengan: t = waktu ( dt )
Hukum Joule berbunyi “ Pembentukan panas persatuan waktu berbanding
dengan kuadrat arus ”. Hukum Joule menuliskan bagaimana tenaga diubah
menjadi tenaga termal dalam suatu penghantar yang merupakan suatu proses yang
berlangsung satu arah. Dalam percobaan yang dilakukan James Prescott
Joule, beliau mengunakan air didalam sebuah silinder yang diaduk
dengan suhu yang berputar. Kemudian suhu air akan naik disebabkan
suhu bergesekan dengan air. Menurut Joule gerakan elektron dalam suatu
penghantar dapat digambarkan serangkai percepatan karena tumbukan dengan
salah satu partikel yang tetap dalam suatu pengahantar. Elekterontersebut akan
mendapatkan tenaga kinetik pada setiap tumbukan dan tenaga tersebut diubah
menjadi panas. Joule merupakan perbandingan jumalah satuan usaha dengan
jumlah satuan panas yang dihasilkan selalu sama sehingga :
W = Q Persamaan (2.12)
V .I . t = Q Persamaan (2.13)
di mana Q adalah panas yang ditimbulkan arus listrik (Joule atau
kalori) (Hikam, 2005).
7
- +A
- +V
E-
+_+- Thermometer
K
(a)
_ +V
Thermometer
+_AV
(b)
E -+
K
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Peralatan dan Bahan
Peralatan yang digunakan pada percobaan ini yaitu kalorimeter dengan
perlengkapannya satu set, termometer satu buah, adaptor satu buah, stopwatch
satu buah, tahanan geser (Rg) satu buah, amperemeter dan voltmeter masing-
masing satu buah.
3.2 Cara Kerja
Gambar 3.1 Rangkaian Alat A
Gambar 3.2 Rangkaian Alat B
8
Percobaan ini terdiri dari dua perlakuan. Untuk melakukan perlakuan
pertama, dibuat rangkaian alat seperti Error: Reference source not found dan
dihubungkan dengan tegangan PLN. Kemudian diisi kalorimeter K dengan air,
dicatat massa air dalam kalorimeter tersebut. Setelah itu diberi beda potensial
selama 10 menit, diusahakan arus konstan dengan pengaturan tahanan geser Rg,
dan dicatat kenaikan suhu tiap 30 detik selama 10 menit. Untuk melakukan
perlakuan kedua, dibuat rangkaian alat seperti Error: Reference source not found.
Semua cara kerja untuk perlakuan rangkaian kedua sama dengan perlakuan pada
rangkaian pertama.
9
BAB IV
ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Data
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, didapat hasil sebagai berikut.
Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan sesuai Rangkaian pada Error: Reference source
not found
No. mair (gram) I (Ampere) V (volt) T (°C) t (menit)
1. 235 0,5 10 17 4.39
2. 235 0,5 10 18 7.06
3. 235 0,5 10 19 10.17
4. 235 0,5 10 20 13.03
5. 235 0,5 10 21 16.17
6. 235 0,5 10 22 19.06
7. 235 0,5 10 23 22.13
8. 235 0,5 10 24 25.48
9. 235 0,5 10 25 29.15
10. 235 0,5 10 26 32.33
11. 235 0,5 10 27 35.58
12. 235 0,5 10 28 40.11
13. 235 0,5 10 29 43.29
14. 235 0,5 10 30 47.20
4.2 Perhitungan
Diketahui: V = 10 volt
I = 0,5 Ampere
Δt = 4.39 menit = 279 detik
mair = 235 gram
10
T1 = 16 °C
T2 = 17 °C
Ditanya: H, Q1, Q2, 1 joule = … kalori
Penyelesaian:
H = V . I . Δt
= 10. 0,5 . 279 = 1395 Joule
Q1 = m (T2 – T1)
= 235 . (17-16)
= 235 kalori
Q2 = 0,26 . m . (T2 – T1)
= 0,26 . 235 . (17-16)
= 61,1 kalori
H = Q1 + Q2
1395 Joule = 235 kalori + 61,1 kalori
1395 Joule = 296,1 kalori
Joule = 0,212 kalori
Tabel 4.2 Data Hasil Perhitungan nilai H
No. I
(Ampere)
V
(volt)
t
(menit)
t2-t1
(menit)
t2-t1
(detik)
H
(Joule)
1. 0,5 10 4.39 4.39 279 1395
2. 0,5 10 7.06 2.27 147 735
3. 0,5 10 10.17 3.11 191 955
4. 0,5 10 13.03 2.46 166 830
11
5. 0,5 10 16.17 3.14 194 970
6. 0,5 10 19.06 2.49 169 845
7. 0,5 10 22.13 3.07 187 935
8. 0,5 10 25.48 3.35 215 1075
9. 0,5 10 29.15 3.27 207 1035
10. 0,5 10 32.33 3.18 198 990
11. 0,5 10 35.58 3.25 205 1025
12. 0,5 10 40.11 4.13 253 1265
13. 0,5 10 43.29 3.18 198 990
14. 0,5 10 47.20 3.51 231 1155
Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Nilai Q dan Nilai 1 Joule dalam Kalori
No. mair
(gram)
T2-T1
(°C)
Q1
(kalori)
Q2
(kalori)
Q1 + Q2
(kalori)
H
(Joule)
1 Joule =
… kalori
1. 235 17-16 235 61.1 296.1 1395 0.212258
2. 235 18-17 235 61.1 296.1 735 0.402857
3. 235 19-18 235 61.1 296.1 955 0.310052
4. 235 20-19 235 61.1 296.1 830 0.356747
5. 235 21-20 235 61.1 296.1 970 0.305258
6. 235 22-21 235 61.1 296.1 845 0.350414
7. 235 23-22 235 61.1 296.1 935 0.316684
8. 235 24-23 235 61.1 296.1 1075 0.275442
9. 235 25-24 235 61.1 296.1 1035 0.286087
10. 235 26-25 235 61.1 296.1 990 0.299091
11. 235 27-26 235 61.1 296.1 1025 0.288878
12. 235 28-27 235 61.1 296.1 1265 0.234071
13. 235 29-28 235 61.1 296.1 990 0.299091
14. 235 30-29 235 61.1 296.1 1155 0.256364
12
4.3 Grafik
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500
5
10
15
20
25
30
35
f(x) = 0.30318674881249 x + 16.0253638319549
Grafik Hubungan T dan t
Grafik Hubungan T dan tLinear (Grafik Hubungan T dan t)Linear (Grafik Hubungan T dan t)
t (menit)
T (°C)
Gambar 4.1 Grafik Hubungan antara Suhu dan Waktu pada Percobaan Hukum Joule
4.4 Pembahasan
Judul dari percobaan ini adalah Hukum Joule Panas yang Dihasilkan oleh
Arus Listrik. Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah untuk menentukan panas
yang dihasilkan oleh arus listrik dan menentukan nilai satu joule. Prinsip yang
digunakan dalam percobaan ini adalah perpindahan kalor dan penggunaan
calorimeter serta perangkaian alat listrik untuk menghantarkan arus listrik.
Peralatan dan bahan yang digunakan adalah kabel berbentuk capitan buaya
sebanyak lima buah, thermometer satu buah, voltmeter, amperemeter, dan resistor
geser. Bahan yang digunakan dalah massa air. Langkah pertama yang dilakukan
adalah menimbang berat air. Didapatkan massa air ditambah massa wadah sebesar
283,00 gram. Didapatkan massa air sebesar 235 gram. Digunakan rangkaian A
saja karena rangkaian A dan rangkaian B menghasilkan arus yang sama tetapi
lebih efektif rangkaian A untuk waktunya. Digunakan resistor geser untuk
menjaga arus tetap konstan. Kalorimeter digunakan untuk menghasilkan panas
yang dihasilkan dalam percobaan yang dibaca melalui suhunya dengan alat
13
thermometer. Digunaka voltmeter dan amperemeter agar arus listrik berjalan pada
rangkaian sehingga menghasilkan panas yang akan diukur.
Langkah berikutnya yaitu memasang rangkaian alat sesuai gambar
rangkaian A. Digunakan pada voltmeter pada skala 15 dipasangkan penjepit
buaya. Digunakan pada amperemeter pada skala 0,6 Pada awal merangkai alat,
ampremeter tidak berjalan dikarenakan terdapat kesalahan dalam peramsangan
kabel penjepit buaya yang berasal dari voltmeter positif dipasangkan ke sumber
power supply. Rangkaian alat yang benar yaitu sumber power supply negative
dipasangkan ke resistor. Sumber power supply positif dipasangkan ke calorimeter
positif. Voltmeter negative dipasangkan ke amperemeter negative. Voltmeter
positif dipasangkan ke resistor. Kalorimeter positif dipasangkan ke voltmeter
positif. Kemudian termometer digantungkan di penyangga dan dimasukkan ke
dalam calorimeter namaun termometer tidak boleh menyentuh kumparan yang ada
di dalaam calorimeter agar suhu yang terukur bukan merupakan suhu dari panas
yang berasal dari calorimeter namun suhu dari air yang sebelumnya telah
dimasukkan ke dalam kalorimeter. Dihasilkan tegangan sebesar 10 volt dan arus
sebesar 0,5 A. Setelah itu suhu awal air didapatkan sebesar 16 C dari pembacaan
skala pada thermometer. Air yang digunakan merupakan air yang berasal dari es
batu yang telah mencair. Setelah itu ditunggu hingga suhu berubah satu derajat
dan dicatat waktu yang dibutuhkan untuk perubahan suhu sebesar 1 C. Stopwatch
digunakan untuk melihat berapa lama waktu yang dibutuhkan. Percobaan
dilakukan hingga suhu air mencapai 30 C. Didapatkan waktu dari suhu 16 C naik
ke 17 C sebesar 279 detik. Didapatkan nilai rata-rata dari H sebesar 1014,286
joule. Didapatkan nilai Q1 sebesar 235 kalori. Didapatkan nilai Q2 sebesar 61,1
kalori. Setelah didapatkan Nilai H, Q1 , dan Q2 didapatkan nilai rata-rata satu
joule sebesar 0, 299521032 kalori. Dari grafik 4.1 terlihat hubngan suhu dengan
waktu. Semakin tinggu suhu, semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu sebesar satu derajat.
14
BAB V
KESIMPULAN
Dari percobaan ini didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
Nilai H rata-rata sebesar 1014,286 joule Nilai Q1 sebesar 235 kalori Nilai Q2 sebesar 61,1 kalori Nilai rata-rata satu joule sebesar 0, 299521032 kalori
15
DAFTAR PUSTAKA
Eka Jati, B. M. (2009). Fisika Dasar untuk Mahasiswa Ilmu Komputer dan Informatika. Yogyakarta: CV. Andi Offset.
Halliday, R. (2011). Fundamentals of Physics. Amerika Serikat: John Wiley & Sons.
Hikam, M. (2005). Eksperimen Fisika Dasar : Untuk Perguruan Tinggi . Jakarta: Kencana.
J. Bueche, F. (1997). Schaums's Outline of Theory and Problems or College Ninth Edition . United States of America : The Mc. Graw-Hill Companies.
Serway, J. (2004). Physics for Scientists and Engineers. Cole: Thomson Brooks.