-
LAPORAN PRAKTIKUM
Calori Work
Nama / NPM : Faris Muhtadi / 1306392411
Fak / Prog Studi : Teknik / Teknik Elektro
No. Percobaan : KR02 Calori Work
Minggu Percobaan : II
Tanggal Percobaan : 10 Maret 2013
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP-IPD)
Universitas Indonesia
Depok
-
CALORI WORK
I. Tujuan
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
III. Landasan 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:
-
Dimana
Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam untuk kenaikan
temperatur. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan
dengan persamaan :
Dimana
Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori )
m = massa zat ( gram )
c = kalor jenis zat ( kal/gr C)
= suhu akhir zat (K)
= suhu mula-mula (K)
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 perbuahan temperatur dapat bervariasi
sesuai dengan tegangan yang diberikan.
-
IV. Prosedur Percobaan
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik link ke rLab untuk praktikum
KR-02 ini. Setelah itu mengikuti langkah-langkah berikut.
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 mengklik radio button disebelahnya.
4. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat
konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengklik icon ukur!
5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hingga
mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .
6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3
V. Data Pengamatan
Waktu (s) I (10-3A) V (volt) Suhu
3 23.84 0 16.6
6 23.84 0 16.6
9 23.84 0 16.6
12 23.84 0 16.6
15 23.84 0 16.6
18 23.84 0 16.6
21 23.84 0 16.6
24 23.84 0 16.6
27 23.84 0 16.6
30 23.84 0 16.6
3 35.36 0.66 16.4 16.4
6 35.36 0.66 16.5
9 35.36 0.66 16.7
12 35.36 0.66 16.9 15 35.36 0.66 17.1 18 35.36 0.66 17.3 21 35.36 0.66 17.3
-
24 35.36 0.66 17.4 27 35.36 0.66 17.6 30 35.36 0.66 17.6 3 42.32 1.07 17.4
6 42.32 1.07 17.6
9 42.32 1.07 18
12 42.32 1.07 18.4
15 42.32 1.07 18.9
18 42.32 1.07 19.3
21 42.32 1.07 19.8
24 42.32 1.07 20.1
27 42.32 1.07 20.4
30 42.32 1.07 20.6
3 51.56 1.59 20.6
6 51.56 1.59 20.9
9 51.56 1.59 21.7
12 51.56 1.59 22.5
15 51.56 1.59 23.4
18 51.56 1.59 24.1
21 51.56 1.59 24.8
24 51.56 1.59 25.3
27 51.56 1.59 25.9
30 51.56 1.59 26.4
-
Waktu (s)
Waktu (s)
Suhu
Suhu
VI. Pengolahan Data
1. Grafik Hubungan antara Suhu dan Waktu pada Setiap Tegangan
Tegangan 0.66 Volt
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
15.8
16
16.2
16.4
16.6
16.8
17
17.2
17.4
17.6
17.8
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tegangan 0.0 Volt
-
Waktu (s)
Tegangan 1.07 Volt
Waktu (s)
Suhu
Suhu
Tegangan 1.59 Volt
0
5
10
15
20
25
30
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
15
16
17
18
19
20
21
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
-
2. Menghitung Nilai Kapasitas Panas (c) dari kawat konduktor
Untuk mengetahui nilai kapasitas panas dari kawat konduktor yang
digunakan, praktikan harus tahu rumus-rumus dan teori dasar yang terkait dalam
percobaan ini. Berdasarkan teori, didapatkan bahwa energi listrik yang diterima
oleh kawat akan diubah menjadi energy panas (kalor). Hubungan antara kalor
dan energy panas ditunjukan oleh persamaan berikut:
y = b x + a
Persamaan di atas dapat dipandang sebagai sebuah persamaan linear y =bx + a,
dengan y mengagantikan posisi T, dan t menggantikan posisi x. Dari persamaan di atas, didapatkan persamaan baru, yakni:
Maka nilai c (kalor jenis kawat) dapat diketahui setelah kita mendapatkan nilai a
(gradient). Nilai a dan b dapat didapat dengan menggunakan metode least square.
-
A. Perhitungan nilai kapasitas panas kawat pada tegangan 0.0 Volt
= ()()
2 ()2
=10.2739 165.166
10.3465 (165)2
=0
10.3465 (165)2
= 0
=.
.
Jadi, co = 0 J/KgoC
t (waktu) T (suhu) t2 T2 tT
3 16.6 9 275.56 49.8
6 16.6 36 275.56 99.6
9 16.6 81 275.56 149.4
12 16.6 144 275.56 199.2
15 16.6 225 275.56 249
18 16.6 324 275.56 298.8
21 16.6 441 275.56 348.6
24 16.6 576 275.56 398.4
27 16.6 729 275.56 448.2
30 16.6 900 275.56 498
165 166 3465 2755.6 2739
-
B. Perhitungan nilai kapasitas panas kawat pada tegangan 0.66 Volt
= ()()
2 ()2
=10.2853,3 165.170,8
10.3465 (165)2
= 0,04
=.
.
=.
.
=0,66.35,36. 103
0,002.0,04
Jadi, co = 291,72 J/KgoC
t (waktu) T (suhu) t2 T2 tT
3 16.4 9 268.96 49.2
6 16.5 36 272.25 99
9 16.7 81 278.89 150.3
12 16.9 144 285.61 202.8
15 17.1 225 292.41 256.5
18 17.3 324 299.29 311.4
21 17.3 441 299.29 363.3
24 17.4 576 302.76 417.6
27 17.6 729 309.76 475.2
30 17.6 900 309.76 528 165 170.8 3465 2918.98 2853.3
-
C. Perhitungan nilai kapasitas panas kawat pada tegangan 1.07 Volt
= ()()
2 ()2
=10.3238.5 190.5
10.3465 (165)2
= 0,13
=.
.
=.
.
=1,07.42,32. 103
0,002.0.13
Jadi, co =172,98 J/KgoC
t (waktu) T (suhu) t2 T2 tT
3 17.4 9 302.76 52.2
6 17.6 36 309.76 105.6
9 18 81 324 162
12 18.4 144 338.56 220.8
15 18.9 225 357.21 283.5
18 19.3 324 372.49 347.4
21 19.8 441 392.04 415.8
24 20.1 576 404.01 482.4
27 20.4 729 416.16 550.8
30 20.6 900 424.36 618 165 190.5 3465 3641.35 3238.5
-
D. Perhitungan nilai kapasitas panas kawat pada tegangan 1,59 Volt
= ()()
2 ()2
=10.3651.9 165.208.5
10.3465 (165)2
= 0,28
=.
.
=.
.
=1,59.51,56. 103
0,002.0,28
Jadi, co =146,39 J/KgoC
t (waktu) T (suhu) t2 T2 tT
3 17.1 9 292.41 51.3
6 17.6 36 309.76 105.6
9 18.5 81 342.25 166.5
12 19.6 144 384.16 235.2
15 20.6 225 424.36 309
18 21.5 324 462.25 387
21 22.3 441 497.29 468.3
24 23.1 576 533.61 554.4
27 23.8 729 566.44 642.6
30 24.4 900 595.36 732 165 208.5 3465 4407.89 3651.9
-
Dari tiga percobaan yang dilakukan pada tegangan yang berbeda, maka
didapatkan tiga nilai c dari setiap percobaan, antara lain:
co = 291,72 J/KgoC, pada tegangan 0.66 volt co = 172,98 J/KgoC, pada tegangan 1,07 volt co = 146,39 J/KgoC, pada tegangan 1,59 volt
Sehingga didapatkan nilai rata-rata c dari kawat yang digunakan adalah
=1 + 2 + 3
3
=291,72 + 172,98 + 146,39
3
= 203,09 J/KgC
-
VII. Analisis
1. Analisis Percobaan
Percobaan calori work ini bertujuan untuk mengetahui besar dari nilai kapasitas
kalor kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan. Besaran ini didapatkan
dengan mengkonversikan energi listrik menjadi energi panas. Pada awal
percobaan rLab ini, praktikan terlebih dahulu diharuskan untuk mengaktifkan
webcam agar dapat melihat tegangan yang diberikan dan temperatur awalnya
pada saat itu. Percobaan r-lab mengenai calori work dilakukan dengan
memberikan tegangan yang berbeda pada alat percobaan calori work pada
laboratorium dengan mengklik tombol power supply sehingga tegangan langsung
diberikan secara otomatis kepada alat tersebut. Selanjutnya, praktikan mengklik
tombol ukur untuk mendapatkan data, berupa arus, tegangan, dan suhu yang
bervariasi setiap 3 detik (hingga 10 data). Percobaan dilakukan hingga 4 kali
percobaan, masing-masing untuk tegangan yang berbeda, yaitu V0 ( Tegangan= 0
V), V1 ( Tegangan = 0,66 V), V2 (Tegangan = 1.07 V), dan V3 (Tegangan = 1.59
V). Hal ini dilakukan agar diperoleh data yang bervariasi sehingga hasil perhitungan
menjadi lebih akurat. Dari percobaan pada V0, kita akan mendapatkan besar dari
suhu awal (To) adalah 20.8 C yang nantinya akan digunakan dalam perhitungan
untuk mendapatkan nilai kapasitas panas kawat salam percobaan ini. Dalam
mendapatkan data pada setiap tegangan, hendaknya pada percobaan antara tegangan
yang satu dengan tegangan yang lain diberi jeda. Maksudnya adalah agar
temperatur yang naik akibat pemberian tegangan sebelumnya, dapat kembali
normal ke suhu awal sehingga nanti akan membuat data yang kita dapatkan lebih
akurat.
2. Analisis Pengolahan Data
Data yang diperoleh saat percobaan sebelumnya, akan digunakan oleh praktikan
nanti untuk menghitung nilai kapasitas panas dari kawat dalam percobaan
tersebut. Data-data yang didapatkan saat percobaan adalah waktu, arus listrik,
tegangan, dan suhu. Dari data-data itulah nanti yang akan diolah oleh praktikan
-
i
c
i
c
untuk mendapatkan nilai c. Pada data suhu yang didapat, praktikan harus mencari
terlebih dahulu perubahan suhunya yang terjadi pada setiap temperatur. Hal
ini karena dalam memanfaatkan teori dan persamaan rumus mengenai energi
listrik dan energi kalor, variabel yang ada pada rumus tersebut diatas adalah
atau perubahan suhu sehingga praktikan harus mencari terlebih dahulu perubahan
suhunya. Perubahan suhu didapatkan dari selisih antara suhu akhir pada setiap detik
dikurangi dengan suhu awal yang tertera pada awal mengaktifkan webcam. Lalu
setelah itu, untuk menemukan nilai c praktikan menggunakan metode least square
dengan membuat persamaan garis lurus antara hubungan perubahan suhu
dengan waktu (t). yaitu
; y= ; x= t ; =b
Dari persamaan ini, kita dapat memplot data perubahan suhu dan waktu. Bisa kita
lihat waktu dengan perubahan suhu berbanding lurus dengan waktu. Dari sini bisa
kita duga bahwa perubahan suhu akan terus meningkat seiring dengan lamanya
waktu. Dengan menggunakan metode least square ini, kita dapat menemukan
gradient (b) dari persamaan garis tersebut dan nanti kita dapat mengitung nilai c
dari gradient yang didapat. Penggunaan metode least square ini dapat
mempermudah kita dalam mencari suatu variable dalam persamaan.
3. Analisis Hasil
Dari percobaan dan pengolahan data yang telah dilakukan, praktikan
mendapatkan hasil c sebesar 203.69 . 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, hasil menunjukan bahwa kawat yang digunakan
dalam percobaan ini memanglah perak sesuai perkiraan awal. Karena nilai c yang
diperoleh mendekati dari nilai c dari perak itu sendiri yaitu sebesar 233 .
-
4. Analisis Kesalahan
Dari hasil yang didapatkan, Kesalahan literatur yang terjadi sebesar:
203,69 233
233 . 100 %
= 12,5 %
Kesalahan-kesalahan atau penyimpangan yang terjadi dapat disebabkan oleh
banyak faktor, diantaranya mulai dari perlatan rLab itu sendiri. Kemungkinan
pertama ialah ketidakkonsistenan sensor dalam memindai data yang ada terutama
sensor penghitung suhu setiap 3 detiknya. Lalu yang kedua adalah kesalahan yang
terjadi dari praktikan sendiri yaitu melakukan pembulatan secara terus menerus
sehingga lama kelamaan menimbulkan kemungkinan pergeseran nilai. Kesalahan
juga dapat berasal dari koneksi internet yang terhambat sehingga mempengaruhi
dalam pengambilan data.
-
5. Analisis Grafik
Dari grafik yang ada, bisa kita lihat kurva selain pada tegangan 0 volt
cenderung meningkat, hal ini menunjukan bahwa hubungannya adalah
berbanding lurus. Grafik yang didapatkan dengan menggunakan metode least
square, terdapat persamaan linearnya dengan persamaan garis yang tertera
pada grafiki diatas dengan gradient yang berbeda-beda
VII. Kesimpulan
1. Energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor, sesuai dengan hokum 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 203.69 .
5. Kawat konduktor yang dipakai diperkirakan adalah jenis perak
6. Kesalahan literatur dari percobaan ini adalah 12.5 %
7. Kapasitas kalor bergantung pada besar tegangan, arus, massa bahan yang
digunakan, perubahan suhu, dan waktu.
IX. Daftar Pustaka
Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engineers, Third Edition, Prentice Hall,
NJ,
2000.
Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,
John
Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
Tripler, P.A., 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid 1. Jakarta : Penerbit
Erlangga
Jilid 1
