laporan rlab

1

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR REMOTE LABORATORY

Nama : JefrI Alfonso Sigalingging

NPM : 1406565682

Fakultas/Program Studi : Teknik/Teknik Mesin

Nomor/Nama Percobaan : KR 02/Kaloriwork

Minggu Percobaan : Pekan 5

Tanggal Percobaan : Kamis 30 November 2014

Nama Asisten :

LABORATORIUM FISIKA DASAR UPP IPD UNIVERSITAS INDONESIA

2

KR02 - Calori Work

Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

Alat dan Bahan

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

Dasar Teori

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

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 ………………………………………..... ( 1 )

Dimana

W = energi listrik ( joule )v = Tegangan listrik ( volt )i = Arus listrik ( Ampere )t = waktu / lama aliran listrik ( sekon )

3

Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam untuk kenaikan temperatur.Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan :

Q = m c (Ta - T) ....................................................... (1)

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)

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.

Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir samatetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c)

Kapasitas kaloradalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkansuhu benda sebesar 1 derajat celcius.

C = kapasitas kalor (J/K)

Kalor jenisadalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besarkalor jenis adalah kalorimeter.

c = kalor jenis ( J/kgK)

Hubungan kalor jenis denga kapasitas kalor suatu benda dapat dinyatakan denganhukum kekekalan energi untuk kalor memenuhi asas yang diajukan oleh JosephBlack, atau kita biasa menyebutnya dengan asas Black. Pada percampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi, sama dengan banyaknya kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah. Secara matematis dinyatakan dengan

Qlepas=Qterima

4

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, tunggulah hingga mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

6. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3

Tugas & Evaluasi

1. Berdasarkan data yang di dapat , Buatlah grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.

2. Untuk tegangan V1 , V2 dan V3 , hitunglah nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat konduktor yang digunakan.

3. Berdasarkan nilai c yang saudara peroleh, tentukan jenis kawat konduktor yang digunakan.

4. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.

Data Percobaan

Untuk V0 (v = 0 volt)n

5

Waktu I V Temperatur3 23.84 0 25.76 23.84 0 25.89 23.84 0 25.8

12 23.84 0 25.815 23.84 0 25.818 23.84 0 25.821 23.84 0 25.824 23.84 0 25.827 23.84 0 25.830 23.84 0 25.8

Untuk V1 (v = 0.65 v)

Waktu I V Temperatur3 35.36 0.65 25.86 35.36 0.65 25.89 35.36 0.65 26

12 35.36 0.65 26.215 35.36 0.65 26.318 35.36 0.65 26.521 35.36 0.65 26.624 35.36 0.65 26.827 35.36 0.65 26.930 35.36 0.65 27

6

Untuk V2 (v = 1.59 volt)

Waktu I V Temperatur3 51.45 1.59 26.86 51.45 1.59 27.29 51.45 1.59 28.1

12 51.45 1.59 29.115 51.45 1.59 29.918 51.45 1.59 30.821 51.45 1.59 31.624 51.45 1.59 32.327 51.45 1.59 32.930 51.45 1.59 33.6

7

Untuk V3 (v = volt)

Waktu I V Temperatur3 42.21 1.07 33.36 42.21 1.07 32.99 42.21 1.07 32.8

12 42.21 1.07 32.815 42.21 1.07 32.818 42.21 1.07 32.721 42.32 1.07 32.624 42.21 1.07 32.627 42.21 1.07 32.630 42.21 1.07 32.6

Pengolahan Data

Untuk tegangan V1 , V2 dan V3 , hitunglah nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat konduktor yang digunakan

Least Square Pada V0

i Xi(waktu) Yi(tempt) Xi2 Yi2 XiYi3 25.7 9 660.49 77.1

2 6 25.8 36 665.64 154.83 9 25.8 81 665.64 232.24 12 25.8 144 665.64 309.65 15 25.8 225 665.64 3876 18 25.8 324 665.64 464.47 21 25.8 441 665.64 541.88 24 25.8 576 665.64 619.29 27 25.8 729 665.64 696.6

10 30 25.8 900 665.64 774Jumlah 165 257.9 3465 6651.25 4256.7

8

Dik: massa kawat sebesar 0,002 kg :

b = (V.I) / m.c 0.002 = 0 x 23.84 / 0,002 c Maka c = 0J/kg0CC bernilai 0 karena tidak ada tegangan listrik, sehingga tidak ada daya yang dihasilkan untuk menghitung c.

Least Square V1


2 6 25.8 36 665.64 154.83 9 26 81 676 2344 12 26.2 144 686.44 314.45 15 26.3 225 691.69 394.56 18 26.5 324 702.25 4777 21 26.6 441 707.56 558.68 24 26.8 576 718.24 643.29 27 26.9 729 723.61 726.3

10 30 27 900 729 810Jumlah 165 263.9 3465 6966.07 4390.2

9

Dik: massa kawat sebesar 0,002 kgb = (V.I) / m.c 0.05 = 0.65 x 35.36 x 0.001 / 0,002 c

Maka c = 229.8 J/kg0C

Least Square V2


2 6 27.2 36 739.84 163.23 9 28.1 81 789.61 252.94 12 29.1 144 846.81 349.25 15 29.9 225 894.01 448.56 18 30.8 324 948.64 554.47 21 31.6 441 998.56 663.68 24 32.3 576 1043.29 775.29 27 32.9 729 1082.41 888.3

10 30 33.6 900 1128.96 1008Jumlah 165 302.3 3465 9190.37 5183.7

10

Dik: massa kawat sebesar 0,002 kg b = (V.I) / m.c 0.27 = 1.59 x 51.45 x 0.001 / 0,002 c Maka c = 151.4 J/kg0C

Least Square V3


2 6 32.9 36 1082.41 197.43 9 32.8 81 1075.84 295.24 12 32.8 144 1075.84 393.65 15 32.8 225 1075.84 4926 18 32.7 324 1069.29 588.67 21 32.6 441 1062.76 684.68 24 32.6 576 1062.76 782.49 27 32.6 729 1062.76 880.2

10 30 32.6 900 1062.76 978Jumlah 165 327.7 3465 10739.15 5391.9

11

Diketahui massa kawat sebesar 0,002 kg : b = (V.I) / m.c 0.12= 1.065 x 42.21 x 0.001 / 0,002 c Maka c = 187.3 J/kg0C

Jenis Kawat

Crata-rata= (c0 + c1 + c2 + c3)/4

= 568.5/4

= 142.125 J/kg0C

Dari c yang didapat, tidak ditemukan zat yang memiliki kalor jenis

sebesar 142.125 J/kg0C. Tetapi kalor jenis yang mendekati angka

12

tersebut adalah kalor jenis timah hitam yang sebesar 130 J/kg0c.

Sehingga muncul kemungkinan bahwa kawat yang digunakan adalah

perak mengingat masih ada faktor-faktor kesalahan yang masih bisa

dipertimbangkan dari percobaan ini.Jadi dapat disimpulkann sementara

bahwa kawat yang dililitkan adalah timah hitam.

Sehingga persen kesalahan relatif pada percobaan ini adalah:

Kesalahan relatif= �130-142.125 �/ 130 x 100%

=9.32%

Analisis

Analisis Percobaan

Pada percobaan KR02 tentang Calori Work ini dilakukan secara

onlinemelalui rLab dengan tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu

kawat konduktor.Percobaan ini dilakukan dengan pengaliran listrik pada

sebuah kawat tertentu.Laluterjadi perubahan temperatur pada kawat yang

dialiri listrik. Sehingga terbukti bahwahukum kekekalan energi berlaku dimana

energi tidak akan pernah hilang dan hanyaakan berubah bentuk, pada percobaan

kali ini perubahan bentuk tersebut adalah darienergi listrik, menjadi energi

kalor, karena adanya perubahan temperatur tersebut. Pengukuran ini dilakukan

dalam 30 detik untuk setiap tegangannya dan dilakukan pencatatan tiap 3 detik. Data

diambil sebanyak 10 kali, dengan tujuan, datayang didapatkan memiliki grafik

dengan nilai yang diharapkan mendekati kebenaran.Data yang diambil pun

diharapkan bisa mewakili keselurahan data yang dibutuhkan.Tegangan yang digunakan

untuk percobaan kali ini ada 4 tegangan yang divariasikan, dengan V0=0 volt, V1=0,65

volt, V2=1,59volt, dan V3=1,07 volt. Tegangan ini divariasikan agar kita dapat

mengetahui besarnya pengaruh tegangan tersebut terhadap kenaikan suhu

disetiap waktunya. Selain itu, pada grafik 1, kita bisa melihat perbandingan

kenaikan suhu dari setiap tegangan yang berbeda-beda ini.Data diambil dalam

rentang waktu tiga detik ini diharapkan agar data yang diambil memiliki

perbedaan yang nyata, seperti yang terlihat di grafik . Apabila data yang

13

diambil dengan rentang waktu yang terlalu dekat, dikhawatirkan data tersebut

belum memiliki perbedaan yang nyata dan tidak dapat mewakili keseluruhan

data. Sehingga pengolahan datanya pun tidak bisa berjalan dengan baik.

Analisis Hasil

Berdasarkan percobaan KR02 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besar tegangan

yang diberikan maka perubahan suhu yang terjadi pada kawat konduktor pun bertambah

besar. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan energi.

Dalam percobaan ini energi yang digunakan adalah energi panas dan energi listrik.

W = Q

V I t = m c Δt

Dari persamaan di atas, hasil yang didapat dalam percobaan ini berkesesuaian.

Tegangan (yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan suhu yangt erjadi. Dalam

percobaan ini, praktikan mendapatkan hasil bahwa kalor jenis yang digunakan dalam

percobaan ini sebesar

142.125J/KgoC. Maka praktikan mengambil pendekatan dengan nilai-nilai kalor

jenis yang ada. Praktikan mengambil kesimpulan bahwa kawat yang digunakan

adalah timah hitam dengan kesalahan relatif yang terjadi dalam percobaan ini relatif besar,

yaitu 9.32 %. Hal ini disebabkan adanya kesalahan yang terjadi, yaiut sistematik

(systematic error). Kesalahan sistematik yang terjadi yaitu pada percobaan ini di

asumsikan bahwa energi listrik yang diberikan dalam percobaan ini berkonversi

100% menjadi energi kalor dalam kawat tersebut. Sedangkan pada kenyataannya,

energi yang dikonversi tidak 100% berada pada sistem, tapi ada sebagian yang terbuang ke

lingkungan.

Pada grafik yang didapat dari hasil percobaan diatas, dapat dilihat

beberapa hal. Perubahan tempratur yang terjadi berbanding lurus dengan

tegangan yangdiberikan dalam percobaan ini. Semakin besar tegangan yang diberikan,

maka perubahan suhu yang terjadipun semakin besar. Dalam grafik tersebutpun kitadapat

melihat perbandingan besarnya perubahan suhu dari masing-masing tegangan.

14

Kesimpulan

Semua energi bisa dikonversikan menjadi bentuk energi yang lain. Sesuai dengan hukum

kekekalam energi. Dalam percobaan ini energi listrik di ubah menjadi energi

kalor. Sehingga bisa dituliskan dengan W = Q. Walaupun demikian, energi tersebut

tidak 100% di konversi karena ada energi yang terbuang ke lingkungan.

Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat

untuk menaikkan suhunya 1oC (satuan: kalori/ oC).

Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1 kg zat

sebesar 1oC (satuan satuan kalori/gram.ºC atau kkal/kg ºC).

Semakin besar tegangan yang diberikan dan semakin lama listrik dialirkan,suhunya akan

semakin naik .

Kawat yang diperkirakan digunakan untuk percobaan kali ini adalah kawatTIMAH HITAM, dengan nilai c adalah 142.125J/kgoCdan kesalahan relatif 9.32 %.

Referensi

Giancoli,D.C.; Physics for Scientist & Engineers, Third

Edition,Prentice Hall, NJ,2000.

Halliday,Resnick,Walker;Fundamental of Physics,7th edition,

Extended Edition, John Wiley & Sons,NJ,2005

laporan rlab

Documents