panas yang ditimbulkan arus listrik

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM

PANAS YANG DITIMBULKANARUS LISTRIK

(L.5)

Nama : I Nyoman Sudi ParwataNIM : 0708205001Kelompok : VTanggal : Selasa, 28 Oktober 2007Dosen Pengajar : Drs. I.B. Paramartha, S.Si.Pengawas/Pembimbing : - Fauzan Sugiono

- Kristin Evalina

JURUSAN FISIKAFAKULATAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA2007

I. TUJUAN1. Menentukan panas yang ditimbulkan arus listrik2. Membuktikan Hukum Joule

II. DASAR TEORI

Arus Listrik

Listrik dimisalkan seperti panas, hanya secara berbeda mempunyai juga suatu sifat

kehadiran-di-mana-mana tertentu. Nyaris tiada perubahan yang dapat terjadi di atas bumi

tanpa dibarengi oleh gejala elektrikal. Apabila air menguap, apabila api menyala, apabila

dua jenis logam, atau dua logam yang bersuhu berbeda, bersentuhan, atau apabila besi

bersentuhan dengan suatu larutan sulfat tembaga, dan begitu selanjutnya, maka proses-

proses elektrikal serentak terjadi dengan gejala-gejala fisikal dan kimiawi yang lebih

tampak.

Kalor

Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang mempunyai banyak kegunaan bagi

manusia. Kalor juga dapat diartikan sebagai suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu

benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor

tidak dapat disamakan dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat

panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun

dilepaskan oleh suatu benda.

Kalor (panas) berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya

lebih rendah jika kedua benda disentuhkan (dicampurkan). Secara alamiah tidak akan

terjadi perpindahan kalor dari benda yang suhunya lebih rendah kepada benda yang

suhunya lebih tinggi, kecuali ada perlakuan khusus, yakni denganmenggunakan bantuan

mesin atau alat khusus.

Teori-teori kalor dasar yang dicetuskan oleh beberapa peneliti antara lain : ”Kalor yang

diterima sama dengan kalor yang dilepaskan” (Asas Black) ditemukan oleh Joseph

Black (1720-1799) dari Inggris, ”Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan”

penemunya adalah Benyamin Thompson (1753-

1814) dari Amerika, ”Kalor adalah satu bentuk energi” ditemukan oleh Robert Mayer

(1814-1878), dan ” Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi disebut kalor

mekanik” digagas oleh James Prescott (1818- 1889).

Kalor (Q) yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda tergantung pada tiga hal,

yakni:

1. Perubahan suhu benda (∆t)

“ Besar kalor Q yang diberikan pada suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu benda

itu (∆t).”

2. Massa benda (m)

“ Besar kalor yang diserap satu benda untuk menaikkan suhu yang sama sebanding

dengan massa benda itu. “

3. Jenis benda (c)

“Besar kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda/zat bergantung pada jenis zat

tersebut.” Setiap benda memiliki nilai tetapan “kalor jenis (c)” yang menentukan

banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda setiap derajatnya.

Kumparan panas suatu kalorimeter dialiri arus listrik, maka panas yang ditimbulkan oleh

kumparan akan diterima oleh air, thermometer, dan tabung calorimeter. Beda suhu yang

diperlukan untuk pengaliran panas diberikan oleh arus listrik ( I ) yang mengalir dalam

suatu kumparan kawat tahanan ( pemanas ) yang biasanya dililitkan pada beban yang

hendak diteliti. Sejarah awal ditemukannya listrik adalah oleh seorang cendikiawan

Yunani yang bernama Thales, yang mengemungkakan fenomena batu ambar yang bila

digosok - gosokkan akan dapat menarik bulu sebagai fenomena listrik. Kemudian setelah

bertahun - tahun semenjak ide Thales dikemukakan, baru kemudian muncul lagi pendapat

- pendapat serta teori -teori baru mengenai listrik seperti yang diteliti dan dikemukakan

oleh William Gilbert, Joseph priestley, Charles De Coulomb, AmpereMichael Farraday,

Oersted, dll.

Dengan satuan H adalah besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat)

bergantung pada 3 faktor, yaitu massa zat, jenis zat, dan perubahan suhu.

Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :

Dimana : Q = m c t

Q = kalor yang dibutuhkan (J)

m = massa benda (kg)

c = kalor jenis (J/kgC

ΔT =perubahan suhu (oC)

Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk

menaikkan suhunya 1ºC (satuan kalori/ºC).

QΔT

Keterangan : H =kapasitas kalor (kal/C atau joule/c)

Q =kalor yang diterima (joule)


Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1

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

Q m.ΔT

keterangan : c = Kalor jenis m = massa benda

∆t = kenaikan / penurunan suhu

Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis

1. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu

2. Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang

digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah

kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg) . 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

H =

c =

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 = energi listrik (J)

P = daya listrik (W)

t = waktu yang diperlukan (s)

Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 - t1) maka diperoleh persamaan ; P.t

= m.c.(t2 - t1)

Yang perlu diperhatikan adalah rumus Q disini dapat berubah-ubah sesuai dengan soal.

Menurut asas Black apabila ada 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 termal

(suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :

Q lepas = Q terima

Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang

bersuhu tinggi digunakan (t1 - ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-

t2). Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal

yang dikerjakan.

Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada

suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung konduktor ( V = R I )

Listrik dapat menimbulkan suatu panas (kalor), dalam percobaan ini kita akan

membuktikan pernyataan tersebut. Sebagai landasan teori, dibutuhkan teori – teori antara

lain : kalor, kapasitas kalor, rangkaian arus searah, dan hokum Joule. Teori – teori di atas

sudah sesuai dengan judul dan tujuan dari praktikum ini.

A. KALOR

Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan

benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena

suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau

jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda.

Menurut sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimia

perancis yang bernama Antonnie laurent lavoiser (1743 - 1794). Kalor memiliki satuan

Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan

untuk memanaskan 1 gram air naik 1 derajat celcius. Kalor adalah bentuk energi yang

berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika suatu benda menerima / melepaskan kalor

maka suhu benda itu akan naik/turun atau wujud benda berubah.

Bebara pengertian tentang kalor, antara lain :

1 kalori adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1ºC.

1 kalori = 4.18 joule

1 joule = 0.24 kalori

Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk menaikkan

suhunya 1ºC (satuan kalori/ºC).

QΔT

Keterangan : H =kapasitas kalor (kal/C atau joule/c)

Q =kalor yang diterima (joule)


Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1

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

Q m.ΔT

H =

c =

keterangan : c = Kalor jenis m = massa benda ∆t = kenikan / penurunan suhu

Kalor yang digunakan untuk menaikkan/menurunkan suhu tanpa mengubah wujud zat:

Q = H..c.∆t

Q = m . c ∆t

H = m . c. ∆t

Q = kalor yang di lepas/diterima

H = kapasitas kalor

∆t = kenaikan/penurunan suhu

m = massa benda

c= kalor jenis

Kalor yang diserap/dilepaskan (Q) dalam proses perubahan wujud benda:

Q = m . L

m = massa benda kg

L = kalor laten (kalor lebur, kalor beku. kalor uap,kalor embun, kalor sublim, kalor

lenyap) k.kal/kg

Jadi kalor yang diserap atau yang dilepas pada saat terjadi perubahan wujud benda tidak

menyebabkan perubahan suhu benda (suhu benda konstan ).

Berdasarkan asas Black, ada 2 akibat dari pemberian kalor Q pada benda, yitu:

- Perubajhan suhu, dimana Q= m.c.Δt

- Perubahan fasa, dimana Q = m.L

Perbedaan dari kedua hal diatas yaitu pada perubahan suhu digunakan c (kalor jenis)

sedangkan pada perubahan fasa digunakan L yang merupakan kalor laten.

Diagram kalor suhu untuk air

Q

- 50oC

100oC

0oC

T(oC)

Es

Q1, ΔT1

Q2, L2

Q2, L2Air

Uap

Q1, ΔT3

Q5, ΔT5

Uap

Es

Air

Keterangan : Q1 = m.c.Δt C es

Q2 = m.L L es

Q3 = m.c.Δt3 C air

Q4 = m.L L uap

Asas Black sendiri berbunyi: “kalor yang dilepas sama dengan kalor yang

ditangkap”.

B. RANGKAIAN ARUS LISTRIK SEARAH

Dalam arus searah, arah arus listrik serah dengan arah muatan positf, berlawanan

arah dengan arah muatan negatif. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial

rendah. Arah arus listrik terjadi bila rangkaian tertutup, rangkaian inti merupakan siklus

dan didalamnya terdapat sumber arus listrik.

Jumlah muatan yang mengalir, baik positif dan negatif yang melalui sebuah

penampang per satuan waktu disebut kuat arus listrik (I) . Yang dinyatakan dalam

persamaan berikut :

Q t

Keterangan : I = kuat arus (ampere)

Q = muatan listrik (coulomb)

t = waktu (sekon)

Ada dua jenis rangkaian dalam arus listrik searah, yaitu rangkaian seri dan pararel

a. Rangkaian Seri, ada tiga hal penting dalam rangkaian ini yaitu:

1. Tujuannya untuk memperbesar hambatan

2. Kuat arus yang melalui setiap hambatan adalah sama

3.Berfungsi sebagai pembagi tegangan

Ketiga hal di atas dapat dijelaskan dari persamaan di bahwah ini :

Rtot = R1 + R2 + R3 Vtot = V1 + V2 + V3

I =

Q IV1 : V2 : V3 = R1 : R2 : R3

V R1V1

Sehingga V1 = . Vtot

b. Rangkaian Pararel, ada tiga hal penting dalam rangkaian ini yaitu :

1. Tujuanya untuk memperkecil hambatan

2. Beda potensial tiap hambatan adalah sama

3. Berfungsi untuk membagi arus

Ketiga hal di atas dapat dijelaskan dari persamaan di bahwah ini :

1 1 1 1 Rtot R1 R2 R3

Maka : I1 : I2 : I3 = : :

Gambar Rangkaian listrik Arus searah

Berikut merupakan gambar rangkaian arus searah dengan GGl dan tegangan jepit

- Bila I = O, maka beda potensi elemen disebut Gaya gerak listrik

( GGL ) E

- Bila I ≠ O, maka beda potensial elemen disebut tegangan jepit Vab.

Persamaan yang diperoleh yaitu :

ER + r

Vab = I.R dimana E = Vab = I.r atau Vab = E – I.r

R1R1+R2+R3

V3R3

R2

++

I1

=

V2

; Itot = I1 + I2 + I3

1 1 1R1 R2 R3

R1

I3

R3

I2 R2A B

I =

R

dimana E = I.R + I.r

b

I

a

SE r

Selain persamaan diatas, persamaan yang berhubungan dengan arus listrik yaitu

Energi dan daya listrik. Hambatan yang dialiri arus listrik ( I ) akan menimbulkan

V antar ujung – ujung. Sehingga diperleh persamaan sebagai berikut :

P = V. I

Jadi daya ini dikeluarkan di dalam kawat perdetiknya. Tentunya daya ini hilang

sebagai panas ( E mempercepat electron, lalu trjadi tabrakan, elektronnya kehilangan

energinya ke bagian – bagian bahan atau penampang, sehingga temperatur bahan akan

naik seterusnya). Dengan batuan Hukum Ohm dapat diperoleh:

V = I. R sehingga P = I.² R.

V V2

R R

Untuk menghitung panas yang ditimbulkan arus listrik, digunakan persamaan E

= V. I.t. Rumus ini diperoleh dari persamaan W = P.t , dimana W = I² . R.t,

sehingga W=V²/R .t, dan W = V.I.t. lambang untuk energi dan daya listrik yaitu

Joule, dimana hukum Joule berbunyi “ pembentukan panas persatuan waktu

berbanding lurus dengan kuadrat arus “

Hukum Joule menuliskan bagaimana tenaga diubah kedalam tenaga termal, yang

di dalam suatu penghantar merupakan suatu proses yang tidak dapat dibalik atau

hanya dapat berlangsung satu arah saja.

III. ALAT DAN BAHAN

1. Kalorimeter + pengaduk

2. 2 buah termometer

3. Sumber arus searah 6 Volt

4. Kabel – kabel

5. Stopwatch

6. Tahanan geser

7. Amperemeter

8. Voltmeter

P = I = sehingga

9. Anak timbangan

10. Gelas ukur

IV. RANGKAIAN

Gambar A

Gambar B

IV. PELAKSANAAN PERCOBAAN

1. Timbang kalorimeter kosong

2. Timbang pengaduk

3. Isi kalorimeter dengan air secukupnya sampai tahanan di dalam kalorimeter

tercelup seluruhnya kedalam air (± 100 gr)

4. Susun rangkaian seperti gambar A.

A

V

A

V

5. Periksalah dulu kepada pengawas/pembimbing

6. Setelah arus dialirkan, usahakan agar arus tetap dengan menggeser tahanan

7. Catat temperatur kalorimeter dan temperatur kamar tiap-tiap 1/2 menit dalam

waktu 10 menit

8. Ukur Volume termometer yang tercelup dalam air

9. Ulangi percobaan dengan menggunakan 2 macam arus yang berlainan

10. Ulangi lagi percobaan 1 s/d 8 dengan menggunakan rangkaian seperti pada

gambar B.

VI. DATA PERCOBAAN

Berat kalorimeter kosong

Penimbangan Berat I. 113,75 grII. 113,50 grIII. 114,20 grIV. 113,80 grV. 113,00 gr

Berat rata-rata 113,65 gr

Berat pengaduk

Penimbangan BeratI. 3,7 grII. 3,7 grIII. 3,6 grIV. 3,5 grV. 3,6 gr


Berat kalorimeter total (kalorimeter, tutup, pengaduk, air)


Berat rata-rata 289,60 grDari data di atas, dapat diperoleh berat air = berat kalori meter total – berat

kalorimeter kosong + berat pengaduk. Sehingga berat air = 289,60 – (113,65 + 3,62) =

169,33 gr.

Percobaan dengan gambar A

- suhu awal air : 31oC

- kuat arus : 0,6 A

- tegangan : 3,5 V

- data hasil pengamatan: (waktu dihitung per 30 detik selama 10 menit)

Waktu Suhu Waktu Suhut1 31oC t 11 32oCt 2 31oC t 12 32,5oCt 3 31oC t 13 32,5oCt 4 31,5oC t 14 32,5oCt 5 31,5oC t 15 33oCt 6 31,5oC t 16 33oCt 7 31,5oC t 17 33oCt 8 32oC t 18 33oCt 9 32oC t 19 33,5oCt10 32oC t 20 33,5oC

Percobaan dengan gambar B

o suhu awal air : 34oC

o kuat arus : 0,4 A

o tegangan : 4 V

o data hasil pengamatan: (waktu dihitung per 30 detik selama 10 menit)

Waktu Suhu Waktu Suhut1 34oC t 11 35oCt 2 34oC t 12 35oCt 3 34oC t 13 35oCt 4 34,5oC t 14 35,5oCt 5 34,5oC t 15 35,5oCt 6 34,5oC t 16 35,5oCt 7 34,5oC t 17 36oCt 8 35oC t 18 36oCt 9 35oC t 19 36oCt10 35oC t 20 36oC

VII. PERHITUNGAN DATA1. Grafik temperatur vs waktu

a. Grafik temperatur vs waktu rangkaian A T

0 t t1 t 3 t 4 t 7 t 8 t 13 t 16 t 17 t 20

a. Grafik temperatur vs waktu rangkaian B

T

0 t t1 t 3 t 4 t 7 t 8 t 11 t 12 t 14 t 15 t 18 t 19 t 20

Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa peningkatan suhu berbanding lurus

dengan peningkatan waktu, akan tetapi perbandingannya tidak konstan karena

dipengaruhi oleh faktor kuat arus listrik, suhu awal, ketepatan dalam membaca skala

termometer, dan faktor teknis lainnya.

2. Menentukan panas yang ditimbulkan arus listrik

a. Percobaan pada gambar A

34o C

35o C

36o C

31o C

32o C

33o C

Diketahui :

V = 3,5 V

I = 0,6 A

t = 30 s

Ditanya : E

Jawab :

E = V. I. t

= 3,5. 0,6. 30

= 63 joule

Banyaknya percobaan adalah 20 kali, karena dihitung per 30 detik selama 10

menit, sehingga

Etotal = 20 x 63 joule = 1260 Joule

b. Percobaan pada gambar B

Diketahui :

V = 4 V

I = 0,4 A

t = 30 s

Ditanya : E

Jawab:

E = V. I. t

= 4. 0,4. 30

= 48joule

Dengan cara yang sama diperoleh

Etotal = 20 x 48joule

= 960 joule

3. Pada percobaan gambar A, panas yang diserap oleh :

a. air

Diketahui : m=169,33 gr= 0,16933 Kg

c=4,2x10³joule/kg oC

∆t= 33,5oC-31,5oC=2,5oC

Q= m . c . ∆t

Q=0,16933 . 4,2 x 10³ . 2,5

Q=1777,97 joule

b.pengaduk

m=3,62 gr = 0,00362 kg

c= 3,8x10² joule/kg oC

Q=m . c . ∆t

Q=0,00362 . 3,8x10² . 2,5

Q=3,44 joule

c.kalorimeter

m=113,65 gr = 0,11365 kg

c= 3,8x10² joule/kg oC

Q=m . c . ∆t

Q= 0,11365 . 3,8x10² . 2,5

Q=107,97 joule

4. Pada percobaan gambar B, panas yang diserap oleh :

a. air

Diketahui : ∆t = 36oC-34oC=2oC

Q=m . c . : ∆t

Q=0,16933 . 4,2 x 10³ . 2

Q=1422,37 joule

b. pengaduk

Q=m . c . ∆t

Q=0,00362 . 3,8x10² . 2

Q=2,75 joule

c. kalorimeter

Q=m . c . ∆t

Q= 0,11365 . 3,8x10² . 2

Q=86,37 joule

VIII. RALAT KERAGUAN

1. Ralat untuk massa

Berat kalorimeter kosong

Penimbangan Berat I. 113,75 grII. 113,50 grIII. 114,20 grIV. 113,80 grV. 113,00 gr


mk mk mk – mk (mk – mk)2

113,75 113,65 0,1 0,01

113,50 113,65 -0.15 0,0225

114,20 113,65 0,55 0,3025

113,80 113,65 0,15 0,0225

113,00 113,65 -0,65 0,4225

∑= 15,15 ∑ = 0,78

∑(mk – mk)2

n-1

= 0,78

5-1

= 0.195

= 0,44 gr

mk ± Δmk = (113,65 ± 0,44) gr.

Ralat untuk mk = x 100

=

Δmk =

= 0,39 %

Kebenaran praktikum

= 99,61 %

Berat pengaduk



mp mp mp – mp (mp – mp)2

3,7 3,62 0,08 0,0064

3,7 3,62 0,08 0,0064

3,6 3,62 -0,02 0,004

3,5 3,62 -0,12 0,0144

3,6 3,62 -0,02 0,004

∑ = 0,0352

∑(mp – mp)2

n-1

= 0,0352

5-1

= 0,0088

= 0,093 gr

Δmp =

mp ± Δmp = (3,62 ± 0,093) gr.

Ralat untuk

=

= 2,57 %

Kebenaran praktikum = 100% - 2,57%

= 97,43%

Berat kalorimeter total (kalorimeter, tutup, pengaduk, air)



mt mt mt – mt (mt – mt)2

289,20 289,60 -0,4 0,16

289,60 289,60 0 0

289,70 289,60 0,1 0,01

289,70 289,60 0,1 0,01

289,80 289,60 0,2 0,04

∑ = 0,22

∑(mt – mt)2

n-1

= 0,22

5-1

Δmt =

= 0,055 = 0,23 gr

mt ± Δmt = (289,60 ± 0,23) gr.

Ralat untuk =

=

= 0,08 %

Kebenaran praktikum = 100% - 0,08 %

= 99.92 %

2. Ralat untuk suhu

a. Percobaan pada rangkaian gambar A

1. Suhu awal:

Ta ± ΔTa = Ta ± 1/2 x skala terkecil

= 31 ± 1/2 x 0,1

= (31 ± 0,5) oC

2. Suhu hasil pengamatan:

T T – (T - )2

31oC 32,175 -1,175 1,38

31oC 32,175 -1,175 1,38

31oC 32,175 -1,175 1,38

31,5oC 32,175 -0,675 0,4556

31,5oC 32,175 -0,675 0,4556

31,5oC 32,175 -0,675 0,4556

31,5oC 32,175 -0,675 0,4556

32oC 32,175 -0,175 0,0306

32oC 32,175 -0,175 0,0306

32oC 32,175 -0,175 0,0306

32oC 32,175 -0,175 0,0306

32,5oC 32,175 0,325 0,1056

32,5oC 32,175 0,325 0,1056

32,5oC 32,175 0,325 0,1056

33oC 32,175 0,825 0,6806

33oC 32,175 0,825 0,6806

33oC 32,175 0,825 0,6806

33oC 32,175 0,825 0,6806

33,5oC 32,175 1,325 1,7556

33,5oC 32,175 1,.325 1,7556

∑ = 12,6352

∑(T - T)2

n-1

= 12,6352

20-1

= 0,665

ΔT =

= 0,82 oC

± ΔT = (32,175 ± 0,82) oC

Ralat untuk T =

=

= 2,55% %

Kebenaran praktikum = 100% - 2,55 %

= 97,45%

b. Percobaan pada rangkaian gambar B

1. Suhu awal percobaan II

Ta ± ΔTa = Ta ± 1/2 x skala terkecil

= 34± 1/2 x 0,1

=( 34 ± 0,5 )oC

T T – (T - )2

34oC 35,025 -1,025 1,0506

34oC 35,025 -1,025 1,0506

34oC 35,025 -1,025 1,0506

34,5oC 35,025 -0,525 0,2756

34,5oC 35,025 -0,525 0,2756

34,5oC 35,025 -0,525 0,2756

34,5oC 35,025 -0,525 0,2756

35oC 35,025 -0,025 0,000625

35oC 35,025 -0,025 0,000625

35oC 35,025 -0,025 0,000625

35oC 35,025 -0,025 0,000625

35oC 35,025 -0,025 0,000625

35oC 35,025 -0,025 0,000625

35,5oC 35,025 0,475 0,2256

35,5oC 35,025 0,475 0,2256

35,5oC 35,025 0,475 0,2256

36oC 35,025 0,975 0,9506

36oC 35,025 0,975 0,9506

36oC 35,025 0,975 0,9506

36oC 35,025 0,975 0,9506

∑ =8,7372

∑(T - T)2

n-1

= 8,7372

20-1

= 0,46

= 0,68 oC

± ΔT = ( 35,025 ± 0,68) oC

ΔT =

Ralat untuk T =

=

= 1,9%


= 98,1%

3. Ralat untuk tegangan


V ± ΔV = V ± 1/2 x skala terkecil

= 3,5 ± 1/2 x 0,5

= (3,5 ± 0,25) V

Ralat tegangan V =

=

= 7,14%

Kebenaran praktikum = 100%- 7,14% = 92,86%


V ± ΔV = V ± x skala terkecil

= 4 ± 1/2 x 0,5

= (4 ± 0,25) V

Ralat tegangan V =

=

= 6,25%

12

Kebenaran praktikum = 100%- 6,25%

= 93,75%

4. Ralat untuk kuat arus


I ± ΔI = I ± 1/2 x skala terkecil

= 0,6 ± 1/2 x 0,1

= (0,6 ± 0,05) A

Ralat untuk I =

= = 8,33%


= 91,7%


I ± ΔI = I ± 1/2 x skala terkecil

= 0,4 ± 1/2 x 0,1

= (0,4 ± 0,05 )A

Ralat untuk I =

= = 12,5%


= 87,5%

Ralat untuk E

Pada percobaan rangkaian A

= (3,5 ± 0,25) (0,6 ± 0,05) (600 ± 0,005)

= (3,5 x 0,6) ± (3,5 x 0,6) ( (600 ± 0,005)

= (2,1±2,1)(0,07+0,08) (600 ± 0,005)

= (2,1±2,1)(0,15) (600 ± 0,005)

= (2,1±0,315) (600 ± 0,005)

= (2,1 x 600) ± (2,1 x 600)

= (1260± 1260 ) (0,15+0,0000083)

= (1260 ± 1260 ) (0,15)

=(1260 ± 189) joule

Ralat nisbi =15%

Kebenaran praktikum = 100% - 15% = 85%

Pada percobaan rangkaian B

= (4 ± 0,25) (0,4 ± 0,05 ) (600 ± 0,005)

= (4 x 0,4) ± (4 x 0,4) ( (600 ± 0,005)

= (1,6±1,6)(0,0625+0,125) (600 ± 0,005)

= (1,6±1,6)(0,1875) (600 ± 0,005)

= (1,6±0,3) (600 ± 0,005)

= (1,6 x 600) ± (1,6 x 600)

= (960 ± 960) (0,1875+0,0000083)

= (960 ± 960) (0,1875)

= (960 ± 180) joule

Ralat nisbi =18,75%

Kebenaran praktikum = 100% - 18,75% = 81,25%

Ralat untuk

= (mt ± Δmt) – (mk ± Δmk )- (mp ± Δmp )

= (289,60 ± 0,23) - (113,65 ± 0,44) - (3,62 ± 0,093)

= (289,60 – 113,65) ± (0,23 – 0,44) - (3,62 ± 0,093)

= (175,95 ± 0,21) - (3,62 ± 0,093)

= (175,95 – 3,62) ± (0,21 – 0,093)

= (172,33 x 10 ± 0,1107 x 10 ) kg

Ralat nisbi =

= 0,06%


Ralat untuk Q

Pada percobaan rangkaian A

( ) c ( ± ΔT ) (Ta ± ΔTa )

= (172,33 x 10 ± 0,1107 x 10 ) 4,2 x 10 (32,175 ± 0,82) - (31 ± 0,5)

= (723,79 ± 4,66) (1,16 ± 0,32)

= (723,79 x 1,16) ± (723,79 x 1,16)

= (839,6 ± 839,6) (0,006 + 0,28)

= (839,6 ± 839,6) ( 0,286)

= (839,6 ± 240,13) joule

Ralat nisbi =

= =28,.6%


Pada percobaan rangkaian B

( ) c ( ± ΔT ) (Ta ± ΔTa )

= (172,33 x 10 ± 0,1107 x 10 ) 4,2 x 10 (35,025 ± 0,68) - ( 34 ± 0,5 )oC

= (723,79 ± 4,66) (1,025 ± 0,18)

= (723,79 x 1,025) ± (723,79 x 1,025)

= (839,6 ± 839,6) (0,006 + 0,17)

= (839,6 ± 839,6) ( 0,176)

= (839,6 ± 147,77) juole

Ralat nisbi =

= =17,6%


IX. PEMBAHASAN

Pada percobaan ini, kami mengalami kekurangan dalam langkah kerja,

kekurangannya terletak pada percobaan untuk arus dan tegangan yang bervariasi pada

setiap rangkaian. Kami hanya melakukan sekali percobaan pada stiap gambar rangkaian.

Sehingga mengakibatkan kesulitan dalam perhitungan data dan pencapaian tujuan dari

percobaan ini yaitu untuk menentukan panas yang ditimbulkan arus searah dan

membuktikan hukum joule.

Kendala yang kami hadapi dalam percobaan ini antara lain : ketepatan dalam

membaca skala timbangan, power supply yang kadang-kadang arus dan tegangan yang

dihasilkan tidak konstan, dan pembacaan skala thermometer yang perubahannya sangat

sulit diamati.

Hasil pengamatan yang kami peroleh sangat berviasi. Pada percobaan rangkaian

A, yang menggunakan tegangan 3,5 volt dan arus 0,6A, diperoleh perubahan suhu 2,5ºC.

Sedangkan pada rangkaian B, yang menggunakan tegangan 4 volt dan arus 0,4 A,

diperoleh perubahan suhu 2ºC.

Pada percobaan rangkaian A, kalor yang diserap oleh air sebanyak 1777,97

joule,kalor yang diserap kalorimeter sebanyak 107,97 joule, dan kalor yang diserap

pengaduk sebanyak 3,44 joule. Total panas yang diserap pada percobaan rangkaian A

adalah 1889,32 joule, sedangkan panas yang ditimbulkan arus listrik hanya 1260 juole.

Sedangkan pada percobaan dengan rangkaian B, kalor yang diserap oleh air sebanyak

1422,37 joule, kalor yang diserap kalorimeter sebanyak 86,37 joule, dan kalor yang

diserap pengaduk sebanyak 2,75 joule. Total panas yang diserap pada percobaan

rangkaian A adalah 1511,49 joule, sedangkan panas yang ditimbulkan arus listrik hanya

960 joule.

Penentuan kalor jenis dari pengaduk dan kalorimeter juga kami menemukan

kesulitan, karena kami tidak mengetahui dengan pasti bahan dasar yang dipakai untuk

membuat kalorimeter . Akan tetapi kami sudah mencari buku yang membahas kalor jenis

dari beberapa bahan, sehingga dapat diperoleh kalor yang diserap oleh pengaduk dan

kalorimeter pada masing – maing percobaan.

Pada ralat keraguan dimasing – masing variabel, diperoleh data yang sangat

bervariasi, untuk ralat keraguan berat kalorimeter kosong diperoleh (113,65 ± 0,44) gr,

berat pnaduk diperoleh (3,62 ± 0,093) gr, berat kalorimeter total ( pengaduk, tutup, dan

air ) diperoleh (289,60 ± 0,23) gr. Untuk ralat keraguan pada suhu pada percobaan

dengan rangkaian A diperoleh (32,175 ± 1,7773) oC, sedangkan untuk percobaan pada

rangkaian B diperoleh (32,175 ± 1,7773) oC. Ralat keraguan untuk tegangan pada

rangkaian A diperoleh (3,5 ± 0,25) V, untuk ralat keraguan tegangan rangkaian B

diperoleh (24 ± 0,25) V. Ralat keraguan arus untuk rangkaian A diperoleh (0,6 ± 0,05) A,

sedangkan ralat keraguan untuk rangkaian B diperoleh (0,4 ± 0,05 )A. Ralat

Kebenaran untuk masing – masing perhitungan variable, kebenaran praktikum

untuk berat kalorineter kosong diperoleh 99,61 %. Kebenaran praktikum untuk berat

pengaduk diperoleh 97,43%. Kebenaran praktikum untuk berat kalorimeter total

(pengaduk,air,dan tutup) diperoleh 99.92 %. Kebenaran praktikum untuk suhu pada

rangkaian A diperoleh 94,48%, sedangkan kebebaran praktikum untuk suhu pada

rangkaian B diperoleh 95,39%. Kebenarn praktikum untuk tegangan pada rangkaian A

diperoleh 92,86%, sedangkan kebenaran praktikum tegangan pada rangkaian B diperoleh

93,75%. Kebenaran praktikum untuk arus pada rangkaian A diperoleh 91,7%, sedangkan

kebenaran praktikum untuk arus pada rangkaian B diperoleh 87,5%.

Dalam praktikum ini secara umum sudah baik, dapat dilihat dari hasil kebenaran

dalam praktikum. Kami juga telah memahami materi yang berhubungan dengan

percobaan ini.

KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan tentang Panas yang Ditimbulkan Oleh Arus Listrik

dapat disimpulkan bahwa :

1. Kalor atau panas yang ditimbulkan arus listrik meliputi teori – teori kalor,

kapasitas kalor, kalor jenis, rangkaian arus searah dan hukum joule.

2. Pada percobaan ini, perolehan perubahan suhu diperoleh tergantung dari faktor-

faktor suhu awal air, besarnya arus listrik, besarnya tegangan, disamping itu juga

dipengaruhi oleh faktor teknis, seperti ketepatan dalam pengukuran dan ketelitian

dalam pembacaan skala.

3. Dari percobaan ini kita mengetahui bahwa arus listrik, yaitu arus searah dapat

menimbulkan panas. Dalam kehidupan sehari-haripun dapat dinyatakan secara

nyata, contohnya setrika, kompor listrik, dan lain-lainnya. Dalam percobaan ini,

kita menggunakan rangkaian listrik yang sederhana menggunakan kalorimeter,

amperemeter, voltmeter, tahanan geser dan power supply.

4. Dari grafik suhu vs waktu dapat dinyatakan bahwa perubahan suhu berbanding

lurus dengan perubahan waktu.

5. Rumus yang digunakan untuk mencari kalor yang ditimbulkn arus listrik adalah

E = V. I. t

6 Rumus yang digunakan untuk mencari kalor yang diserap (Q) adalah

Q= m . c . ∆t

Untuk pembuktian hukum joule tidak mencapai hasil yang tepat, namun sudah

mendekati. Hal ini dipengaruhi oleh banyak factor yaitu ketelitian, ketepata dalam

pembacaan skala dan factor teknis lainya.

XI. LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA

Alonso,M and E.J. Finn.1979.Fundamental University Physics,2 vols, 2d ed.

Gabriel,JF.1999.Fisika Lingkungan.Jakarta:Hipokrates

Satriya Wibawa,I Made.Penuntun Praktik Fisika Dasar. Bali: Laboratorium Fisika Dasar

Van Cleave,Janice Pratt.Teaching The Fun of Physics.1989.Semarang:Effar Offset

Van Klinken,Gerry.1989.Laboratorium Fisika untuk Universitas.Semarang:Satya

Wacana

panas yang ditimbulkan arus listrik

Documents