Upload
ameliasyifaa
View
27
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
fisdas
Citation preview
LAPORAN PRAKTIKUM
Calori Work
Nama : Amelia Syifa Herningtyas
NPM : 1306368204
Fakultas : Teknik
Departemen/Prodi : Teknik Metalurgi & Material/ Teknik Metalurgi &
Material
Kode Praktikum : KR02
Tanggal Praktikum : Selasa, 4 Maret 2014
Minggu Percobaan : II
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar
(UPP-IPD)
Universitas Indonesia
Depok
KR02 - Calori Work
Tujuan
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
Alat
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
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
panas atau biasa disebut kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda
yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Satuan kalor adalah
kalori, dimana 1 kalori adalah kalor yang diperlukan untuk menaikkan temperatur 1 gr air
sebesar 1o C. Besar kecilnya kalor atau panas yang dibutuhkan suatu benda bergantung pada
tiga faktor, yaitu massa zat, jenis zat (kalor jenis), dan perubahan suhu. Dalam bahasan kalor
ini, ada yang disebut kapasitas kalor, kalor jenis, dan perpindahan kalor. Kapasitas kalor
merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh suatu zat untuk menaikkan suhu sebesar 1o
C. Sementara itu kalor jenis merupakan banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan 1
gram zat sebesar 1o C.
Berdasarkan Hukum Kekekalan Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi
energi kalor dan juga sebaliknya, energi kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Sehingga
antara kalor dan energi listrik berhubungan. Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap
sama dengan besar kalor yang dihasilkan.
Pada percobaan kali ini akan dilakukan pengkonversian energi dari energi listrik
menjadi energi panas. Pengertian energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau
menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari
satu titik ke titik yang lain). Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu
konduktor yang mempunyai resistansi dinyatakan dengan persamaan :
Dimana :
W = energi listrik ( joule )
v = Tegangan listrik ( volt )
i = Arus listrik ( Ampere )
t = waktu / lama aliran listrik ( sekon )
Energi kalor yang dihasilkan oleh kawat konduktor dinyatakan dalam 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/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.
Hubungan antara Energi Listrik dengan Energi Kalor
Seperti yang dikatakan dalam hukum kekekalan energi, energi tak dapat
dimusnahkan atau dihilangkan, energi hanya dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk
lainnya. Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya. Di bawah ini
adalah hubungan antara energi listrik dengan energi kalor.
Dimana :
I = Kuat arus listrik (A)
V = Tegangan (Volt)
R = Hambatan (ohm)
t = Waktu yang dibutuhkan (sekon)
m = Massa (kg)
c = Kalor jenis (J/ kg oC)
Cara Kerja
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah
halaman ini.
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, lalu menunggu 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.
Referensi
1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,
2000.
2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,
John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
Link RLab
http://sitrampil3.ui.ac.id/kr02
Data Pengamatan
Hubungan waktu dengan perubahan temperatur pada saat V0 = 0V
Waktu I V Temp
3 23.84 0.00 21.5
6 23.84 0.00 21.5
9 23.84 0.00 21.5
12 23.84 0.00 21.5
15 23.84 0.00 21.5
18 23.84 0.00 21.5
21 23.84 0.00 21.5
24 23.84 0.00 21.5
27 23.84 0.00 21.5
30 23.84 0.00 21.6
http://sitrampil3.ui.ac.id/kr02
Hubungan waktu dengan perubahan temperatur pada saat V1 = 0.66V
Waktu I V Temp
3 35.36 0.66 21.5
6 35.36 0.66 21.6
9 35.36 0.66 21.8
12 35.36 0.66 21.9
15 35.36 0.66 22.1
18 35.36 0.66 22.3
21 35.36 0.66 22.4
24 35.36 0.66 22.6
27 35.36 0.66 22.7
30 35.36 0.66 22.8
Hubungan waktu dengan perubahan temperatur pada saat V2 = 1.59 V
Waktu I V Temp
3 51.56 1.59 22.1
6 51.56 1.59 22.5
9 51.56 1.60 23.4
12 51.56 1.60 24.4
15 51.56 1.60 25.4
18 51.56 1.60 26.3
21 51.56 1.60 27.1
24 51.56 1.60 27.8
27 51.56 1.60 28.5
30 51.56 1.60 29.1
Hubungan waktu dengan perubahan temperatur pada saat V3 = 1.07 V
Waktu I V Temp
3 42.32 1.07 21.8
6 42.32 1.07 22.0
9 42.32 1.07 22.4
12 42.32 1.07 22.9
15 42.32 1.07 23.4
18 42.32 1.07 23.8
21 42.32 1.07 24.1
24 42.32 1.07 24.4
27 42.32 1.07 24.8
30 42.32 1.07 25.0
Grafik
Grafik pada saat V0 = 0 Volt
Grafik pada saat V1 = 0.66 Volt
21.44
21.46
21.48
21.5
21.52
21.54
21.56
21.58
21.6
21.62
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Suhu (0C)
V0
20.5
21
21.5
22
22.5
23
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Suhu (0C)
V1
Grafik pada saat V2 = 1.59 Volt
Grafik pada saat V3 = 1.07 Volt
0
5
10
15
20
25
30
35
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Suhu (0C)
V2
20
21
22
23
24
25
26
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Suhu (0C)
V3
Pengolahan Data
Percobaan ini dilakukan pada empat nilai tegangan yang berbeda, yaitu 0 V; 0.66V;
1.07 V; 1.59 V. Pada setiap tegangan dilakukan 10 kali pengukuran dengan selang waktu
setiap pengukuran 3 detik, sehingga didapatkan total data tiap tegangan adalah 10 buah data.
Suhu awal yang dimaksud adalah suhu pertama saat percobaan dimulai, yaitu 21,5 oC.
Berdasarkan teori didapatkan bahwa energi listrik yang diterima oleh kawat akan diubah
menjadi energi panas (kalor). Hubungan antara kalor dan energi panas ditunjukan oleh
persamaan berikut :
Jika direfleksikan ke persamaan garis y = mx, maka T y, t x,
m
Dengan menggunakan metode least square:
V1 = 0.66 Volt
i Xi Yi Xi2
Yi2
XiYi
1 3 0 9 0 0
2 6 0.1 36 0.01 0.6
3 9 0.3 81 0.09 2.7
4 12 0.4 144 0.16 4.8
5 15 0.6 225 0.36 9.0
6 18 0.8 324 0.64 14.4
7 21 0.9 441 0.81 18.9
8 24 1.1 576 1.21 26.4
9 27 1.2 729 1.44 32.4
10 30 1.3 900 1.69 39
165 6.7 3465 0.641 148.2
=
. . = m . .
=
m = b = 0.05
m =
c =
c = 235.29
Jadi, C1 = 235.29 J/KgoC
V2 = 1.59 Volt
i Xi Yi Xi2
Yi2
XiYi
1 3 0.6 9 0.36 1.8
2 6 1.0 36 1.0 6
3 9 1.9 81 3.61 17.1
4 12 2.9 144 8.41 34.8
5 15 3.9 225 15.21 58.5
6 18 4.8 324 23.04 86.4
7 21 5.6 441 31.36 117.6
8 24 6.3 576 39.69 151.2
9 27 7 729 49 189
10 30 7.6 900 57.76 228
165 41.6 3465 229.44 890.4
m =
m =
c =
c =149.055
Jadi, C2 = 149.055 J/KgoC
V3 = 1.07 V
i Xi Yi Xi2
Yi2
XiYi
1 3 0.3 9 0.09 0.9
2 6 0.5 36 0.25 3
3 9 0.9 81 0.81 8.1
4 12 1.4 144 1.96 16.8
5 15 1.9 225 3.61 28.5
6 18 2.3 324 5.29 41.4
7 21 2.6 441 6.76 54.6
8 24 2.9 576 8.41 69.6
9 27 3.3 729 10.89 89.1
10 30 3.5 900 12.25 105
165 19.6 3465 50.32 417
m =
m =
c =
c =808.614
Jadi, C3 = 808.614 J/KgoC
Dari ketiga nilai c yang diperoleh:
c =
c =
c = 397.653 J/KgoC
Berdasarkan literatur yang saya dapat yaitu:
nilai kalor jenis yang didapat mendekati nilai kalor jenis tembaga sebesar 390 J/KgoC. Maka
dapat dihitung kesalahan relatifnya sebesar :
Kesalahan Relatif = |
|
|
|
= 0.020%
Analisis
1. Analisis Percobaan
Pada percobaan KR02 tentang Calori Work ini dilakukan secara online melalui rLab
yang bertujuan untuk menghitung kapasitas kalor suatu kawat konduktor. Percobaan ini
dilakukan dengan pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu. Lalu terjadi perubahan
temperatur pada kawat yang dialiri listrik tersebut. Dari percobaan ini terbukti bahwa hukum
kekekalan energi berlaku, dimana energi tidak dapat dilenyapkan dan hanya dapat berubah
bentuk. Dari percobaan ini diketahui perubahan bentuk tersebut adalah dari energi listrik,
menjadi energi kalor. Hal ini diketahui dari adanya perubahan temperatur.
Diketahui bahwa kawat konduktor memiliki massa 2 gr atau dalam satuan SI sebesar
2x10-3
Kg. Dalam praktek, praktikan mengklik tombol ukur untuk mendapatkan data berupa
arus, tegangan, dan suhu yang bervariasi setiap 3 detik (hingga data ke 10). Percobaan
dilakukan hingga 4 kali percobaan yang masing-masing untuk V0 = 0 V, V1= 0.66 V, V2=
1.59 V, dan V3= 1.07 V.
2. Analisis Hasil dan Pengolahan Data
Dengan data yang diperoleh, kita dapat menghitung kapasitas kalor suatu zat dengan
memasukkan data yang ada ke dalam persamaan yang telah ada di prinsip dasar. Dalam
percobaan ini, didapat hasil bahwa bahan yang digunakan memiliki kalor jenis sebesar
397.653 J/KgoC. Maka praktikan mengambil kesimpulan bahwa bahan yang digunakan
adalah bahan tembaga dengan kesalahan relatif yang terjadi dalam percobaan sebesar
0,020%. Hal ini disebabkan adanya kesalahan sistematik.
Kesalahan sistematik yang terjadi :
Pada percobaan diasumsikan bahwa energi listrik yang diberikan pada percobaan ini
diubah 100% menjadi energi kalor, namun pada kenyataannya energi yang dikonversikan
tidak 100% diubah menjadi energi kalor, tapi ada sebagian yang terbuang ke lingkungan.
3. Grafik
Berdasarkan pengamatan yang diperoleh dapat dilihat bahwa grafik tidak sepenuhnya
berbentuk garis lurus, seharusnya grafik yang dihasilkan adalah grafik garis lurus. Hal ini
disebabkan oleh kesalahan-kesalahan yang terjadi saat praktikum berlangsung. Grafik
menunjukkan variabel x yang diwakili oleh waktu (s) dan variabel y diwakili oleh suhu (oC).
Untuk grafik pada saat V1,V2, dan V3 memiliki garis yang berliku namun
penyimpangan dari garis liniernya hanya sedikit sekali. Hal ini disebabkan suhu yang masuk
ke sistem cepat sekali berubah sehingga berpengaruh pada perubahan suhu yang ditampilkan
dalam grafik tersebut. Selain itu, pada saat ingin mengetahui hasil pengamatan selanjutnya,
suhu yang ditampilkan belum menunjukkan angka yang sama seperti suhu awal, maka terjadi
beberapa hasil yang tidak sesuai literatur. Untuk grafik V0 digambarkan grafik yang tidak
lurus, hal ini disebabkan oleh tingkat kesensitifan sistem saat menangkap suhu yang berada di
sekitar sistem cukup baik. Dengan bentuk grafik yang tidak lurus sempurna itu, maka dapat
terlihat pula penyimpangan yang dihasilkan dalam pengamatan-pengamatan yang sudah
dilakukan.
Kesimpulan
1. Energi tidak dapat dilenyapkan, namun energi bisa diubah bentuk, seperti energi
listrik dikonversikan menjadi energi kalor. Namun, energi tersebut tidak 100%
dikonversikan karena ada energi yang terbuang ke lingkungan.
2. Kapasitas kalor suatu jenis kawat dapat dicari dengan kerja kalor, yakni
mengonversikan energi tegangan menjadi suhu.
3. Kawat konduktor yang dipakai pada percobaan ini berjenis tembaga dengan kalor
jenis zat sebesar 397.653 J/KgoC dengan kesalahan relatif sebesar 0,020%
4. Kapasitas kalor bergantung pada besarnya tegangan, arus, massa bahan, perubahan
suhu, dan juga waktu
Referensi
1. Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,
2000.
2. Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition,
John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
Link RLab
http://sitrampil3.ui.ac.id/kr02
KR02 - Calori WorkTujuanMenghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.AlatTeoriCara KerjaTugas & EvaluasiReferensiLink RLab= ,,10148.2.(1656.7) -,103465. ,(165)-2..=0.05Jadi, C1 = 235.29 J/KgoC=,()() -,-2.,()-2..= ,,10890.4.(16541.6) -,103465. ,(165)-2..=0.275Jadi, C2 = 149.055 J/KgoC V3 = 1.07 V=,()() -,-2.,()-2..= ,,. -,Xi-2. (,Xi)-2..,,10417.(16519.6) -,103465. ,(41.52)-2..=0.028Jadi, C3 = 808.614 J/KgoCDari ketiga nilai c yang diperoleh:c = ,,-1.+,-2.+,-3.-3.c = ,235.29 +149.055+808.614-3.c = 397.653 J/KgoCBerdasarkan literatur yang saya dapat yaitu:nilai kalor jenis yang didapat mendekati nilai kalor jenis tembaga sebesar 390 J/KgoC. Maka dapat dihitung kesalahan relatifnya sebesar :Kesalahan Relatif = ,, - ..100%=,,397.653390-390..100%= 0.020%