LAPORAN PRAKTIKUM R-LAB Calori Work

Nama / NPM

: Fachryan Zuhri / 1106012224

Fak / Prog Studi

: Teknik / Teknologi Bioproses : KR02 Calori Work

No. Percobaan

Minggu Percobaan

: VI

Tanggal Percobaan

: 27 Maret 2012

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 PercobaanEksperimen 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 kawatkonduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengklik icon ukur!

5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah hinggamendekati temperatur awal saat diberikan V0 .

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

V.

Data PengamatanWaktu (s) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3 6 9 12 15 18 21 I (A) 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 23.84 34.22 34.22 34.22 34.22 34.22 34.22 34.34 V (volt) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 Suhu 20.8 20.8 20.8 20.8 20.8 20.8 20.8 20.8 20.8 20.8 20.6 20.6 20.8 20.9 21.1 21.3 21.4

24 27 30 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

34.22 34.22 34.22 40.61 40.61 40.61 40.61 40.61 40.61 40.61 40.61 40.61 40.61 48.94 48.94 48.94 48.94 48.94 48.94 48.94 48.94 48.94 48.94

0.6 0.6 0.6 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45 1.45

21.5 21.6 21.6 21.3 21.4 21.8 22.2 22.6 22.9 23.2 23.5 23.8 24 20.6 20.9 21.7 22.5 23.4 24.1 24.8 25.3 25.9 26.4

VI.

Pengolahan Data

1. Grafik Hubungan antara Suhu dan Waktu pada Setiap Tegangan

Tegangan 0 Volt25 20 Suhu (C) 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (s)

Tegangan 0.6 Volt21.8 21.6 21.4 Suhu (C) 21.2 21 20.8 20.6 20.4 0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (s)

Tegangan 0.97 Volt24.5 24 23.5 Suhu (C) 23 22.5 22 21.5 21 0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (s)

Tegangan 1.45 Volt30 25 Suhu (C) 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (s)

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 energi 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 0.6 VoltWaktu (s) x 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 Suhu ( 20.6 20.6 20.8 20.9 21.1 21.3 21.4 21.5 21.6 21.6 ) 0.2 0.2 0 0.1 0.3 0.5 0.6 0.7 0.8 0.8 -y

Dengan menggunakan metode least square, didapatkan:

Jadi, berdasarkan hasil dari metode least square di atas, didapatkan persamaan linear garis, yaitu

Grafik hubungan antara perubahan suhu dengan waktu pada tegangan 0.6 volt0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Peubahan Suhu (C)

Waktu (s)

B. Perhitungan Nilai Kapasitas Panas Kawat pada tegangan 0.97 VoltWaktu (s) x 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 Suhu ( 21.3 21.4 21.8 22.2 22.6 22.9 23.2 23.5 23.8 24 ) 0.5 0.6 1 1.4 1.8 2.1 2.4 2.7 3 3.2 y

Dengan menggunakan metode least square, didapatkan:

Jadi, berdasarkan hasil dari metode least square di atas, didapatkan persamaan linear garis, yaitu

Grafik hubungan antara perubahan suhu dengan waktu pada tegangan 0.97 Volt3.5 Perub ahan Suhu (C) 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 5 10 15 20 25 30 35

Waktu (s)

C. Perhitungan Nilai Kapasitas Panas Kawat pada tegangan 1.45 VoltWaktu (s) x 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 Suhu ( 20.6 20.9 21.7 22.5 23.4 24.1 24.8 25.3 25.9 26.4 ) 0.2 0.1 0.9 1.7 2.6 3.3 4 4.5 5.1 5.6 -y

Dengan menggunakan metode least square, maka didapatkan:

\

Jadi, berdasarkan hasil dari metode least square di atas, didapatkan persamaan linear garis, yaitu

Grafik hubungan antara perubahan suhu dengan waktu pada tegangan 1.45 Volt7 6 Perubahan Suhu (C) 5 4 3 2 1 0 -1 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu (s)

Dari tiga percobaan yang dilakukan pada tegangan yang berbeda, maka didapatkan tiga nilai c dari setiap percobaan, antara lain: , pada tegangan 0.6 volt , pada tegangan 0.97 volt , pada tegangan 1.45 volt Sehingga didapatkan nilai rata-rata c dari kawat yang digunakan adalah

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 = 0,6 V), V2 (Tegangan = 0.97 V), dan V3 (Tegangan = 1.45 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

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 229.18 . 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, bisa diperkirakan bahwa kawat yang digunakan dalam percobaan ini adalah perak karena nilai c yang diperoleh mendekati nilai c dari perak itu sendiri yaitu sebesar 233 .

4. Analisis Kesalahan

Dari hasil yang didapatkan, Kesalahan literatur yang terjadi sebesar:

Lalu, dalam perhitungan gradien pada setiap tegangannya dengan menggunakan metode least square, ada kesalahan relatif yang terjadi, yaitu sebesar:

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

VIII. 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 229.18 5. Kawat konduktor yang dipakai diperkirakan adalah jenis perak 6. Kesalahan literatur dari percobaan ini adalah 1.64 % 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