PERCOBAAN IEFEK PANAS DARI ARUS LISTRIK

I. TUJUANMempelajari efek panas karena arus listrik dan menentukan kesetaraan kkal(kilo kalori) per jam yang sama dengan daya listrik, yang selanjutnya dapat dibuktikan atau dicari nilai-nilai konstanta joule.

II. DASAR TEORIPada fenomena tentang pertukaran kalor/panas dan kalorimeter, diperoleh kesimpulan bahwa 1 kkal adlah merupakan energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1oC.Satuan daya di nyatakan dalam watt, baik untuk daya mekanik maupun listrik Sedangkan hubungan antara satuan daya dan energi adalah:

1 joule/detik = 1 wattDalam besarsn listrik1 volt x 1 ampere = 1 wattatau rumusan daya listrik(P) adalahP = V x I = 12 R(watt)

Daya merupakan energi per satuan waktu, sehingga energi listrik dapat dinyatakan dengan W = P. t = V . I. t = I2 R.t(joule)Dimana:W = kerja(energi), jouleI= Arus,ampereR= resistansi, ohmt= waktu, detik

Pada percobaan ini sebelum koil pemanas listrik dicelupkan ke dalam air dengan massa yang telah diketahui, dalam sebusah kalorimeter. Dengan menganggap bahwa semua panas yang ditimbulkan oleh resistansi koil dipindahkan ke air, dan tidak ada rugi rugi kalor, baik dari kalorimeter maupin yang menuju ke kalorimeter. Persamaan kapasitas kalor dari keadaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut:

Q = (mair Cair + mbej Cbej) (Tf - Tc)Dimana:Q= kalor, kalmair= massa air, kgmbej= massa bejana bagian dalam kalorimeter, kgCair= kalor jenis air, 1000 kal/kg0CCbej = kalor jenis bejana, kal/kg0CTf= temperatur air dan kalorimeter sesudah dipanaskan, 0CTc= temperatur air dan kalorimeter sebelum dipanasakan, 0C

Yang perlu diingat, bahwa hubungan dasar Antara panas dan energi ditunjukkan dengan persamaan joule sebagai berikut :W = J. QDimana:W= kerja(energi), jouleQ= kalor, kalJ = konstanta joule = 4,184 joule/kal

Dengan substitusi persamaan (4) ke dalam persamaan (2) diperoleh JQ = I2 . R. tAtauJ =

KALORIMETER

Suatu calorimeter adalah bejana penyimpanan yang terisolasi, yang dilengkapi dengan pengaduk dan sebuah pengukur suhu(termometer). Pada waktu dilakukan percobaan, bejana tersebut dikelilingi ruang kedap udara. Bentuk lainnya adalah bejana yang terbuat dari plastic. Plastic merupakan isolator yang baik dimana panas tidak dapat menembus lebih jauh melalui dinding dindingnya.Bila menggunakan calorimeter dengan bejana metal, bejana bagian dalam akan menambah atau mengurangi energi sebagaimana halnya dengan perubahan temperature ruang. Ruang kedap udara menahan rugi rugi ke bejana bagian luar, sehingga memungkinkan percobaan dilakukan dengan relative cepat. Dalam menggunakan calorimeter, perlu diperiksa panas yang hilang ataupun yang diterima oleh calorimeter. Hal ini diklakukan dengan mengetahui konstatnta calorimeter, yaitu rasio antara perubahan energi dalam calorimeter, dan perubahan calorimeter, yang dinyatakan dalam kal/0C. Namun pada buku manual peralatan calorimeter biasanya sudah terdapat catatan mengenai kalor jenisnya.

III. PERALATAN

1. Kalorimeter (JK 100)1 unit2. DC Power Supply (031932)1 unit3. DC Amperemeter (77AA004302)1 unit4. DC Voltmeter (TST 59-12)1 unit5. termometer1 unit6. kabel penghubung5 unit7. timbangan1 unit8. stopwatch1 unit

IV. RANGKAIAN PERCOBAAN

V. LANGKAH KERJA

1. Timbang kalorimeter kosong yang telah dilepas tutupnya.2. Isilah kalorimeter dengan air secukupnya, dengan tinggi tidak boleh menyentuh kedua terminal coil.3. Timbang kalorimeter yang telah diisi air.4. Susun rangkaian seperti pada gambar, dengan termometer yang telah dipasang pada kalorimeter.5. Atur DC power supply sampai amperemeter menunjukkan pengukuran 1,5 A, kemudian matikan dahulu DC power supply sebelum memulai.6. Siapkan stop watch, kemudian nyalakan DC power supply bersamaan dengan dimulainya stopwatch, kemudian ukur dan catat suhunya tiap menit hingga 10menit.7. Setelah 10 menit, matikan DC power supply.8. Buang air dalam kalorimeter9. Ulangi langkah langkah di atas, untuk arus 2 Ampere dan 2,2 Ampere.

VI. DATA HASIL PERCOBAAN

Waktu(menit)012345678910

Temp(0C)1272727,528292929,5303030,531

2272728293030,53131,53232,533

327272830323233,5343535,536

percArus I (A)Tegangan(V)Massa air(kg)Waktu (detik)Temp mula(0C)Temp akhir(0C)Joule konstanta (J/kal)

11,540,1660027315,62

2260,1560027337,99

32,26,50,1560027366,35

Dari data di atas, dapat di peroleh:

1. w = v. i. t= 4 x 1,5 x 600= 3600 joule

Q = (mair . Cair + mbej . Cbej) (Tf - Tc) = (0,16x1000 + 0,085x0,57) (31 - 27) = 640,1938 kal

2. w = v. i. t= 2 x 6 x 600= 7200 joule

Q = (mair . Cair + mbej . Cbej) (Tf - Tc) = (0,15x1000 + 0,085x0,57) (33 - 27) = 900,29 kal

3. w = v. i. t= 2,2 x 6,5 x 600= 8580 joule

Q = (mair . Cair + mbej . Cbej) (Tf - Tc) = (0,15x1000 + 0,085x0,57) (36 - 27) = 1350,436 kal

VII. ANALISA DATADari hasil percobaan menggunakan kalorimeter diatas dapat diketahui bahwa adanya arus listrik yang mengalir dapat menyebabkan panas. Arus listrik yang mengalir pada coil menyebabkan adanya beda potensial antara ujung terminal coil sehingga terjadi aliran muatan listrik. Muatan listrik tersebut bertumbukkan dengan atom logam dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya maka akan terjadi suatu efek panas yang sesuai dengan hokum Ohm yang menyatakan bahwa tumbukkan oleh pembawa muatan akan menyebabkan coil yang dialiri arus listrik memperoleh energi yang berupa energi panas.Setelah melakukan percobaan, kami bisa menghitung konstanta joule, sehingga kita bisa mengetahui berapa persen errornya. Pada percobaan ini persen eror yang kami dapatkan yaitu :1. Percobaan 1 = 34,3 %2. Percobaan 2 = 47 %3. Percobaan 3 = 51,7 %Persen eror yang kami dapatkan sangat besar hal itu mungkin dikarenakan ada perlatan yang kurang bagus keadaannya atau mungkin kesalahan kami dalam menentukan C bejana tidak sesuai dengan kalorimeter yang digunakan di lab

VIII. KESIMPULAN

Pada percobaan ini dapat ketahui bahwa arus listrik dapat mengakibatkan panas. Dapat disimpulkan bahwa 1kkal adalah merupakan energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1oC. Panas listrik yang dihasilkan dari arus listrik disebabkan munculnya beda potensial pada coil sehingga terjadi aliran muatan listrik yang bertumbukan dengan atom logam dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya maka akan terjadi suatu efek panas. Pada saat pengisian air pada kalorimeter tidak boleh sampai menyentuh kedua terminal.LAMPIRAN