KR01 Disipasi Kalor Hot Wire-Eki NoerfitriyaniTLink

LAPORAN PRAKTIKUM

Remote Laboratory

Disipasi Kalor HotWire

Nama : Eki Noerfitriyani

NPM : 1306368053

Fakultas/Prodi : Teknik/Teknik Lingkungan

No&Nama Percobaan :KR01, Disipasi Kalor HotWire

Minggu Percobaan : Ke-1

Tanggal Percobaan : 21 September 2013

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UPP IPD

UNIVERSITAS INDONESIA

2013

I. Tujuan Praktikum

Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.

II. Alat

1. Kawat pijar (hotwire)

2. Fan

3. Voltmeter dan Ampmeter

4. Adjustable power supply

5. Camcorder

6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Teori

Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai sensor

untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini terdiri dari

sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja. Masing masing

ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang mengalir pada probe

tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya energi listrik yang terdisipasi

sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe tersebut dan lamanya waktu arus

listrik mengalir.

P = v i t .........( 1 )

Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah

besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan nilai

resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.

Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang dirumuskan

sebagai :

Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).

Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).

Hotwire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan

antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan referensi (reference velocity , U)

setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat

dievaluasi menggunakan persamaan tersebut. Persamaan yang didapat berbentuk persamaan

linear atau persamaan polinomial.

Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur ambient

dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang hasilkan oleh fan.

Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang diberikan ke fan yaitu 70 ,

110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.

IV. Cara Kerja

1. Mengaktifkan Web Cam;

2. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengklik pilihan drop

down pada icon atur kecepatan aliran;

3. Menghidupkan motor penggerak kipas dengan mengklik radio button

pada icon menghidupkan power supply kipas;

4. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hotwire dengan cara

mengklik icon ukur; 5. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70, 10, 150, 190, dan 230 m/s.

V. Data Percobaan

1. Kecepatan Angin 0 m/s

Tabel 1.1 Grafik 1.1



0

10

20

30

40

50

60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kec Angin

V-HW

I-HW

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kec Angin

V-HW

I-HW

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 0 2.112 53.9

2 0 2.104 53.9

3 0 2.110 53.9

4 0 2.112 53.9

5 0 2.112 53.9

6 0 2.112 54.0

7 0 2.112 54.2

8 0 2.112 54.3

9 0 2.112 54.5

10 0 2.112 54.5

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 70 2.047 54.5

2 70 2.047 54.6

3 70 2.047 54.6

4 70 2.048 54.7

5 70 2.047 54.8

6 70 2.047 54.9

7 70 2.048 55.1

8 70 2.047 55.3

9 70 2.046 55.6

10 70 2.047 55.7





0

20

40

60

80

100

120

1 3 5 7 9

Kec Angin

V-HW

I-HW

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1 3 5 7 9

Kec Angin

V-HW

I-HW

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 110 2.032 56.0

2 110 2.031 55.6

3 110 2.031 55.4

4 110 2.031 55.2

5 110 2.030 55.0

6 110 2.031 54.8

7 110 2.030 54.7

8 110 2.030 54.8

9 110 2.030 54.8

10 110 2.029 54.9

Waktu Kec

Angin

V-HW I-HW

1 150 2.021 56.2

2 150 2.021 55.5

3 150 2.022 55.2

4 150 2.022 54.9

5 150 2.021 55.0

6 150 2.021 55.1

7 150 2.022 55.6

8 150 2.021 56.2

9 150 2.022 56.6

10 150 2.023 56.5


Waktu Kec

Angin

V-

HW

I-HW

1 190 2.017 55.8

2 190 2.017 55.5

3 190 2.018 55.2

4 190 2.017 55.0

5 190 2.018 55.1

6 190 2.018 55.2

7 190 2.017 55.6

8 190 2.017 56.1

9 190 2.017 56.6

10 190 2.017 56.8




0

50

100

150

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kec Angin

V-HW

I-HW

0

50

100

150

200

250

1 3 5 7 9

Kec Angin

V-HW

I-HW

Waktu Kec

Angin

V-

HW

I-

HW

1 230 2.014 57.0

2 230 2.014 56.3

3 230 2.014 55.5

4 230 2.014 55.0

5 230 2.014 55.4

6 230 2.014 56.3

7 230 2.014 56.9

8 230 2.014 56.5

9 230 2.014 55.5

10 230 2.013 55.1

VI. Tugas dan Evaluasi

1. Tugas

a. Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran

udara.

b. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkan hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin.

c. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire. d. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat

menggunakan kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin?

e. Berilah analisis dari hasil percobaan ini.

2. Evaluasi

a. Grafik hubungan tegangan hotwire dengan waktu untuk tiap kecepatan aliran udara

Grafik 2.1

1.96

1.98

2

2.02

2.04

2.06

2.08

2.1

2.12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tega

nga

n (

v)

Waktu (t)

Grafik Tegangan (v) terhadap Waktu (t)

0 m/s

70 m/s

110 m/s

150 m/s

190 m/s

230 m/s

b. Grafik hubungan tegangan hotwire dengan kecepatan aliran angin

1) Tabel Hubungan antara Tegangan (V) dengan Kecepatan Aliran Angin (m/s)

Tegangan Rata-rata (v) Kec. Aliran Angin (m/s)

2.111 0

2.0471 70

2.0305 110

2.0216 150

2.0173 190

2.0139 230

Tabel 2.1

2) Grafik Hubungan antara Tegangan (V) dengan Kecepatan Aliran Angin (m/s)

1.96

1.98

2

2.02

2.04

2.06

2.08

2.1

2.12

0 70 110 150 190 230

tega

nga

n r

ata

-rat

a (v

)

Kec. Aliran Angin (m/s)

Grafik Tegangan (v) terhadap Kec. Aliran Angin (m/s)

Series 1

c. Persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire

1) Metode Least Square

x y xy

0 2.111 0 0

70 2.0471 4900 143.297

110 2.0305 12100 223.355

150 2.0216 22500 303.24

190 2.0173 36100 383.287

230 2.0139 52900 463.197

total 750 12.2414 128500 1516.376

X= kecepatan aliran angin

Y= tegangan

Y=bxa

m=b

b = ( ) ( )

= (6*1516.376)-(750*12.2414)/(6*128500)-(562500)

= -3.97

a= ( ) ( ) =(128500*12.2414)-(750*1516.376)/(6*128500)-(562500)

= 2.08

Maka didapatkan persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan

hotwire yaitu y=-3.97x+2.08

d. Apakah kita dapat menggunakan kawat hotwire sebagai pengukur kecepatan

angin? Jawab: ya, kawat Hotwire dapat sebagai pengukur kecepatan angin .

e. Analisis hasil percobaan

1) Analisis Percobaan

Pada percobaan Disipasi Kalor Hot Wire ini tentu saja perlu diperhatikan bahwa peralatan yang digunakan selama percobaan tersedia.

Percobaan ini dilakukan via online dengan mengakses link r-Lab, untuk

itu diperlukannya jaringan internet untuk dapat mengakses link tersebut.

Dalam percobaan ini, sumber udara yang digunakan adalah kipas angin

(fan). Kecepatan angin yang digunakan divariasikan, yaitu 0 m/s, 70 m/s,

110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s. Pada percobaan yang pertama,

digunakan kecepatan angin sebesar 0 m/s. Pada keadaan tersebut,

kecepatan angin belum mempengaruhi tegangan dan arus listrik.

Kemudian kipas angin dinyalakan kembali dengan variasi kecepatan aliran

angin yang telah ditentukan sebelumnya. Ketika kipas angin dinyalakan,

kecepatan angin mempengaruhi besar tegangan dan arus listrik yang

mengalir. Semakin besar kecepatan angin, semakin besar pula arus

listriknya. Sedangkan tegangan yang mengalir semakin kecil dikarenakan

udara yang dihembuskan oleh kipas angin mempengaruhi resistensi pada

kawat yang selanjutnya mempengaruhi tegangan dan arus listriknya. Besar

kecilnya perubahan resistensi inilah yang mempengaruhi perubahan kalor

yang terjadi pada probe.

Energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan, arus listrik

yang mengalir di probe tersebut, dan lamanya waktu arus listrik mengalir.

Besarnya sesuai dengan persamaan (1).

2) Analisis Data

Berdasarkan data yang diperoleh saat percobaan, dapat diketahui hasilnya untuk

percobaan saat kecepatan aliran angin sebesar yaitu 0 m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150

m/s, 190 m/s, dan 230 m/s. Dari data, didapatkan hasil bahwa semakin besar

kecepatan angin yang digunakan, maka akan semakin besar pula nilai arus

listriknya dan semakin kecil nilai dari tegangan yang mengalir pada kawat

hotwire.

Dari data pula dapat dibuatnya grafik 1 sampai 6 yang menjelaskan mengenai

hubungan antara Tegangan Hotwire dengan Waktu. Berdasarkan grafik tersebut,

dapat dilihat bahwa tegangan yang mengalir memiliki sedikit perubahan namun

relatif stabil. Hal ini terjadi karena udara dari kipas angin tidak secara langsung

berubah kecepatannya. Misalnya dari kecepatan angin 0 m/s yang diubah

menjadi 70 m/s, tentu saja ketika kipas angin dinyalakan, kecepatan angin tidak

langsung 70 m/s. Angin mengalami percepatan terlebih dahulu sehingga pada

akhirnya mencapai kecepatan 70 m/s.

Selain grafik tersebut, ada pula grafik yang menjelaskan hubungan antara

Tegangan dan Kecepatan Aliran Angin, terlihat bahwa tegangan yang mengalir

pada hotwire berbanding terbalik dengan kecepatan angin yang dilepaskan oleh

kipas angin. Semakin besar kecepatan angin yang diberikan kipas angin, maka

nilai tegangan yang mengalir pada kawat hotwire semakin kecil. Grafik yang

dihasilkan menunjukkan adanya keterkaitan antara data hasil percobaan dengan

kondisi yang seharusnya terjadi, yaitu kecepatan angin dari kipas angin

berbanding terbalik dengan tegangan yang dihasilkan oleh probe tersebut.

VII. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan Disipasi Kalor Hot Wire yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa besarnya energi listrik yang terdisipasi berbanding lurus dengan tegangan, arus listrik

yang mengalir, dan lamanya waktu arus listrik mengalir. Kemudian, semakin besar kecepatan

angin yang diberikan, maka semakin besar nilai resistensi yang dihasilkan, dan semakin besar

pula arus listrik yang mengalir. Penurunan tegangan yang mengalir pada kawat berlangsung

seiring dengan meningkatnya kecepatan angin yang berlangsung. Dari percobaan yang telah

dilakukan, maka didapatkan persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire

yaitu y=-3.97x+2.08 . Dapat disimpulkan pula bahwa hot wire dapat digunakan sebagai

pengukur kecepatan aliran udara.

VIII. 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.

3. Link RLab http://sitrampil4.ui.ac.id/kr01

Documents

KR01 Disipasi Kalor Hot Wire-Eki NoerfitriyaniTLink