Laporan Praktikum

Nama : Muhammad Arfiadi Pratama

NPM : 1206238936

Grup : 10

Kawan Kerja : 1. Muhammad Ramdhani

2. Muhammad Ridwan

3. Muhammad Thawafi Alfiansyah

4. Muthiara Maharani Azis

5. Mutia Muharani Putri

6. Ni Made Manik Savitri Narayani

7. Nizar Ghozali

No. & Nama Percobaan : KR02 – Calori Work

Minggu percobaan : Minggu ke-6

Tanggal percobaan : 8 April 2013

Laboratorium Fisika Dasar

UPP IPD

Universitas Indonesia

1. Tujuan Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor

2. Alat 1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

2. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr)

3. Termometer

4. Voltmetern dan Ampmeter

5. Adjustable power supply

6. Camcorder

7. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

3. 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 :

𝑊 = 𝑉 𝑖 𝑡 … (1)

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 untuk kenaikan temperatur.

Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan :

𝑄 = 𝑚 . 𝑐 (𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙) … (2)

Dimana

Q = Jumlah kalor yand diperlukan (kalori)

M = massa zat (gram)

C = kalor jenis zat ( 𝑘𝑎𝑙𝑔𝑟℃⁄ )

Takhir = suhu akhir zat (K)

Tawal = 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.

4. Cara Kerja Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman ini.

1. Mengaktifkan web cam (meng-klik icon video pada halaman web r-lab)

2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor

3. Menghidupkan Power Supply dengan meng-klik radio button disebelahnya.

4. Mengambil data perubahan temperatur, tegangan dan arus listrik pada kawat konduktor

tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara meng-klik icon “ukur”

5. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di webcam, tunggulah hingga mendekati

temperatur awal saat diberikan V0

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

5. Pengolahan Data 1. Data yang diambil saat memberikan tegangan V0

Waktu I V Temp

3 23.84 0.00 17.0

6 23.84 0.00 17.0

9 23.84 0.00 17.1

12 23.84 0.00 17.1

15 23.84 0.00 17.1

18 23.84 0.00 17.1

21 23.84 0.00 17.1

24 23.84 0.00 17.1

27 23.84 0.00 17.1

30 23.84 0.00 17.1

2. Data yang diambil saat memberikan tegangan V1

Waktu I V Temp

3 35.48 0.67 17.3

6 35.48 0.67 17.3

9 35.48 0.67 17.5

12 35.59 0.67 17.7

15 35.48 0.67 17.9

18 35.59 0.67 18.0

21 35.48 0.67 18.1

24 35.48 0.67 18.3

27 35.48 0.67 18.4

30 35.59 0.67 18.6

3. Data yang diambil saat memberikan tegangan V2

Waktu I V Temp

3 51.90 1.63 18.1

6 51.90 1.63 18.4

9 51.90 1.63 19.3

12 52.02 1.63 20.4

15 52.02 1.63 21.3

18 52.02 1.63 22.3

21 52.02 1.63 23.1

24 52.02 1.63 23.9

27 52.02 1.63 24.5

30 52.02 1.63 25.1

4. Data yang diambil saat memberikan tegangan V3

Waktu I V Temp

3 42.66 1.09 16.7

6 42.66 1.09 16.9

9 42.66 1.09 17.4

12 42.66 1.09 17.8

15 42.66 1.09 18.3

18 42.66 1.09 18.7

21 42.66 1.09 19.1

24 42.66 1.09 19.5

27 42.66 1.09 19.8

30 42.66 1.09 20.1

6. Tugas dan Evaluasi Grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang

diberikan ke kawat konduktor

Grafik saat V0 = 0 V

16.94

16.96

16.98

17

17.02

17.04

17.06

17.08

17.1

17.12

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Temperature

Grafik saat V1 = 0.67 V

Grafik saat V2 = 1.63 V

16.5

17

17.5

18

18.5

19

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Temperature

0

5

10

15

20

25

30

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Temperature

Grafik saat V3 = 1.09 V

Untuk tegangan V1, V2, dan V3 hitunglah nilai kapasitas panas (c) dari kawat konduktor yang digunakan

Untuk tegangan V1

Diketahui : i = 35,48 Ampere dan V = 0.67 V

t = 30 s – 3 s = 27 s

𝐶 =𝑉𝑖∆𝑡

∆𝑇 =

(0,67)(35,48)(27)

18,6−17,3 =

632,25

1,3 = 486,34

𝐽℃⁄

Untuk tegangan V2

Diketahui : i = 3(51.9)+7(52.02)

10 = 51,98 Ampere dan V = 1.63 V

t = 27 s

𝐶 =𝑉𝑖∆𝑡

∆𝑇 =

(1,63)(51,98)(27)

25,1−18,1 =

2287,64

7 = 326.8 𝐽 ℃⁄

Untuk tegangan V3

Diketahui : i = 42.66 Ampere dan V = 1.09 V

t = 27 s

𝐶 =𝑉𝑖∆𝑡

∆𝑇 =

(1.09)(42.66)(27)

20.1−16,7 =

1255.48

3.4 = 369.25

𝐽℃⁄

0

5

10

15

20

25

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Temperature

Berdasarkan nilai c yang saudara peroleh, tentukan jenis kawat konduktor yang digunakan.

𝑐̅ = 1

3 ∑ 𝐶𝑖

3𝑖=1 =

486,34+326,8+369,25

3 = 394,13 𝐽 ℃⁄

S = √∑(𝐶−𝐶̅)2

𝑁(𝑁−1) = √

(486,34−394,13)2+(326,8−394,13)2+(369,25−394,13)2

6 = 47,7 𝐽 ℃⁄

Jadi, kapasitas kalor dari kawat konduktor yang dipakai pada praktikum ini adalah :

(394,13 ± 47,7) 𝐽

℃⁄

7. Analisa Percobaan kali ini berjudul “ Kalori Work”. Percobaan ini dilakukan dengan Rlab, yaitu dengan

melakukan praktikum dengan menggunakan komputer yang telah terintegrasi dengan jaringan

internet. Praktikan dapat melakukan praktikum tanpa harus datang ke laboratorium yang berada di

FMIPA UI, praktikan dapat melakukan percobaan dimana saja apabila telah terkoneksi dengan

jaringan internet. Alat yang digunakan pada praktikum Rlab ini adalah alat asli yang ditampilkan ke

dalam laptop kita secara online yang direkam oleh webcam di tempat alat tersebut berada.

Percobaan ini dilakukan dengan pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu. Lalu terjadi

perubahan temperatur pada kawat yang dialiri listrik. Sehingga terbukti bahwa hukum kekekalan

energi berlaku dimana energi tidak akan pernah hilang dan hanya akan berubah bentuk, pada

percobaan kali ini perubhan bentuk energi tersebut adalah dari energi listrik menjadi energi kalor,

karena adanya perubahan temperatur tersebut.

Terdapat empat kali pengukuran dengan V yang berbeda pada percobaan ini, antara lain percobaan

dengan V=0, V=0.67, V=1.63, V=1.09. Pengukuran ini dilakukan dalam tiga puluh detik dengan

melakukan pendataan disetiap tiga detik. Pada setiap detik, kawat yang dialiri listrik akan

mengalami kenaikan temepratur kecuali pada pengukuran yang dialiri listrik / 0V. Hasil yang saya

dapatkan pada percobaan ini cukup besar, hal ini mungkin di karenakan saya tidak melihat tampilan

video yang ada pada halaman percobaan RLAB (masalah teknis), sehingga saat pergantian tegangan

yang saya berikan, saya tidak dapat melihat bagaimana temperatur dari alat tersebut sudah kembali

normal atau tidak, jadi pada saat pemberian tegangan yang berbeda, sisa dari tegangan yang

sebelumnya mempengaruhi temperatur alat yang diujikan.

Selain itu menurut saya hal tersebut dapat terjadi akibat nilai kalor yang kecil mempunyai nilai

konduktivitas yang tinggi dan dapat menaikkan suhu dengan energi yang kecil. Di sisi lain, untuk

benda yang memiliki kalor jenis besar, berarti benda tersebut membutuhkan energi yang besar

unutk menaikkan suhunya. Benda yang kalor jenisnya tinggi, berarti konduikvitasnya rendah.

Untuk kapasitas kalor yang saya dapatkan sudah sesuai dengan teori dimana kalor yang terdisipasi

pada kawat akan sebanding dengan perubahan tegangan dan arus namun dengan berbanding

terbalik dengan kapasitas kalor yang sama pada ketiga percobaan maka kapasitas kalor yang

diperoleh akan hampir sama pada ketiga percobaan.

Berdasarkan pengolahan data yang telah dilakukan melalui prinsip hukum kekekalan energi, Energi

Listrik yang dihasilkan oleh catu daya berubah menjadi energi kalor yang mengakibatkan kenaikan

temperature dari kawat. Dari sini kita dapat mencari kapasitas kalor (tenaga yang dibutuhkan untuk

menaikkan temperature benda sebesar satu derajat) dari kawat konduktor. Berdasarkan perhitungan

didapatkan kapasitas kalor: 394,14 𝐽 ℃⁄ dengan ketidakpastian 47,7 𝐽 ℃⁄ , artinya nilai sesungguhnya dari

kapasitas kalor berada di antara (394,14 + 47,7) 𝐽 ℃⁄ dan (394,14 – 47,7) 𝐽 ℃⁄

8. Kesimpulan o Ketika kawat dialiri listrik, maka temperatur kawat tersebut akan naik

o Semakin tinggi arus listrik yang mengalir maka temperatur kawat akan semakin besar

o Benda yang memiliki kalor jenis kecil, hal tersebut menandakan bahwa benda tersebut

mempunyai konduktivitas yang tinggi, karena dapat menaikan suhunya menjadi energi

yang kecil

o Benda yang memiliki kalor jenis besar, hal tersebut menandakan bahwa

konduktivitasnya rendah, karena berarti benda tersebut membutuhkan energi yang

besar untuk menaikan suhunya

o Energi bersifat kekal dan dapat berubah bentuk. Percobaan ini membuktikan perubahan

energi listrik menjadi energi kalor yang meningkatkan temperatur kawat

9. Referensi Giancoli, DC : 2001. Fisika / Edisi kelima, Jilid 1. Jakarta : Penerbit Erlangga.

Halliday, Resnick, Walker. Fundamental of Physics, 9th Edition, Extended Edition