Laporan R lab Calory Work

5/19/2018 Laporan R lab Calory Work

1/18

KR02-Calory Work_Andy_Kristian_UPP IPD Universitas Indonesia Page 1

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR

Remote Laboratory

Calory Wo rk

Nama : Andy Kristian

NPM : 1306447120

Fakultas : Teknik

Departemen : Teknik Mesin

Program Studi : Teknik Perkapalan

Kode Praktikum : KR02

Tanggal Praktikum : 03 Maret 2014

Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)

Universitas Indonesia

Depok, 2014


2/18


Calory Work

I. Tujuan Praktikum

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II. Peralatani. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

ii. Kawat konduktor (bermassa 2 gr)iii.

Termometeriv.

Voltmeter dan Ampermeterv.

Adjustable power supplyvi.

Camcorder

vii.

Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. Landasan Teori

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Energi listrik dapat

diartikan sebagai kemampuan untuk menghasilkan usaha listrik untuk

memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain. Rumus Energi listrik :

W= Q.V

Dengan,

W = Energi Listrik (Joule)

Q = Muatan

Listrik(Coulomb) V = Beda

Potensial(Volt)

Oleh karena I=Q/t, maka persamaan W di atas menjadi W =

V.I.t, dengan I adalah arus listrik yang mengalir dan t adalah selang waktu. Rumus

ohm yaitu I=V/R maka rumus energi tersebut menjadi W = I.R.I.t. Satuan energi

yang umum digunakan adalah Joule(Watt/s) atau kalori(dimana 1 kalori sama

dengan 0,24

Joule).

Energi listrik juga dapat dikonversikan ke bentuk energi lainnya.

Contoh energi listrik menjadi energi panas atau kalor yaitu setrika listrik dan


3/18


kompor listrik.

Contoh energi listrik menjadi energi bunyi yaitu speaker dan headset.

Contoh energi listrik menjadi energi gelombang elektromagnetik(cahaya) yaitu

lampu pijar dan lampu neon. Contoh energi listrik menjadi energi mekanik yaitu

kipas angin.

Kalor sendiri merupakan ukuran panas yang dimiliki suatu zat dengan suhu

tertentu. Jika suhu benda tersebut tinggi, berarti benda tersebut memiliki jumlah

kalor yang tinggi, dan sebaliknya jika suhu benda tersebut rendah maka benda

tersebut memiliki kalor yang rendah, dapat ditulisan sebagai :

Q = m . c . (T2-T1)Dimana,

Q = Jumlah kalor yang dibutuhkan (J)

m = Massa benda (kg)

c = Kalor Jenis (J/kg oC)

T2-T1 = Perubahan Suhu (oC)

Dari persamaan tersebut dapat disimpulkan bahwa, besar kecilnya kalor yangdibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada massa zat, jenis zat (kalor jenis), dan

perubahan suhu.

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan atau

dimusnahkan, tetapi hanya dapat dikonversikan dari suatu bentuk ke bentuk yang

lainnya. Hukum kekekalan energi kalor sendiri menyatakan bahwa pada pencampuran dua

zat, akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu

rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan suhu dimana suhu

kedua benda sama, sehingga banyaknya kalor yang dilepas zat suhu bersuhu lebih tinggi

sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat bersuhu lebih rendah.


4/18


Hukum kekekalan energi kalor ini dikenal sebagai asas Black dan hanya berlaku

pada sistem tertutup. Dapat dituliskan sebagai berikut :

Q lepas = Q terima

Benda yang suhunya lebih tinggi adalah benda yang melepas kalor dan benda yang

bersuhu lebih rendah adalah benda yang menerima kalor.

Q lepas = Q terima

m1.c1.(T1 - ta) = m2.c2.(Ta-T2)

Penggunaan rumus (T1 - Ta) pada benda bersuhu tinggi dan untuk benda yang

bersuhu rendah menggunakan (Ta - T2).

Oleh karena energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya,

berarti ada keterkaitan antara transfer atau konversi energi kalor ketika proses tersebut

berlangsung. Dibawah ini adalah hubungan antara energi kalor dan energi listrik.

Q = m.c. (T2 - T1)

sesuai dengan hukum kekekalan energi maka berlaku persamaan: W = Q

V.I.t = m.c.(T2 - T1)I2.R..t = m.c.(T2 - T1)

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 C)

T1 = Suhu mulamula

T2 = Suhu akhir (C)


5/18


IV. Prosedur Percobaan

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 mengklik

radio button di sebelahnya.

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, menunggu hingga mendekati

temperatur awal saat diberikan V0.

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

V. TUGAS &EVALUASI

1. Berdasarkan data yang di dapat , membuat grafik yang menggambarkan hubungan

antara temperatur dan waktu untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.

2.

Untuk tegangan V1 , V2 dan V3 , menghitung nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat

konduktor yang digunakan.

3. Berdasarkan nilai c yang diperoleh, menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan.

4. Memberi analisis dari hasil percobaan ini.


6/18


VI. PENGOLAHAN DATA DAN EVALUASI

1. Pengolahan Data

A. Grafik Hubungan antara Temperatur dan Waktu untuk Setiap Tegangan

Tujuan dari percobaan ini, yaitu untuk mencari kapasitas kalor suatu benda

(H). Kapasitas kalor dicari dengan menggunakan rumus, sebagai berikut:

W = Q (1)

V.I.t = H.(t2 - t1) (2)

Namun, karena data yang didapatkan sangat bervariasi, maka haruslah praktikanmencari nilai kapasitas kalor rata-rata (). Untuk membuat grafik data hasil

pengamatan persamaan diatas dihubungkan dengan persmaan garis lurus.

y = mx +b.W = Q

V.I.t = m.c.(T2 -T1);

dengan H (Kapasitas Kalor) = m.c ; c = kalor jenis (J/goC)

maka, ; dengan T=suhu

y = m x + b

Nilai kapasitas kalor diperoleh dengan perhitungan sitematis seperti biasa

tidak menggunakan least squere. Perhitungan yang digunakan yaitu . Agarpengamatan menggambarkan dengan tingkat ketelitian yang lebih baik,

maka praktikan membuat grafik dengan menggunakan metode least square. Berikut

adalah rumus least square yang digunakan.


7/18


V1

Waktu/s Temp/C

3

21.0

6

21.0

9

21.2

12

21.3

15

21.6

1821.7

21

21.9

24

22.0

27

22.1

3022.3

V3

Waktu/s Temp/C

327.4

6

27.1

927.0

1227.1

1527.1

1827.2

2127.3

2427.3

2727.3

3027.4

V2

Waktu/s Temp/C

322.3

6

22.6

923.4

1224.4

1525.3

1826.1

2126.9

2427.6

2728.2

3028.8

Berdasarkan tabel dan perumusan gradien garis diatas, berikut adalah grafik

perubahan Temperatur, T (0C) terhadap waktu, t (s) dan persamaan garis linear pada

setiap tegangan V0, V1, V2, dan V3.

V0

Waktu/s Temp/C

321.0

6

21.0

921.0

1221.0

1521.0

1821.0

2120.9

2420.9

2720.9

3020.9


8/18


Grafik Perubahan T(o

C) terhadap t(s)

Ket: xabsis adalah waktu t(s) dan y-absis adalah Temperatur T(oC)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

V0

V1

V2

V3


9/18


B. Menghitung Nilai Kapasitas Kalor (C) dari Kawat Konduktor

Alat yang digunakan dalam percobaan ini mengubah energi listrik menjadi

energi kalor. Input alat ini berupa energi listrik sementara output adalah energi kalor.

Kapasita kalor dapat diperoleh dengan persaman:

Kalor jenis dapat diperoleh dengan persamaan

Dengan diketahui massa kawat sebesar 2 gram (0.002 kg), perhitungan nilai

kapasitas kalor dan kalor jenis untuk setiap tegangan berdasarkan data dibawah ini:

1) Pada saat V0Pada saat V0 tidak dapat diketemukan kapasitas kalornya.

2) Pada saat V1

Berikut adalah tabel data percobaan untuk mencari kapasitas kalor pada V1:

Waktu(S) I(mA) V(Volt) Temp(C) T(C) Q=V.I.t(J) m.T(KgC)

Kapasitas

Kalor (H),

*Q/T] (J/C)

Kalor Jenis(c),

*Q/m.T]

(J/KgC)

3 35.36 0.66 21.0 0.04 0.070013 8E-05 1.75032 875.16

6 35.36 0.66 21.0 0.04 0.140026 8E-05 3.50064 1750.32

9 35.36 0.66 21.2 0.24 0.210038 0.0005 0.87516 437.58

12 35.36 0.66 21.3 0.34 0.280051 0.0007 0.82368 411.84

15 35.36 0.66 21.6 0.64 0.350064 0.0013 0.546975 273.4875

18 35.36 0.66 21.7 0.74 0.420077 0.0015 0.567671351 283.8356757

21 35.36 0.66 21.9 0.94 0.49009 0.0019 0.521371915 260.6859574

24 35.36 0.66 22.0 1.04 0.560102 0.0021 0.53856 269.28

27 35.36 0.66 22.1 1.14 0.630115 0.0023 0.552732632 276.3663158

30 35.36 0.66 22.3 1.34 0.700128 0.0027 0.522483582 261.241791

165 353.6 6.6 216.1 6.5 3.850704 0.013 10.19959448 5099.79724


10/18


Nilai kalor jenis rata-rata pada V1 :

Nilai kapasitas kalor rat-rata pada V1 :

3) Pada saat V2

Berikut adalah tabel data percobaan untuk mencari kapasitas kalor pada V2


Kapasitas

Kalor (H),

*Q/T]

(J/C)

Kalor

Jenis(c),

*Q/m.T]

(J/KgC)

3 51.56 1.59 22.3 1.34 0.245941 0.00268 0.183538 91.7691

6 51.56 1.59 22.6 1.64 0.491882 0.00328 0.299928 149.9641

9 51.56 1.59 23.4 2.44 0.737824 0.00488 0.302387 151.1934

12 51.56 1.59 24.4 3.44 0.983765 0.00688 0.285978 142.9891

15 51.56 1.59 25.3 4.34 1.229706 0.00868 0.283342 141.6712

18 51.45 1.60 26.1 5.14 1.48176 0.01028 0.28828 144.1401

21 51.45 1.60 26.9 5.94 1.72872 0.01188 0.29103 145.5152

24 51.45 1.60 27.6 6.64 1.97568 0.01328 0.297542 148.7711

27 51.56 1.59 28.2 7.24 2.213471 0.01448 0.305728 152.864

30 51.45 1.60 28.8 7.84 2.4696 0.01568 0.315 157.5

165 515.16 15.94 255.6 46 13.55835 0.092 2.852754 1426.377


11/18


Nilai kalor jenis rata-rata pada V2 :

Nilai kapasitas kalor rat-rata pada V2 :

4) Pada saat V3

Berikut adalah tabel data percobaan untuk mencari kapasitas kalor pada V3


Kapasitas

Kalor (H),

*Q/T] (J/C)

Kalor Jenis(c),

*Q/m.T] (J/KgC)

3 42.32 1.07 27.4 6.44 0.135847 0.01288 0.021094286 10.54714286

6 42.32 1.07 27.1 6.14 0.271694 0.01228 0.044249902 22.12495114

9 42.32 1.07 27.0 6.04 0.407542 0.01208 0.067473775 33.73688742

12 42.32 1.07 27.1 6.14 0.543389 0.01228 0.088499805 44.24990228

15 42.32 1.07 27.1 6.14 0.679236 0.01228 0.110624756 55.31237785

18 42.32 1.07 27.2 6.24 0.815083 0.01248 0.130622308 65.31115385

21 42.32 1.07 27.3 6.34 0.95093 0.01268 0.149989022 74.99451104

24 42.32 1.07 27.3 6.34 1.086778 0.01268 0.171416025 85.70801262

27 42.32 1.07 27.3 6.34 1.222625 0.01268 0.192843028 96.4215142

30 42.32 1.07 27.4 6.44 1.358472 0.01288 0.210942857 105.4714286

165 423.2 10.7 272.2 62.6 7.471596 0.1252 1.187755764 593.8778818


12/18


Berdasarkan data yang didapatkan, nilai kapasitas kalor dan kalor jenis bahan yang digunakan

adalah sebagai berikut:

Nilai kalor jenis(c) rata-rata, adalah

Nilai kapasitas kalor(H) rata-rata, adalah

C. Menentukan Jenis Kawat Konduktor Berdasarkan Kalor Jenis (c).

Berdasarkan jenis kawat konduktor yang digunakan, kami menggunakan kalor jenis untuk

melakukan pendekatan angka. Setelah diperoleh nilai kalor jenis pada perhitungan percobaan,

kami mendapatkan pendekatan nilai kalor jenis yaitu perak sebesar 230 J/kgoC, hal ini

dikarenakan kalor jenis percobaan 237.67 J/kgoC mendekati 230 J/kgoC.

VII. Analisis Data

a. Analisis Percobaan

Pada awal melakukan percobaan, diwajibkan membuka website sitrampil.ui.ac.id untuk

melihat bagian pendahuluan terlebih dahulu dan kemudian terhubung dengan Rlab.

Kemudian setelah login, mengaktifkan web cam pada sistem terlebih dahulu, hal ini

dilakukan agar dapat melihat perubahan suhu yang terjadi sehingga sebelum merubah

tegangan, suhu kembali pada suhu awal. Percobaan r-lab mengenai calori work

dilakukan dengan memberikan tegangan yang berbeda pada alat laboratorium fisika

dengan mengklik tombol power supply sehingga tegangan langsung diberikan secara

otomatis, hal ini dilakukan agar diperoleh data yang bervariasi sehingga hasil

perhitungan menjadi lebih akurat. Nilai voltase yang diberikan bervariasi dari V0,V1,V2,danV3.

Saat melakukan praktikum, saya memperhatikan suhu awal terlebih dahulu karena suhu

sebelum tegangan dirubah haruslah sama atau mendekati suhu awal agar sistem menjadi

seimbang kembali.

Setiap nilai voltase akan tercantum 10 data dengan selang waktu 3 sekon di setiap datanya,

dan akan muncul nilai temperatur(T) dan arus listrik(I) secara otomatis.Diketahui pada sistem,


13/18


kawat konduktor memiliki massa 2 gram yang dikonversi pada satuan SI(Standar

Internasional) sebesar 0,002 kilogram. Nilai temperatur awal yaitu 21C dan semua data yang

didapatkan digunakan untuk mencari kapasitas kalor dan kalor jenis konduktor yang digunakan.

2. Analisis Hasil

Dengan data pengamatan yang diperoleh, kami dapat menghitung kapasitas kalor

suatu zat dengan memasukkan data-data tersebut ke dalam persamaan- persamaan yang

telah ada di prinsip dasar. Kami diharuskan menghitung sebanyak tiga puluh

kalor jenis (tiga tegangan sehingga masing- masing tegangan, kalor jenis yang

dihitung sebanyak sepuluh kalor jenis). Dengan menggunakan metode least square,

persamaan energi kalor dan energi listrik.dihubungkan menjadi persamaan garis lurus

seperti ini.

; dengan T=suhu

y = m x + b

dimana nilai m dan b dapat diraih dengan:

( )( ) ( )

( )( ) ( )

Setelah memasukkan data yang diperoleh pada praktikum ke dalam persamaan-persamaan di

atas, terlihat bahwa x adalah waktu selama suhu mengalami perubahan pada saat diberikan tegangan

tertentu. Variabel y adalah perubahan suhu pada waktu dan tegangan tertentu.


14/18


Untuk mencari kapasaitas kalor dan kalor jenis kami menggunakan hukum kekekaln energi,

yaitu:

Kapasitas kalor,

W=QV.I.t = H(t2-t1)

Kalor Jenis,

W=Q

V.I.t = m.c.t

Nilai kemiringan garis atau gradien garis dan b (konstanta) digunakan untuk

memperoleh grafik pengamatan. Kapasitas kalor diperoleh dari kapasitas kalor rata-rata dari ketiga

tegangan. Setelah memasukkan data-data pengamatan ke dalam persamaan, maka diperoleh

kapasitas kalor rata-rata sebesar 0,467

J/oC dan kalor jenis zat sebesar 237.67 J/kg

oC. Kapasitas kalor dan kalor jenis diperoleh

dengan menghitung rata-rata kapasitas kalor dan kalor jenis pada masing-masing tegangan,

hal ini dilakukan agar data yang bervariasi tersebut dapat menghasilkan nilai kapasitas kalor

dan kalor jenis yang akurat. Untuk menentukan bahan kawat konduktor yang

digunakan dalam praktikum, kami menggunakan kalor jenis sebagai pendekatan karena

jika memakai kapasitas kalor, jenis bahan tidak menentu, bergantung pada massa kawat itu

sendiri. Oleh karena itu, nilai kalor jenis yang diperoleh dari data pengamatan sebesar

J/kgoC.


15/18


b. Analisi Kesalahan

Kalor jenis yang didapatkan dari perhitungan data pengamatan

mengalami penyimpangan nilai dari nilai kalor jenis pada literatur. Kesalahan

literatur atau penyimpangan yang terjadi sebesar:

| |

| |

Penyimpangan yang dilakukan praktikan sebesar 3.24 %. Hal ini disebabkan

pada saat praktikum berlangsung, alat praktikum memiliki kesensitivan yang tinggi sehingga

penurunan dan kenaikan temperatur saat pengamatan pun sangat cepat sehingga praktikan

memperoleh suhu yang hanya mendekati suhu awal saat percobaan berlangsung, dapat pula

disebabkan saat terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor, perubahan

energi yang dilakukan tidak berubah sempurna, dan akses internet yang tidak

berjalan dengan baik dapat mempengaruhi perintah kepada sistem yang berada dilaboratoium.

Kesalahan dapat pula disebabkan pada saat perhitungan karena melakukan pembulatan

berulang kali sehingga hasil yang diperoleh mengalami penyimpangan dari nilai

literatur.

c. Analisis Grafik

Pada grafik hasil perhitungan berdasarkan pengamatan yang diperoleh praktikan tidak

sepenuhnya berbentuk garis lurus, sedangkan seharusnya grafik yang dihasilkan adalah

grafik garis lurus. Hal ini disebabkan karena kesalahan- kesalahan yang terjadi saat

praktikum berlangsung. Grafik hasil percobaan menggambarkan bahwa variabel x diwakili

oleh waktu (t) dikarenakan waktu memiliki interval yang tetap, sedangkan variabel

y yang diwakili oleh perubahan tidak memiliki interval yang tetap.


16/18


Untuk grafik pada saat V1, V2, dan V3 memiliki garis yang berbelok- belok,

namun pergeseran garis dari garis lurus hanya sedikit. Hal ini dikarenakan

suhu yang ditangkap oleh sistem cepat sekali berubah sehingga berpengaruh pada

perubahan suhu yang ditampilkan dalam grafik. Untuk grafik pada saat V0 digambarkan

grafik yang tidak lurus, hal ini pun disebabkan karena tingkat kesensitivan sistem saat

menangkap suhu yang berada di sekitar sistem baik. Dengan bentuk grafik yang tidak

lurus sempurna, maka terlihat pula penyimpangan yang dihasilkan dalam pengamatan

yang dilakukan praktikan.

Analisis Alat dan Bahan

a. Sumber tegangan yang dapat divariasikan

Digunakan untuk mengalirkan tegangan yang berbeda

saat percobaan berlangsung.

b. Kawat konduktor (bermassa 2 gr)

Digunakan sebagai objek yang digunakan saat

percobaan berlangsung untuk ditentukan jenis bahannya.

c. Termometer

Digunakan untuk mengukur suhu saat terjadi konversi tegangan

ke temperatur.

d. Voltmeter dan Ampermeter

Digunakan untuk mengukur besar volt dan amper yang

dialirkan pada sistem.

e. Adjustable power supply

Digunakan untuk mengaktifkan alat percobaan (sistem).

f. CamcorderDigunakan untuk memantau perubahan suhu yang terjadi

saat konversi tegangan ke temperatur berlangsung.

g. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

Digunakan sebagai media percobaan


17/18


VIII. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan dan analisis data di atas, saya dapat

menyimpulkan sebagai berikut.

1. Waktu (s) berbanding lurus terhadap perubahan suhu.

2. Hukum kekekalan energi berlaku pada energi kalor dan panas.

3. Temperatur berbanding lurus dengan besarnya tegangan.

Semakin besar tegangan dan arus listrik akan menghasilkan

kenaikan temperatur dari benda lebih cepat.

4. Kapasitas kalor bergantung pada besar tegangan, arus, massa

bahan yang digunakan, perubahan suhu, dan waktu.

5. Berbagai jenis logam memiliki nilai kalor jenis yang berbeda-beda.

6. Jenis bahan kawat konduktor yang digunakan adalah timbal.

IX. Referensi

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.

Tipler, P.A.,1998,Fisika untuk Sains dan Teknik-Jilid I (terjemahan),

Jakarta : Penebit Erlangga

Young, Hugh D. & Freedman, Roger A., 2002, Fisika Universitas

(terjemahan), Jakarta : Penerbit Erlangga


18/18


Documents

Laporan R lab Calory Work