Laporan Praktikum

Remote Laboratory

Calori Work

Nama : Nadia Karima Izzaty

NPM : 1306369466

Fakultas/Prodi : Fakultas Teknik/Teknik Sipil

Judul Modul : Calori Work

Nomor Modul : KR02

Tanggal Praktikum : 11 Oktober 2013

LABORATORIUM FISIKA DASAR

UPP IPD

UNIVERSITAS INDONESIA

2013

KR02 Calori Work

Tujuan

Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

Alat

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

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

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 (Ta - T)

Dimana

Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori )

m = massa zat ( gram )

c = kalor jenis zat ( kal/gr0C)

Ta = suhu akhir zat (K)

T= 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.

Cara Kerja

Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah

halaman ini.

1. Mengaktifkan webcam (mengklik 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 webcam, menunggu hingga

mendekati temperatur awal saat diberikan V0.

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

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. Memberikan analisis dari hasil percobaan ini.

Hasil dan Evaluasi

a. Pengolahan data

Hasil percobaan dengan menggunakan V = 0 V

Waktu I V Temperatur

3 23.84 0 20.6

6 23.84 0 20.6

9 23.84 0 20.6

12 23.84 0 20.6

15 23.84 0 20.6

18 23.84 0 20.6

21 23.84 0 20.6

24 23.84 0 20.6

27 23.84 0 20.6

30 23.84 0 20.6

y = 2E-15x + 20,6 R = 3E-16

20,6

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Grafik Temperatur Terhadap Waktu Saat 0 V

Temperatur

Linear (Temperatur)

Hasil percobaan dengan menggunakan V = 0.66 V

Waktu I V Temp

3 35.36 0.66 20.6

6 35.36 0.66 20.6

9 35.25 0.66 20.8

12 35.36 0.66 21

15 35.25 0.66 21.2

18 35.25 0.66 21.4

21 35.36 0.66 21.5

24 35.36 0.66 21.6

27 35.36 0.66 21.8

30 35.36 0.66 21.9

y = 0,1564x + 20,38 R = 0,9868

19,5

20

20,5

21

21,5

22

22,5

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Grafik Temperatur Terhadap Waktu Saat 0.66 V

Temperatur

Linear (Temperatur)

Hasil percobaan dengan menggunakan V = 1.6 V

Waktu I V Temp

3 51.56 1.6 21.8

6 51.56 1.6 22.1

9 51.56 1.6 23

12 51.67 1.6 23.9

15 51.67 1.6 24.9

18 51.67 1.6 25.7

21 51.67 1.6 26.5

24 51.67 1.6 27.3

27 51.67 1.6 27.9

30 51.67 1.6 28.4

y = 0,1564x + 20,38 R = 0,9868

19,5

20

20,5

21

21,5

22

22,5

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Grafik Temperatur Terhadap Waktu Saat 1.6 V

Temperatur

Linear (Temperatur)

Hasil percobaan dengan V = 1.08 V

Waktu I V Temp

3 42.43 1.08 28.1

6 42.43 1.08 27.7

9 42.32 1.08 27.5

12 42.32 1.08 27.4

15 42.32 1.08 27.4

18 42.32 1.08 27.4

21 42.43 1.08 27.4

24 42.32 1.08 27.4

27 42.32 1.08 27.4

30 42.32 1.08 27.4

y = -0,0539x + 27,807 R = 0,5118

26,8

27

27,2

27,4

27,6

27,8

28

28,2

3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Grafik Temperatur Terhadap Waktu Saat 1.8 V

Temperatur

Linear (Temperatur)

Menghitung nilai kapasitas kalor

Nilai kapasitas kalor dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Q = W

m. c. T = V. i. t

H. T = V. i. t

Maka, untuk mencari kapasitas kalor: H =

Untuk mencari kalor jenis: C =

Dengan keadaan massa kawat 2 gr atau 2 x 10-3

kg, maka dapat dicari kapasitas kalor dari

masing-masing keadaan V.

a. Jika V = 0 V

Karena V = 0 V, maka dapat dipastikan bahwa kapasitas dan kalor jenis adalah 0.

b. Jika V = 0.66 V

Waktu

(s) I (mA) i (A) V (volt) Suhu (oC)

T

(oC)

Q = V.i.t

(J)

m. T

(Kg. oC)

H

(J/oC) C (J/Kg oC)

3 35.36 0.035 0.66 20.6 0.0 0.07 0 0 0

6 35.36 0.035 0.66 20.6 0.0 0.14 0 0 0

9 35.25 0.035 0.66 20.8 0.2 0.21 0.0004 1.05 523.46

12 35.36 0.035 0.66 21.0 0.4 0.28 0.0008 0.70 350.06

15 35.25 0.035 0.66 21.2 0.6 0.35 0.0012 0.58 290.81

18 35.25 0.035 0.66 21.4 0.8 0.42 0.0016 0.52 261.73

21 35.36 0.035 0.66 21.5 0.9 0.49 0.0018 0.54 272.27

24 35.36 0.035 0.66 21.6 1.0 0.56 0.0020 0.56 280.05

27 35.36 0.035 0.66 21.8 1.2 0.63 0.0024 0.53 262.55

30 35.36 0.035 0.66 21.9 1.3 0.70 0.0026 0.54 269.28

353.27 0.35 6.60 212.4 6.4 3.85 0.0128 5.02 2510.22

Kapasitas kalor rata-rata:

H =

=

= 0.502 J/

oC

Kalor jenis rata-rata:

C =

=

= 251.022 J/Kg

oC

c. Jika V = 1.6 V

Waktu

(s) I (mA) i (A) V (volt)

Suhu

(oC)

T

(oC)

Q = V.i.t

(J)

m. T

(Kg. oC)

H

(J/oC) C (J/Kg oC)

3 51.56 0.052 1.6 21.8 1.2 0.25 0.0024 0.21 103.12

6 51.56 0.052 1.6 22.1 1.5 0.49 0.003 0.33 164.99

9 51.56 0.052 1.6 23 2.4 0.74 0.0048 0.31 154.68

12 51.67 0.052 1.6 23.9 3.3 0.99 0.0066 0.30 150.31

15 51.67 0.052 1.6 24.9 4.3 1.24 0.0086 0.29 144.20

18 51.67 0.052 1.6 25.7 5.1 1.49 0.0102 0.29 145.89

21 51.67 0.052 1.6 26.5 5.9 1.74 0.0118 0.29 147.13

24 51.67 0.052 1.6 27.3 6.7 1.98 0.0134 0.30 148.07

27 51.67 0.052 1.6 27.9 7.3 2.23 0.0146 0.31 152.89

30 51.67 0.052 1.6 28.4 7.8 2.48 0.0156 0.32 158.98

516.37 0.516 16 251.5 45.5 13.63771 0.091 2.94 1470.26

Kapasitas kalor rata-rata:

H =

=

= 0.29 J/

oC

Kalor jenis rata-rata:

C =

=

= 147.03 J/Kg

oC

d. Jika V = 1.08 V

Waktu

(s) I (mA) i (A) V (volt)

Suhu

(oC) T (oC)

Q = V.i.t

(J)

m. T

(Kg. oC)

H

(J/oC) C (J/Kg oC)

3 42.43 0.042 1.08 28.1 7.5 0.14 0.02 0.02 9.16

6 42.43 0.042 1.08 27.7 7.1 0.27 0.01 0.04 19.36

9 42.32 0.042 1.08 27.5 6.9 0.41 0.01 0.06 29.81

12 42.32 0.042 1.08 27.4 6.8 0.55 0.01 0.08 40.33

15 42.32 0.042 1.08 27.4 6.8 0.69 0.01 0.10 50.41

18 42.32 0.042 1.08 27.4 6.8 0.82 0.01 0.12 60.49

21 42.43 0.042 1.08 27.4 6.8 0.96 0.01 0.14 70.76

24 42.32 0.042 1.08 27.4 6.8 1.10 0.01 0.16 80.66

27 42.32 0.042 1.08 27.4 6.8 1.23 0.01 0.18 90.74

30 42.32 0.042 1.08 27.4 6.8 1.37 0.01 0.20 100.82

423.53 0.424 10.8 275.1 69.1 7.54 0.14 1.11 552.54

Kapasitas kalor rata-rata:

H =

=

= 0.11 J/

oC

Kalor jenis rata-rata:

C =

=

= 55.25 J/Kg

oC

Berdasarkan data-data perhitungan di atas, kita dapat menentukan rata-rata dari

kapasitas kalor dan kalor jenis secara keseluruhan dari V1, V2 dan V3:

H =

=

= 0.30067 J/

oC

C =

=

= 151.10067 J/Kg

oC

Menentukan jenis kawat berdasarkan kalor jenisnya

Berdasarkan hasil perhitungan, didapatkan angka 151.10067 J/Kg oC sebagai kalor

jenisnya. Sebenarnya, tidak ada logam dengan kalor jenis 151.10067 J/Kg oC . Namun,

apabila dilakukan pendekatan, dapat ditarik kesimpulan bahwa jenis kawat yang digunakan

pada percobaan ini adalah kawat jenis perak. Perak memiliki kalor jenis sebesar 230 J/Kg oC.

Analisa Hasil Percobaan

1. Analisa Data Percobaan

Percobaan ini dilakukan pada hari Jumat pagi, 11 Oktober 2013. Metode dari

percobaan ini adalah menggunakan teknologi rLab, sehingga praktikan tidak perlu datang

ke laboratorium untuk proses pengambilan data.

Langkah pertama yang dilakukan oleh praktikan adalah mengakses situs

sitrampil.ui.ac.id dan masuk ke situs rLab yang tertera di modul percobaan. Kemudian,

praktikan memasukkan ID dan kata sandi dari akun sitrampil tersebut. Setelah itu,

praktikan mengambil data dengan cara mengaktifkan webcam dan kemudian memberikan

tegangan sebesar V0 pada konduktor. Lalu, praktikan harus mengaktifkan power supply

dengan mengklik radio button di sebelah ikon power supply.

Setelah mengaktifkan power supply, praktikan mengklik tombol ukur untuk

mendapatkan data penelitian. Tahapan-tahapan percobaan ini diulangi kembali langkah-

langkahnya untuk tegangan V1, V2 dan V3. Namun, temperatur awal saat percobaan

harus diperhatikan baik-baik. Temperatur konduktor harus sama atau minimal mendekati

temperatur awal sebelum memberikan tegangan yang berbeda pada setiap percobaan.

Karena apabila temperatur sebelum diberikan tegangan tidak disesuaikan, maka hasil

akan menyimpang jauh.

Setelah proses pengambilan data, praktikan dapat mengunduh data hasil

percobaan ke program Microsoft Excel. Data hasil percobaan ini kemudian akan diolah

menjadi bentuk grafik dan sebagai bahan untuk perhitungan kalor jenis dan kapasitas

kalor.

2. Analisis Hasil

Dari data-data hasil percobaan yang telah diambil oleh praktikan, data diolah

menjadi beberapa grafik dan tabel. Pada percobaan dengan V0, tegangan yang diberikan

adalah sebesar 0 volt. Karena tegangan yang diberikan sebesar 0 volt atau, dengan kata

lain, tidak ada tegangan yang diberikan, maka hampir dapat dipastikan bahwa besar

kapasitas kalor rata-rata dan kalor jenis rata-rata tidak bisa ditentukan, dalam kasus ini

dianggap sebesar 0 J/oC dan 0 J/Kg

oC.

Pada percobaan dengan V1, besar tegangan yang diberikan adalah 0.66 volt.

Setelah dilakukan perhitungan dengan rumus-rumus yang tertera pada literatur,

didapatkan angka 0.502 J/oC sebagai besar kapasitas kalor rata-rata. Sedangkan kalor

jenis rata-ratanya adalah sebesar 251.022 J/Kg oC.

Berlanjut pada tegangan V2, tegangan yang diberikan kepada konduktor adalah

sebesar 1.6 volt. Data-data yang bersangkutan dimasukkan ke dalam rumus. Hasil yang

diperoleh adalah kapasitas kalor rata-ratanya sebesar 0.29 J/oC dan kalor jenis rata-

ratanya sebesar 147.03 J/Kg oC.

Lalu kembali dihitung untuk tegangan V3, yaitu tegangan yang diberikan sebesar

1.08 volt. Kembali didapatkan kapasitas kalor rata-rata sebesar 0.11 J/oC. Sedangkan,

kalor jenis rata-ratanya adalah sebesar 55.25 J/Kg oC.

Setelah didapatkan besar kapasitas kalor rata-rata dan kalor jenis rata-rata dari

setiap tegangan, dapat dihitung besar kapasitas kalor rata-rata total dan besar kalor jenis

rata-rata total. Besar kapasitas kalor rata-rata total adalah sebesar 0.30067 J/oC,

sedangkan besar kalor jenis rata-rata total adalah 151.10067 J/Kg oC.

Berdasarkan besar kalor jenis rata-rata total, yaitu sebesar 151.10067 J/Kg oC,

setelah dilakukan pembulatan dapat disimpulkan bahwa logam yang digunakan sebagai

kawat adalah logam jenis perak.

3. Analisa Grafik

Percobaan dilakukan dengan memvariasikan besar tegangan yang diberikan kepada

konduktor. Tegangan yang diberikan berkisar antara 0 volt, 0.66 volt, 1.6 volt, dan 1.08

volt. Hasil-hasil yang didapatkan dari masing-masing variasi tegangan ini kemudian

disajikan dalam bentuk grafik.

Pada grafik yang dihasilkan, dapat diamati bahwa saat tegangan 0 volt, grafik yang

dihasilkan cenderung lurus. Sedangkan pada saat tegangan sebesar 0.66 volt dan 1.6 volt,

grafik menunjukkan kenaikan yang cukup drastis seiring dengan perubahan waktu.

Akan tetapi, terlihat sedikit kejanggalan pada data ini. Saat tegangan sebesar 1.08

volt, grafik yang dihasilkan justru cenderung turun drastis sebelum kemudian menjadi

sebuah lini yang datar mulai dari detik ke-12, artinya dari pengamatan ke-4 lini grafik

menunjukkan kestagnanan.

4. Analisis Kesalahan

Pada percobaan, kesalahan-kesalahan saat pengolahan data adalah sebuah hal yang

lumrah terjadi. Kesalahan-kesalahan ini biasanya berupa ketidaktepatan angka yang

didapatkan dari perhitungan hasil percobaan dengan data yang telah tertera pada literatur.

Kesalahan literatur =

x 100%

=

x 100%

= 34.30 %

Dengan perhitungan yang telah dilakukan diatas, dapat disimpulkan bahwa

kesalahan yang terjadi pada percobaan ini adalah sebesar 34.30%. Kesalahan-kesalahan

ini terjadi biasanya akibat ketidaktelitian pengamatan dari praktikan, kesalahan saat

pengkalibrasian temperatur awal, dan ketidaktelitian dalam proses penghitungan.

Kesimpulan

1. Kapasitas kalor rata-rata kumulatif pada kawat konduktor sebesar 0.30067 J/oC,

sedangkan kalor jenis rata-rata kumulatif pada kawat konduktor adalah sebesar

151.10067 J/Kg oC. Keduanya dihasilkan berdasarkan perhitungan rumus dari

data.

2. Berdasarkan besar kalor jenis rata-rata kumulatif dari kawat, dapat disimpulkan

bahwa jenis kawat yang digunakan sebagai konduktor adalah jenis perak.

3. Semakin besar tegangan kawat yang diberikan, maka semakin signifikan

perubahan suhu seiring pertambahan waktu.

4. Besar kesalahan literatur yang diperoleh dari percobaan ini adalah sebesar

34.30%.

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.