Konstanta Joule
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Judul Percobaan : Konstanta Joule
NAMA
: YONATHAN ANDRIANTO SUROSO
NIM
: 12300041
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Program Studi Geothermal
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Konstanta Joule
A. TUJUAN PERCOBAAN Tujuan percobaan pada praktikum Fisika Dasar 2 tentang Konstanta Joule adalah: 1. Mampu menghitung konstanta Joule dengan benar. 2. Menjelaskan konsep fisis yang mendasari percobaan konstanta Joule.
B. ALAT DAN BAHAN Alat dan bahan yang kami gunakan dalam d alam praktikum ini adalah: 1. Kalorimeter Joule 1 buah 2. Power supply 1 buah 3. Amperemeter DC 1 buah 4. Voltmeter DC 1 buah 5. Tahanan geser 1 buah 6. Saklar 1 buah 7. Thermometer 1 buah 8. Stopwatch 1 buah 9. Neraca duduk 1 buah 10. Kabel 10 ujung
C. DASAR TEORI Kalor adalah bentuk energi yang mengalir atau berpindah karena adanya perbedaan temperatur atau suhu. Bila dua system yang suhunya berbeda beda bersentuhan satu sama lain. Maka suhu akhir yang dicapai oleh kedua system tersebut berada di antara dua suhu permukaan tersebut. Selanjutnya dinyatakan saja bahwa peubahan suhu adalah ”sesuatu” dari sebuah benda pada suatu suhu yang lebih tinggi ke sebuah benda pada suatu suhu yang lebih rendah dan da n “sesuatu” ini kita namakan kalor. Jadi kalor berpindah dari benda yang suhunya tinggi ke benda yang suhunya rendah.jadi secara umum kalor adalah sebuah bentuk energi dan bukan merupakan sebuah zat. Besar kenaikan suhu sebanding dengan banyaknya kalor yang diterima dan berbanding terbalik dengan masa zat dan kalor jenis jenis zat. Sesuai persamaan :
Dengan Q adalah jumlah kalor yang diterima, m adalah massa zat, adalah perubahan suhu dan c adalah kalor jenis benda, yaitu banyaknya kalor yang diperlukan o suatu zat untuk menaikan suhu 1 kg zat tersebut sebesar 1 C.
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Konstanta Joule
Gambar 1. Kalor jenis beberapa zat. ( Halliday-Resnick-Walker, Fundamental of Physic page 607 )
Kalorimeter Listrik
Bila kumparan pemanas kalorimeter dialiri arus listrik, maka panas yang ditimbulkan oleh kumparan akan diterima oleh air, termometer, dan tabung kalorimeter. Energi listrik (W) yang digunakan oleh alat dengan beda potensial V dan arus listrik I selama selang waktu t adalah :
Sedangkan panas (Q) yang ditimbulkan yaitu sebesar :
Dengan H merupakan nilai air kalorimeter, T 1 adalah suhu awal air dalam kalorimeter dan T2 adalah suhu akhir air dalam kalorimeter. Tara kalor listrik (konstanta Joule) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi listrik yang digunakan dengan kalor yang ditimbulkan. Satuan untuk nilai tara kalor listrik adalah joule/kalori.
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Konstanta Joule
dengan: J : tara kalor listrik (J/kalori) W : energi listrik (joule) Q : energi panas/kalor (kalori) Teori yang melandasi tentang tara kalor listrik adalah Hukum Joule dan Asas Black.
D. JALANNYA PERCOBAAN 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9.
Menimbang bagian dalam kalorimeter (tabung beserta pengaduknya), kemudian air dimasukkan kira-kira ½ bagian tabung kalorimeter dan ditimbang kembali. Mengukur dan mencatat suhu air dalam kalorimeter yang belum diberi arus listrik Menyusun rangkaian Memasukkan arus listrik DC (searah) dari power supply dan menutup saklar. Kemudian diatur tahanan gesernya sehingga arus listrik yang masuk ke Amperemeter adalah sebesar 0,5 ampere. Saat power Saat power supply dihidupkan, bersamaan dengan itu stopwatch itu stopwatch dijalankan. Proses pemanasan dengan arus listrik dipertahankan dalam nilai arus listrik yang stabil selama 5 menit, kemudian diamati kenaikan suhu pada termometer Mengamati nilai tegangan yang ditunjukkan oleh voltmeter Mematikan power Mematikan power supply dan saklar setelah 5 men it Mengulangi langkah 1 s.d langkah 8 sebanyak dua kali, dengan mengganti air dalam kalorimeter
E. DATA HASIL PENGAMATAN Massa Massa Kalorimeter Kalorimeter + + pengaduk pengaduk + air 141 gr 0,141 kg 81 gr 0,081 148,5 gr kg 0,1485 kg 139,1 gr 0,1391 kg
V
6V
I
0,5 A
t
5 menit 300 sekon
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
T1
T2
26,5°C
29°C
25°C
28°C
24°C
30°C
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Konstanta Joule
F. PENGOLAHAN DATA
GRAFIK FUNGSI SUHU DAN WAKTU 35 30 25 ) C20 °
(
U H U15 S
Suhu Awal Suhu Akhir
10 5 0 5
5
5
WAKTU PEMANASAN (menit)
a. b. c.
Mencari nilai Q dalam satuan Kalori
( )
( )
( )
( )
( )
( )
Mencari nilai Q dalam satuan Joule
( )
( )
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Konstanta Joule
( )
( )
( )
( )
Menghitung besar energi listrik
Menghitung tara kalor listrik (konstanta Joule)
̅ ̅ ̅
G. PEMBAHASAN
Analisis Data
Kami melakukan perhitungan dan pengolahan data mengenai penentuan nilai tara kalor listrik atau nilai konstanta Joule menggunakan kalorimeter dalam praktikum Fisika Dasar II ini. Untuk menentukan nilai energi kalor yang terdapat pada kalorimeter digunakan rumus berikut
dengan nilai H adalah nilai air kalorimeter. Harga air kalorimeter adalah banyaknya panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan derajat suhu Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Konstanta Joule
kalorimeter tersebut. Harga air tersebut sama dengan kapasitas panas dari kalorimeter (Ckalorimeter ). Oleh karena itu, rumus di atas dapat dijabarkan sebagai berikut
Persamaan ini sesuai dengan penjabaran Asas Black, Black, yaitu ” kalor yang dilepaskan oleh suatu benda adalah sama dengan kalor yang diterima oleh benda lainnya”. lainnya ”. Dalam menghitung nilai Q, digunakan dua kali perhitungan masing-masing dengan hasil akhir dalam satuan berbeda, yaitu satuan Joule (J) dan satuan Kalori. o
o
Untuk hasil akhir nilai Q dengan satuan Joule, nilai massa air dan massa kalorimeter digunakan satuan MKS, yaitu kilogram (kg). Nilai kalor jenis air yg dipakai adalah 4186 J/kg°C dan kalor jenis bahan kalorimeter (terbuat dari aluminium) adalah 900 J/kg°C. Sedangkan untuk suhu tetap dalam derajat Celcius. Untuk hasil akhir nilai Q dengan satuan kalori, nilai massa air dan massa kalorimeter digunakan satuan CGS, yaitu gram (gr). Nilai kalor jenis air yg dipakai adalah 1 cal/gr°C dan kalor jenis bahan kalorimeter (terbuat dari aluminium) adalah 0,215 cal/gr°C. Sedangkan untuk suhu tetap dalam derajat Celcius.
Untuk nilai tara kalor listrik dalam literatur adalah 4,186 joule/kalori, sedangkan dalam praktikum ini didapatkan nilai tara kalor listrik sebesar 2,995 joule/kalori. Kami menemukan bahwa nilai tara kalor listrik dalam praktikum dibandingkan dengan nilai tara kalor listrik pada literatur berbeda satu sama lainnya, meskipun nilai tara kalor listrik dalam praktikum agak mendekati nilai tara kalor listrik pada literatur jika keduanya dibulatkan hingga tanpa desimal (Jliteratur = 4,186 J/kalori ≈ 4 J/kalori. J praktikum = 2,995 J/kalori ≈ 3 J/kalori). J/kalori) .
Kesalahan Dalam Percobaan
Menurut teori besarnya tara kalor listrik adalah 4,186 joule/kalori . Terdapatnya perbedaan hasil pengukuran yang dianalisis dengan nilai sebenarnya ini, dalam percobaan bisa terjadi demikian.
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Konstanta Joule
Dalam praktikum tentang Konstanta Joule ini, baik dalam pelaksanaan praktikum maupun dalam pengolahan data yang telah dikumpul, terdapat kesalahan-kesalahan tertentu yang mungkin terjadi, yaitu: o
o
o
o
o
o
o
Praktikan tidak melakukan eksperimen pendahuluan untuk mengenal alat dan memastikan alat dan bahan dalam keadaan baik sehingga praktikan tidak mengetahui kondisi alat dan bahan sebenarnya. seben arnya. Kurang pekanya pengamat saat memencet tombol stopwatch. stopwatch. Hal ini akan menambah ataupun mengurangi waktu dan akhirnya akan mengubah hasil ukur. Ketidaktelitian dalam membaca skala pada alat ukur listrik, termometer, maupun alat ukur lainnya yang digunakan dalam percobaan ini Kemungkinan adanya kebocoran panas pada kalorimeter atau kalor yang lepas ke lingkungan karena kalorimeter tidak terisolasi dengan baik Pembulatan nilai data yang membuat data mengalami perubahan dari nilai sebenarnya. Kerusakan pada alat-alat percobaan sehingga praktikum tidak dapat terlaksana dengan baik Penyusunan rangkaian yang salah atau kurang benar sehingga percobaan tidak dapat terlaksana dengan baik
H. KESIMPULAN Setelah kami melakukan percobaan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan: 1. Kalor adalah bentuk energi yang mengalir atau berpindah karena adanya perbedaan temperatur atau suhu. 2. Perubahan bentuk energi merupakan kesetaraan energi. Untuk perubahan bentuk energi listrik menjadi energi kalor dapat dinyatakan secara kuantitatif dengan ”kesetaraan listrik - panas”, panas”, adalah tara kalor mekanik/listrik. 3. Tara kalor listrik (konstanta Joule) adalah perbandingan antara energi listrik yang digunakan dengan kalor yang ditimbulkan. Tara kalor listrik dapat ditentukan melalui percobaan menggunakan kalorimeter listrik. Nilai tara kalor listrik adalah 4,186 joule/kalori. 4. Nilai tara kalor listrik yang didapat pada praktikum adalah 2,995 2 ,995 J/kalori, berbeda be rbeda dengan nilai tara kalor listrik menurut teori yakni 4,186 J/kalori 5. Perbedaan kedua nilai tara kalor listrik di atas pada praktikum Konstanta Joule yang telah kami laksanakan (Jumat, 3 Mei 2013) disebabkan oleh malfungsi alatalat praktikum, terutama pada power pada power supply, supply, amperemeter, dan kalorimeter listrik Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado
Laporan Praktikum Fisika Dasar 2 Konstanta Joule
yang kami gunakan dalam praktikum. Hal tersebut menyebabkan data yang diperoleh tidak akurat sehingga dalam pengolahan data hasil akhir yang didapat tidak sesuai dengan literatur.
I. DAFTAR PUSTAKA ----. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Tondano: Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Manado. 84852309-Laporan-Konstanta-Joule-Kalorimeter.doc Hikam, M., Prasetyo, P.B, dan Saleh, D. Eksperimen D. Eksperimen Fisika Dasar Untuk Universitas. Universitas. Kencana, Jakarta, 2005. http://emjhejabrik.blogspot.com/2012/03/kesetaraan-kalor-listrik.html diakses pada 5 Mei 2013 jam 14.22 WITA
Jurusan Fisika Universitas Negeri Manado