LAPORAN TARA KALOR LISTRIK.docx

LAPORAN PRAKTIKUM TERMOFISIKA TARA KALOR LISTRIK

Disusun oleh : Stefani Dewi Puspitasari

(151424001)

Willy Pratama

(151424006)

Maria Ester Lere

(151424016)

PROGRAM S1 PENDIDIKAN FISIKA UNIVERSITAS SANATA DHARMA 2016

PRAKTIKUM TARA KALOR LISTRIK

A. Tujuan 1. Memahami hubungan antara kalor dengan tenaga. 2. Menghitung ekuivalensi kalori dengan Joule. B. Alat dan Bahan 1. Kalorimter Berfungsi sebagai wadah air yang nantinya akan dipanaskan dengan aliran listrik. 2. Termometer Berfungsi untuk mengukur suhu awal air di dalam kalorimter dan kenaikan suhu selama kalorimter dialiri listrik. 3. Catu daya Berfungsi sebagai sumber tegangan listrik yang menagatur besarnya tegangan yang digunakan dalam percobaan. 4. Amperemeter Berfungsi sebagai alat ukur kuat arus listrik. Semakin besar tegangan listrik yang digunakan, maka semakin besar pula kuat arusnya. 5. Multimeter Berfungsi sebagai voltmeter, yaitu alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya tegangan lsitrik. 6. Timbangan Berfungsi untuk mengukur massa kalorimter dan air di dalam kalorimter. 7. Stopwatch Berfungsi untuk mengukur waktu setiap kenaikan suhu 3°C. 8. Kabel Berfungsi sebagai penghubung antara alat yang satu dengan lain sesuai dengan rangkaian alat pada percobaan.

C. Dasar teori Suatu satuan yang umum untuk kalor, yang masih digunakan sekarang, dinamakan kalori. Satuan ini disebut kalori (Kal) dan didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikan temperature 1 gram air sebesar 1 derajat Celcius . Yang

lebih sering digunakan dari kalori adalah kilokalori (kKal) yang besarnya 1000 kalori. Dengna demikian, 1 kKal adalah kalor yang dibutuhkan untuk menakkan temperaatur 1 kg air sebesar 1 derajat Celcius. Celcius . Gagasan bahwa kalor berhubungan dengan energi dikerjakan lebih lanjut oleh sejumlah ilmuwan pada tahun 1800-an, terutama oleh seorang pembuat minuman dari Inggris, James Prescott Joule (1818 – 1889). Joule melakukan sejumlah percobaan penting untuk menetapkan pandangan kita saat ini, bahwa kalor kerja mempresentasikan transfer energi. Salah satu bentuk dari percobaan Joule adalah menentukan sejumlah kerja tertentu yang dilakukan selalu ekuivalen dengan sejumlah masukan kalor tertentu. Secara kuantitatif kerja 4,186 Joule ternyata ekuivalen dengan 1 kalori kalor. Nilai ini dikenal dengan sebutan tara kalor mekanik ( Giancoli, 2001 : 489). 4,186 J = 1 Kal 4,186 x 10 3 J = 1 kKal Sedangkan yang sering kita gunakan adalah : 1 joule = 0,24 kalori 1 kalori = 4,2 joule Sebuah tahanan dicelupkan ke dalam air pada kalorimter. Bila tahanan itu dialiri arus listrik I ampere dan beda potensial kedua uung tahanan V volt, maka tenaga listrik yang hilang dalam tahanan selama t detik adalah : W = V.I.t joule (1) Tenaga listrik tersebut berubah menjadi panas dan digunakan untuk menaikkan suhu air dan kalorimter. Bila suhu air dan kalorimter naik sebesar T, berarti panas yang diberikan oleh tenaga listrik yang berubah menjadi panas sama dengan panas yang diterima oleh air dan kalorimter, yaitu : Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=

+ Qkalorimeter Qair +

V.I.t joule = ( ma.ca.T + mkal.ckal.T ) kalori Dari nilai tenaga listrik yang hilang dan tenaga panas yang muncul dapat diperoleh angka kesetaraan panas listrik, yaitu bilangan yang menyatakan besarnya tenaga listrik yang setara dengan satu satuan tenaga panas. Angka kesetaraan panas listrik tersebut sebesar :

a=

W joule Q kalori

D. Prosedur Percobaan 1. Menyiapkan alat dan bahan. 2. Menimbang massa kalorimter dengan menggunakan timbangan. 3. Mengisi kalorimter dengan air dengan ketinggian ± 3 cm. 4. Menimbang massa air dalam kalorimter dengan menggunakan timbangan. 5. Memasang peralatan sesuai gambar 1.

6. Menanyakan pada instruktur apakah rangkain alat tersebut benar atau tidak. Karena jika terjadi kesalahan akan mneyebabkan kerusakan alat. 7. Mengatur jarum penunjuk skala pada catu daya. Karena pada cat u daya skala tidak bertuliskan angka dan hanya berupa garis-garis skala, maka untuk memastikan tegangan pada catu daya adalah dengan menggunakan multimeter. Mengukur tegangan pada catu daya yang akan digunakan pada percobaan tersebut dengan cara : a. Melepas sementara kabel yang sebelumnya telah terpasang pada catu daya. b. Menyambungkan kabel pada multimeter ke catu daya. d aya. c. Mengatur selector pada multimeter ke bagian AC V pada skala 50 V, karena tegangan maksimum pada catu daya adalah 30 V. d. Menancapkan kabel catu daya ke stopkontak s topkontak dan mengaktifkan catu daya. e. Mengamati jarum penunjuk pada multimeter yang merupakan tegangan yang telah diatur sebelumnya pada catu daya untuk melakukan percobaan tersebut. 8. Mengamati jarum penunjuk pada Amperemeter, yang menunjukkan kuat arus listrik yang mengalir dengan tegangan yang telah diatur sebelumnya. 9. Mematikan catu daya dengan memindahkan tuas saklar pada saklar pada “OFF”. 10. Mengamati suhu air dalam kalorimter dengan menggunakan termometer yang dimasukkan ke dalam kalorimter yang berisi air tersebut ter sebut sebagai suhu mula-mula. 11. Mengaktifkan catu daya bersamaan dengan menekan “START” pada stopwatch. 12. Mencatat waktu setiap kenaikan suhu 3°C dengan mengambil data sebanyak 10 kali. 13. Mengaduk air di dalam kalorimter sesekali. 14. Mematikan catu daya dan stopwatch setelah data sudah cukup. 15. Mengulangi langkah percobaan nomor 3 sampai dengan 13 dengan variasi tegangan yang digunakan pada catu daya. da ya. 16. Membersihkan dan merapikan alat dan bahan. Gambar 1 :

E. Data 1. Data 1 (melakukan pengadukan sesekali pada air dalam kalorimter saat percobaan berlangsung) : a. Massa kalorimter = 97 gram b. Massa air dalam kalorimter = 286,6 gram c. Massa air = (286,6 - 97) gram

= 189,6 gram = 15 V

d. Tegangan listrik 

hasil pengukuran= nilai yang ditunjuk jarum



skala maksimum 15

V=

50

x 50 V=

e. Kuat arus listrik f. Data tabel 1 : No. awal 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

x batas ukur (satuan)

Suhu (°C) 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58

= 1,7 A Waktu (s) 0 260 320 482 526 733 952 1122 1294 1459 1620

2. Data 2 (tidak melakukan pengadukan pada air dalam kalorimter saat percobaan berlangsung) : a. Massa kalorimter = 97 gram b. Massa air dalam kalorimter = 286,6 gram c. Massa air = (286,6 - 97) gram = 189,6 gram d. Tegangan listrik = 25 V 

hasil pengukuran= nilai yang ditunjuk jarum skala maksimum

 e.

f.

V=

25 50

x 50 V=

Kuat arus listrik Data tabel 2 :

No. awal 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

x batas ukur (satuan)

Suhu (°C) 28 31 34 37 40 43 46 49 52

= 2,6 A Waktu (s) 0 149 276 337 401 460 520 574 631

9. 10.

55 58

688 747

F. Analisis Data 1. Analisis data 1 : a) Analisis tabel : No. awal 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Suhu (°C) 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58

Waktu (s) 0 260 320 482 526 733 952 1122 1294 1459 1620

T (°C) 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

t (s) 260 60 162 44 207 219 170 172 165 161

b) Menghitung kesetaraan kalor listrik : 



Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=

Qair + + Qkalorimeter

V.I.t joule 15.1,7.(260) joule 6630 joule

= = =

( ma.ca.T + mkal.ckal.T ) kalori ( (189,6.1.3) + (97.0,15.3) ) kalori 612,45 kalori

a= a=





W joule Q kalori 6630 joule 612,45 kalori

= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a= a=


= ,   / /  





Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a= a=









612,45 kalori

= ,   / /  

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a=


= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=


V.I.t joule 15.1,7.(207) joule 5278,5 joule

= =

( ma.ca.T + mkal.ckal.T ) kalori ( (189,6.1.3) + (97.0,15.3) ) kalori = 612,45 kalori

a= a=



Q kalori 4131 joule

Qlepas

a=



W joule

W joule Q kalori 5278,5 joule 612,45 kalori

= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= =

( ma.ca.T + mkal.ckal.T ) kalori ( (189,6.1.3) + (97.0,15.3) ) kalori = 612,45 kalori

a= a=


= ,   / /  





Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a= a=









612,45 kalori

= ,   / /  

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a=


= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a= a=



Q kalori 4335 joule

Qlepas

a=



W joule


= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a=

W joule Q kalori

a=

4105,5 joule 612,45 kalori

= ,   / /  

c) Rata-rata a dari tabel data 1 :  a = 6,745 joule/kalori d) Menghitung kesalahan dalam praktikum yang dilakukan : rerata hasil pengukuran - ukuran seharusnya kesalahan= x100% ukuran seharusnya 6,7 - 4,2 kesalahan= x10 x100% = 59,5 9,5% 4,2

2. Analisis data 2 : a) Analisis tabel : No. awal 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Suhu (°C) 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58

Waktu (s) 0 149 276 337 401 460 520 574 631 688 747

T (°C) 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

t (s) 149 127 61 64 59 60 54 57 57 59

b) Menghitung kesetaraan kalor listrik : 



Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a= a=




= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=


V.I.t joule

=

( ma.ca.T + mkal.ckal.T ) kalori

25.2,6.(127) joule 8255 joule 

a= a=









Q kalori 8255 joule 612,45 kalori

= ,   / /  

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a=


= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a=


= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a= a=



W joule

=

a=



( (189,6.1.3) + (97.0,15.3) ) kalori 612,45 kalori

Qlepas

a=



= =


= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=


V.I.t joule

=

( ma.ca.T + mkal.ckal.T ) kalori

25.2,6.(60) joule 3900 joule 

a= a=










= ,   / /  

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a=


= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a= a=



( (189,6.1.3) + (97.0,15.3) ) kalori 612,45 kalori

Qlepas

a=



= =


= ,   / /  

Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=


V.I.t joule 25.2,6.(57) joule 3705 joule =

= ( ma.ca.T + mkal.ckal.T ) kalori = ( (189,6.1.3) + (97.0,15.3) ) kalori 612,45 kalori

a= a=


= ,   / /  





Qlepas

=

Qterima

Qlistrik

=



= = =


a= a=


= ,   / /  

c) Rata-rata a dari tabel data 1 :  a = 7,927 joule/kalori d) Menghitung kesalahan dalam praktikum yang dilakukan : rerata hasil pengukuran - ukuran seharusnya kesalahan= x100% ukuran seharusnya 7,9 - 4,2 kesalahan= x10 x100% = 88,1 8,1% 4,2 G. Pembahasan Dalam percobaan tara kalor listrik, kami menggunakan variasi data. variasi yang kami gunakan berada pada tegangannya dan adanya pengadukan atau tidak. Tegangan untuk pengambilan data pertama kami menggunakan 15 V dan untuk pengambilan data kedua kami menggunakan 25 V. Tegangan tersebut mempengaruhi kuat arus listriknya. Ketika kami menggunakan tegangan 15 V, kuat arusnya sebesar 1,7 A. Sedangkan ketika kami menggunakan tegangan 25 V, kuat arusnya sebesar 2,6 A. Hal ini menunjukkan semakin besar tegangan, maka semakin besar kuat arusnya. Seperti rumusan yang kita ketahui : menunjukkan V berbanding lurus dengan I. V = I.R , yang menunjukkan Kemudian dalam pengambilan data pertama, kami melakukan pengadukan. Sedangkan pada percobaan kedua kami tidak melakukan pengadukan. Pada percobaan pertama, kami mengambil data sebanyak 10 kali. Dengan suhu awal 28°C, kami mengukur waktu setiap kenaikan suhu 3°C dengan menggunakan stopwatch. Pada percobaan ini kami melakukan pengadukan sebanyak dua kali saat percobaan berlangsung. Setiap kami telah melakukan pengadukan, suhu naik lebih cepat daripada sebelumnya saat kami diamkan. Hal ini menunjukkan suhu air dalam kalorimter tersebut saat kami diamkan, suhunya belum merata. Sedangkan setelah kami mengaduknya, suhunya merata, yang menyebabkan suhunya lebih cepat

naik. Jika mengamati data tabel 1 maka akan terlihat ada dua data yang memiliki selang waktu lebih sedikit daripada sebelumnya untuk kenaikan suhu 3°C. Hal ini menunjukkan pada saat itu kami melakukan pengadukan. Pada percobaan pertama, kami memperoleh beberapa data. Massa kalorimeter dan massa air dalam kalorimter tersebut secara berturut-turut adalah 97 gram dan 286,6 gram. Kemudian dengan menghitung masing-masing tenaga listrik dan panas yang diterima oleh air dan kalorimter , maka kami memperoleh nilai “a” dari masingmasing masing data. Nilai “a” adalah angka kesetaraan panas listrik tersebut. Dengan demikian dapat kami peroleh rata-rata nilai a dari data pertama, yaitu sebesar 6,745 joule/kalori atau 6,7 joule/kalori. Pada percobaan kedua, kami mengambil data sebanyak 10 kali. Dengan suhu awal 28°C, kami mengukur waktu setiap kenaikan suhu 3°C dengan menggunakan stopwatch. Pada percobaan ini kami tidak melakukan pengadukan saat percobaan berlangsung. Ketika kami tidak melakukan pengadukan pada percobaan kedua ini, waktunya lebih lama untuk kenaikkan suhu sebesar 3°C daripada saat dilakukan pengadukan seperti percobaan pertama. Namun, waktu untuk pengambilan keseluruhan data pada percobaan kedua lebih singkat daripada percobaan pertama, walaupun kami tidak melakukan pengadukan. Hal ini bisa terjadi karena pada percobaan kedua kami menggunakan tegangan listrik yang lebih besar daripada pada percobaan pertama. Sehingga air di dalam kalorimter menjadi lebih cepat panas. Pada percobaan kedua, kami memperoleh beberapa data. Massa kalorimeter dan massa air dalam kalorimter tersebut secara berturut-turut adalah 97 gram dan 286,6 gram. Kami membuat massa air dalam kalorimter sama agar variasi data hanya berfokus pada besarnya tegangan dan adanya pengadukan atau tidak. Kemudian dengan menghitung masing-masing tenaga listrik dan panas yang diterima oleh air dan kalorimter , maka kami memperoleh nilai “a” dari masingmasing -masing data. Nilai “a” adalah angka kesetaraan panas listrik tersebut. Dengan demikian dapat kami peroleh rata-rata nilai a dari data kedua, yaitu sebesar 7,927 joule/kalori atau 7,9 joule/kalori. Secara teori, 1 kalori sama dengan 4,2 joule. Tetapi jika dilihat hasil dari kedua percobaan tersebut, hasilnya bisa dikatakan berbeda jauh. Persentase kesalahan dalam praktikum yang telah kami lakukan adalah untuk data pertama kesalahannya sebesar 59,6%. Sedangkan persentase kesalahan untuk data kedua adalah sebesar 88,1%. Kesalahan tersbeut terjadi karena adanya beberapa faktor. Pertama, tidak tepat dalam membaca waktu pada stopwatch untuk tiap kenaikan suhu 3°C. Hal ini dapat terjadi karena setiap membaca waktu, stopwatch tidak boleh diberhentikan atau stopwatch tetap berjalan. Kedua, ketepatan dalam membaca skala pada termometer. Pada percobaan pertama kami melakukan pengadukan yang menyebabkan suhu merata, sehingga kenaikan suhu yang terjadi sangat cepat. Ketiga, kalorimter yang kurang baik. Kondisi kalorimter yang kami gunakan kurang baik karena gabus di dalam wadah kalorimter sudah rusak dan sebagian sudah hilang. Padahal fungsi dari gabus tersebut adalah mencegah terjadinya perambatan kalor ke lingkungan luar, sehingga jika gabus tersebut sudah tidak utuh lagi, ada kemungkinan kalor yang harusnya diterima oleh air dan calorimeter malah terserap oleh lingkungan sekitar. Selain itu, tutup kalorimter yang tidak rapat. Sehingga kalor yang berasal dari tenaga

listrik kemungkinan banyak terserap oleh udara luar. Hal ini menyebabkn waktu yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu akan semakin banyak atau dengan kata lain membutuhkan waktu yang lebih lama. H. Kesimpulan Bila suhu air dan kalorimter naik sebesar T, berarti panas yang diberikan oleh tenaga listrik yang berubah menjadi panas sama dengan panas yang diterima oleh air dan kalorimter, yaitu : = Qlepas Qterima = + Qkalorimeter Qlistrik Qair + V.I.t joule = ( ma.ca.T + mkal.ckal.T ) kalori Dengan, Qlistrik = tenaga listrik yan berubah jadi panas (joule) = kalor yang diterima oleh air (kalori) Qair Qkalorimeter = kalor yang diterima oleh kalorimter (kalori) V = tegangan listrik (volt) I = kuat arus listrik (ampere) t = selang waktu untuk tiap kenaikan suhu 3°C (sekon) ma = massa air (gram) mkal = massa kalorimter (gram) ca = kalor jenis air = 1 kal/g°C ckal = kalor jenis kalorimter yang terbuat dari stainless dari stainless steel = 0,15 kal/g°C = kenaikan suhu (°C) T Sehingga pada kedua percobaan tersebut dapat diketahui bahwa semakin besar tegangan listriknya, maka kuat arusnya juga semakin besar. Selain itu, semakin lama waktu untuk menaikkan suhu air dan kalorimter, maka tenaga listriknya juga semakin besar. Dari kedua percobaan tersebut dapat diketahui angka kesetaraan panas listrik dari masing-masing percobaan. Untuk percobaan pertama, angka kesetaraannya sebesar 6,7 joule/kalori. Sedangkan untuk percobaan kedua, angka kes etaraannya sebesar 7,9 joule/kalori. Secara teori, angka kesetaraan panas listrik adalah sebesar 4,2 joule/kalori. Adanya perbedaan antara angka kesetaraan panas listrik dari hasil percobaan dengan angka kesetaraan panas listrik secara teori dikarenakan faktorfaktor yang mempengaruhi selama percobaan berlangsung b erlangsung maupun dalam pengambilan data.

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, Douglas C., 2001. FISIKA 2001. FISIKA,, terj. Yuhilza Hanum. Jakarta : Erlangga.

Laboratorium Fisika Universitas Sanata Dharma.2014. Pratikum Dharma.2014. Pratikum Fisika.Yogyakarta Fisika.Yogyakarta : Laboratorium Fisika Universitas Sanata Dharma.

LAPORAN TARA KALOR LISTRIK.docx

Recommend Documents