LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR REMOTE LABORATORY
Nama
: Fatah Abdul Wahab
NPM
: 1506673681
Fakultas/Program Studi
: Teknik/Teknik Komputer
Nomor/Nama Percobaan
: KR 02/ Calori Work
Minggu Percobaan
: Pekan 7
Tanggal Percobaan
: 27 April 2016
Nama Asisten
: Adnan
LABORATORIUM FISIKA DASAR UPP IPD UNIVERSITAS INDONESIA
Tujuan
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
Alat
1. Sumber tegangan yang dapat divariasikan 2. Kawat konduktor ( bermassa 2 g ) 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 :
= … (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:
= . (ℎ−) … (2) Dimana Q = Jumlah kalor yand diperlukan (kalori) M = massa zat (gram) C = kalor jenis zat ( ℃ ⁄ ) 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.
Teori tambahan
Kapasitas kalor diartikan sebagai banyaknya kalor yang diserap oleh suatu benda bermassa tertentu untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Satuan kapasitas kalor dalam sistem International yaitu J/K. Untuk mengetahui banyaknya kalor yang dilepas atau diterima oleh suatu zat digunakan persamaan Q = m.c.ΔT.
Cara Kerja
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman ini. 1. Mengaktifkan Web cam 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. Memerhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, tunggulah 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 saudara peroleh, Menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan. 4. Memberi analisis dari hasil percobaan ini.
Data Hasil Percobaan
Tegangan V0
Tegangan V1
Waktu
I
V
Temp
Waktu
I
V
Temp
3
23.84
0.00
21.9
3
35.02
0.65
20.8
6
23.84
0.00
21.8
6
35.02
0.65
20.8
9
23.84
0.00
21.8
9
35.02
0.65
20.9
12
23.84
0.00
21.7
12
35.02
0.65
21.1
15
23.84
0.00
21.6
15
35.02
0.65
21.3
18
23.84
0.00
21.6
18
35.02
0.65
21.3
21
23.84
0.00
21.4
21
35.02
0.65
21.4
24
23.84
0.00
21.4
24
35.02
0.65
21.5
27
23.84
0.00
21.3
27
35.02
0.65
21.6
30
23.84
0.00
21.3
30
35.13
0.65
21.6
Tegangan V2
Tegangan V3
Waktu
I
V
Temp
Waktu
I
V
Temp
3
50.65
1.57
20.3
3
41.86
1.05
20.4
6
50.65
1.57
20.8
6
41.86
1.05
20.6
9
50.65
1.57
21.6
9
41.86
1.05
21.0
12
50.65
1.57
22.6
12
41.75
1.06
21.4
15
50.65
1.57
23.4
15
41.75
1.06
21.8
18
50.65
1.57
24.3
18
41.75
1.06
22.2
21
50.65
1.57
25.1
21
41.86
1.06
22.5
24
50.65
1.57
25.8
24
41.75
1.06
22.8
27
50.65
1.57
26.3
27
41.86
1.06
23.1
30
50.65
1.57
26.9
30
41.75
1.06
23.3
Pengolahan Data
1. Membuat grafik hubungan temperatur dan waktu
-
Grafik V0
Temperatur vs Waktu 22 21,8 21,6 21,4
Temperatur vs Waktu
21,2 21
-
Grafik V1
Temperatur vs Waktu 21,8 21,6 21,4 21,2 21 20,8 20,6 20,4
Temperatur vs Waktu
-
Grafik V2
Temperatur vs Waktu 30 25 20 15 Temperatur vs Waktu 10 5 0
-
Grafik V3
Temperatur vs Waktu 24 23,5 23 22,5 22 21,5 21
20,5 20 19,5 19 18,5
Temperatur vs Waktu
2. Menghitung kapasitas panas kawat konduktor
Menggunakan rumus
∆ =
Perhitungan kapasitas panas ini dapat dicari dengan menggunakan metode least square, sbb:
a. Pada V1 Tabel pengolahan data dengan least square: X
Y
(Waktu)
(Temp)
3
X^2
Y^2
XY
20,8
9
432,64
62,4
6
20,8
36
432,64
124,8
9
20,9
81
436,81
188,1
12
21,1
144
445,21
253,2
15
21,3
225
453,69
319,5
18
21,3
324
453,69
383,4
21
21,4
441
457,96
449,4
24
21,5
576
462,25
516
27
21,6
729
466,56
583,2
30
21,6
900
466,56
648
165
212,3
3465
4508,01
3528
A
B
sy
sy^2
Sb
20,673333 0,033737 0,066969 0,004485 0,002458
Total
Berdasarkan tabel least square tersebut, dapat diketahui persamaan linear garis y = bx + a pada grafik tersebut yaitu: y = 0,033737x + 20,673333 berdasarkan fungsi persamaan garis tersebut, diketahui bahwa nilai gradien atau m = b = 0,033737
Sebelumnya telah diketahui bahwa :
b =
maka perhitungan nilai kapasitas panas menjadi: 0,033737 =
Sehingga didapat nilai kapasitas panas kawat konduktor sebesar 337,42 °
b. Pada V2 Tabel pengolahan data dengan least square: X
Y
(Waktu)
(Temp)
3
X^2
Y^2
XY
20,3
9
412,09
60,9
6
20,8
36
432,64
124,8
9
21,6
81
466,56
194,4
12
22,6
144
510,76
271,2
15
23,4
225
547,56
351
18
24,3
324
590,49
437,4
21
25,1
441
630,01
527,1
24
25,8
576
665,64
619,2
27
26,3
729
691,69
710,1
30
26,9
900
723,61
807
165
237,1
3465
5671,05
4103,1
A
B
sy
sy^2
sb
Total
19,466667 0,257172 0,194313 0,037758 0,007131
Berdasarkan tabel least square tersebut, dapat diketahui persamaan linear garis y = bx + a pada grafik tersebut yaitu: y = 0,257172x + 19,466667 berdasarkan fungsi persamaan garis tersebut, diketahui bahwa nilai gradien atau m = b = 0,257172. Sebelumnya telah diketahui bahwa:
b =
maka perhitungan nilai kapasitas panas menjadi: 0,257172 =
Sehingga didapat nilai kapasitas panas kawat konduktor sebesar 154,605 °
c. Pada V3 Tabel pengolahan data dengan least square: Y X^2
Y^2
XY
20,4
9
416,16
61,2
6
20,6
36
424,36
123,6
9
21
81
441
189
12
21,4
144
457,96
256,8
15
21,8
225
475,24
327
18
22,2
324
492,84
399,6
21
22,5
441
506,25
472,5
24
22,8
576
519,84
547,2
27
23,1
729
533,61
623,7
30
23,3
900
542,89
699
165
219,1
3465
4810,15
3699,6
A
B
sy
sy^2
sb
X (Waktu)
(Temp)
3
Total
20,0333333 0,113737 0,089358 0,007985 0,003279
Berdasarkan tabel least square tersebut, dapat diketahui persamaan linear garis y = bx + a pada grafik tersebut yaitu: y = 0,113737x + 20,0333333 berdasarkan fungsi persamaan garis tersebut, diketahui bahwa nilai gradien atau m = b = 0,113737.
Sebelumnya telah diketahui bahwa :
b =
maka perhitungan nilai kapasitas panas menjadi: 0,113737 =
Sehingga didapat nilai kapasitas panas kawat konduktor sebesar 193,222 °
Analisis
Analisis Percobaan Percobaan ini dinamakan percobaan KR02 tentang Calori Work yang dilakukan secara online melalui rLab dengan tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor. Percobaan
ini
dilakukan
dengan
mengalirkan
listrik
pada
sebuah
medium tertentu.
Kemudian terjadi perubahan temperatur pada kawat yang dialiri listrik. Dan ini membuktikan bahwa hukum kekekalan energi berlaku, dimana energi tidak akan p ernah hilang dan hanya akan berubah bentuk. Pada percobaan kali in perubahan bentuk tersebut adalah dari energi listrik, menjadi energi kalor, karena adanya perubahan temperatur tersebut. Pengukuran ini dilakukan dalam 30 detik untuk setiap tegangannya dan dilakukan pencatatan tiap 3 detik. Data diambil sebanyak 10 kali, dengan tujuan, data yang didapatkan memiliki grafik dengan nilai yang diharapkan mendekati kebenaran. Data yang diambil pun diharapkan bisa mewakili keseluruhan data yang dibutuhkan. Tegangan yang digunakan untuk percobaan kali ini ada 4 tegangan yang di variasikan, tegangan
ini divariasikan
agar kita
dapat
mengetahui besarnya
pengaruh
tegangan tersebut terhadap kenaikan suhu disetiap waktunya. Yang mana, seperti kita ketahui, energi listrik dapat berubah menjadi energi panas dengan kondisi tertentu.
Analisis Hasil Berdasarkan percobaan KR02 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besar tegangan yang diberikan, maka perubahan suhu yang terjadi pada kawat, konduktor pun bertambah besar. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan energi. Dalam percobaan ini energi yang digunakan adalah energi panas dan energi listrik. Dalam percobaan ini, didapatkan hasil berupa kalor jenis yang bervariasi sesuai dengan variasi tegangan. Setelah dilakukan percobaan, dapat diamati bahwa kalor jenis pada tegangan V1 yang merupakan tegangan terkecil mempunyai nilai kalor jenis yang paling besar diantara variasi tegangan lainnya. Nilai tersebut didapatkan karena pada variasi tegangan V1, perbedaan suhu yang didapatkan lebih kecil dari variasi tegangan lainnya, sehingga mempengaruhi nilai b yang relatif lebih kecil, sehingga nilai kalor jenisnya meningkat.
Analisis Grafik Melalui grafik yang ada, dapat kita amati bahwa saat tegangan 0 volt, grafik menghasilkan garis temperatur yang sedikit turun terhadap waktu. Hal ini disebabkan oleh tidak adanya pertambahan suhu yang seharusnya muncul dari tegangan. Sehingga, suhu akan menurun karena terjadi pendinginan. Sedangkan pada saat tegangan V1, V2, dan V3 grafik menunjukan kenaikan yang cukup stabil. Namun, ada sedikit kejanggalan pada grafik yaitu pada saat grafik tegangan V1. Dimana saat detik ke-6 grafik tersebut sedikit menurun sedangkan di detik detik berikutnya grafik tersebut cenderung naik. Artinya dari pengamatan ke-2, grafik ini menunjukkan suatu kesalahan.
Kesimpulan
1. Semua energi bisa dikonversikan menjadi bentuk energi yang lain. Sesuai dengan hukum kekekalam energi. Dalam percobaan ini energi listrik di ubah menjadi energi kalor.
2. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk menaikkan suhunya 1°C (satuan: kalori/°C)
3. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1 kg zat sebesar 10°C (satuan satuan kalori/gram°C atau kkal/kg°C).
4. Semakin besar tegangan yang diberikan dan semakin lama listrik dialirkan,semakin tinggi suhu yang dihasilkan.
Referensi -
Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 9th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
Link RLab http://sitrampil3.ui.ac.id/kr02
