LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR
(Remote Laboratory)
Calory Work
Nama : Septiana Kurnianingsih
Npm :1306367933
Fakultas/Program Studi : FT/TEKNIK LINGKUNGAN
Kelompok Praktikum : B3
Kode Praktikum : KR02
Minggu Praktikum : Ke-3
Koordinator Asisten : Mochammad adam pratama
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar (UPP IPD)
Universitas Indonesia
Depok, 2013
1. Tujuan
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
2. 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
Gambar. 1 Susunan rangkaian
3. 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 :
W = V i t ................................................................. ( 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 :
Q = m c (Ta - T) ....................................................... (2)
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.
4. Cara Kerja
Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di bagian bawah
halaman ini.
1. Mengaktifkan Web cam ! (klik icon video pada halaman web r-Lab) !
2. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor !
3. Mengidupkan 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. Memperhatikan 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
5. Data percobaan
a. Data percobaan V0
Waktu I V Temp
3 23.84 0.00 20.7
6 23.84 0.00 20.8
9 23.84 0.00 20.8
12 23.84 0.00 20.8
15 23.84 0.00 20.8
18 23.84 0.00 20.8
21 23.84 0.00 20.8
24 23.84 0.00 20.8
27 23.84 0.00 20.8
30 23.84 0.00 20.8
Tabel. 1 tabel data percobaan V0
b. Data percobaan V1
Waktu I V Temp
3 35.25 0.66 20.8
6 35.36 0.66 20.8
9 35.36 0.66 21.0
12 35.36 0.66 21.2
15 35.25 0.66 21.4
18 35.36 0.66 21.5
21 35.25 0.66 21.7
24 35.36 0.66 21.8
27 35.36 0.66 21.9
30 35.36 0.66 22.1
Tabel. 1 tabel data percobaan V1
c. Data percobaan V2
Waktu I V Temp
3 51.56 1.60 21.8
6 51.56 1.60 22.3
9 51.56 1.60 23.1
12 51.67 1.60 24.1
15 51.67 1.60 25.1
18 51.67 1.60 25.9
21 51.67 1.60 26.6
24 51.67 1.60 27.3
27 51.67 1.60 27.9
30 51.56 1.60 28.5
Tabel. 2 tabel data percobaan V2
d. Data percobaan V3
Waktu I V Temp
3 42.32 1.08 24.4
6 42.32 1.08 24.4
9 42.43 1.07 24.6
12 42.43 1.07 24.9
15 42.32 1.08 25.2
18 42.32 1.08 25.4
21 42.32 1.08 25.6
24 42.32 1.08 25.8
27 42.32 1.08 25.9
30 42.32 1.08 26.1
Tabel. 3 tabel data percobaan V3
6. Pengolahan data & Evaluasi
a. Grafik yang menggambarkan hubungan antara temperatur dan waktu
untuk setiap tegangan yang diberikan ke kawat konduktor.
Pada percobaan calor work ini, praktikan menggunakan alat yang terpasang di
laboratorium fisika FMIPA untuk mendapatkan variasi hasil dari perbandingan waktu dan
temperatur. 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 praktikan mencari
nilai kapasitas kalor rata-rata (H). Untuk membuat grafik data hasil pengamatan, persamaan
di atas dihubungkan dengan persamaan 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, ∆T = V.I
m .c t ; dengan T= suhu (
oC)...........................(3)
y = m x + b
Nilai kapasitas kalor diperoleh dengan perhitungan matematis seperti biasa, tidak
menggunakan least square. Perhitungan yang digunakan, yaitu H (kapasitas kalor):
H = V .I . t
∆T ..........................(4)
Persamaan (3) menunjukkan bahwa t (waktu = s) mewakili variabel x, V.I
m .c mewakili m, dan
ΔT (oC) mewakili variabel y. Agar grafik pengamatan menggambarkan dengan tingkat
ketelitian yang lebih baik, maka praktikan membuat grafik dengan menggunakan metode
least square. Berikut adalah rumus least square yang digunakan.
𝑚 = 𝑛∑𝑥𝑖𝑦𝑖 − ∑𝑥𝑖 ∑𝑦𝑖
𝑛∑𝑥𝑖2 − (∑𝑥𝑖)2
𝑏 = ∑𝑥𝑖2 ∑𝑦𝑖 − ∑𝑥𝑖 (∑𝑥𝑖 𝑦𝑖)
𝑛 ∑𝑥𝑖2 − (∑𝑥𝑖)2
Grafik hubungan temperatur dan waktu
Grafik. 1 Hubungan antara waktu dengan temperatur pada Vo
20,64
20,66
20,68
20,7
20,72
20,74
20,76
20,78
20,8
20,82
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
per
atu
r (oC
)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Antara Waktu dan Temperatur pada V0
Grafik. 1 Hubungan antara waktu dengan temperatur pada V1
Grafik. 1 Hubungan antara waktu dengan temperatur pada V2
20
20,5
21
21,5
22
22,5
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (o
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Antara Waktu dan Temperatur pada V1
0
5
10
15
20
25
30
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
per
atu
r (oC
)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Antara Waktu dan Temperatur pada V2
Grafik. 1 Hubungan antara waktu dengan temperatur pada V3
b. Menghitung nilai kapasitas panas ( c ) dari kawat konduktor yang
digunakan untuk tegangan V1 , V2 dan V3
Alat yang digunakan dalam percobaan ini mengubah energy listrik menjadi energy
kalor. Input alat ini berupa energy listrik, sementara keluarannya adalah energi kalor.
Q Keluaran = QMasukan
Q = W
m. c. ΔT = V.I.t
C. ΔT = V.I.t
Sehingga kapasitas kalor dapat diperoleh dengna persamaan :
C = V . I . t
∆T
Sementara kalor jenis dapat diperoleh dengan persamaan:
c = V . I . t
m . ∆T
23,5
24
24,5
25
25,5
26
26,5
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pe
ratu
r (o
C)
Waktu (s)
Grafik Hubungan Antara Waktu dan Temperatur pada V3
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 V0
Pada saat V0 tidak ditentukan kapasitas kalornya.
2) Pada saat V1
Kapasitas kalor didapatkan dari tabel di bawah ini:
Nilai Kapasitas kalor rata-rata :
H = ∑H
10=
25,96681329
10 = 2,596681329 Joule/
oC
Nilai Kalor jenis rata-rata :
c = ∑𝑐
10=
12983,40664
10= 1298,340664 Joule/Kg
oC
3) Pada saat V2
Kapasitas kalor didapatkan dari tabel di bawah ini:
Waktu I (Amphere)
V (Volt)
T (oC)
T (oC)
mT (KgoC)
Q=VIt (Joule)
Kapasitas Kalor (H) H=Q/T (Joule/oC)
Kalor Jenis (c) c=Q/mT
(Joule/KgoC)
3 0,03525 0,66 20,8 0,01 0,00002 0,069795 6,9795 3489,75
6 0,03525 0,66 20,8 0,01 0,00002 0,13959 13,959 6979,5
9 0,03525 0,66 21 0,21 0,00042 0,209385 0,997071429 498,5357143
12 0,03525 0,66 21,2 0,41 0,00082 0,27918 0,680926829 340,4634146
15 0,03525 0,66 21,4 0,61 0,00122 0,348975 0,572090164 286,045082
18 0,03525 0,66 21,5 0,71 0,00142 0,41877 0,589816901 294,9084507
21 0,03525 0,66 21,7 0,91 0,00182 0,488565 0,536884615 268,4423077
24 0,03525 0,66 21,8 1,01 0,00202 0,55836 0,552831683 276,4158416
27 0,03525 0,66 21,9 1,11 0,00222 0,628155 0,565905405 282,9527027
30 0,03525 0,66 22,1 1,31 0,00262 0,69795 0,53278626 266,3931298
165 0,3525 6,6 214,2 6,3 0,0126 3,838725 25,96681329 12983,40664
Waktu I (Amphere)
V (Volt)
T (oC)
T (oC)
mT (KgoC)
Q=VIt (Joule)
Kapasitas Kalor (H) H=Q/T (Joule/oC)
Kalor Jenis (c) c=Q/mT
(Joule/KgoC)
3 0,05156 1,6 21,8 1,01 0,00202 0,247488 0,245037624 122,5188119
6 0,05156 1,6 22,3 1,51 0,00302 0,494976 0,327798675 163,8993377
9 0,05156 1,6 23,1 2,31 0,00462 0,742464 0,321412987 160,7064935
Nilai Kapasitas kalor rata-rata :
H = ∑H
10=
3,013443272
10 = 0,3013443272 Joule/
oC
Nilai Kalor jenis rata-rata :
c = ∑𝑐
10=
1506,721636
10= 150,6721636 Joule/Kg
oC
4) Pada saat V3
Kapasitas kalor didapatkan dari tabel di bawah ini:
Waktu I (Amphere)
V (Volt)
T (oC)
T (oC)
mT (KgoC)
Q=VIt (Joule)
Kapasitas Kalor (H) H=Q/T (Joule/oC)
Kalor Jenis (c) c=Q/mT
(Joule/KgoC)
3 0,04232 1,08 24,4 3,61 0,00722 0,1371168 0,037982493 18,99124654
6 0,04232 1,08 24,4 3,61 0,00722 0,2742336 0,075964986 37,98249307
9 0,04243 1,07 24,6 3,81 0,00762 0,4086009 0,107244331 53,62216535
12 0,04243 1,07 24,9 4,11 0,00822 0,5448012 0,132555036 66,27751825
15 0,04232 1,08 252 231,21 0,46242 0,685584 0,0029652 1,482600234
18 0,04232 1,08 25,4 4,61 0,00922 0,8227008 0,178460043 89,23002169
21 0,04232 1,08 25,6 4,81 0,00962 0,9598176 0,199546279 99,77313929
24 0,04232 1,08 25,8 5,01 0,01002 1,0969344 0,218948982 109,474491
27 0,04232 1,08 25,9 5,11 0,01022 1,2340512 0,241497299 120,7486497
30 0,04232 1,08 26,1 5,31 0,01062 1,371168 0,258223729 129,1118644
165 0,42342 10,78 479,1 271,2 0,5424 7,5350085 1,453388379 726,6941896
Nilai Kapasitas kalor rata-rata :
H = ∑H
10=
1,453388379
10 = 0,1453388379 Joule/
oC
Nilai Kalor jenis rata-rata :
c = ∑𝑐
10=
726,6941896
10= 72,66941896 Joule/Kg
oC
12 0,05167 1,6 24,1 3,31 0,00662 0,992064 0,299717221 149,8586103
15 0,05167 1,6 25,1 4,31 0,00862 1,24008 0,287721578 143,8607889
18 0,05167 1,6 25,9 5,11 0,01022 1,488096 0,291212524 145,6062622
21 0,05167 1,6 26,6 5,81 0,01162 1,736112 0,298814458 149,4072289
24 0,05167 1,6 27,3 6,51 0,01302 1,984128 0,304781567 152,3907834
27 0,05167 1,6 27,9 7,11 0,01422 2,232144 0,313944304 156,9721519
30 0,05156 1,61 28,5 7,71 0,01542 2,490348 0,323002335 161,5011673
165 0,51626 16,01 252,6 44,7 0,0894 13,6479 3,013443272 1506,721636
Berdasarkan data-data sebelumnya, maka didapat kapasitas dan kalor jenis rata-rata kawat
sekaligus dapat ditentukan jenis kawat konduktor yang digunakan dengan kapasitas dan kalor jenis
yang telah didapat. Adapun rata-rata dari kalor jenis dan kapasitas kawat konduktor adalah sebagai
berikut :
Kalor jenis rata-rata :
𝑐 = c1 + c2 + c3
3=
1298,340664 + 150,6721636 + 72,66941896
3=
1521,682247
3
= 507,2274155 joule/KgoC
= 507,23 Joule/KgoC
H = H1 + H2 + H3
3=
2,596681329 + 0,3013443272 + 0,1453388379
3=
3,0433644933
3
= 1,014454831 Joule/oC
= 1,015 Joule/oC
c. Menentukan Jenis Kawat Konduktor Berdasarkan Kalor Jenis (c)
Kawat konduktor yang digunakan, praktikan menggunakan kalor jenis untuk
melakukan pendekatan angka. Setelah diperoleh nilai kalor jenis pada perhitungan percobaan,
praktikan mendapatkan pendekatan nilai kalor jenis karbon sebesar 507 J/kgoC, hal ini
dikarenakan kalor jenis percobaan 507,23 J/kgoC mendekati 507 J/kgoC.
Dengan kesalahan literature:
% = cpercobaan −c literatur
c literaturx 100% =
507,23−507
507 x100% =
0,23
507 x 100% = 0,045 %
7. Analisis Data
a. Analisis Percobaan
Percobaan dilakukan secara remote yaitu praktikan melakukan percobaan dengan
menggunakan media PC (PersonalComputer). Langkah pertama praktikan harus login
terlebih dahulu ke situs sitrampil.ui.ac.id kemudian masuk ke rlab (remote laboratory).
Kemudian praktikan menghidupkan wabcame pada sistem agar praktikan dapat melihat
perubahan suhu yang terjadi sehingga sebelum merubah tegangan, suhu kembali pada suhu
awal.
Di dalam rlab telah disediakan alat berupa kumparan yang dihubungkan dengan
sumber tegangan (dalam hal ini batarai) dan terhubung juga dengan voltmeter untuk
mengukur tegangan, ampheremeter untuk mengukur kuat arus dan termometer untuk
mengukur suhu. Percobaan dimulai dengan menghidupkan sumber tegangan dan dilakukan 4
kali dengan variasi tegangan. Yaitu pertama kita mengamati arus listrik dan suhu ketika
tegangannya 0. Kedua kita mengamati arus listrik dan suhu ketika tegangannya 0,66.
Kemudian kita mengamati arus listrik dan suhu ketika tegangannya 1,6 dan 1,08. Setelah itu
praktikan mengklik tombol ukur dengan tujuan mendapatkan data berupa arus, waktu, dan
suhu yang bervariasi setiap 3 detik sebanyak 10 kali, hal ini akan digunakan dalam
perhitungan data sehingga diperoleh nilai kapasitas kalor suatu zat.
b. Analisis Hasil
Dari data yang dihasilkan praktikan dapat menghitung nilai kalor jenis sehingga dapat
diketahui jenis konduktor yang digunakan. Data yang didapat berupa arus lustrik, tegangan,
dan temperatur pada selang waktu setiap 3 detik hingga detik ke 30. Jadi didapat 10 variasi
data dalam setiap tegangan yang diberikan. Kalor jenis zat dapat diperoleh dari persamaan.
Q Keluaran = QMasukan
Q = W
m. c. ΔT = V.I.t
Jadi, c = V .I .t
m .∆T
Dengan c = kalor jenis (Joule/KgoC)
V = Tegangan (Volt)
I = arus litrik (ampere)
t = waktu (sekon)
m = massa (Kg) diketahui massa 2 gram = 0,002 Kg
T = perubahan suhu (oC)
Setelah melakukan perhitungan kita mendapatkan kalor jenis sebesar 507,23
Joule/KgoC. Dari hasil yang diperoleh kita menggunakan metode pendekatan dengan kalor
jenis yang terdapat di literatur. Diperoleh hasilnya adalah karbon dengan kalor jenis 507
Joule/KgoC. Dari perbandingan kedua kalor jenis yaitu kalor jenis percobaan dan kalor jenis
literatur diperoleh selisih angka 0,23. Sehingga kita dapt menghitung kesalahan literaturnya
yaitu 0,045%. Kesalahan ini sangat kecil sehingga dapat dikatakan percobaan yang dilakukan
berhail atau sangat bagus.
c. Analisis Grafik
Grafik menunjukan hubungan antara waktu dan temperatur. Variabel x menyatakan
waktu yaitu dengan interval 3 dan variabel y menyatakan temperatur dengan besar yang
berubah-ubah. Grafik pada saat V0 menunjukan adanya kekonstanan yaitu berupa garis lurus.
Hal ini menunjukan tidak ada perubahan suhu yang terjadi. Pada grafik saat V1,V2 dan V3
menunjukan garis yang miring. Hail ini menunjukan bahwa terjadi perubahan suhu pada
selang waktu 3 detik.
8. Kesimpulan
Berdasarkan percobaan dan analisis data di atas, dapat disimpulkan:
Pada energi panas berlaku hukum kekekalan energi yaitu bahwa panas yang
dierima sama dengan panas yang dilepas
Pada percobaan diatas perubahan suhu menunjukan perbandingan lurus
terhadap waktu.
Temperatur berbanding lurus dengan besarnya tegangan dan arus listrik.
Semakin besar tegangan dan arus listrik akan menghasilkan kenaikan
temperatur dari benda lebih cepat.
Kapasitas kalor bergantung pada besar tegangan, arus listrik, massa bahan,
perubahan suhu dan waktu
Logam memiliki kalor jenis yang berbeda-beda
Dari percobaan dapat disimpulkan jenis logam yang digunakan yaitu karbon
9. Referensi
Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall, NJ,
2000.
Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended Edition, John
Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.