KR 02 Rlab
-
Upload
immanuel-sinaga -
Category
Documents
-
view
22 -
download
1
description
Transcript of KR 02 Rlab
Laporan Pratikum
Remote Laboratory
Nama : Immanuel Sinaga
NPM : 1506728724
Fakultas : Teknik
Departemen/Prodi : Teknik Sipil
Kelompok Pratikum : 14
Kode Pratikum : KR 02
Minggu Percobaan : ke-5
Tanggal Percobaan : 23 Oktober 2015
Koordinator Asistan : Tutta Aurum Nissauf
Unit Pelaksana Ilmu Pengetahuan Dasar
UPP-IPD
Universitas Indonesia
Depok
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
Teori
Hubungan kekekalan energi menyatakan energi tidak dapat dimusnahkan atau
diciptakan. Energi hanya dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Energi listrik
(kekuatan listrik / daya listrik) adalah bentuk energi yang dihasilkan dari adanya perbedaan
potensial antara dua titik, sehingga membentuk sebuah arus listrik diantara keduanya ketika
dibawa ke dalam kontak melalui sebuah konduktor listrik, dan untuk memperoleh kerja listrik
tersebut. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain energi seperti energi cahaya atau
sinar, energi mekanik dan energi panas.Energi listrik dinyatakan sebagai arus listrik, yakni
sebagai gerakan muatan listrik negatif atau elektron melalui kabel konduktor logam karena
perbedaan potensial diterapkan untuk generator pada ujung-ujungnya.
Setiap kali sebuah saklar dioperasikan, maka akan menutup sebuah sirkuit listrik dan
menghasilkan gerakan elektron melalui kawat timah. Beban yang bergerak merupakan bagian
dari atom-atom substansi kabel, yang biasanya logam, karena logam, memiliki lebih banyak
elektron bebas dari zat lain, merupakan konduktor listrik terbaik. Sebagian besar energi listrik
yang dikonsumsi dalam kehidupan sehari-hari berasal dari listrik melalui outlet disebut busi,
melalui energi yang dipasok oleh perusahaan listrik untuk radio listrik yang berbeda-cuci,
mesin, TV, dll, yang dilakukan dengan transformasi yang sesuai, misalnya saat listrik
mencapai sebuah penggosok, diubah menjadi energi mekanik, panas dan cahaya dalam
beberapa kasus, berkat motor listrik dan komponen mekanis berbagai peralatan . Hal yang
sama dapat dilihat ketika menjalankan pengering rambut atau kompor.
Kalor di defnisikan sebagai suatu bentuk energi yang dapat berpindah atau mengalir
dari benda yang memiliki kelebihan kalor menuju benda yang kekurangan kalor. Kalor
biasanya dinyatakan dalam suhu. Satuan kalor di dalam satuan Internasional yaitu Joule,
satuan kalor lainnya ialah kalori. 1 kalori di definisikan sebagai banyaknya kalor yang
diperlukan untuk memanaskan sebanyak 1 kg air sebesar 1⁰C. Kalor jenis ialah banyaknya
kalor yang diserap atau diperlukan oleh 1 gram zat untuk menaikkan suhu sebesar 1⁰C. Kalor
jenis juga diartikan sebagai kemampuan suatu benda untuk melepas atau menerima kalor.
Jenis Benda Kalor Jenis (c)
J/kg Co kkal/kg Co
Air 4180 1,00
Alkohol (ethyl) 2400 0,57
Es 2100 0,50
Kayu 1700 0,40
Aluminium 900 0,22
Marmer 860 0,20
Kaca 840 0,20
Besi / baja 450 0,11
Tembaga 390 0,093
Perak 230 0,056
Raksa 140 0,034
Timah hitam 130 0,031
Emas 126 0,030
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) ....................................................... (1)
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 Web cam. (mengklik icon video pada halaman web r-Lab)
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. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, 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 , Mengtung 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
Hasil Percobaan
Membuat Grafik dari percobaan yang ada
Percobaan Pertama
Vo = 0 volt
Tawal = 17.4o C
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) ∆T (o C)
3 23.84 0.00 0
6 23.84 0.00 0.1
9 23.84 0.00 0.1
12 23.84 0.00 0.1
15 23.84 0.00 0.2
18 23.84 0.00 0.2
21 23.84 0.00 0.2
24 23.84 0.00 0.2
27 23.84 0.00 0.2
30 23.84 0.00 0.2
Grafik Waktu terhadap suhu
Masukkan rumus V.I. Δt = m.c. ΔT
Maka akan didapatkan c = 𝑽.𝑰.𝒕
𝒎 .∆𝑻
Dengan massa kawat = 2g = 0.002 kg
Untuk mendapatkan pengolahan data menggunakan least square
𝚫𝐭 =𝒎.𝒄
𝑽.𝑰. 𝚫𝐓 ± 𝐚
17,35
17,4
17,45
17,5
17,55
17,6
17,65
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33
Chart Title
Menjadi 𝒚 = 𝒃𝒙 ± 𝒂
Dikarenakan pada grafik diatas , ∆T digunakan sebagai sumbu y maka persamaan dapat
ditulis menjadi
ΔT =𝑉. 𝐼
𝑚. 𝑐. Δt ± a → 𝑦 = 𝑏𝑥 ± 𝑎
y = 0.006 + 0.039
Percobaan Kedua
V1 = 0.62 Volt
Tawal = 17.4o C
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) ∆T (o C)
3 34.79 0.62 0.2
6 34.79 0.62 0.3
9 34.68 0.62 0.5
12 34.68 0.62 0.7
15 34.68 0.62 0.9
18 34.68 0.62 1.0
21 34.79 0.62 1.1
24 34.79 0.62 1.2
27 34.79 0.62 1.4
30 34.79 0.62 1.4
Grafik Waktu terhadap suhu
Y = 0,47x + 0.093
Percobaan Ketiga
V3 = 1.49 Volt
Tawal = 17.4o C
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) ∆T (o C)
3 49.62 1.49 1.4
6 49.62 1.49 1.7
9 49.74 1.49 2.5
12 49.74 1.49 3.3
15 49.74 1.49 4.1
18 49.74 1.49 4.9
21 49.74 1.49 5.5
24 49.62 1.49 6.1
27 49.62 1.49 6.6
30 49.74 1.49 7.2
Grafik Hubungan Waktu dengan Temperatur
18,5
19,1
19,7
20,3
20,9
21,5
22,1
22,7
23,3
23,9
24,5
25,1
0 5 10 15 20 25 30 35
Chart Title
y = 0.226x + 0.6
Percobaan Keempat
V3 =1.06 Volt
Tawal = 17.4o C
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) ∆T (o C)
3 41.18 1.00 6.7
6 41.18 1.00 6.4
9 41.18 1.00 6.3
12 41.18 1.00 6.3
15 41.18 1.00 6.4
18 41.18 1.00 6.4
21 41.18 1.00 6.4
24 41.18 1.00 6.4
27 41.18 1.00 6.4
30 41.18 1.00 6.5
Grafik Waktu terhadap suhu
23,6
23,7
23,8
23,9
24
24,1
24,2
0 5 10 15 20 25 30 35
Chart Title
Y = -0.002 + 6.45
Menghitung Nilai Kapasitas Panas (C) dari kawat konduktor
I. Untuk Percobaan Kedua V1 = 0.62 Volt Tawal = 17.4 oC
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) Temperature oC ∆T (o C)
3 34.79 0.62 17,6 0.2
6 34.79 0.62 17,7 0.3
9 34.68 0.62 17,9 0.5
12 34.68 0.62 18,1 0.7
15 34.68 0.62 18,3 0.9
18 34.68 0.62 18,4 1.0
21 34.79 0.62 18,5 1.1
24 34.79 0.62 18,6 1.2
27 34.79 0.62 18,8 1.4
30 34.79 0.62 18,8 1.4
Dari data tersebut dapat dihitung energi listriknya dengan menggunakan rumus
sebagai berikut:
W = V.I.t
W = energi listrik ( joule )
V = Tegangan listrik ( volt )
I = Arus listrik ( Ampere )
t = waktu / lama aliran listrik ( sekon )
Waktu (s)
I (Ampere)
V (Volt) ∆T (o C) W (Joule)
3 34.79 0.62 0.2 0.064709
6 34.79 0.62 0.3 0.129419
9 34.79 0.62 0.5 0.194128
12 34.79 0.62 0 0.258838
15 34.79 0.62 0.9 0.323547
18 34.79 0.62 1 0.388256
21 34.79 0.62 1.1 0.452966
24 34.79 0.62 1.2 0.517675
27 34.79 0.62 1.4 0.582385
30 34.79 0.62 1.4 0.647094
∑ = 8 ∑ = 3.559017
Wrata-rata = ∑ 𝑉.𝐼.𝑡𝑖
𝑛
= 3.559017
10
= 0.355901 joule
∆Trata-rata = ∑ ∆Ti
𝑛 =
8
10 = 0.8 0C
W = V.I.t ………(1)
Q = m.c.∆T ……...(2)
W = Energi listrik = 0.35 Joule
C = Kapasitas kalor (𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾⁄ )
c = Kalor jenis (𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾𝑔 𝐾⁄ )
m = massa kawat = 2 gram = 0.002 Kg
∆T = perubahan suhu = 0.8 0C
Substitusi (1) dan (2)
m.c.∆T = V.I.t
C∆T = V.I.t
C = 𝑉.𝐼.𝑡
∆𝑇 =
0.35
0.8 = 0.4375
𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐶⁄
C = m.c
0.4375 = (0.002)(c)
C1 = 218.75 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄
II. Untuk percobaan Ketiga V3 = 1.49 Tawal = 17.4 oC
Waktu (s)
I (Ampere) V (Volt)
Temperature oC ∆T (o C) W (Joule)
3 49.62 1.49 18.8 1.4 0.221801
6 49.62 1.49 19.1 1.7 0.443603
9 49.74 1.49 19.9 2.5 0.667013
12 49.74 1.49 20.7 3.3 0.889351
15 49.74 1.49 21.5 4.1 1.111689
18 49.74 1.49 22.3 4.9 1.334027
21 49.74 1.49 22.9 5.5 1.556365
24 49.62 1.49 23.5 6.1 1.774411
27 49.62 1.49 24 6.6 1.996213
30 49.74 1.49 24.6 7.2 2.223378
∑= 43.3 ∑ = 12.21785
Wrata-rata = ∑ 𝑉.𝐼.𝑡𝑖
𝑛
= 12.21785
10
= 1.221785 joule
∆Trata-rata = ∑ ∆Ti
𝑛 =
43.3
10 = 4.33 0C
W = V.I.t ………(1)
Q = m.c.∆T ……...(2)
W = Energi listrik = 1.22 Joule
C = Kapasitas kalor (𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾⁄ )
c = Kalor jenis (𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾𝑔 𝐾⁄ )
m = massa kawat = 2 gram = 0.002 Kg
∆T = perubahan suhu = 4.33 0C
Substitusi (1) dan (2)
m.c.∆T = V.I.t
C∆T = V.I.t
C = 𝑉.𝐼.𝑡
∆𝑇 =
1.22
4.33 = 0.28
𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐶⁄
C = m.c
0.28 = (0.002)(c)
C2 = 140.87 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄
III. Untuk Percobaan Keempat V1 = 1 Volt Tawal = 17.4 oC
Waktu (s) I (Ampere) V (Volt) ∆T (o C) W (Joule)
3 41.18 1.00 6.7 0.12354
6 41.18 1.00 6.4 0.24708
9 41.18 1.00 6.3 0.37062
12 41.18 1.00 6.3 0.49416
15 41.18 1.00 6.4 0.6177
18 41.18 1.00 6.4 0.74124
21 41.18 1.00 6.4 0.86478
24 41.18 1.00 6.4 0.98832
27 41.18 1.00 6.5 1.11186
30 41.18 1.00 6.5 1.2354
∑= 64.3 ∑ = 6.7947
Wrata-rata = ∑ 𝑉.𝐼.𝑡𝑖
𝑛
= 6.7947
10
= 0.67947joule
∆Trata-rata = ∑ ∆Ti
𝑛 =
64.3
10 = 6.43 0C
W = V.I.t ………(1)
Q = m.c.∆T ……...(2)
W = Energi listrik = 0.67 Joule
C = Kapasitas kalor (𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾⁄ )
c = Kalor jenis (𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾𝑔 𝐾⁄ )
m = massa kawat = 2 gram = 0.002 Kg
∆T = perubahan suhu = 6.43 0C
Substitusi (1) dan (2)
m.c.∆T = V.I.t
C∆T = V.I.t
C = 𝑉.𝐼.𝑡
∆𝑇 =
0.67
6.43 = 0.1041
𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐶⁄
C = m.c
0.1041 = (0.002)(c)
C3 = 52.05 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄
Maka jenis kawat yang digunakan dalam percobaan dapat kita ketahui dengan
mencari rata-rata dari (c1 = 218.75 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄ ), (c2 = 140.87 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾𝑔 𝐶⁄ ), dan (c3
= 52.5 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄ )
crata-rata = 𝑐1+𝑐2+𝑐3
3
= 218.75+140.87+52.5
3
= 137.373 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄
Nilai c timbal = 130 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾𝑔 𝐶⁄ adalah yang paling mendekati dengan nilai
c = 137.373 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾𝑔 𝐶⁄ .
Jadi dapat disimpulkan bahwa kawat yang digunakan dalam percobaan adalah Timbal.
Dengan kesalahan literatur:
Kesalahan literatur = |𝑐 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟−𝑐 𝑝𝑒𝑟𝑐𝑜𝑏𝑎𝑎𝑛
c literatur|x 100% = |
37.37
130| x 100% = 28.7%
VII. ANALISIS
1. Analisa Percobaan
Percobaan kali ini menggunakan peralatan elektronik yang ada di
sitrampil.ui.ac.id. Percobaan ini bertujuan untuk menghitung nilai kapasitas
kalor ke suatu kawat konduktor dan menentukan nilai kalor jenis kawat lalu
menentukan jenis kawat yang digunakan dalam percobaan berdasarkan nilai
kalor jenis yang didapat dari proses perhitungan.Percobaan ini dilakukan
melalui Remote Laboratory (R-Lab) sehingga mempermudah pratikan untuk
melakukan pratikum secara online sehingga dapat dilakukan dimana saja
tampa terikat tempat.
Sebelum melakukan percobaan pratikan harus log in dahulu di web
sitrampil.ui.ac.id lalu masuk ke bagian rlab.Selanjutnya masuk ke bagian
percobaan.Pertama pratikan mengklik icon video untuk mengamati jalannya
percobaa,Percobaan ini dilakukan dengan melilitkan kawat pada suat
konduktor.Kawat tersebut diberi tegangan yang berubah ubah.Pada V0
tegangan kawat 0 V,pada V1 tegangan kawat 0.62 V,pada V2 tegangan kawat
1.49 V,pada V3 tegangan kawat 1.0 V.Dengan adanya perubahan tegangan
maka terjadi perubahan suhu.Dalam percobaan ini dilakukan 10 kali dengan
selisih perubahan waktu selama 3 sekon.
2. Analisa Hasil Percobaan
Dari percobaan yang dilakukan, pratikan mendapatkan data yang
bervariasi. Pada percobaan ini tegangan akan diubah sebanyak 3 kali dan dalam
masing masing variasi tegangan dilakukan pengambilan data selama 30 detik.
Pada percobaan pertama yakni, V0 = 0V, sistem pada kawat mengalami
perubahan suhu atapun kalor yang sangat kecil.Ini terjadi karena adanya faktor
dari lingkungan sehingga keadaan di sistem berubah.Dari percobaan kedua
dengan menggunakan tegangan sebesar 0,62 volt (V1), perubahan suhu pada
tegangan ini mengalami perbuahan yang tidak signifikan sehingga didapat rata
rata dari 10 c yang telah diuji adalah 218,75 J/KgoCDari percobaan ketiga dengan
menggunakan tegangan sebesar 1,49 volt (V2), didapat bahwa pada saat
tegangan diberikan pada rangkaian listrik, terjadi perubahan suhu yang cukup
signifikan dan pada percobaan ini didapat rata-rata dari 10 data c yang
dihasilkan sejumlah 140,87 J/KgoCDari percobaan terakhir dengan menggunakan
tegangan sebesar 1,0 volt (V3), didapat bahwa pada saat tegangan diberikan
pada rangkaian listrik, terjadi perubahan suhu yang cukup signifikan dan pada
percobaan ini didapat rata-rata dari 10 data c yang dihasilkan sejumlah 52,5
J/KgoC
Berdasarkan data yang telah diambil, nilai kuat arus listrik akan
semakin besar sebanding dengan nilai tegangan listrik begitu pula kenaikan
suhu akan semakin besar sebanding jika nilai tegangan listrik juga naik.Hal ini
dapat terjadi karena ketika tegangn diperbesar, akan memperbesar energi
listrik menurut persamaan W = V.I.t sehingga terujilah kebenaran dari se
Dari percobaan yang telah dilakukan, pratikan mendapat nilai c =
133,73 𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄ sehingga pratikan menyimpulkan bahwa konduktor yang
diujikan adalah timbal karena timbal memiliki nilai c seharga
130𝐽𝑜𝑢𝑙𝑒𝐾𝑔 𝐶⁄ .Maka didapat juga nilai kesalah literatur pada 28.7 %.
3. Analisa Grafik
Pada percobaan ini didapat 4 buah grafik karenya adanya perubahan
pada tegangan yang dilakukan. Pada grafik V0 yang bernilai 0 Volt dapat kita
lihat hanya terjadi kenaikan suhu 0.2 oC dan itu pun karena pengaruh
lingkungan bukan karena energy listrik yang dihasilkan dalam percobaan.
Pada grafik V2 yang bernilai 0.62 Volt dapat kita lihat kenaikan suhunya
mencapai 1.4 oC. Pada grafik V3 yang bernilai 1.49 Volt dapat kita lihat
kenaikan suhunya mencapai 7.2 oC. Pada grafik V2 yang bernilai 1.0 Volt
dapat kita lihat kenaikan suhunya mencapai 6.5 oC.
Bila kita melihat grafik gabungan kenaikan kenaikan suhu yang
terendah yaitu untuk tegangan V0 yang bernilai 0 Volt dan kenaikan suhu
tertinggi adalah untuk tegangan V2 yang bernilai 1.49 Volt. Berdasarkan hal
itu, dapat diketahui nilai energy kalor terkecil pada tegangan V0 yang bernilai
0 Volt dan nilai energy kalor yang terbesar pada tegangan V2 yang bernilai
1.49 Volt.
4 . Analisa Kesalahan
Dalam setiap akan terdapat kesalahan kesalaha yang tejadi baik
kesalahan internal ataupun eksternal.Pada percobaan ini memungkinkan
kesalahan pada alat alat percobaan yang tidak dikalibrasi lebih dahulu
sehingga data yang diambil tidak valid.Namun dikarenakan percobaan ini
dilakukan secara online hal tersebut tidak mungkin terjadi.Maka kesalahan
yang mungkin terajdi adalah kesalahan penghitungan yang dilakuka oleh
pratikan.
5 . Kesimpulan
1. Energi bersifat kekal dan energy bisa dikonversi atau diubah menjadi
bentuk energy lain, contohnya dalam percobaan ini energy listrik
dikonversi menjadi energy kalor atau energy panas.
2. Jenis kawat konduktor yang digunakan dalam percobaan ini adalah
timbal.
3. Kenaikan suhu akan semakin besar jika nilai tegangan listrik yang
diberikan juga akan semakin besar.
6 . 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.
3. http://www.rumus-fisika.com/2014/08/energi-listrik.html
4. http://www.free-blog-content.com/?folio=9POV2SK1T&rfolio=9POO358K6