KR01 Andrea Devina 1406575393 Teknologi Bioproses B3
-
Upload
andreadevina -
Category
Documents
-
view
230 -
download
2
description
Transcript of KR01 Andrea Devina 1406575393 Teknologi Bioproses B3
DISIPASI KALOR HOT WIRE Laporan Remote Lab KR-01
Nama : Andrea Devina
NPM : 1406575393
Fakultas : Teknik
Program Studi : Teknologi Bioproses
UNIT PELAKSANA PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN DASAR
(UPP-IPD)
UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
P a g e | 1
Disipasi Kalor Hot Wire
I. Tujuan
Menggunakan hotwire sebagai sensor kecepatan aliran udara.
II. Alat
1. Kawat pijar (hotwire)
2. Fan
3. Voltmeter dan Ampmeter
4. Adjustable power supply
5. Camcorder
6. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. Teori
Energi merupakan kemampuan suatu benda untuk melakukan usaha(kerja) atau gerak.
Dalam sistem internasional (SI), energi dinyatakan dalam satuan joule (J), sedangkan dalam
cgs dinyatakan dengan erg. Satuan energi yang lain adalah kalori atau kilo kalori. Satuan
kalori biasanya digunakan untuk menyatakan besar energi panas (kalor) dan energi kimia
yang terkandung dalam makanan.
1 joule = 0001 kJ
1 joule = 0,24 kalori
1 joule = 10-6
MJ
1 joule = 6,5 x 1018
eV
1 joule = 1 kgm2 /s
2
Energi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Seringkali perubahan energi
melibatkan perpindahan energi dari satu benda ke benda lainnya, dan diiringi dengan adanya
kerja. Namun, jika energi tersebut dipindahkan atau diubah, tidak ada energi yang hilang
pada proses tersebut, maka inilah yang disebut dengan hukum kekekalan energi, yang
berbunyi :
P a g e | 2
βEnergi total tidak berkurang dan juga tidak bertambah pada proses apa pun. Energi
dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, dan dipindahkan dari satu benda ke benda
lainnya, tetapi jumlah totalnya tetap konstan.β
Atau dapat dirumuskan dengan :
E awal = E akhir
Berikut merupakan macam-macam bentuk energi yaitu :
Energi panas adalah energi yang dimiliki oleh benda-benda yang dapat menimbulkan
panas atau kalori. Contohnya: matahari dan api
Energi kimia adalah energi yang terkandung dalam zat-zat kimia yang dihasilkan
dari reaksi kimia. Contohnya: batu baterai dan accu
Energi listrik adalah energi yang dimiliki oleh alat-alat listrik. Contohnya: strika
listrik dan dinamo
Energi bunyi adalah energi yang terkandung dalam benda-benda yang dapat
menghasilkan bunyi. Contohnya: sirine dan lonceng
Energi nuklir adalah energi yang terkandung dalam inti atom. Contohnya: ledakan
bom atom
Energi mekanik adalah energi yang dimiliki benda karena gerak dan kedudukannya.
Energi potensial adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda karena kedudukannya.
Perubahan bentuk energi ini dapat kita lihat dalam percobaan hotwire. Dalam
percobaan ini kita dapat melihat hubungan antara kecepatan angin dengan besarnya tegangan
yang dihasilkan. Dari percobaan ini pula akan dihasilkan suatu energi kalor sebagai hasil dari
konversi energi listrik. Energi listrik itu sendiri dihasilkan oleh suatu daya listrik yang
dihubungkan dengan tegangan listrik. Dalam percobaan ini, kita akan mengecek atau
mengukur kalor yang teramati dengan menggunakan suatu sensor dari hotwire yang disebut
disipasi kalor.
Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan
penting dalam pengaturan otomatis suatu sistem. Ketetapan dan kesesuaian dalam memilih
sebuah sensor akan mempengaruhi kinerja suatu system otomatis. Besaran masukkan pada
kabanyakan sistem kendali adalah bukan besaran listrik, seperti besaran fisika, kimia,
mekanis dan sebagainnya. Untuk memakaikan besaran listrik pada sistem pengukuran, atau
P a g e | 3
sistem manipulasi atau pengontrolan, maka biasanya besaran yang bukan listrik diubah
terlebih dahulu menjadi suatu sinyal listrik melalui sebuah alat yang disebut transducer.
Dalam memilih peralatan sensor dan transduser yang tepat dan sesuai dengan sistem yang
akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini:
1. Linieritas
Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontiyu
sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontiyu.
2. Sensitivitas
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang
diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menujukan β
perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukkan β
3. Tanggapan Waktu
Tanggapan waktu pada sensor menunjukkan seberapa cepat tanggapannya terhadap
perubahan masukkan.
Hotwire merupakan salah satu bentuk anemometer termal. Anemometer termal adalah
salah satu sensor yang digunakan untuk mengukur kecepatan fluida (angin) sesaat. Cara kerja
dari sensor ini berdasarkan pada jumlah panas yang hilang secara konvektif dari sensor ke
lingkungan sekeliling sensor. Besarnya panas yang dipindahkan dari sensor secara langsung
berhubungan dengan kecepatan fluida yang melewati sensor. Jika hanya kecepatan fluida
yang berubah, maka panas yang hilang bisa diinterpretasikan sebagai kecepatan fluida
tersebut.
Hot-wire adalah kawat yang berukuran sangat kecil dan diberi panas, jenis ini paling
banyak digunakan untuk mengukur kecepatan fluida. Selain untuk sensor kecepatan, hot-wire
juga digunakan untuk mendeteksi suhu. Sensor hot-wire terdiri dari lapisan tipis yang bersifat
konduktor dan ditempelkan pada substrat yang bersifat isolator. Sensor hot-wire memiliki
respon frekuensi yang tinggi dalam mendeteksi kecepatan angin sesaat ataupun kecepatan
angin rata-rata. Bahan yang digunakan dalam sensor ini adalah tungsten dan platina, platina-
iridium dan platina rodium.
Single normal probe adalah suatu tipe hotwire yang paling banyak digunakan sebagai
sensor untuk memberikan informasi kecepatan aliran dalam arah axial saja. Probe seperti ini
terdiri dari sebuah kawat logam pendek yang halus yang disatukan pada dua kawat baja.
Masing masing ujung probe dihubungkan ke sebuah sumber tegangan. Energi listrik yang
mengalir pada probe tersebut akan didispasi oleh kawat menjadi energi kalor. Besarnya
P a g e | 4
energi listrik yang terdisipasi sebanding dengan tegangan , arus listrik yang mengalir di probe
tersebut dan lamanya waktu arus listrik mengalir.
P = v i Ξ t .........( 1 )
Bila probe dihembuskan udara maka akan merubah nilai resistansi kawat sehingga merubah
besarnya arus listrik yang mengalir. Semakin cepat udara yang mengalir maka perubahan
nilai resistansi juga semakin besar dan arus listrik yang mengalir juga berubah.
Jumlah perpindahan panas yang diterima probe dinyatakan oleh overheat ratio yang
dirumuskan sebagai :
Overheat ratio = π π€
π π .....(2)
Rw = resistansi kawat pada temperatur pengoperasian (dihembuskan udara).
Ra = resistansi kawat pada temperatur ambient (ruangan).
Hot wire probe harus dikalibrasi untuk menentukan persamaan yang menyatakan hubungan
antara tegangan kawat (wire voltage , E) dengan kecepatan referensi (reference velocity , U)
setelah persamaan diperoleh, kemudian informasi kecepatan dalam setiap percobaan dapat
dievaluasi menggunakan persamaan tersebut. Persamaan yang didapat berbentuk persamaan
linear atau persamaan polinomial.
Pada percobaan yang akan dilakukan yaitu mengukur tegangan kawat pada temperatur
ambient dan mengukur tegangan kawat bila dialiri arus udara dengan kecepatan yang
hasilkan oleh fan. Kecepatan aliran udara oleh fan akan divariasikan melalui daya yang
diberikan ke fan yaitu 70 , 110 , 150 dan 190 dari daya maksimal 230 m/s.
P a g e | 5
IV. Cara Kerja
1. Meng-klik tombol rLab di bagian bawah halaman web sitrampil untuk memulai
eksperimen.
2. Mengaktifkan Web cam (mengklik icon video pada halaman web r-Lab) .
3. Memberikan aliran udara dengan kecepatan 0 m/s , dengan mengβklikβ pilihan drop
down pada icon βatur kecepatan aliranβ.
4. Menghidupkan motor pengerak kipas dengan mengβklikβ radio button pada icon
βmenghidupkan power supply kipas.
5. Mengukur Tegangan dan Arus listrik di kawat hot wire dengan cara mengklik icon
βukurβ.
6. Mengulangi langkah 2 hingga 4 untuk kecepatan 70 , 110 , 150 , 190 dan 230 m/s.
V. Data Hasil Percobaan
Waktu Kec Angin V-HW I-HW
1 0 2.112 54.4
2 0 2.112 54.5
3 0 2.112 54.5
4 0 2.112 54.5
5 0 2.112 54.5
6 0 2.112 54.4
7 0 2.112 54.4
8 0 2.112 54.4
Gambar Prosedur Percobaan Disipasi Kalor
P a g e | 6
9 0 2.112 54.4
10 0 2.112 54.4
1 70 2.066 55.3
2 70 2.067 55.2
3 70 2.066 55.3
4 70 2.066 55.2
5 70 2.067 55.2
6 70 2.066 55.2
7 70 2.067 55.2
8 70 2.067 55.2
9 70 2.065 55.2
10 70 2.067 55.1
1 110 2.047 54.6
2 110 2.046 54.6
3 110 2.048 54.6
4 110 2.047 54.7
5 110 2.049 54.8
6 110 2.048 55.0
7 110 2.048 55.1
8 110 2.049 55.2
9 110 2.048 55.3
10 110 2.048 55.4
1 150 2.041 54.6
2 150 2.039 54.6
3 150 2.040 54.6
4 150 2.041 54.6
5 150 2.041 54.6
6 150 2.040 54.6
7 150 2.041 54.6
8 150 2.041 54.7
9 150 2.040 54.7
10 150 2.041 54.7
P a g e | 7
1 190 2.035 54.7
2 190 2.036 54.6
3 190 2.036 54.7
4 190 2.035 54.7
5 190 2.035 54.7
6 190 2.036 54.7
7 190 2.035 54.7
8 190 2.036 54.7
9 190 2.035 54.7
10 190 2.035 54.7
1 230 2.033 55.7
2 230 2.032 55.8
3 230 2.032 55.8
4 230 2.033 55.8
5 230 2.033 55.8
6 230 2.033 55.8
7 230 2.033 55.8
8 230 2.033 55.7
9 230 2.033 55.6
10 230 2.033 55.5
P a g e | 8
VI. Tugas Evaluasi
1. Berdasarkan data yang didapat , buatlah grafik yang menggambarkan hubungan
Tegangan Hotwire dengan Waktu untuk tiap kecepatan aliran udara.
Tabel dan Grafik dari v = 0 m/s
Waktu Kec Angin V-HW I-HW
1 0 2.112 54.4
2 0 2.112 54.5
3 0 2.112 54.5
4 0 2.112 54.5
5 0 2.112 54.5
6 0 2.112 54.4
7 0 2.112 54.4
8 0 2.112 54.4
9 0 2.112 54.4
10 0 2.112 54.4
Tabel dan Grafik dari data v = 70 m/s
Waktu Kec Angin V-HW I-HW
1 70 2.066 55.3
2 70 2.067 55.2
0,0000
0,5000
1,0000
1,5000
2,0000
2,5000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Waktu (s)
Grafik Tegangan Hot Wire dengan Waktu
V-HW
P a g e | 9
3 70 2.066 55.3
4 70 2.066 55.2
5 70 2.067 55.2
6 70 2.066 55.2
7 70 2.067 55.2
8 70 2.067 55.2
9 70 2.065 55.2
10 70 2.067 55.1
Tabel dan Grafik dari data v = 110 m/s
Waktu Kec Angin V-HW I-HW
1 110 2.047 54.6
2 110 2.046 54.6
3 110 2.048 54.6
4 110 2.047 54.7
5 110 2.049 54.8
6 110 2.048 55.0
7 110 2.048 55.1
8 110 2.049 55.2
9 110 2.048 55.3
2,0640
2,0645
2,0650
2,0655
2,0660
2,0665
2,0670
2,0675
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Waktu (s)
Grafik Tegangan Hot Wire dengan Waktu
V-HW
P a g e | 10
10 110 2.048 55.4
Tabel dan Grafik dari data v = 150 m/s
Waktu Kec Angin V-HW I-HW
1 150 2.041 54.6
2 150 2.039 54.6
3 150 2.040 54.6
4 150 2.041 54.6
5 150 2.041 54.6
6 150 2.040 54.6
7 150 2.041 54.6
8 150 2.041 54.7
9 150 2.040 54.7
10 150 2.041 54.7
2,0445
2,0450
2,0455
2,0460
2,0465
2,0470
2,0475
2,0480
2,0485
2,0490
2,0495
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Waktu (s)
Grafik Tegangan Hot Wire dengan Waktu
V-HW
P a g e | 11
Tabel dan Grafik dari data v = 190 m/s
Waktu Kec Angin V-HW I-HW
1 190 2.035 54.7
2 190 2.036 54.6
3 190 2.036 54.7
4 190 2.035 54.7
5 190 2.035 54.7
6 190 2.036 54.7
7 190 2.035 54.7
8 190 2.036 54.7
9 190 2.035 54.7
10 190 2.035 54.7
2,0380
2,0385
2,0390
2,0395
2,0400
2,0405
2,0410
2,0415
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Waktu (s)
Grafik Tegangan Hot Wire dengan Waktu
V-HW
P a g e | 12
Tabel dan Grafik dari data v = 230 m/s
Waktu Kec Angin V-HW I-HW
1 230 2.033 55.7
2 230 2.032 55.8
3 230 2.032 55.8
4 230 2.033 55.8
5 230 2.033 55.8
6 230 2.033 55.8
7 230 2.033 55.8
8 230 2.033 55.7
9 230 2.033 55.6
10 230 2.033 55.5
2,0344
2,0346
2,0348
2,0350
2,0352
2,0354
2,0356
2,0358
2,0360
2,0362
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Waktu (s)
Grafik Tegangan Hot Wire dengan Waktu
V-HW
P a g e | 13
2. Berdasarkan pengolahan data di atas, buatlah grafik yang menggambarkan
hubungan Tegangan Hotwire dengan Kecepatan aliran angin.
No Kec Angin V-HW
1 0 2,1120
2 70 2,0664
3 110 2,0478
4 150 2,0405
5 190 2,0354
6 230 2,0328
2,0314
2,0316
2,0318
2,0320
2,0322
2,0324
2,0326
2,0328
2,0330
2,0332
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Waktu (s)
Grafik Tegangan Hot Wire dengan Waktu
V-HW
1,9800
2,0000
2,0200
2,0400
2,0600
2,0800
2,1000
2,1200
0 70 110 150 190 230
Tega
nga
n (
Vo
lt)
Kecepatan Angin (m/s)
Grafik Tegangan Hot Wire dengan Kecepatan Angin
V-HW
P a g e | 14
3. Buatlah persamaan kecepatan angin sebagai fungsi dari tegangan hotwire.
Berdasarkan persamaan energi listrik yaitu :
π = π. π. π‘
Sedangkan persamaan dari usaha adalah :
π = πΉ. π
Dari kedua persamaan di atas, dapat diperoleh :
πΉ. π = π. π. π‘
πΉ. π£. π‘ = π. π. π‘
πΉ. π£ = π. π
πΉ. π£
π= π
Selanjutnya kita menggunakan metode least square yaitu dengan persamaan garis
y=bx+a
Dimana
y = V (Tegangan Hotwire)
x = v (Kecepatan Angin)
Kemudian bentuklah tabel seperti berikut :
i Xi Yi Xi2 Yi
2 XiYi
1 0 2,1120 0 4,46054400 0
2 70 2,0664 4900 4,27000896 144,648
3 110 2,0478 12100 4,19348484 225,258
4 150 2,0405 22500 4,16364025 306,075
5 190 2,0354 36100 4,14285316 386,726
6 230 2,0328 52900 4,13227584 467,544
750 12,3349 128500 25,36280705 1530,251
P a g e | 15
Dari tabel di atas, bisa ditentukan nilai gradien (b) dari persamaan garis, dengan cara:
π =NΞ£(XiYi) β βXi. βYi
πβππ2 β (β ππ)2
π =(6 . 1530,251) β (750 . 12,3349)
(6 . 128500) β 562500
π β β0,00033414
Selanjutnya untuk mencari nilai konstanta (a) dapat menggunakan rumus :
π =β ππ2 β ππ β β ππ β ππππ
π β ππ2 β (β ππ)2
π =(128500)(12,3349) β (750)(1530,251)
6(128500) β 562500
π = 2,097584652
Untuk menghitung kesalahan relatif yang terjadi dapat menggunakan perbandingan antara
nilai gradien (b) dengan rata-rata perubahan gradien (βb). Namun sebelum mencari nilai rata-
rata perubahan gradien (βb) , kita harus mencari nilai βy terlebih dahulu dengan
menggunakan rumus berikut :
βπ¦2 =1
π β 2[β ππ
2 ββ ππ2(β ππ)2 β 2 β ππ β ππ (β ππππ) + π(β ππππ)
2
π β ππ2 β (β ππ)2 ]
βπ¦2 =1
6 β 2[25, 36280705
β128500. (12,3349)2 β 2(750)(12,3349)(1530,251) + 6(1530,251)2
6(128500) β (750)2]
βπ¦ β 0,0125910346467987
Setelah mendapat nilai βπ¦, kita akan mencari nilai βb yaitu dengan rumus :
βπ = βπ¦βπ
π β ππ2 β (β ππ)2
βπ = 0,0125910346467987β6
6(128500) β (750)2
βπ β 0,0000675435704786467
P a g e | 16
Persentase tingkat kesalahan relatif yang terjadi adalah :
= |βπ
π| Γ 100% = |
0,0000675435704786467
0,00033414| Γ 100% = 20,21415289%
4. Berdasarkan percobaan dan data yang didapat, apakah kita dapat menggunakan
kawat Hotwire sebagai pengukur kecepatan angin?
Berdasarkan hasil percobaan dan pengolahan data yang didapatkan, menunjukan bahwa
kawat hotwire dapat digunakan sebagai pengukur kecepatan angin. Hal ini disebabkan karena
hotwire akan menghasilkan energi listrik yang kemudian akan dikonversi menjadi energi
kalor, yang membuat kawat menjadi panas. Daya pada kawat yang menghasilkan energi
listrik ini akan berbanding lurus dengan kenaikan dari tegangan, arus dan perubahan suhu,
sesuai persamaan :
P = V. I. Ξt
P = daya (Watt)
V = tegangan (Volt)
I = kuat arus (Ampere)
Ξt = perubahan suhu (OCelcius)
Oleh karena itu ketika tegangan, arus, dan suhu meningkat maka daya yang dihasilkan
akan semakin besar. Sebaliknya apabila tegangan, arus, dan suhu menurun maka daya akan
menurun pula. Selain itu dari grafik yang menghubungkan antara kecepatan angin dan
tegangan, dapat diketahui bahwa semakin besar kecepatan angin maka akan tegangan akan
semakin menurun. Hal ini karena energi kalor mengalami disipasi. Kemudian semakin kuat
angin bertiup dapat menurunkan suhu pada kawat hotwire. Penambahan kecepatan angin
akan menambah resistansi kawat hotwire, yang berakibat menurunkan tegangan dan daya
listrik. Akibatnya, energi kalor yang dihasilkan juga akan berkurang. Untuk mengetahui
hubungan antara resistansi kawat dengan suhu tertentu dapat diketahui berdasarkan
persamaan berikut :
Overheat ratio = Rw
Ra
Rw = resistansi kawat pada suhu operasi saat mendapat hembusan udara
Ra = resistansi kawat pada suhu ambien atau suhu ruangan
P a g e | 17
VII. Analisis
1. Analisis Percobaan
Percobaan disipasi kalor hotwire bertujuan untuk menentukan hubungan antara kecepatan
angin yang melalui kawat hotwire dengan tegangan yang megalir pada kawat. Percobaan
disipasi kalor ini dilakukan secara online. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah
praktikan masuk ke situs R-Lab melalui sitrampril.ui.ac.id, kemudian praktikan dapat
melakukan login. Setelah login, praktikan dapat mengklik link video untuk menyalakan
webcam yang bertujuan agar praktikan dapat melihat alat yang sebenarnya bekerja di
laboratorium. Untuk mengawali percobaan ini, praktikan perlu mengatur kecepatan angin.
Kecepatan angin mula-mula yang dipilih adalah 0 m/s untuk memperoleh data awal
praktikum. Kecepatan angin tersebut akan menjadi variabel bebas yang akan berubah-ubah.
Setelah itu nyalakan kipas angin dan kemudian klik tombol ukur. Data yang didapat adalah
data dalam rentang waktu 10 detik. Dengan data selama 10 detik yang didapatkan, praktikan
dapat melihat perubahan nilai dari tegangan dan arus selama jangka waktu tersebut. Setelah
mendapat data dari kecepatan angin 0 m/s, praktikan dapat mencoba dengan kecepatan angin
yang berbeda-beda yaitu 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230 m/s. Hal ini dilakukan
untuk melihat hubungan antara perubahan kecepatan angin terhadap tegangan dan arus listrik
yang dihasilkan. Setelah selesai melakukan percobaan, praktikan dapat mengklik link data
untuk mendownload data hasil percobaan dan dapat juga mengklik link grafik untuk
mengetahui grafik yang dihasilkan berdasarkan data percobaan yang didapat.
2. Analisa Hasil Percobaan
Dalam percobaan ini, praktikan mendapatkan 6 variasi data berdasarkan 6 kecepatan angin
yang berbeda-beda yaitu m/s, 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 150 m/s, dan 230 m/s. Dari setiap
kecepatan angin tersebut, dihasilkan 10 data tegangan dan arus yang dihasilkan dalam
rentang waktu 10 detik. Hasil yang didapat pada percobaan dengan kecepatan angin 0 m/s
menunjukkan tidak adanya perubahan nilai pada tegangan dan arus listrik. Hal ini
dikarenakan tidak adanya kecepatan angin yang menyebabkan terjadinya perubahan suhu.
Sedangkan ketika kecepatan angin dinaikkan menjadi 70 m/s, terjadi penurunan nilai
tegangan sebesar 0,0456 volt. Kemudian ketika keceptan angin diubah lagi menjadi 110 m/s,
penurunan nilai tegangannya semakin besar yaitu 0,0642 volt dari tegangan ketika kecepatan
angin 10 m/s. Penurunan nilai tegangan semakin besar ketika kecepatan angin ditambah lagi
menjadi 150 m/s, 190 m/s, 230 m/s secara berturut-turut sebesar 0,0715 volt; 0,0766 volt; dan
P a g e | 18
0,0792 volt. Oleh karena itu berdasarkan data yang dihasilkan, dapat diketahui bahwa ketika
kecepatan udara semakin besar, maka energi kalor yang dihasilkan oleh hotwire akan
semakin sedikit. Hal ini menyebabkan terjadinya penurunan suhu, yang mengakibatkan
penurunan nilai tegangan listrik.
3. Analisis Perhitungan
Praktikan telah melakukan pengolahan data dengan cara mencari nilai rata-rata tegangan dari
setiap variasi kecepatan angin. Kemudian setelah mencari rata-rata, kita dapat melihat
perubahan nilai tegangan tersebut berdasarkan kecepatan angin yang berbeda-beda. Setelah
itu dapat dibuat grafik yang menghubungkan antara tegangan hotwire dengan waktu, maupun
grafik perbandingan antara kecepatan angin dengan tegangan hotwire. Langkah selanjutnya
adalah kita menggunakan metode Least Square. Dengan metode least square ini, praktikan
harus mencari nilai x2, y
2, dan xy yang bisa didapatkan setelah praktikan memasukkan nilai
rataan tegangan hotwire. Dengan rumus yang telah diketahui, praktikan dapat mencari nilai
gradien dari persamaan garis yang dibentuk dalam grafik yang menggambarkan hubungan
antara kecepatan angin dan tegangan hotwire. Setelah mendapatkan gradien, gradien tersebut
dapat kita subtitusi pada persamaan y=bx + a dimana y adalah tegangan dan x adalah nilai
kecepatan angin. Berikut adalah persamaan yang didapat
y = β0,00033414π₯ + 2,097584652
4. Analisis Grafik
Grafik Tegangan Hotwire terhadap Waktu
Dalam percobaan ini, praktikan membuat 6 grafik yang sesuai dengan 6 kecepatan
angin yang berbeda. Sumbu x untuk waktu (s), sedangkan sumbu y untuk tegangan
(volt). Grafik yang pertama adalah grafik dengan kecepatan 0 m/s. Grafik ini memiliki
tegangan yang konstan yaitu sebesar 2,1120 volt. Kemudian pada grafik yang
selanjutnya yaitu grafik dengan kecepatan 70 m/s, 110 m/s, 150 m/s, 190 m/s, dan 230
m/s tegangan yang dihasilkan bersifat naik turun. Namun tegangan yang dihasilkan
pada setiap kecepatannya tidak jauh berbeda setiap detiknya (perubahannya sangat
kecil)
Grafik Tegangan Hotwire terhadap Kecepatan Angin
Dalam grafik yang menghubungkan tegangan hotwire dengan kecepatan angin, grafik
mengalami penurunan. Hal ini juga dapat dilihat dari gradiennya yang negatif. Pada
P a g e | 19
grafik ini sumbu x melambangkan kecepatan angin (m/s), sedangkan sumbu y
melambangkan tegangan (s). Perubahan nilai tegangan yang paling besar dapat
dilihat pada tegangan dengan kecepatan angin 0 m/s sampai tegangan dengan
kecepatan angin 70 m/s. Sedangkan untuk tegangan dengan kecepatan angin
selanjutnya, tidak terlalu signifikan atau cenderung memiliki perubahan yang sama.
Hal ini disebabkan karena disebabkan karena selisih kecepatan angin yang lebih besar
pula. Sedangkan perubahan kecepatan angin selanjutnya yaitu dari 70 m/s ke 110 m/s,
110 m/s ke 150 m/s, 150 m/s ke 190 m/s, dan 190 m/s ke 230 m/s memiliki selisih 40
m/s. Jadi dari grafik ini, dapat kita lihat semakin besar kecepatan angin maka
tegangan listrik yang dihasilkan akan semakin kecil atau keduanya memiliki
perbandingan terbalik.
5. Analisis Kesalahan
Dalam praktikum Rlab ini praktikan telah menghitung nilai kesalahan relatif yang terjadi
adalah sebesar 20,21415289%.Besarnya nilai kesalahan relatif tersebut disebabkan karena :
Alat-alat praktikum yang tidak dikalibrasikan sebelumnya, sehingga nilai arus dan
tegangan yang diperoleh tiap detik untuk kecepatan angin yang sama berbeda-beda.
Kesalahan dalam perhitungan, misalnya dalam pembulatan angka yang dapat
mempengaruhi ketepatan perhitungan.
Kondisi suhu ruangan yang tidak diketahui oleh praktikan, yang ternyata dapat
mempengarui kondisi kawat hotwire
Kondisi internet yang seringkali terputus-putus, sehingga pengambilan data kadang
menjadi terhambat.
VIII. Kesimpulan
Dalam percobaan hotwire, berlaku hukum kekekalan energi dan terjadi konversi
energi dari energi listrik menjadi energi kalor.
Energi yang dihasilkan dipengaruhi oleh tegangan, arus, dan juga waktu. Apabila
tidak ada perubahan pada ketiga besaran ini, maka energi yang dihasilkan akan tetap
sama.
Hotwire dapat digunakan sebagai sensor untuk mencari kecepatan aliran udara dengan
cara melihat nilai tegangan yang terukur.
P a g e | 20
Semakin besar kecepatan angin, maka tegangan yang dihasilkan akan semakin
berkurang atau keduanya berbanding terbalik.
Turunnya tegangan karena kecepatan angin yang mengalir, maka arus listrik yang
dihasilkan akan meningkat dengan daya listrik yang sama
Prinsip disipasi kalor hotwire ini dapat diaplikasikan dalam anemometer yang
merupakan alat pengukur kecepatan angin.
IX. Referesi
Dailey, D J. Operational Amplifiers and Linear Integrated Circuits : Theory and
Applications.
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.
McGraw-Hill Book Company, New York, 1989
Sears, Francis W. dan Mark W. Zemansky. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga, 1999
Young, Freedman. Fisika Universitas. Jakarta : Erlangga, 2006
X. Lampiran
Waktu Kec Angin V-HW I-HW
1 0 2.112 54.4
2 0 2.112 54.5
3 0 2.112 54.5
4 0 2.112 54.5
5 0 2.112 54.5
6 0 2.112 54.4
7 0 2.112 54.4
8 0 2.112 54.4
9 0 2.112 54.4
P a g e | 21
10 0 2.112 54.4
1 70 2.066 55.3
2 70 2.067 55.2
3 70 2.066 55.3
4 70 2.066 55.2
5 70 2.067 55.2
6 70 2.066 55.2
7 70 2.067 55.2
8 70 2.067 55.2
9 70 2.065 55.2
10 70 2.067 55.1
1 110 2.047 54.6
2 110 2.046 54.6
3 110 2.048 54.6
4 110 2.047 54.7
5 110 2.049 54.8
6 110 2.048 55.0
7 110 2.048 55.1
8 110 2.049 55.2
9 110 2.048 55.3
10 110 2.048 55.4
1 150 2.041 54.6
2 150 2.039 54.6
3 150 2.040 54.6
4 150 2.041 54.6
5 150 2.041 54.6
6 150 2.040 54.6
7 150 2.041 54.6
8 150 2.041 54.7
9 150 2.040 54.7
10 150 2.041 54.7
1 190 2.035 54.7
P a g e | 22
2 190 2.036 54.6
3 190 2.036 54.7
4 190 2.035 54.7
5 190 2.035 54.7
6 190 2.036 54.7
7 190 2.035 54.7
8 190 2.036 54.7
9 190 2.035 54.7
10 190 2.035 54.7
1 230 2.033 55.7
2 230 2.032 55.8
3 230 2.032 55.8
4 230 2.033 55.8
5 230 2.033 55.8
6 230 2.033 55.8
7 230 2.033 55.8
8 230 2.033 55.7
9 230 2.033 55.6
10 230 2.033 55.5