panas yang ditimbulkan arus listrik
-
Upload
nanikayumi -
Category
Documents
-
view
1.422 -
download
16
Transcript of panas yang ditimbulkan arus listrik
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM
PANAS YANG DITIMBULKANARUS LISTRIK
(L.5)
Nama : I Nyoman Sudi ParwataNIM : 0708205001Kelompok : VTanggal : Selasa, 28 Oktober 2007Dosen Pengajar : Drs. I.B. Paramartha, S.Si.Pengawas/Pembimbing : - Fauzan Sugiono
- Kristin Evalina
JURUSAN FISIKAFAKULATAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA2007
I. TUJUAN1. Menentukan panas yang ditimbulkan arus listrik2. Membuktikan Hukum Joule
II. DASAR TEORI
Arus Listrik
Listrik dimisalkan seperti panas, hanya secara berbeda mempunyai juga suatu sifat
kehadiran-di-mana-mana tertentu. Nyaris tiada perubahan yang dapat terjadi di atas bumi
tanpa dibarengi oleh gejala elektrikal. Apabila air menguap, apabila api menyala, apabila
dua jenis logam, atau dua logam yang bersuhu berbeda, bersentuhan, atau apabila besi
bersentuhan dengan suatu larutan sulfat tembaga, dan begitu selanjutnya, maka proses-
proses elektrikal serentak terjadi dengan gejala-gejala fisikal dan kimiawi yang lebih
tampak.
Kalor
Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang mempunyai banyak kegunaan bagi
manusia. Kalor juga dapat diartikan sebagai suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu
benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor
tidak dapat disamakan dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat
panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun
dilepaskan oleh suatu benda.
Kalor (panas) berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya
lebih rendah jika kedua benda disentuhkan (dicampurkan). Secara alamiah tidak akan
terjadi perpindahan kalor dari benda yang suhunya lebih rendah kepada benda yang
suhunya lebih tinggi, kecuali ada perlakuan khusus, yakni denganmenggunakan bantuan
mesin atau alat khusus.
Teori-teori kalor dasar yang dicetuskan oleh beberapa peneliti antara lain : ”Kalor yang
diterima sama dengan kalor yang dilepaskan” (Asas Black) ditemukan oleh Joseph
Black (1720-1799) dari Inggris, ”Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan”
penemunya adalah Benyamin Thompson (1753-
1814) dari Amerika, ”Kalor adalah satu bentuk energi” ditemukan oleh Robert Mayer
(1814-1878), dan ” Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi disebut kalor
mekanik” digagas oleh James Prescott (1818- 1889).
Kalor (Q) yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu suatu benda tergantung pada tiga hal,
yakni:
1. Perubahan suhu benda (∆t)
“ Besar kalor Q yang diberikan pada suatu benda sebanding dengan kenaikan suhu benda
itu (∆t).”
2. Massa benda (m)
“ Besar kalor yang diserap satu benda untuk menaikkan suhu yang sama sebanding
dengan massa benda itu. “
3. Jenis benda (c)
“Besar kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda/zat bergantung pada jenis zat
tersebut.” Setiap benda memiliki nilai tetapan “kalor jenis (c)” yang menentukan
banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu benda setiap derajatnya.
Kumparan panas suatu kalorimeter dialiri arus listrik, maka panas yang ditimbulkan oleh
kumparan akan diterima oleh air, thermometer, dan tabung calorimeter. Beda suhu yang
diperlukan untuk pengaliran panas diberikan oleh arus listrik ( I ) yang mengalir dalam
suatu kumparan kawat tahanan ( pemanas ) yang biasanya dililitkan pada beban yang
hendak diteliti. Sejarah awal ditemukannya listrik adalah oleh seorang cendikiawan
Yunani yang bernama Thales, yang mengemungkakan fenomena batu ambar yang bila
digosok - gosokkan akan dapat menarik bulu sebagai fenomena listrik. Kemudian setelah
bertahun - tahun semenjak ide Thales dikemukakan, baru kemudian muncul lagi pendapat
- pendapat serta teori -teori baru mengenai listrik seperti yang diteliti dan dikemukakan
oleh William Gilbert, Joseph priestley, Charles De Coulomb, AmpereMichael Farraday,
Oersted, dll.
Dengan satuan H adalah besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda(zat)
bergantung pada 3 faktor, yaitu massa zat, jenis zat, dan perubahan suhu.
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Dimana : Q = m c t
Q = kalor yang dibutuhkan (J)
m = massa benda (kg)
c = kalor jenis (J/kgC
ΔT =perubahan suhu (oC)
Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk
menaikkan suhunya 1ºC (satuan kalori/ºC).
QΔT
Keterangan : H =kapasitas kalor (kal/C atau joule/c)
Q =kalor yang diterima (joule)
ΔT =perubahan suhu (oC)
Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1
kg zat sebesar 1ºC (satuan kalori/gram.ºC atau kkal/kg ºC).
Q m.ΔT
keterangan : c = Kalor jenis m = massa benda
∆t = kenaikan / penurunan suhu
Kalor dapat dibagi menjadi 2 jenis
1. Kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu
2. Kalor yang digunakan untuk mengubah wujud (kalor laten), persamaan yang
digunakan dalam kalor laten ada dua macam Q = m.U dan Q = m.L. Dengan U adalah
kalor uap (J/kg) dan L adalah kalor lebur (J/kg) . Kalor merupakan bentuk energi maka
dapat berubah dari satu bentuk kebentuk yang lain. Berdasarkan Hukum Kekekalan
Energi maka energi listrik dapat berubah menjadi energi kalor dan juga sebaliknya energi
H =
c =
kalor dapat berubah menjadi energi listrik. Dalam pembahasan ini hanya akan diulas
tentang hubungan energi listrik dengan energi kalor.
Alat yang digunakan mengubah energi listrik menjadi energi kalor adalah ketel listrik,
pemanas listrik, dll.
Besarnya energi listrik yang diubah atau diserap sama dengan besar kalor yang
dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan. W = Q
Untuk menghitung energi listrik digunakan persamaan sebagai berikut :
W = P.t
Keterangan :
W = energi listrik (J)
P = daya listrik (W)
t = waktu yang diperlukan (s)
Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m.c.(t2 - t1) maka diperoleh persamaan ; P.t
= m.c.(t2 - t1)
Yang perlu diperhatikan adalah rumus Q disini dapat berubah-ubah sesuai dengan soal.
Menurut asas Black apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian disatukan
atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju
benda yang bersuhu rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal
(suhu kedua benda sama). Secara matematis dapat dirumuskan :
Q lepas = Q terima
Catatan yang harus selalu diingat jika menggunakan asasa Black adalah pada benda yang
bersuhu tinggi digunakan (t1 - ta) dan untuk benda yang bersuhu rendah digunakan (ta-
t2). Dan rumus kalor yang digunakan tidak selalu yang ada diatas bergantung pada soal
yang dikerjakan.
Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada
suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung konduktor ( V = R I )
Listrik dapat menimbulkan suatu panas (kalor), dalam percobaan ini kita akan
membuktikan pernyataan tersebut. Sebagai landasan teori, dibutuhkan teori – teori antara
lain : kalor, kapasitas kalor, rangkaian arus searah, dan hokum Joule. Teori – teori di atas
sudah sesuai dengan judul dan tujuan dari praktikum ini.
A. KALOR
Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan
benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena
suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau
jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda.
Menurut sejarah kalor merupakan asal kata caloric ditemukan oleh ahli kimia
perancis yang bernama Antonnie laurent lavoiser (1743 - 1794). Kalor memiliki satuan
Kalori (kal) dan Kilokalori (Kkal). 1 Kal sama dengan jumlah panas yang dibutuhkan
untuk memanaskan 1 gram air naik 1 derajat celcius. Kalor adalah bentuk energi yang
berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Jika suatu benda menerima / melepaskan kalor
maka suhu benda itu akan naik/turun atau wujud benda berubah.
Bebara pengertian tentang kalor, antara lain :
1 kalori adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebesar 1ºC.
1 kalori = 4.18 joule
1 joule = 0.24 kalori
Kapasitas kalor (H) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk menaikkan
suhunya 1ºC (satuan kalori/ºC).
QΔT
Keterangan : H =kapasitas kalor (kal/C atau joule/c)
Q =kalor yang diterima (joule)
ΔT =perubahan suhu (oC)
Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1
kg zat sebesar 1ºC (satuan kalori/gram.ºC atau kkal/kg ºC).
Q m.ΔT
H =
c =
keterangan : c = Kalor jenis m = massa benda ∆t = kenikan / penurunan suhu
Kalor yang digunakan untuk menaikkan/menurunkan suhu tanpa mengubah wujud zat:
Q = H..c.∆t
Q = m . c ∆t
H = m . c. ∆t
Q = kalor yang di lepas/diterima
H = kapasitas kalor
∆t = kenaikan/penurunan suhu
m = massa benda
c= kalor jenis
Kalor yang diserap/dilepaskan (Q) dalam proses perubahan wujud benda:
Q = m . L
m = massa benda kg
L = kalor laten (kalor lebur, kalor beku. kalor uap,kalor embun, kalor sublim, kalor
lenyap) k.kal/kg
Jadi kalor yang diserap atau yang dilepas pada saat terjadi perubahan wujud benda tidak
menyebabkan perubahan suhu benda (suhu benda konstan ).
Berdasarkan asas Black, ada 2 akibat dari pemberian kalor Q pada benda, yitu:
- Perubajhan suhu, dimana Q= m.c.Δt
- Perubahan fasa, dimana Q = m.L
Perbedaan dari kedua hal diatas yaitu pada perubahan suhu digunakan c (kalor jenis)
sedangkan pada perubahan fasa digunakan L yang merupakan kalor laten.
Diagram kalor suhu untuk air
Q
- 50oC
100oC
0oC
T(oC)
Es
Q1, ΔT1
Q2, L2
Q2, L2Air
Uap
Q1, ΔT3
Q5, ΔT5
Uap
Es
Air
Keterangan : Q1 = m.c.Δt C es
Q2 = m.L L es
Q3 = m.c.Δt3 C air
Q4 = m.L L uap
Asas Black sendiri berbunyi: “kalor yang dilepas sama dengan kalor yang
ditangkap”.
B. RANGKAIAN ARUS LISTRIK SEARAH
Dalam arus searah, arah arus listrik serah dengan arah muatan positf, berlawanan
arah dengan arah muatan negatif. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial
rendah. Arah arus listrik terjadi bila rangkaian tertutup, rangkaian inti merupakan siklus
dan didalamnya terdapat sumber arus listrik.
Jumlah muatan yang mengalir, baik positif dan negatif yang melalui sebuah
penampang per satuan waktu disebut kuat arus listrik (I) . Yang dinyatakan dalam
persamaan berikut :
Q t
Keterangan : I = kuat arus (ampere)
Q = muatan listrik (coulomb)
t = waktu (sekon)
Ada dua jenis rangkaian dalam arus listrik searah, yaitu rangkaian seri dan pararel
a. Rangkaian Seri, ada tiga hal penting dalam rangkaian ini yaitu:
1. Tujuannya untuk memperbesar hambatan
2. Kuat arus yang melalui setiap hambatan adalah sama
3.Berfungsi sebagai pembagi tegangan
Ketiga hal di atas dapat dijelaskan dari persamaan di bahwah ini :
Rtot = R1 + R2 + R3 Vtot = V1 + V2 + V3
I =
Q IV1 : V2 : V3 = R1 : R2 : R3
V R1V1
Sehingga V1 = . Vtot
b. Rangkaian Pararel, ada tiga hal penting dalam rangkaian ini yaitu :
1. Tujuanya untuk memperkecil hambatan
2. Beda potensial tiap hambatan adalah sama
3. Berfungsi untuk membagi arus
Ketiga hal di atas dapat dijelaskan dari persamaan di bahwah ini :
1 1 1 1 Rtot R1 R2 R3
Maka : I1 : I2 : I3 = : :
Gambar Rangkaian listrik Arus searah
Berikut merupakan gambar rangkaian arus searah dengan GGl dan tegangan jepit
- Bila I = O, maka beda potensi elemen disebut Gaya gerak listrik
( GGL ) E
- Bila I ≠ O, maka beda potensial elemen disebut tegangan jepit Vab.
Persamaan yang diperoleh yaitu :
ER + r
Vab = I.R dimana E = Vab = I.r atau Vab = E – I.r
R1R1+R2+R3
V3R3
R2
++
I1
=
V2
; Itot = I1 + I2 + I3
1 1 1R1 R2 R3
R1
I3
R3
I2 R2A B
I =
R
dimana E = I.R + I.r
b
I
a
SE r
Selain persamaan diatas, persamaan yang berhubungan dengan arus listrik yaitu
Energi dan daya listrik. Hambatan yang dialiri arus listrik ( I ) akan menimbulkan
V antar ujung – ujung. Sehingga diperleh persamaan sebagai berikut :
P = V. I
Jadi daya ini dikeluarkan di dalam kawat perdetiknya. Tentunya daya ini hilang
sebagai panas ( E mempercepat electron, lalu trjadi tabrakan, elektronnya kehilangan
energinya ke bagian – bagian bahan atau penampang, sehingga temperatur bahan akan
naik seterusnya). Dengan batuan Hukum Ohm dapat diperoleh:
V = I. R sehingga P = I.² R.
V V2
R R
Untuk menghitung panas yang ditimbulkan arus listrik, digunakan persamaan E
= V. I.t. Rumus ini diperoleh dari persamaan W = P.t , dimana W = I² . R.t,
sehingga W=V²/R .t, dan W = V.I.t. lambang untuk energi dan daya listrik yaitu
Joule, dimana hukum Joule berbunyi “ pembentukan panas persatuan waktu
berbanding lurus dengan kuadrat arus “
Hukum Joule menuliskan bagaimana tenaga diubah kedalam tenaga termal, yang
di dalam suatu penghantar merupakan suatu proses yang tidak dapat dibalik atau
hanya dapat berlangsung satu arah saja.
III. ALAT DAN BAHAN
1. Kalorimeter + pengaduk
2. 2 buah termometer
3. Sumber arus searah 6 Volt
4. Kabel – kabel
5. Stopwatch
6. Tahanan geser
7. Amperemeter
8. Voltmeter
P = I = sehingga
9. Anak timbangan
10. Gelas ukur
IV. RANGKAIAN
Gambar A
Gambar B
IV. PELAKSANAAN PERCOBAAN
1. Timbang kalorimeter kosong
2. Timbang pengaduk
3. Isi kalorimeter dengan air secukupnya sampai tahanan di dalam kalorimeter
tercelup seluruhnya kedalam air (± 100 gr)
4. Susun rangkaian seperti gambar A.
A
V
A
V
5. Periksalah dulu kepada pengawas/pembimbing
6. Setelah arus dialirkan, usahakan agar arus tetap dengan menggeser tahanan
7. Catat temperatur kalorimeter dan temperatur kamar tiap-tiap 1/2 menit dalam
waktu 10 menit
8. Ukur Volume termometer yang tercelup dalam air
9. Ulangi percobaan dengan menggunakan 2 macam arus yang berlainan
10. Ulangi lagi percobaan 1 s/d 8 dengan menggunakan rangkaian seperti pada
gambar B.
VI. DATA PERCOBAAN
Berat kalorimeter kosong
Penimbangan Berat I. 113,75 grII. 113,50 grIII. 114,20 grIV. 113,80 grV. 113,00 gr
Berat rata-rata 113,65 gr
Berat pengaduk
Penimbangan BeratI. 3,7 grII. 3,7 grIII. 3,6 grIV. 3,5 grV. 3,6 gr
Berat rata-rata 3,62 gr
Berat kalorimeter total (kalorimeter, tutup, pengaduk, air)
Penimbangan BeratI. 289,20 grII. 289,60 grIII. 289,70 grIV. 289,70 grV. 289,80 gr
Berat rata-rata 289,60 grDari data di atas, dapat diperoleh berat air = berat kalori meter total – berat
kalorimeter kosong + berat pengaduk. Sehingga berat air = 289,60 – (113,65 + 3,62) =
169,33 gr.
Percobaan dengan gambar A
- suhu awal air : 31oC
- kuat arus : 0,6 A
- tegangan : 3,5 V
- data hasil pengamatan: (waktu dihitung per 30 detik selama 10 menit)
Waktu Suhu Waktu Suhut1 31oC t 11 32oCt 2 31oC t 12 32,5oCt 3 31oC t 13 32,5oCt 4 31,5oC t 14 32,5oCt 5 31,5oC t 15 33oCt 6 31,5oC t 16 33oCt 7 31,5oC t 17 33oCt 8 32oC t 18 33oCt 9 32oC t 19 33,5oCt10 32oC t 20 33,5oC
Percobaan dengan gambar B
o suhu awal air : 34oC
o kuat arus : 0,4 A
o tegangan : 4 V
o data hasil pengamatan: (waktu dihitung per 30 detik selama 10 menit)
Waktu Suhu Waktu Suhut1 34oC t 11 35oCt 2 34oC t 12 35oCt 3 34oC t 13 35oCt 4 34,5oC t 14 35,5oCt 5 34,5oC t 15 35,5oCt 6 34,5oC t 16 35,5oCt 7 34,5oC t 17 36oCt 8 35oC t 18 36oCt 9 35oC t 19 36oCt10 35oC t 20 36oC
VII. PERHITUNGAN DATA1. Grafik temperatur vs waktu
a. Grafik temperatur vs waktu rangkaian A T
0 t t1 t 3 t 4 t 7 t 8 t 13 t 16 t 17 t 20
a. Grafik temperatur vs waktu rangkaian B
T
0 t t1 t 3 t 4 t 7 t 8 t 11 t 12 t 14 t 15 t 18 t 19 t 20
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa peningkatan suhu berbanding lurus
dengan peningkatan waktu, akan tetapi perbandingannya tidak konstan karena
dipengaruhi oleh faktor kuat arus listrik, suhu awal, ketepatan dalam membaca skala
termometer, dan faktor teknis lainnya.
2. Menentukan panas yang ditimbulkan arus listrik
a. Percobaan pada gambar A
34o C
35o C
36o C
31o C
32o C
33o C
Diketahui :
V = 3,5 V
I = 0,6 A
t = 30 s
Ditanya : E
Jawab :
E = V. I. t
= 3,5. 0,6. 30
= 63 joule
Banyaknya percobaan adalah 20 kali, karena dihitung per 30 detik selama 10
menit, sehingga
Etotal = 20 x 63 joule = 1260 Joule
b. Percobaan pada gambar B
Diketahui :
V = 4 V
I = 0,4 A
t = 30 s
Ditanya : E
Jawab:
E = V. I. t
= 4. 0,4. 30
= 48joule
Dengan cara yang sama diperoleh
Etotal = 20 x 48joule
= 960 joule
3. Pada percobaan gambar A, panas yang diserap oleh :
a. air
Diketahui : m=169,33 gr= 0,16933 Kg
c=4,2x10³joule/kg oC
∆t= 33,5oC-31,5oC=2,5oC
Q= m . c . ∆t
Q=0,16933 . 4,2 x 10³ . 2,5
Q=1777,97 joule
b.pengaduk
m=3,62 gr = 0,00362 kg
c= 3,8x10² joule/kg oC
Q=m . c . ∆t
Q=0,00362 . 3,8x10² . 2,5
Q=3,44 joule
c.kalorimeter
m=113,65 gr = 0,11365 kg
c= 3,8x10² joule/kg oC
Q=m . c . ∆t
Q= 0,11365 . 3,8x10² . 2,5
Q=107,97 joule
4. Pada percobaan gambar B, panas yang diserap oleh :
a. air
Diketahui : ∆t = 36oC-34oC=2oC
Q=m . c . : ∆t
Q=0,16933 . 4,2 x 10³ . 2
Q=1422,37 joule
b. pengaduk
Q=m . c . ∆t
Q=0,00362 . 3,8x10² . 2
Q=2,75 joule
c. kalorimeter
Q=m . c . ∆t
Q= 0,11365 . 3,8x10² . 2
Q=86,37 joule
VIII. RALAT KERAGUAN
1. Ralat untuk massa
Berat kalorimeter kosong
Penimbangan Berat I. 113,75 grII. 113,50 grIII. 114,20 grIV. 113,80 grV. 113,00 gr
Berat rata-rata 113,65 gr
mk mk mk – mk (mk – mk)2
113,75 113,65 0,1 0,01
113,50 113,65 -0.15 0,0225
114,20 113,65 0,55 0,3025
113,80 113,65 0,15 0,0225
113,00 113,65 -0,65 0,4225
∑= 15,15 ∑ = 0,78
∑(mk – mk)2
n-1
= 0,78
5-1
= 0.195
= 0,44 gr
mk ± Δmk = (113,65 ± 0,44) gr.
Ralat untuk mk = x 100
=
Δmk =
= 0,39 %
Kebenaran praktikum
= 99,61 %
Berat pengaduk
Penimbangan BeratI. 3,7 grII. 3,7 grIII. 3,6 grIV. 3,5 grV. 3,6 gr
Berat rata-rata 3,62 gr
mp mp mp – mp (mp – mp)2
3,7 3,62 0,08 0,0064
3,7 3,62 0,08 0,0064
3,6 3,62 -0,02 0,004
3,5 3,62 -0,12 0,0144
3,6 3,62 -0,02 0,004
∑ = 0,0352
∑(mp – mp)2
n-1
= 0,0352
5-1
= 0,0088
= 0,093 gr
Δmp =
mp ± Δmp = (3,62 ± 0,093) gr.
Ralat untuk
=
= 2,57 %
Kebenaran praktikum = 100% - 2,57%
= 97,43%
Berat kalorimeter total (kalorimeter, tutup, pengaduk, air)
Penimbangan BeratI. 289,20 grII. 289,60 grIII. 289,70 grIV. 289,70 grV. 289,80 gr
Berat rata-rata 289,60 gr
mt mt mt – mt (mt – mt)2
289,20 289,60 -0,4 0,16
289,60 289,60 0 0
289,70 289,60 0,1 0,01
289,70 289,60 0,1 0,01
289,80 289,60 0,2 0,04
∑ = 0,22
∑(mt – mt)2
n-1
= 0,22
5-1
Δmt =
= 0,055 = 0,23 gr
mt ± Δmt = (289,60 ± 0,23) gr.
Ralat untuk =
=
= 0,08 %
Kebenaran praktikum = 100% - 0,08 %
= 99.92 %
2. Ralat untuk suhu
a. Percobaan pada rangkaian gambar A
1. Suhu awal:
Ta ± ΔTa = Ta ± 1/2 x skala terkecil
= 31 ± 1/2 x 0,1
= (31 ± 0,5) oC
2. Suhu hasil pengamatan:
T T – (T - )2
31oC 32,175 -1,175 1,38
31oC 32,175 -1,175 1,38
31oC 32,175 -1,175 1,38
31,5oC 32,175 -0,675 0,4556
31,5oC 32,175 -0,675 0,4556
31,5oC 32,175 -0,675 0,4556
31,5oC 32,175 -0,675 0,4556
32oC 32,175 -0,175 0,0306
32oC 32,175 -0,175 0,0306
32oC 32,175 -0,175 0,0306
32oC 32,175 -0,175 0,0306
32,5oC 32,175 0,325 0,1056
32,5oC 32,175 0,325 0,1056
32,5oC 32,175 0,325 0,1056
33oC 32,175 0,825 0,6806
33oC 32,175 0,825 0,6806
33oC 32,175 0,825 0,6806
33oC 32,175 0,825 0,6806
33,5oC 32,175 1,325 1,7556
33,5oC 32,175 1,.325 1,7556
∑ = 12,6352
∑(T - T)2
n-1
= 12,6352
20-1
= 0,665
ΔT =
= 0,82 oC
± ΔT = (32,175 ± 0,82) oC
Ralat untuk T =
=
= 2,55% %
Kebenaran praktikum = 100% - 2,55 %
= 97,45%
b. Percobaan pada rangkaian gambar B
1. Suhu awal percobaan II
Ta ± ΔTa = Ta ± 1/2 x skala terkecil
= 34± 1/2 x 0,1
=( 34 ± 0,5 )oC
T T – (T - )2
34oC 35,025 -1,025 1,0506
34oC 35,025 -1,025 1,0506
34oC 35,025 -1,025 1,0506
34,5oC 35,025 -0,525 0,2756
34,5oC 35,025 -0,525 0,2756
34,5oC 35,025 -0,525 0,2756
34,5oC 35,025 -0,525 0,2756
35oC 35,025 -0,025 0,000625
35oC 35,025 -0,025 0,000625
35oC 35,025 -0,025 0,000625
35oC 35,025 -0,025 0,000625
35oC 35,025 -0,025 0,000625
35oC 35,025 -0,025 0,000625
35,5oC 35,025 0,475 0,2256
35,5oC 35,025 0,475 0,2256
35,5oC 35,025 0,475 0,2256
36oC 35,025 0,975 0,9506
36oC 35,025 0,975 0,9506
36oC 35,025 0,975 0,9506
36oC 35,025 0,975 0,9506
∑ =8,7372
∑(T - T)2
n-1
= 8,7372
20-1
= 0,46
= 0,68 oC
± ΔT = ( 35,025 ± 0,68) oC
ΔT =
Ralat untuk T =
=
= 1,9%
Kebenaran praktikum = 100% - 1,9%
= 98,1%
3. Ralat untuk tegangan
a. Percobaan pada rangkaian gambar A
V ± ΔV = V ± 1/2 x skala terkecil
= 3,5 ± 1/2 x 0,5
= (3,5 ± 0,25) V
Ralat tegangan V =
=
= 7,14%
Kebenaran praktikum = 100%- 7,14% = 92,86%
b. Percobaan pada rangkaian gambar B
V ± ΔV = V ± x skala terkecil
= 4 ± 1/2 x 0,5
= (4 ± 0,25) V
Ralat tegangan V =
=
= 6,25%
12
Kebenaran praktikum = 100%- 6,25%
= 93,75%
4. Ralat untuk kuat arus
a. Percobaan pada rangkaian gambar A
I ± ΔI = I ± 1/2 x skala terkecil
= 0,6 ± 1/2 x 0,1
= (0,6 ± 0,05) A
Ralat untuk I =
= = 8,33%
Kebenaran praktikum = 100% - 8,33%
= 91,7%
b. Percobaan pada rangkaian gambar B
I ± ΔI = I ± 1/2 x skala terkecil
= 0,4 ± 1/2 x 0,1
= (0,4 ± 0,05 )A
Ralat untuk I =
= = 12,5%
Kebenaran praktikum = 100% - 12,5%
= 87,5%
Ralat untuk E
Pada percobaan rangkaian A
= (3,5 ± 0,25) (0,6 ± 0,05) (600 ± 0,005)
= (3,5 x 0,6) ± (3,5 x 0,6) ( (600 ± 0,005)
= (2,1±2,1)(0,07+0,08) (600 ± 0,005)
= (2,1±2,1)(0,15) (600 ± 0,005)
= (2,1±0,315) (600 ± 0,005)
= (2,1 x 600) ± (2,1 x 600)
= (1260± 1260 ) (0,15+0,0000083)
= (1260 ± 1260 ) (0,15)
=(1260 ± 189) joule
Ralat nisbi =15%
Kebenaran praktikum = 100% - 15% = 85%
Pada percobaan rangkaian B
= (4 ± 0,25) (0,4 ± 0,05 ) (600 ± 0,005)
= (4 x 0,4) ± (4 x 0,4) ( (600 ± 0,005)
= (1,6±1,6)(0,0625+0,125) (600 ± 0,005)
= (1,6±1,6)(0,1875) (600 ± 0,005)
= (1,6±0,3) (600 ± 0,005)
= (1,6 x 600) ± (1,6 x 600)
= (960 ± 960) (0,1875+0,0000083)
= (960 ± 960) (0,1875)
= (960 ± 180) joule
Ralat nisbi =18,75%
Kebenaran praktikum = 100% - 18,75% = 81,25%
Ralat untuk
= (mt ± Δmt) – (mk ± Δmk )- (mp ± Δmp )
= (289,60 ± 0,23) - (113,65 ± 0,44) - (3,62 ± 0,093)
= (289,60 – 113,65) ± (0,23 – 0,44) - (3,62 ± 0,093)
= (175,95 ± 0,21) - (3,62 ± 0,093)
= (175,95 – 3,62) ± (0,21 – 0,093)
= (172,33 x 10 ± 0,1107 x 10 ) kg
Ralat nisbi =
= 0,06%
Kebenaran praktikum = 100% - 0,06% = 99,94%
Ralat untuk Q
Pada percobaan rangkaian A
( ) c ( ± ΔT ) (Ta ± ΔTa )
= (172,33 x 10 ± 0,1107 x 10 ) 4,2 x 10 (32,175 ± 0,82) - (31 ± 0,5)
= (723,79 ± 4,66) (1,16 ± 0,32)
= (723,79 x 1,16) ± (723,79 x 1,16)
= (839,6 ± 839,6) (0,006 + 0,28)
= (839,6 ± 839,6) ( 0,286)
= (839,6 ± 240,13) joule
Ralat nisbi =
= =28,.6%
Kebenaran praktikum = 100% - 28,6% = 71,4%
Pada percobaan rangkaian B
( ) c ( ± ΔT ) (Ta ± ΔTa )
= (172,33 x 10 ± 0,1107 x 10 ) 4,2 x 10 (35,025 ± 0,68) - ( 34 ± 0,5 )oC
= (723,79 ± 4,66) (1,025 ± 0,18)
= (723,79 x 1,025) ± (723,79 x 1,025)
= (839,6 ± 839,6) (0,006 + 0,17)
= (839,6 ± 839,6) ( 0,176)
= (839,6 ± 147,77) juole
Ralat nisbi =
= =17,6%
Kebenaran praktikum = 100% - 17,6% = 82,4%
IX. PEMBAHASAN
Pada percobaan ini, kami mengalami kekurangan dalam langkah kerja,
kekurangannya terletak pada percobaan untuk arus dan tegangan yang bervariasi pada
setiap rangkaian. Kami hanya melakukan sekali percobaan pada stiap gambar rangkaian.
Sehingga mengakibatkan kesulitan dalam perhitungan data dan pencapaian tujuan dari
percobaan ini yaitu untuk menentukan panas yang ditimbulkan arus searah dan
membuktikan hukum joule.
Kendala yang kami hadapi dalam percobaan ini antara lain : ketepatan dalam
membaca skala timbangan, power supply yang kadang-kadang arus dan tegangan yang
dihasilkan tidak konstan, dan pembacaan skala thermometer yang perubahannya sangat
sulit diamati.
Hasil pengamatan yang kami peroleh sangat berviasi. Pada percobaan rangkaian
A, yang menggunakan tegangan 3,5 volt dan arus 0,6A, diperoleh perubahan suhu 2,5ºC.
Sedangkan pada rangkaian B, yang menggunakan tegangan 4 volt dan arus 0,4 A,
diperoleh perubahan suhu 2ºC.
Pada percobaan rangkaian A, kalor yang diserap oleh air sebanyak 1777,97
joule,kalor yang diserap kalorimeter sebanyak 107,97 joule, dan kalor yang diserap
pengaduk sebanyak 3,44 joule. Total panas yang diserap pada percobaan rangkaian A
adalah 1889,32 joule, sedangkan panas yang ditimbulkan arus listrik hanya 1260 juole.
Sedangkan pada percobaan dengan rangkaian B, kalor yang diserap oleh air sebanyak
1422,37 joule, kalor yang diserap kalorimeter sebanyak 86,37 joule, dan kalor yang
diserap pengaduk sebanyak 2,75 joule. Total panas yang diserap pada percobaan
rangkaian A adalah 1511,49 joule, sedangkan panas yang ditimbulkan arus listrik hanya
960 joule.
Penentuan kalor jenis dari pengaduk dan kalorimeter juga kami menemukan
kesulitan, karena kami tidak mengetahui dengan pasti bahan dasar yang dipakai untuk
membuat kalorimeter . Akan tetapi kami sudah mencari buku yang membahas kalor jenis
dari beberapa bahan, sehingga dapat diperoleh kalor yang diserap oleh pengaduk dan
kalorimeter pada masing – maing percobaan.
Pada ralat keraguan dimasing – masing variabel, diperoleh data yang sangat
bervariasi, untuk ralat keraguan berat kalorimeter kosong diperoleh (113,65 ± 0,44) gr,
berat pnaduk diperoleh (3,62 ± 0,093) gr, berat kalorimeter total ( pengaduk, tutup, dan
air ) diperoleh (289,60 ± 0,23) gr. Untuk ralat keraguan pada suhu pada percobaan
dengan rangkaian A diperoleh (32,175 ± 1,7773) oC, sedangkan untuk percobaan pada
rangkaian B diperoleh (32,175 ± 1,7773) oC. Ralat keraguan untuk tegangan pada
rangkaian A diperoleh (3,5 ± 0,25) V, untuk ralat keraguan tegangan rangkaian B
diperoleh (24 ± 0,25) V. Ralat keraguan arus untuk rangkaian A diperoleh (0,6 ± 0,05) A,
sedangkan ralat keraguan untuk rangkaian B diperoleh (0,4 ± 0,05 )A. Ralat
Kebenaran untuk masing – masing perhitungan variable, kebenaran praktikum
untuk berat kalorineter kosong diperoleh 99,61 %. Kebenaran praktikum untuk berat
pengaduk diperoleh 97,43%. Kebenaran praktikum untuk berat kalorimeter total
(pengaduk,air,dan tutup) diperoleh 99.92 %. Kebenaran praktikum untuk suhu pada
rangkaian A diperoleh 94,48%, sedangkan kebebaran praktikum untuk suhu pada
rangkaian B diperoleh 95,39%. Kebenarn praktikum untuk tegangan pada rangkaian A
diperoleh 92,86%, sedangkan kebenaran praktikum tegangan pada rangkaian B diperoleh
93,75%. Kebenaran praktikum untuk arus pada rangkaian A diperoleh 91,7%, sedangkan
kebenaran praktikum untuk arus pada rangkaian B diperoleh 87,5%.
Dalam praktikum ini secara umum sudah baik, dapat dilihat dari hasil kebenaran
dalam praktikum. Kami juga telah memahami materi yang berhubungan dengan
percobaan ini.
KESIMPULAN
Setelah melakukan percobaan tentang Panas yang Ditimbulkan Oleh Arus Listrik
dapat disimpulkan bahwa :
1. Kalor atau panas yang ditimbulkan arus listrik meliputi teori – teori kalor,
kapasitas kalor, kalor jenis, rangkaian arus searah dan hukum joule.
2. Pada percobaan ini, perolehan perubahan suhu diperoleh tergantung dari faktor-
faktor suhu awal air, besarnya arus listrik, besarnya tegangan, disamping itu juga
dipengaruhi oleh faktor teknis, seperti ketepatan dalam pengukuran dan ketelitian
dalam pembacaan skala.
3. Dari percobaan ini kita mengetahui bahwa arus listrik, yaitu arus searah dapat
menimbulkan panas. Dalam kehidupan sehari-haripun dapat dinyatakan secara
nyata, contohnya setrika, kompor listrik, dan lain-lainnya. Dalam percobaan ini,
kita menggunakan rangkaian listrik yang sederhana menggunakan kalorimeter,
amperemeter, voltmeter, tahanan geser dan power supply.
4. Dari grafik suhu vs waktu dapat dinyatakan bahwa perubahan suhu berbanding
lurus dengan perubahan waktu.
5. Rumus yang digunakan untuk mencari kalor yang ditimbulkn arus listrik adalah
E = V. I. t
6 Rumus yang digunakan untuk mencari kalor yang diserap (Q) adalah
Q= m . c . ∆t
Untuk pembuktian hukum joule tidak mencapai hasil yang tepat, namun sudah
mendekati. Hal ini dipengaruhi oleh banyak factor yaitu ketelitian, ketepata dalam
pembacaan skala dan factor teknis lainya.
XI. LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
Alonso,M and E.J. Finn.1979.Fundamental University Physics,2 vols, 2d ed.
Gabriel,JF.1999.Fisika Lingkungan.Jakarta:Hipokrates
Satriya Wibawa,I Made.Penuntun Praktik Fisika Dasar. Bali: Laboratorium Fisika Dasar
Van Cleave,Janice Pratt.Teaching The Fun of Physics.1989.Semarang:Effar Offset
Van Klinken,Gerry.1989.Laboratorium Fisika untuk Universitas.Semarang:Satya
Wacana