menentukan panas yang ditimbulkan oleh arus listrik

“MENENTUKAN PANAS YANG DITIMBULKAN OLEH ARUS LISTRIK
DAN TARA KALOR LISTRIK”
NAUFAL FANSURI, FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF. DR. HAMKA
LABORATORIUM FISIKA DASAR, 2012
Abstrak
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor
fisika berbentuk bejana biasanya silinder
yang diperlukan untuk menaikkan suhu
dan
benda sebesar 1 derajat celcius. K a l o r J e n i s
tembaga
kalor adalah satu bentuk energi.
ukuran
Kalor dapat mengubah suhu atau
tengah). Bejana ini dilengkapi dengan alat
wujud benda. Satuan kalor adalah
pengaduk dan diletakkan di dalam bejana yang
kalori disingkat dengan kal. Satu
lebih besar yang disebut mantel. Mantel
k a l o r i a d a l a h banyaknya kalor yang
tersebut
diperlukan untuk memanaskan 1gram air
hilangnya kalor karena konveksi dan konduksi.
terbuat
dari
atau
75
logam
misalnya
aluminium
mm
berguna
x
50
untuk
mm
dengan
(garis
mengurangi
sehingga suhunya naik 1 0C. Karena kalor
merupakan bentuk energi, masa dalam SI
satuan kalor sama d e n g a n
satuan
Abstract
energi
Dalam
Heat capacity is the amount of heat required to
menunjukkkan
raise the objects temperature by 1 degree
yaitu
Joule/J.
pengukuran
adanya
kesetaraan
kalor
celcius. This type of heat Heat is one form of
dengan energi yaitu : 1 kalori setara
energy. Heat can change the temperature or the
dengan 4,18 J atau 1 Js e t a r a d e n g a n
form of objects. The unit of heat is the calorie
0,24
kalori.
zat
adalah
jenis
suatu
abbreviated as cal. One calorie is the amount of
banyaknya
kalor
heat required to heat 1gram of water so that its
y a n g diperlukan 1 kg zat untuk menaikkan
temperature rises 10C. Because heat is a form
suhunya 10C.
of energy, time in the SI unit of heat equal to the
Alat
yang
Kalor
antara
untuk
energy unit is Joule / J. In the measurement,
mengukur jumlah kalor yang terlibat
indicating the existence of equality between the
d a l a m s u a t u perubahan atau reaksi
energy of heat: 1 calorie is equivalent to 4.18 J
kimia
Kalorimeter
or 1 J is equivalent with 0.24 calories. Heat of
yang biasa digunakan di laboraturium
the type of a substance is the amount of heat.
disebut
digunakan
kalorimeter.
required to raise 1 kg of a substance its
Tahanan
yang
dialiri
temperature is 10C.
menimbulkan sejumlah panas yang jumlahnya
The instrument used to measure the amount of
dapat diukur atau ditentukan melalui rumus
heat involved in a change or a chemical reaction
berikut :
called a calorimeter. Calorimeter which is used
Q = 0,24 V . I . t ….. (1)
in physics laboratories generally cylindrical-
Keterangan, Q = panas yang ditimbulkan (kalori)
shaped vessel made of metal such as copper or
V = beda potensial (Volt) I = kuat arus (Ampere)
aluminum with a size of 75 mm x 50 mm
t = lama arus yang mengalir (detik) R = besar
(diameter). The vessel is equipped with a stirrer
tahanan (Ohm). Panas yang diterima oleh
and placed inside a larger vessel called the
larutan
mantle. The coat is useful to reduce loss of heat
sebagai berikut :
due to convection and conduction.
Q = ( M . C + m . Ckal ) ( Ta – Tm ) ….. (2)
(termasuk
arus
listrik
kalorimeter)
akan
adalah
Keterangan, M = massa larutan (gram) C =
Keyword : Kalorimeter, kapasitas kalor, kalor
jenis,
panas jenis larutan (kalori/gram0C) m = massa
kalorimeter + pengaduk (gram) Ckal = panas
jenis
kalorimeter
(kalori/gram0C)
Ta
=
temperature akhir larutan (0C) Tm = temperature
PENDAHULUAN
awal larutan (0C). Apabila tidak ada panas yang
Energi adalah suatu kuantitas yang kekal, yang
hilang maka perlu dilakukan pada persamaan
dapat berubah bentuk, dan juga dapat pindah
(1) dan (2), yaitu terhadap pertukaran panas
dari system ke system lain, akan tetapi jumlah
yang terjadi antara kalorimeter dan sekelilingnya
keseluruhannya tetap. Energi tidak dapat
(efek pendingin) dan terhadap arus yang
dibentuk dari nol juga tidak dapat dimusnahkan.
mengalir ke alat ukur voltmeter. Koreksi di
Apabila suatu rangkaian panghantar yang
berikan melalui penggantian antara Ta dan Ta’
memiliki beda potensial V dandialiri arus listrik I
serat antara I dan I’ sehingga kedua persamaan
dalam waktu t detik, maka energi listrik yang
tersebut menjadi :
terjadi dalam penghantar itu dapat dirumuskan
Ta’ = Ta + ( Ta + Tc )
secara matematis sebagai berikut :
Keterangan, Tc = temperature yang dicapai oleh
W = V . I .t
larutan setelah sumber arusdiamati selama
Berdasarkan hokum Ohm, dapat kita ketahui
jangka waktu t/C
bahwa ;
I’ = I V / R
V=I.R
Keterangan, R = besar tahanan alat ukur
atau
voltmeter Berdasarkan persamaan
I=V/R
W=V.I.t
maka :
daerah yang bersuhu tinggi ke daerah yang
W=(I.R)I.t
bersuhu lebih rendah. Berkat perkembangan
sehingga
ilmu fisika pada abad 18 dan 19, teori kalori ini
W = I2.R . t
lambat laun mulai ditinggalkan dan berkat
Persamaan diatas disebut sebagai hukum Joule
keterampilan Runford dan Joule munculah
yang
gagasan bahwa aliran panas tidak lain ialah
menyatakan
bahwa
energi
yang
dikeluarkan oleh suatu penghantar akan :
perpindahan energi. Apabila perpindahan energi

berbanding lurus dengan kuadrat arus yang
terjadi semata-mata karena perbedaan suhu
melaluinya,
maka peristiwa tersebut disebut pengaliran


berbanding
lurus
dengan
hambatan
panas. Kuantitas Panas. Dari hasil percobaan
penghantar,
dapat
diambil
suatu
kesimpulan
bahwa
berbanding lurus dengan lamanya arus
pengaliran panas setara dengan pengerjaan
yang mengalir
usaha. Begitu kedua panas itu rampung, energi
sistem akan menjadi lebih besar dari nilai
Perpindahan Panas
sebelumnya. Dengan melakukan percobaan
Andaikan suatu system A yang memiliki suhu
tidak
lebih tinggi dari suatu system dihubungkan
penambahan
system
tercapai
karena
pengaliran panas
keseimbangan termal, ternyata yang terjadi
usaha.
Kedua
adalah penurunan suhu A dan kenaikkan suhu
merupakan perpindahan energi dan keduanya
B. Oleh karena itu, sangatlah wajar jika para ahli
juga dinyatakan dalam satuan yang sama yaitu
yang meneliti fenomena ini pada zaman dahulu
satuan daya listrik / watt.
beranggapan bahwa kehilangan sesuatu dialami
Untuk menghitung banyaknya energi yang
oleh A dan sesuatu tersebut mengalir ke B.
berpindah selama terjadi pengaliran panas /
Mengenai
tersebut
pengerjaan usaha, dapat digunakan cara
biasanya
termudah, yaitu dengan menggunakan alat.
diakatakan bahwa terjadi aliran panas atau
Dengan alat tersebut, akan didapat dibuktikan
perpindahan panas dari A ke B. Pada saa titu,
bahwa bila Vadalah beda potensial antara
proses perpindahan panas itu diduga adalah
ujung-ujung tahanan dan I merupakan arus
aliran suatu zat alir yang tidak berbobot.
listrik, tanpa melihat apakah energi perpindahan
Perpindahan panas yang diduga merupakan
itu
aliran suatu zat asli yang tidak berbobot dan
pengerjaan usaha, bertambahnya energi system
tidak dapat dilihat disebut kalori, yang terjadi
per satuan waktu sama dengan V . I .
apabila suatu zat dibakar dan bergerak dari
Jadi, pengaliran panas merupakan perpindahan
B.
(perubahan
Apabila
sudah
peristiwa-peristiwa
suhu
yang
terjadi)
akandapat
diakatakan
energi
merupakan
hal
tersebut
apakah
disebabkan
atau
pengerjaan
tersebut
sama-sama
pengaliran
panas
atau
energi yang hanya disebabkan oleh perbedaan
dengan berat molekul. Apabila massa m diganti
suhu.
dengan bilangan kali maka diperoleh,
Jika sepotong kawat tahanan terendam dalam
MC = dQ / n . dT
suatu zat cair arau terbalut zat padat dan
Hasil kali Mc disebut dengan kapasitas panas
dimasukkan sebagai bagian dari system,
mol ( C ) total kapasitas panas Q yang harus
timbulnya beda potensial V danarus listrik I
diberikan kepada benda bermassa m untuk
dalam kawat tahanan itu selalu membangkitikan
mengubah suhunya dari T1 menjadi T2 ialah ,
aliran energi yang disebut pengerjaan usaha.
Q = M . C . ( T1– T2)
Jika usaha ini berlangdung terus selama waktu
Kapasitas panas jenis atau kapasias panas
t, maka jumlah usaha yang dilakukan oleh W
molar suatu zat bukan satu-satunya sifat fisis
adalah
yang
W=V.I.t
memerlukan pengukuran suatu kuantitas panas,
Itu merupakan jumlah energi yang ditambahkan
konduktifitas panas leburan, panas penguapan,
kepada system, jika sekiranya tahanan itu
panas pembakaran, panas larut,dan panas
bukan
maka
reaksi, semuanya merupakan sifat-sifat fisis lain
dinamakan
dari materi yang disebut dengan sifat termal
lagi
bagian
dari
system,
perpindahan
energi
tersebut
penetunya
Bidang
secara
fisika
dan
eksperimen
pengaliran panas dan selama waktu t, jumlah
materi.
kimia
energi yang berpindah disebut dengan kuantitas
berhubungan
Q, dimana ;
termal ini dinamakan dengan kalorimetri.
dengan pengukuran
yang
sifat-sifat
Q = V . I .t
Tara Kalor Listrik
Kapasitas Panas
Tara kalor listrik adalah perbandingan antara
Misalnya panas sebanyak dQ berpindah dari
energi listrik yang diberikan terhadap panas
suatu sumber ke sekelilingnya.Jika system ini
yang dihasikan, untuk menghitung tara kalor
mengalami perubahan suhu dt, maka :
listrik digunakan persamaan:
C = dQ / m . dT
Ht (Ta – Tm) = a I2 Rt
Kapasitas panas jenis air dapat dianggab sama
Dimana tara kalor listrik = 1/a
sebagai 1 kal g yang banyak dipakai untuk
Keterangan:
keperluan praktis dan sering juga digunakan
Ht : Nilai air dari kalorimeter beserta isinya
sebagai satuan massa. Satu molekul gram ialah
Ta : temperatur awal kalorimeter
jumlah gram yang sama dengan berat molekul
Tm : temperatur mula-mula
m. Untuk menghitung jumlah mol m, rumus
yang digunakan adalah membagi massa
METEDOLOGI PENELITIAN
Untuk nilai air kalorimeter
Metedologi Penilaian yang kami gunakan dalam
 Massa
percobaan atau penelitian kali ini adalah
kalorimeter
kosong,
pengaduk,
hambatan R dan air : (185  0,05) gr
melakukan percobaan atau penelitian langsung
 Tm
: (27  0,5) 0C
dalam laboratorium fisika dasar.
 Tap
: (60  0,5) 0C
Peralatan yang digunakan dalam praktikum ini
 Ta
: (40  0,5) 0C
adalah kalorimeter yang dilengkapi dengan
pertahanan, termometer sebagai pengukur
suhu, voltmeter sebagai mengukur tegangan,
ampermeter untuk mengukur arus listrik,
sumber
arus
atau
power
supply
untuk
mengalirkan arus dan kabel-kabel.
Langkah-langkah
yang
dilakukan
dalam
percobaan ini adalah menyiapkan alat-alat yang
ingin digunakan, kemudian merangkai alat, lalu
menimbang kalorimeter kosong, pengaduk dan
 Massa
kalorimeter
kosong,
pengaduk,
hambatan R dan air panas : (235  0,05) gr
Untuk Tara kalor listrik
 Tm
: (37  0,5) 0C
 Kuat arus (I)
: (1,1  0,05) A
 Tegangan (V)
: (12,5  0,25) V
 Waktu
: (1800  0,5) S
 Ta
: (80  0,5) 0C
hambatan R, memasukkan air dingin ¼ bagian
dari kalorimeter dan menimbang kembali,
kemudian menambahkan ½ bagian kalorimeter
Didapatkan hasil pengujian sebagai berikut:
Ht
1
𝑎

W
76,92 kal
24,743 kal
9,94x10-9 Ωm
5938,09 kal
dengan air mendidih, memperhatikan kenaikan
suhu dan mencatat suhu setimbangnya, terakhir
menimbang kembali sehingga Map diketahui.
HASIL PENELITIAN
KESIMPULAN
Hasil penelitian yang kami peroleh pada
Berdasarkan
praktikum kali ini adalah:
disimpulkan bahwa ketika air diberikan energi
analisis
percobaan
dapat
Suhu sebelum praktikum =
270C
listrik dan dikocok, maka terjadi perpindahan
Suhu sesudah praktikum =
270C
suhu pada air yang terdapat dalam kalorimeter.
: 1 kal/g0C
Hal ini terjadi karena adanya perpindahan
 Panas jenis air
 Massa kalorimeter kosong, pengaduk dan
hambatan R
: (105,8  0,05) gr
energi, dari energi listrik ke energi kalor yang
ditandai dengan meningkatnya suhu air dalam
kalorimeter. Sehingga dapat disimpulkan bahwa
kalor merupakan energi yang berpindah dari
suatu benda ke benda yang lain akibat
perbedaan suhu.
SARAN

Sebaiknya perlu divaiarsikan energi listrik
yang diberikan dengan perubahan suhu air
pada kalorimeter.

Dalam melakukan penelitian ada beberapa
hal yang semestinya diperhitungkan, satu
diantaranya adalah kalor yang didalam
wadah air oleh termometer. Kaloe ini harus
diperhitungkan sebab air harus diwadahi
dan
suhu
mencelupkan
harus
diukur
termometer
dengan
kedalam
air
tersebut.
DAFTAR PUSTAKA

Giancolli. 2001. Fisika. Jakarta: Erlangga

Tippler, A Paul.1998. Fisika Untuk Sains
dan Teknik Jilid 1. Jakarta: Erlangga

http://www.scribd/doc/57572973/HukumJoule