Panas yang Ditimbulkan oleh Arus Listrik

PANAS YANG DITIMBULKAN OLEH ARUS LISTRIK(L1)
NABIL AHMAD RIZALDI
1413100109
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
ABSTRAK
Telah dilakukan percobaan hukum Joule Panas yang Ditimbulkan oleh Arus Listrik
dengan kode percobaan L1. Tujuan dari percobaan ini adalah menentukan panas yang
ditimbulkan oleh arus arus listrik dan membuktikan hukum Joule serta menentukan
harga satu Joule. Pada percobaan ini digunakan dua rangkaian. Kemudian dihitung
waktu untuk setiap kenaikan suhu satu derajat. Dari percobaan didapatkan data besar
panas yang dihasilkan oleh rangkaian alat 1152,567 Joule dan panas yang diserap
0,258 kalori. Dari hasil tersebut dapat dibuktikan bahwa arus listrik dapat
menimbulkan panas. Dan mencari mana yang lebih menguntungkan antara rangkaian
1 dan rangkaian 2, dimana jika kalor yang dilepaskan lebih banyak akan tidak
menguntungkan.
Keywords : Hukum Joule, Kapasitas Panas, Kalorimeter, Arus Listrik, Konduksi,
Tahanan Geser
i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ................................................................................................................. ii
BAB I ............................................................................................................................ 4
PENDAHULUAN .................................................................................................... 4
I.1
Latar Belakang ............................................................................................... 4
I.2
Tujuan ............................................................................................................. 4
I.3
Permasalahan .................................................................................................. 4
BAB II ........................................................................................................................... 5
DASAR TEORI ........................................................................................................ 5
2.1
Panas(Kalor) ................................................................................................... 5
2.2
Kalorimeter ..................................................................................................... 6
2.3
Energi Potensial Listrik .................................................................................. 6
2.4
Beda Potensial ................................................................................................ 7
2.5
Resistivitas (Hambatan Jenis)......................................................................... 7
2.6
Arus ................................................................................................................ 9
2.7
Kapasitas Listrik ............................................................................................. 9
2.8
Energi dan Daya Listrik ................................................................................. 9
BAB III METODOLOGI PERCOBAAN ................................................................... 11
3.1
Peralatan dan Bahan ..................................................................................... 11
3.2
Langkah Kerja .............................................................................................. 11
BAB IV ....................................................................................................................... 12
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ................................................................. 12
4.1 Analisa Data ...................................................................................................... 12
4.2
Perhitungan .................................................................................................. 12
4.3
Grafik ............................................................................................................ 15
4.4
Pembahasan .................................................................................................. 16
BAB V......................................................................................................................... 18
KESIMPULAN ........................................................................................................... 18
LAMPIRAN ................................................................................................................ 19
ii
6.1
Konstanta ...................................................................................................... 19
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 20
iii
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Dalam arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian dapat menghasilkan
panas yang disebabkan oleh adanya resistansi(hambatan). Dalam percobaan yang
dilakukan pada peralatan yang menggunakan arus listrik baik alat elektronik berupa
televisi, laptop, dan lain lain maka akan timbul panas di bagian rangkaian yang
merupakan dimana pusat dari arus listrik itu berada. Maka dikarenakan timbulnya
panas
dalam
rangkaian
listrik
yang
biasanya
disebabkan
adanya
resistansi(hambatan)yang lebih besar dari arus listrik, maka hal ini jugalah yang
melatar belakangi pratikum tentang panas yang disebabkan oleh arus listrik ini. Selain
resistansi terdapat juga beda potensial, yang memengaruhi timbulnya panas yang
disebabkan oleh arus listrik dan secara umum juga tiap unit dari panas terdapat aliran
panas yang mengalir yang bergerak melalui permukaan suatu aliran yang disebut
kalori(Giancoli,389,1980)
I.2
Tujuan
Dalam pratikum ini bertujuan untuk menentukan panas yang ditimbulkan oleh
arus listrik serta membuktikan dari hukum Joule dan menentukan berapa harga dari 1
Joule itu.
I.3
Permasalahan
Permasalahan yang akan dibahas dalam percobaan ini adalah menghitung
harga H dengan persamaan H=V i t, yang dimana sebelumnya nilai dari V, I, dan t
dari waktu yang telah ditentukan telah dianalisis, kemudian mencari harga H dan T
yang dimana T sebagai fungsi t selama arus listrik mengalir
Permasalahan lainya yang akan dibahas adalah mengitung Q1 dan Q2 dengan
persamaan Error! Reference source not found.=w (Ta-Tm) (kalori), dan
menghitung juga dengan persamaan Error! Reference source not found.0,26 w(TaTm) (kalori) lalu dibandingkan dengan harga H dan menentukan tarif kalor mekanik
dengan 1 J= 0,24 Kalori.
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1
Panas(Kalor)
Panas adalah transfer energi dari suatu benda ke benda lainya dengan
perbedaan suhu yang sangat signifikan. Sesuai dengan satuan internasional(SI) satuan
energi adalah joule. Terkadang dalam penentuan harga joule ini masih digunakan
kalori. Kalori dibagi menjadi beberapa istilah walaupun istilah-istilah tersebut seing
menjadi bagian dalam penentuan jumlah dari cairan. Energi dalam adalah jumlah
keseluruhan dari semua molekul. Kita ambil contoh perhitungan dari energi dalam
dengan n sebagai mol, energi dalam U, adalah translasi dari energi kinetik seluruh
atom. Jumlah ini juga setara dengan rata-rata dari energi kinetik dimana energi per
molekul waktu dengan total molekul dari N adalah
U= N(Error! Reference source not found.mError! Reference source not
found.).......................................................(2.1)
Dengan
menggunakan
persamaan
2.1.1
Error!
Reference
source
not
found.mError! Reference source not found.=Error! Reference source not found.
k T maka dapat dituliskan
U= Error! Reference source not found.
k
T.............................................................(2.2)
Dengan mengulangi persamaan 2.1.2
U= Error! Reference source not found. n R
T..........................................................(2.3)
Ketika n menyatakan jumlah dari mol. Walaupun energi dalam dari gas ideal
bergantung pada suhu dan jumlah mol dari suatu gas tersebut. Energi dalam juga
merupakan gas yang sebenarnya yang juga bergantung pada suhu utama, tetapi
dimana gas yang sebenarnya terbagi ke dalam beberapa sifat gas dan kesulurahan
energi dalam itu juga ternyata bergantung pada tekanan dan volumenya.Kapasitas
panas spesifik dimana aliran pana mengalir ketika suhunya meningkat, berdasarkan
percobaan yang telah dilakukan pada abad 18 mengemukakan bahwa jumlah dari
panas dinyatakan dalam Q yang berindikasi dari perubahan temperatur dengan
proporsi material yang telah diberikan ke massa m dari bentuk material dan
perubahan suhu Error! Reference source not found.T dan dapat dirumuskan berikut
Q = m c Error! Reference source not
found.T.............................................(2.4)
5
Yang dimana c adalah kuantitas dari karakteristik dari suatu bahan yang disebut kalor
spesifik, karena c = Q / mError! Reference source not found.T. Kalor spesifik
termasuk dalam unit J/kg Error! Reference source not found.
Dalam tekanan atmosfir tetap c = 4,19 x Error! Reference source not found.
Error! Reference source not found. atau 100 kcal/kg Error! Reference source not
found..
2.2
Kalorimeter
Terdapat beberapa kategori dari sebuah sistem yaitu sistem tertutup yang tidak
terdapat beberapa massa yang masuk maupun keluar sistem, sedangkan sistem
terbuka yaitu adanya massa yang keluar masuk sistem. Jika sebuah sistem
sepenuhnya terisolasi dan tidak ada energi yang ditransfer baik keluar maupun masuk
maka energi konservasi akan kembali berpengaruh dimana panas yang hilang sedikit
demi sedikit setara dengan panas yang bertambah di bagian lainya dan dapat
disimpulkan seperti berikut
Panas yang hilang = Panas yang bertambah...................(2.5)
Contoh
dari
macam-macam
kalorimeter
seperti
gambar
berikut
ini
:
Gambar 2.2 Bom Kalorimeter
Gambar 2.1 Kalorimeter Coffee Cup 1
Terdapat dua percobaan dengan menggunakan kalorimeter salah satunya yaitu
berfungsi untuk pelepasan energi termal ketika permukaan terbakar. Pembuktian
sampel dengan perlahan di permukaan secara bersamaan akan menyebabkan
kelonjakan jumlah oksigen pada tekanan tinggi, dan menempatkan pada lapisan
tertutup.Bom diletakkan dalam cairan kalori dan kabel yang melewati secara perlahan
akan timbul panas dikarenakan campuran dari pembakaran tersebut. Energi tersebut
6
terlepas dan proses pembakaran bertambah oleh adanya air dan bom tersebut
(Physical for Scientist and Engineer, 1980)
2.3
Energi Potensial Listrik
Bila sebuah gayaError! Reference source not found. beraksi pada sebuah
partikel bergerak dari titik a ke titik b, kerja Error! Reference source not found.→b
yang dilakukan oleh gaya itu diberikan oleh sebuah integral garis :
Error! Reference source not found.→b = Error! Reference source not
found..Error! Reference source not found. Error! Reference source not found.
cosError! Reference source not found. dl (kerja yang dilakukan oleh
gaya).........(2.6)
Dimana Error! Reference source not found. adalah sebuah pergeseran yang sangat
kecil sepanjang lintasan partikel itu dan Error! Reference source not found. adalah
sudut antara Error! Reference source not found. dan Error! Reference source not
found. di setiap titik panjang lintasan itu dan jika gaya Error! Reference source not
found. adalah konservatif maka kerja yang selalu dilakukan oleh Error! Reference
source not found. dapat dinyatakan sebagai energi potensial U.Maka ketika
perubahan dari titik satu ke titik lainya maka dapat dirumuskan Error! Reference
source not found.U adalah :
Error! Reference source not found.→b = Error! Reference
source not found. - Error! Reference source not found. = -(Error! Reference
source not found. - Error! Reference source not found.) = -Error! Reference
source not found.U............................(2.7)
dan bila Error! Reference source not found.→b adalah positif, Error! Reference
source not found. lebih besar daripada Error! Reference source not found. maka
Error! Reference source not found.U adalah negatif dan energi potensialnya
berkurang (Freedman, 1986)
2.4
Beda Potensial
Potensial adalah energi potensial per satuan muatan. Dapat didefinisikan
bahwa V di sembarang titik dalam sebuah medan listrik sebagai beda potensial U per
satuan muatan yang diasosiasikan dengan sebuah muatan uji
di titik tersebut ;
V = Error! Reference source not found., atau U =
Error! Reference source not found. V.........................................(2.8)
Baik beda potensial maupun muatan adalah besaran skalar, sehingga potensial itu
adalah sebuah besaran skalar, dari persamaan 2.8 dapat diperoleh dengan membagi
satuan energi dengan suatu muatan. Menurut satuan internasional( SI ) dapat
dinyatakan satu volt sama dengan satu joule per coloumb :
7
Error! Reference source not found. = - Error! Reference source not
found. = -(Error! Reference source not found. - Error! Reference source not
found. ) = -(Error! Reference source not found. - Error! Reference source not
found.) = Error! Reference source not found.- Error! Reference source not
found. .......................................(2.9)
dimana Error! Reference source not found.= Error! Reference source not
found./Error! Reference source not found. adalah energi potensial persatuan
muatan dititik a dan demikian juga untuk Error! Reference source not found.kita
menamakan Error! Reference source not found. dan Error! Reference source not
found. merupakan berturut-turut potensial di titik a dan potensial di titik b dan jika
selisih dari Error! Reference source not found.- Error! Reference source not
found. dinamakan potensial dari a terhadap b dan hal ini sering kali dinamakan
selisih potensial antara a dan b dan seringkali dapat disebut selisih potensial anatara
dua titik disebut tegangan yang menyatakan bahwa Error! Reference source not
found. dimana potensial a dan b menyamai kerja yang dilakukan oleh gaya listrik itu
bila sebuah satuan bergerak dari a ke b(Freedman, 1986)
2.5
Resistivitas (Hambatan Jenis)
Kerapatan arus Error! Reference source not found. dalam sebuah konduktor
bergantung pada medan listrik Error! Reference source not found. dan pada sifatsifat material itu.Tetapi khusus untuk beberapa material khususnya logam pada suhu
yang diberikan Error! Reference source not found. hampir berbanding langsung
dengan Error! Reference source not found. dan rasio besarnya Error! Reference
source not found. adalah konstan dan dari hubungan tersebut maka didapatkan
istilah dari Hukum Ohm itu sendiri. Hukum Ohm itu sama seperti persamaan gas
ideal dan hukum Hooke adalah sebuah model yang diidealkan yang menjelaskan
perilaku dari beberapa material yang cukup baik tetapi bukan merupakan deskripsi
umum dari semua materi. Resistivitas (p) merupakan sebuah material sebagai rasio
dari besarnya medan listrik dan kerapatan arus dapat dirumuskan
p = Error! Reference source not found.
(Definisi
dari resistivitas).....................(2.10)
Semakin besar resistivitas semakin besar pula medan yang diperlukan untuk
menyebabkan sebuah kerapatan arus yang diberikan atau semakin kecil pula
kerapatan arus yang disebabkan oleh sebuah medan yang diberikan. Dari persamaan
2.10 satuan p (V/m)/(A/Error! Reference source not found.) = V . m/A. Kebalikan
dari resistivitas adalah konduktivitas. Satuanya adalah( Error! Reference source not
found. . mError! Reference source not found. dimana konduktor listrik baik yang
8
mempunyai konduktivitas yang lebih besar daripada isolator. Semi konduktor
mempunyai resistivitas pertengahan(intermediet) diantara resistivitas logam dan
resistivitas
isolator.Material
semikonduktor
penting
karena
ressitivitasnya
dipengaruhi oleh suhu dan oleh sejumlah kecil ketakmurnian.
Resistivitas sebuah konduktor logam hampir selalu bertambah dengan suhu
yang semakin bertambah. Jika suhu bertambah, ion-ion konduktor itu bergetar dengan
amplitudo yang semakin besar, yang membuat cenderung lebih terjadinya tumbukan
antara elektron yang bergerak dengan ion yang diam. Pada jangkuan suhu kecil(±
Error! Reference source not found. C) maka resistivitas sebuah logam secara
aproksimasi dapat dinyatakan oleh persamaan
p(T) = Error! Reference source not found.( 1- T - Error! Reference source
not found.) (kebergantungan resistivitas pada suhu).......(2.11)
untuk sebuah konduktor dengan resistivitas p, maka kerapatan arus Error! Reference
source not found.di sebuah titik dimana medan listrik adalah Error! Reference
source not found. maka diberikanlah persamaan
Error! Reference source not found. = p Error!
Reference source not found................................................................(2,12)
Dan apabila hukum Ohm dipatuhi maka p adalah konstan dan tidak tergantung dari
besarnya medan listrik sehingga Error! Reference source not found. berbanding
langsung dengan Error! Reference source not found..Rasio V terhadap I untuk
sebuah konduktor tertentu dinamakan hambatan(resistansi)
R
=
Error!
Reference
source
not
found.
................................................................(2.13)
2.6
Arus
Arus adalah sembarang gerak dari suatu muatan dari satu daerah ke daerah
lainya. Dalam situasi elektrostatis medan listrik itu adalah nol dimanapun di dalam
konduktor dan tidak ada arus. Akan tetapi tidak berarti bahwa semua muatan di dalam
konduktor diam. Dalam logam biasa seperti tembaga serta aluminium sejumlah
elektron bebas bergerak di material konduksi tersebut. Elektron- elektron ini bergerak
menyebar ke segala arah. Dalam arus dikenal juga arus konvensional yang dimana
arah arusnya tidak perlu sama dengan arah partikel yang bermuatan yang sungguhsungguh bergerak namun kita dapat menandakan bahwa tanda muatan yang bergerak
begitu kecil signifikasinya dalam analisis rangkaian listrik. Kita dapat mendefinisikan
sebuah arus dalam suatu luas penampang A sebagai muatan netto yang mengalir
melalui luas itu per satuan waktu. Jadi jika sebuah muatan netto d Q mengalir melalui
sebuah luas dalam waktu dt, maka arus I yang melalui luas itu adalah
9
I = Error! Reference source not found.
(definisi arus).............................(2.14)
(Zemansky, 1970)
2.7
Kapasitas Listrik
Ketika kapasitor diisi plat dari kapasitor tersebut dalam pengisianya setara dengan
medan magnet dengan muatan yang berbeda tanda : +q dan –q, bagaimanapun juga
pengisian dari kapasitor sebagai dari muatan q. Karena plat tersebut bersifat
konduktor maka mereka merupakan pelengkap dari energi potensial di permukaan
dan dari seluruh titik mempunya potensial listrik yang sama. Lebih dari itu terdapat
perbedaan potensial diantara dua plat. Perbedaan potensial dengan V bukan Error!
Reference source not found.V dengan notasi yang sebelumnya. Pengisian dari
muatan q dan perbedaan potensial V untuk kapasitor sangat proporsional untuk tiap
masing-masing muatan
q = CV..............................................................(2.15)
dimana proporsional konstan dari C disebut kapasitas dari kapasitor. Dan nilainya
bergantung pada bentuk geometri dari plat tersebut dan tidak pada pengisian dalam
perbedaan potensial tersebut. Ukuran dari kapasitas menandakan berapa jumlah
kesuluruhan dari pengisian yang diletakkan di plat yang menghasilkan perbedaan
potensial diantara benda tersebut. (Resnick, 1980)
2.8
Energi dan Daya Listrik
Jika sebuah elemen rangkaian menyatakan dengan selisih potensial Error!
Reference source not found. - Error! Reference source not found. =Error!
Reference source not found. diantara terminal-terminal dan arus I yang lewat
rangkaian itu dalam arah dari a menuju b . Elemen ini dapat berupa sebuah resistor ,
sebuah aki, atau lainya. Ketika muatan melewati elemen rangkaian itu, medan listrik
melakukan kerja pada muatan tersebut. Kerja total yang dilakukan pada sebuah
muatan q yang melewati melalui elemen rangkaian itu sama dengan hasil kali q
dengan selisih potensial Error! Reference source not found. dan bila Error!
Reference source not found. positif maka gaya listrik melakukan sejumlah kerja
positif q Error! Reference source not found. pada muatan itu akan jatuh dari
potensial Error! Reference source not found. ke potensial Error! Reference
source not found. yang lebih rendah. Jika arus itu adalah I maka dalam selang waktu
dt, sejumlah muatan d Q = I dt lewat . Kerja d W yang dilakukan pada muatan adalah
d W = Error! Reference source not found. d Q = Error!
Reference source not found. I dt..............................................(2.16)
10
Kerja ini menyatakan energi listrik yang dipindahkan ke dalam elemen rangkaian ini
perpindahan energi terhadap waktu adalah daya yang dinyatakan dengan P. Dengan
membagi persamaan diatas dengan dt, kita mendapatkan laju pada bagian selebihnya
dari rangkaian yang menghantarkan arus listrik ini(buku arus, hambatan,dan tegangan
elektrik hal239). Hambatan murni merupakan selisih potensial dari
Error! Reference source not found.= IR...............................................(2.17)
dimana dalam kasus ini potensial di a(arus memasuki resistor itu) selalu lebih tinggi
daripada b( dimana arus itu keluar) Arus memasuki terminal potensial lebih tinggi
daripada alat tersebut dinyatakan dengan laju perpindahan potensial rangkaian listrik,
Daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu dimana pekerjaan sedang
berlangsung atau kerja yang dilakukan pada persatuan waktu.
Daya Listrik(P) dapat dirumuskan sebagai berikut ;
Daya = Energi/waktu
P =Error! Reference source not found.
P = Error! Reference source not found. = V.i
P = Error! Reference source not found. R
P = Error! Reference source not found.(dalam
satuan volt-ampere, VA)...........(2.18)
(Zemansky, 1970)
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
Peralatan dan Bahan
Peralatan dan bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah: 1 set
kalorimeter beserta perlengkapannya, 1 buah amperemeter 6 A (A) dan 1 buah
voltmeter, 1 buah tahanan geser (Rg), 1 buah termometer, 1 buah sumber tegangan 12
V (E), 1 buah stopwatch, dan 1 set kabel.
11
3.2
Langkah Kerja
Gambar 3.1 Rangkaian Pertama 1
Gambar 3.2 Rangkaian Kedua 1
Dibuat rangkaian seperti gambar 3.1, lalu dihubungkan dengan tegangan PLN seijin
asisten. Diisi kalorimeter K dengan air, dicatat massa air dari kalorimeter. Diberi beda
potensial selama 10 menit, diusahakan arus konstan dengan mengatur tahanan geser
Rg. Dicatat kenaikan suhu tiap 30 detik selama 30 menit. Dilakukan pula langkah
diatas untuk rangkaian seperti gambar 3.2.
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Data
Dari percobaan yang telah dilakukan dengan dua tipe rangkaian, maka
diperoleh data sebagai berikut:
Tabel 4.1 Hasil pengamatan pada percobaan dengan rangkaian pertama
12
No.
Massa Air
Arus
(g)
Listrik (A)
To (oC)
T (oC)
t (menit)
13
2,49
14
4,26
15
5,59
11
1,23
12
2,10
13
3,14
1.
2.
0,5
3.
12
120
4.
5.
0,6
10
6.
Tegangan
(V)
9,5
11,5
Tabel 4.2 Hasil pengamatan pada percobaan dengan rangkaian kedua
No.
Massa Air
Arus
(g)
Listrik (A)
To (oC)
T (oC)
t (menit)
11
0,31
12
1,01
13
3,11
11
1,53
12
2,56
13
4,28
1.
2.
0,5
3.
10
70,1
4.
5.
0,6
10
6.
4.2
Tegangan
(V)
12
15
Perhitungan
Diambil sample dari percobaan dengan rangkaian pertama, pengulangan kesatu
Diketahui:
Ditanya:
massa air
: 120 g
Arus listrik (I)
: 0,5 A
∆T (T – To)
: 1oC
Waktu (t)
: 2,49 menit = 169 detik
Tegangan (V)
: 9,5 V
a. H (Joule)
=?
b. Q (Kalori) = ?
Jawab:
a. H = V I t
H = 9,5 x 0,5 x 169
H = 802,75 Joule
b. Q = Q1 + Q2
Q = (massa air x ∆T) + (0,26 x massa air x ∆T)
Q = (120 x 1) + (0,26 x 120 x 1)
Q = 120 + 31,2
13
Q = 151,2 Kalori
Tabel 4.3 Perhitungan Rangkaian (a) dengan Massa Air 120 g dan Arus listrik 0,5 A
Err
or!
Ref
ere
nce
sou
rce
T
∆T
Waktu Tegangan
(ᵒC) (ᵒC) (detik)
(V)
H
Q1
Q2
Q
(Joule)
(kalori)
(kalori)
(kalori)
not
fou
nd.
(ᵒC)
12
13
1
169
9.5
802.75
120
31.2
151.2
12
14
2
266
9.5
1263.5
240
62.4
302.4
12
15
3
359
9.5 1705.25
360
93.6
453.6
Tabel 4.4 Perhitungan Rangkaian (a) dengan Massa Air 120 g dan Arus listrik 0,6 A
Err
or!
Ref
ere
nce
sou
rce
T
∆T
Waktu Tegangan
(ᵒC) (ᵒC) (detik)
(V)
H
Q1
Q2
Q
(Joule)
(kalori)
(kalori)
(kalori)
not
fou
nd.
(ᵒC)
10
11
1
83
11.5
572.7
120
31.2
151.2
10
12
2
130
11.5
897
240
62.4
302.4
10
13
3
194
11.5
1338.6
360
93.6
453.6
Tabel 4.5 Perhitungan Rangkaian (b) dengan Massa Air 70,1 g dan Arus listrik 0,5 A
Err
or!
Ref
T
∆T
Waktu Tegangan
(ᵒC) (ᵒC) (detik)
(V)
H
Q1
Q2
Q
(Joule)
(kalori)
(kalori)
(kalori)
ere
14
nce
sou
rce
not
fou
nd.
(ᵒC)
10
11
1
31
12
186
70.1
18.226
88.326
10
12
2
61
12
366
140.2
36.452 176.652
10
13
3
191
12
1146
210.3
54.678 264.978
Tabel 4.6 Perhitungan Rangkaian (b) dengan Massa Air 70,1 g dan Arus listrik 0,6 A
Err
or!
Ref
ere
nce
sou
rce
T
∆T
Waktu Tegangan
(ᵒC) (ᵒC) (detik)
(V)
H
Q1
Q2
Q
(Joule)
(kalori)
(kalori)
(kalori)
18.226
88.326
not
fou
nd.
(ᵒC)
10
11
1
113
15
1017
70.1
10
12
2
236
15
2124
140.2
36.452 176.652
10
13
3
268
15
2412
210.3
54.678 264.978
Tabel 4.7 Perhitungan H dan Q
H
Q
(Joule)
(Kalori)
1
802.75
151.2
2
1263.5
302.4
3
1705.25 453.6
4
572.7
151.2
5
897
302.4
6
1338.6
453.6
7
186
88.326
8
366
176.652
No.
15
9
1146
264.978
10
1017
88.326
11
2124
176.652
12
2412
264.978
Tabel 4.8 Perbandingan Joule dengan Kalori
No.
Joule
Kalori
1
1
0.188353
2
1
0.239335
3
1
0.266002
4
1
0.264013
5
1
0.337124
6
1
0.338861
7
1
0.474871
8
1
0.482656
9
1
0.23122
10
1
0.08685
11
1
0.083169
12
1
0.109858
Rata –Rata =
4.3
1 : 0,258
Grafik
Grafik 4.1 Grafik waktu terhadap suhu pada rangkaian (a) dengan arus 0,5 A
16
Dari grafik diatas dapat terlihat bahwa dalam grafik menunjukkan bahwa
ketika kita menggunakan arus 0,5 A terlihat bahwa waktu yang dibutuhkan suhu
semakin meningkat seiring pertambahan suhunya
Grafik 4.2 Grafik waktu terhadap suhu pada rangkaian (a) dengan arus 0,6 A
Pada grafik 4.2 terlihat bahwa grafik menunjukkan linier seiring
bertambahnya suhu waktu yang dibutuhkan semakin lama untuk menerima berapa
banyak kalor yang dibutuhkan
Grafik 4.3 Grafik waktu terhadap suhu pada rangkaian (b) dengan arus 0,5 A
Pada grafik 4.3 terlihat bahwa pada suhu 11Error! Reference source not
found. sampai dengan suhu 12 Error! Reference source not found. mengalami
perubahan waktu yang tidak signifikan dan ketika suhunya kembali meningkat
melebih 12 Error! Reference source not found. waktu yang dibutuhkan semakin
lama
Grafik 4.4 Grafik waktu terhadap suhu pada rangkaian (b) dengan arus 0,6 A
Pada grafik 4.4 terlihat sama dengan grafik sebelumnya hanya perbedaanya
meningkatnya suhu secara tajam pada suhu 12 Error! Reference source not found.
menuju 13 Error! Reference source not found..
17
4.4
Pembahasan
Praktikum ini berjudul panas yang ditimbulkan oleh arus listrik, dan bertujuan
untuk mencari berapa jumlah kalor yang dilepaskan dan menentukan berapa harga 1
Joule itu dan membuktikan kebenaran dari hukum Joule itu sendri. Pada praktikum
ini digunakan dua rangkaian. Pada rangakaian (a) tahanan geser terletak pada akhir
rangkaian. Sedangkan pada rangkaian (b) tahanan geser terletak pada awal rangkaian.
Pada percobaan pertama digunakan air dengan massa 120 gram. Dan pada percobaan
kedua, massa air hanya 70,1 gram. Pada kelompok kami wadah air tidak ditimbang
berapa massanya. Terdapat dua variasi arus yang digunakan pada tiap percobaan.
Yang pertama 0,5 A dan yang kedua 0,6 A.
Pada saat melakukan praktikum ini terdapat kendala. Pada percobaan
rangkaian (a), kami mengalami kesulitan dalam merangkai alat karena masih belum
tahu bagaiman cara merangkai alat. Kemudian dengan bantuan asisten untuk
merangkai alat. Setelah itu kami mengalami kesulitan untuk menimbang massa air
dan menurunkan suhu dan menyeimbangkan perubahan suhu ketika akan dimasukkan
ke dalam kalorimeter. Langkah pertama yang kami lakukan yaitu menimbang air
sebanyak 120 gram, kemudian kami turunkan suhunya hingga mencapai 10oC. Massa
air pun bertambah. Maka kami timbang lagi air tersebut. Dan segera kami masukkan
kedalam kalori meter. Hingga mendapat suhu 8oC dan massa air 120 gram. Pada
percobaan rangkaian (b), kami mengalami kendala dalam merangkai alat, dimana
terdapat ketidaksesuaian dalam pemasangan kabel amperemeter ke tahanan geser dan
kalorimeter. Kabel yang tersambung pada tahanan geser seharusnya dihubungkan
dengan kutub negatif amperemeter. Dan kabel dari kutub positif amperemeter
disambungkan pada kalorimeter. Setelah dirangkai, ternyata amperemeter tidak
menyala. Kemudian amperemeter diganti dengan amperemeter yang lain. Namun
tidak ada perubahan. Setelah itu, kami mencoba untuk mengganti rangkaian. Dari
tahanan geser dihubungkan dengan kutub positif amperemeter. Sedangkan kabel yang
dihubungkan dari kutub negatif amperemeter dihubungkan ke kalorimeter. Akhirnya
rangkaian dapat digunakan. Pada percobaan rangkaian (b) ini juga mengalami
kendala dalam mengukur massa dan penurunan suhu air. Kami melakukan perlakuan
yang sama pada saat melakukan percobaan rangkaian (a).
Dari percobaan ini, pada rangkaian (a) dibandingkan dengan rangkaian (b)
dengan arus 0,5 A didapat nilai H lebih besar menggunakan rangkaian (a). Yaitu nilai
rata-rata dari rangkaian (a) dengan arus 0,5 A adalah 1257,1 J dan dari rangkaian (b)
566 J. Dan nilai Q juga lebih besar menggunakan rangkaian (a). Nilai Q rata-rata
pada rangkaian (a) adalah 302,4 kalori dan rangkaian (b) adalah 176,6 kalori. Pada
18
percobaan yang menggunakan arus 0,6 A, didapat nilai H lebih besar pada rangkaian
(b). Nilai H rata-rata pada rangkaian (a) adalah 921,1 J dan pada rangkaian (b) adalah
1851 J. Sedangkan nilai Q lebih besar menggunakan rangkaian (a). Nilai Q rata-rata
pada rangkaian (a) adalah 302,4 kalori dan rangkaian (b) adalah 176,6 kalori. Pada
percobaan ini didapat nilai rata rata 1 joule pada rangkaian (a) adalah 0,269 kalori
sedangkan pada rangkaian (b) adalah 0,244 kalori. Sedangkan menurut teori 1 joule
sama dengan 0,24 kalori. Grafik hubungan suhu dan waktu dari hasil perhitungan dari
percobaan ini adalah berbanding lurus. Jika suhu naik, maka semakin banyak waktu
yang diperlukan. Dari data yang telah didapat dari percobaan, maka rangkaian (b)
lebih menguntungkan karena panas yang dikeluarkan oleh rangkaian (b) secara umum
lebih kecil daripada rangkaian (a). Dimana ketika arus yang dikeluarkan semakin
besar maka jumlah panas atau kalor yang dilepaskan semakin sedikit begitu pula
sebaliknya
BAB V
KESIMPULAN
Kesimpulan dari percobaan ini adalah :
1. Nilai H rata-rata pada rangkaian (a) adalah 1096,6 J.
Nilai H rata-rata pada rangkaian (b) adalah 1208,5 J.
2. Nilai Q rata-rata pada rangkaian (a) adalah 302,4 kalori.
Nilai Q rata-rata pada rangkaian (b) adalah 176,6 kalori.
19
3. Didapat harga 1 Joule pada rangakaian (a) adalah 0,269 kalori. Hal ini
mempunyai perbedaan yang jauh dengan teori. Pada rangkaian (b) adalah
0,244 kalori. Hasil ini menunjukkan bahwa perhitungan ini sesuai dengan
teori.
LAMPIRAN
6.1
Konstanta
Harga air = 0,26 w
1 Joule = 1 Nm
20
DAFTAR PUSTAKA
Fisika Untuk Universitas1970JakartaErlangga
Fundamental of Physics 9th edition2003New York, USAJohn Willey & Sons, inc
Physical for Scientist and Engineer1980USAJohn Willey & Sons.inc
Physics for Scientist and Engineers1980USAJohn Willey & Sons.inc
Physics for University1986USAJohn Willey & Sons.inc
21