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(ta- Tm) (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 T...(2.2) Dengan mengulangi persamaan 2.1.2 T...(2.3) U= Error! Reference source not found. k U= Error! Reference source not found. n R 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 found.t...(2.4) Q = m c Error! Reference source not 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 dari resistivitas)...(2.10) p = Error! Reference source not found. (Definisi 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)...(2.13) R = Error! Reference source not found. 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
(definisi arus)...(2.14) (Zemansky, 1970) I = Error! Reference source not found. 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 ( o C) T ( o C) t (menit) 1. 13 2,49 2. 0,5 12 14 4,26 3. 15 5,59 120 4. 11 1,23 5. 0,6 10 12 2,10 6. 13 3,14 Tegangan (V) 9,5 11,5 Tabel 4.2 Hasil pengamatan pada percobaan dengan rangkaian kedua No. Massa Air Arus (g) Listrik (A) To ( o C) T ( o C) t (menit) 1. 11 0,31 2. 0,5 10 12 1,01 3. 13 3,11 70,1 4. 11 1,53 5. 0,6 10 12 2,56 6. 13 4,28 Tegangan (V) 12 15 4.2 Perhitungan Diambil sample dari percobaan dengan rangkaian pertama, pengulangan kesatu Diketahui: massa air : 120 g Arus listrik (I) : 0,5 A T (T To) : 1 o C Waktu (t) : 2,49 menit = 169 detik Tegangan (V) : 9,5 V Ditanya: 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 T T Waktu Tegangan H Q1 Q2 Q sou (ᵒC) (ᵒC) (detik) (V) (Joule) (kalori) (kalori) (kalori) rce 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 T T Waktu Tegangan H Q1 Q2 Q sou (ᵒC) (ᵒC) (detik) (V) (Joule) (kalori) (kalori) (kalori) rce 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! T T Waktu Tegangan H Q1 Q2 Q Ref (ᵒC) (ᵒC) (detik) (V) (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 T T Waktu Tegangan H Q1 Q2 Q sou (ᵒC) (ᵒC) (detik) (V) (Joule) (kalori) (kalori) (kalori) rce not fou nd. (ᵒC) 10 11 1 113 15 1017 70.1 18.226 88.326 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 No. (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 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 = 1 : 0,258 4.3 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 10 o C. Massa air pun bertambah. Maka kami timbang lagi air tersebut. Dan segera kami masukkan kedalam kalori meter. Hingga mendapat suhu 8 o C 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