EFEK PANAS DARI ARUS LISTRIK (KALORIMETER)

PERCOBAAN KE I

EFEK PANAS DARI ARUS LISTRIK (KALORIMETER)

 

Dosen                          : Mochammad Machmud Rifadil,ST.MT.

Asisten Dosen             : Hariyono Amd

Nama                           : Mohammad Agung Dirmawan

Kelas                           : 1 D4 Elektro Industri  A

NRP                            : 1310161024

Departemen Teknik Elektro

Program Studi Teknik Elektro Industri

2016

DOWNLOAD FILE LENGKAP disini

I.              TUJUAN

Mempelajari efek panas karena arus listrik dan menentukan kesetaraan kkal (kilo kalori) per jam yang sama dengan daya listrik, yang selanjutnya dapat dibuktikan atau dicari nilai-nilai konstanta.

II.           TEORI

Pada fenomena tentang pertukaran kalor/panas dan kalorimeter, diperoleh kesimpulan bahwa 1 kkal adalah merupakan energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 kg air sebesar 1⁰C.

Satuan daya dinyatakan dalam watt, baik untuk daya mekanik maupun listrik. Sedangkan hubungan antara satuan daya dan energi adalah:

1 joule/detik = 1 watt

Dalam besaran listrik

1 volt x 1 ampere = 1 watt                                                                                (1.1)

Atau rumusan daya listrik (P) adalah

P = V x I = I²R (watt)                                                                                      (1.2)

Daya merupakan energi per-satuan waktu, sehingga energi listrik dapat dinyatakan dengan

W = P.t = V.I.t = I²R.t (joule)                                                                           (1.3)

Dimana:

            W        = kerja (energi), Joule

            I           = Arus, Ampere

            R         = resistansi, Ohm

            T          = waktu, detik

Pada percobaan ini sebelum koil pemanas listrik dicelupkan ke dalam air dengan massa yang telah diketahui, dalam sebuah kalorimeter. Dengan menganggap bahwa semua panas yang ditimbulkan oleh resistansi koil dipindahkan ke air, dan tidak ada rugi-rugi kalor, baik dari kalorimeter maupun yang menuju ke kalorimeter. Persamaan kapasitas kalor dari keadaan tersebut dapat ditulis sebagai berikut:

   Q = (m_air C_air + m_bej C_bej) (T_f – T_c)     (kalor)                                                     (1.3)

Dimana:

   Q         = kalor, kal

m_air         = massa air, kg

C_air       = massa bejana bagian dalam kalorimeter, kg

m_bej      = kalor jenis air, 1000 kal/kg⁰C

C_bej      = kalor jenis bejana, 0,57 kal/g ⁰C

T_f         = temperatur air dan kalorimeter sesudah dipanasakan, ⁰C

T_c            = temperatur air dan kalorimeter sebelum dipanaskan, ⁰C

Yang perlu diingat, bahwa hubungan dasar antara panas dan energi ditunjukkan dengan persamaan joule sebagai berikut :

W = J.Q (Joule)

Dimana:

            JQ = I².R.t

            Atau

            J

KALORIMETER

            Suatu kalorimeter adalah bejana penyimpanan yang terisolasi, yang dilengkapi dengan pengaduk dan sebuah pengukur suhu ( termometer ). Pada waktu dilakukan percobaan, bajana tersebut dikelilingi ruang kedap udara. Bentuk lainnya adalah bejana yang terbuat dari plastik. Plastik merupakan isolator yang baik dimana panas tidak dapat menembus lebih jauh melalui dinding-dindingnya. Dengan demikian panas yang hilang hanya sedikit dan dapat diabaikan.

Bila menggunakan kalorimeter dengan bejana metal, bejana dalam akan menambah atau mengurangi energi sebagaimana halnya dengan perubahan mengatur ruang. Ruang kedap udara menahan rugi-rugi ke bejana bagian luar, sehingga memungkinkan percobaan dilakukan dengan relatif cepat. Dalam menggunakan kalorimeter, perlu diperiksa panas yang hilang ataupun diterima oleh kalorimeter. Hal ini dilakukan dengan mengetahui konstanta kalorimeter, yaitu ratio antara perubahan energi dalam kalorimeter dan perubahan temperatur yang dinyatakan dalam kal/⁰C, namun pada buku manual peralatan kalorimeter biasanya sudah terdapat catatan mengenai kalor jenisnya.

III.        PERALATAN YANG DIPAKAI

1.      Kalorimeter                                                                                         1

2.      DC power supply (kikusui, Model PAB 18-4.5)                                1

3.      DC amperemeter                                                                                 1

4.      DC voltmeter                                                                                      1

5.      Termometer                                                                                         1

6.      Kabel penghubung                                                                              5

7.      Timbangan pegas                                                                                1

8.      Timer                                                                                                   1

9.      Pengaduk tembaga                                                                              1

IV.        GAMBAR RANGKAIAN PERCOBAAN

V.           LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

1.             Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk percobaan.

2.             Periksalah alat dan bahan tersebut, usahakan dalam keadaan atau kondisi yang baik.

3.             Timbang kalorimeter kosong yang telah dilepas tutupnya.

4.             Timbang kalorimeter kosong yang telah dipasang tutupnya.

5.             Isi kalorimeter dengan air sampai batas terminal kalorimeter.

6.             Tutup kalorimeter, timbang kembali dengan timbangan pegas.

7.             Ukur suhu air dalam kalorimeter sebelum dirangkai dengan termometer, catat pada suhu sebelum dipanaskan( T_c).

8.             Buatlah rangkaian seperti pada gambar, dengan termometer yang telah dipasang pada kalorimeter.

9.             Posisikan DC power supply dalam keadaan on.

10.         Atur amperemeter hingga arusnya 1,5 A dengan mengatur DC power supply.

11.         Matikan terlebih dahulu DC power supply.

12.         Siapkan timer atau stopwatch, kemudian nyalakan DC power supply bersamaan dengan dimulainya stopwatch, kemudian ukur dan catat suhunya tiap menit hingga 10 menit.

13.         Setelah 10 menit, matikan DC powe supply bersamaan dengan dimatikannya timer.

14.         Catat hasil percobaan selama 10 menit tersebut pada tabel yang sudah disediakan.

15.         Ulangi langkah-langkan no 10 di atas, untuk arus 2 A dan 2,2 A.

16.         Hitung nilai daya (W) dengan rumus:

W = V.I.t

17.         Hitung nilai Q dengan rumus :

Q = (m_air C_air + m_bej C_bej) (T_f – T_c)    

18.         Hitung nilai J dengan rumus :

J

19.         Hitung nilai %error W dengan rumus

20.         Hitung nilai %error J dengan rumus

VI.        DATA HASIL PERCOBAAN

A.    TABEL 1 DATA HASIL PENGUKURAN

V sumber (V)	Arus (A)	Waktu (menit)	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
3,7	1,5	Temperatur (֯C)	29	29	29	29	29	29,5	29,75	30	30,25	30,5	31
5,3	2		28	28	28.5	29	29.5	30	30,25	30,5	31	31,5	32
6,95	2,2		29	29,5	30	30.5	31	31.5	32	32.5	33	33,5	34

B.     TABEL 2 DATA HASIL PENGUKURAN DAN PERHITUNGAN

Arus (A)	Tegangan teori (V)	Massa Air (kg)	Waktu (s)	Temp. Mula (oC)	Temp. Akhir (oC)	Joule Konstanta teori (J/Kal)	Joule Konstanta praktik (J/Kal)
1,5	5	0,16	600	29	31	14,047	9,27134
2	6	0,16	600	28	32	11,237	7,6792
2,2	6,5	0,16	600	29	34	10,7135	8,48842

PERHITUNGAN

1. 

DOWNLOAD FILE LENGKAPNYA DISINI

MENCARI PRESENTASE ERROR

1.     

2.     

3.     

 DOWNLOAD FILE LENGKAPNYA DISINI

VII.     ANALISIS DATA

Pada percobaan kali ini berjudul  efek panas dari arus listrik. Pada percobaan kali ini menggunakan alat-alat diantaranya yakni Kalorimeter, DC Power Supply, DC Amperemeter, DC Voltmeter, Termometer, Kabel Penghubung, Timbangan Pegas, Timer, dan pengaduk tembaga. Kalorimeter digunakan untuk mengukur besar kalori akibat adanya arus listrik. DC power supply digunakan untuk mensuppy tegangan DC, DC amperemeter digunakan untuk mengukur besar arus , DC voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan, Termometer digunakan untuk mengukur suhu, Kabel penghubung digunakan untuk menghubungkan antar komponen, Timbangan pegas digunakan untuk menimbang massa air dan kalorimeter, Timer digunakan untuk mentimer , dan pengaduk digunakan sebagai sarana untuk menghubungkan arus listrik dengan kalorimeter.

Pertama siapkan alat dan bahan yang digunakan. Setelah itu, timbang kalorimeter dan didapatkan massa sebesar 215 gram. Setelah itu, mengisi kalorimeter dengan air hingga air menyentuh kawat spiral. Lalu timbang kalorimeter yang telah diisi air dengan menggunakan timbangan pegas tanpa tutup kalorimeter. Sehingga diperoleh data sebesar 460 gram. Setelah itu buat rangkaian seperti pada gambar. Pertama dari jala-jala dihubungkan ke DC power supply. Dari terminal positif DC power supply dihubungkan ke terminal positif DC voltmeter. Lalu dari terminal positif DC voltmeter dihubungkan ke terminal positif DC ammeter. Terminal negatif DC ammeter dihubungkan ke kalorimeter. Pada kalorimeter ditancapkan termometer yang nantinya akan digunakan untuk mengukur suhu air dalam kalorimeter. Dari kalorimeter dihubungkan ke terminal negatif DC voltmeter. Dari terminal negarif DC voltmeter dihubungkan ke terminal negatif DC power supply. Setelah selesai dirangkai, atur hingga DC power supply terbaca sebesar 1,5 Ampere. Setelah itu baca juga tegangan pada DC voltmeter. Sehingga tegangan pada DC voltmeter sama dengan tegangan sumber DC power supply yaitu sebesar 3,7 Volt. Setelah itu baca suhu awal pada termometer, sehingga diperoleh data sebesar 29^oC. Matikan DC power supply. Siapkan stopwatch dan termometer mengamati perubahan suhu setiap 1 menit sekali. 10 menit pertama diperoleh suhu sebesar 31^oC. Lalu ubah-ubah DC power supply hingga pada DC ammeter arusnya terbaca 2 Ampere. Tegangan pada DC voltmeter diperoleh sebesar 5,3 Volt. Air pada pergantian kedua massanya harus sama dengan massa percobaan pertama suhu awal pada air percobaan kedua sebesar 28^oC dan suhu akhirnya sebesar 32^oC. Kemudian pada percobaan ketiga DC power supply diubah sehingga arus yang terbaca pada DC ammperemeter sebesar 2,2 Ampere. Baca juga tegangan pada DC voltmeter sehingga diperoleh tegangan sebesar 6,95 Volt. Pada percobaan ketiga ini suhu awal pada air sebesar 29^oC dan suhu terakhir pada air sebesar 34^oC. Kemudian masukkan data pada tabel. Hitung massa air dengan menggunakan massa pada kalorimeter yang diisi air dikurangi dengan massa pada kalorimeter yang tidak diisi air.Sehingga memperoleh data diatas, hitung joule konstanta pada setiap percobaan. Sebelum itu, hitung besar kalor dengan menggunakan rumus :

Setelah itu, hitung juga joule/konstanta dalam teori dengan menggunakan rumus :

Lalu hitung juga joule/konsatanta dalam praktik dengan menggunkan rumus :

Ulangi perhitungan diatas dengan menggunakan arus sebesar 2 A dan 2,2 A. Dari percobaan diatas, tidak semua panas terserap oleh air dan kalorimeter, namun juga terserap oleh kawat spiral. Dari data diatas, terdapat ketidakcocokan antara joule konstanta teori dan joule konstanta praktik. Energi listrik dapat dikonversikan menjadi termal (Hukum Joule) dengan perbandingan yang sama yaitu menggunakan Asas Black.

VIII.  KESIMPULAN

a.         Suatu kalorimeter adalah bejana penyimpanan yang terisolasi, yang dilengkapi dengan pengaduk dan sebuah pengukur suhu ( termometer ).

b.        Pada waktu dilakukan percobaan, bajana tersebut dikelilingi ruang kedap udara. Bentuk lainnya adalah bejana yang terbuat dari plastik.

c.         Bila menggunakan kalorimeter dengan bejana metal, bejana dalam akan menambah atau mengurangi energi sebagaimana halnya dengan perubahan mengatur ruang. Ruang kedap udara menahan rugi-rugi ke bejana bagian luar, sehingga memungkinkan percobaan dilakukan dengan relatif cepat.

d.        Semakin besar arus yang mengalir semakin tinggi pula suhu yang terukur oleh termometer.

LAMPIRAN-LAMPIRAN