Teori Hukum Joule Arus listrik adalah aliran partikel-partikel listrik bermuatan positif didalam suatu pengantar atau arus listrik adalah gerakan atau aliran muatan listrik. Pergerakan muatan ini terjadi pada bahan yang disebut konduktor. Konduktor bisa berupa logam , gas, atau larutan, sedangkan pembawa muatan sendiri tergantung pada jenis konduktor yaitu pada:
Logam, pembawa muatannya adalah electron-elektron gas, pembawa muatannya adalah ion positif dan electron Larutan, pembawa muatannya adalah ion positif dan ion negatif
Untuk mengukur suatu benda secara tepat haruslah mempergunakan suatu alatyang mempunyai sifat fisis yang dapat diukur, karena terjadi suatu perubahan yangdapat diukur dengan berubahnya temparatur benda tersebut. Alat untuk mengukur temperature disebut thermometer, yang bekerja atas perubahan fisis yang bersamaan dengan perubahan temperatur, yaitu perubahan volume zat air,perybahan tahanan listrik dari suatukawat penghantar, perubahan warna filament lampu pijar. Perubahan-perubahan ini semua bersamaan dan berbanding dengan temperatur yang dapat diukur. Satu kalori didefenisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius.Satu kalori didefenisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius. 1 kalori = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kalori Karena kalor adalah bentuk energi, maka satuan SI untuk kalor sama seperti energi, yaitu Joule.
1. Kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. Pada sebuah benda yang mempunyai suhu yang tidak sama untuk seluruh bagianbagiannya akan terjadi perpindahan kalor dari bagian yang bersuhu lebih tinggi ke bagian benda yang bersuhu lebih rendah. Demikian juga bila sebuah bendabersuhu lebih tinggi dari suhu lingkungannya. Benda tersebut akan memancarkan energi sampai suhu benda sama dengan suhu lingkungannya. Bila suhu sudah samaakan terjadi keseimbangan atau tidak ada lagi perpindahan kalor atau energi.
2. Kalor jenis. Suatu zat yang menerima kalor, selain mengalami pemuaian atau perubahanwujud, pada zat tersebut juga terjadi kenaikan suhu. Ketika kita memanaskan air didalam ketel, makin besar nyala api berarti makin besar kalor yang diberikan padaair, dan menghasilkan
kenaikan suhu air yang lebih besar daripada kenaikan suhu air sebelumnya. Jika kalor yang sama diberikan pada ketel yang berisi lebih sedikit air,kenaikan suhu air lebih cepat kenaikan suhu air sebelumnya. Akibatnya, untuk selangwaktu pemanasan yang sama akan dicapai suhu air yang lebih tinggi daripadasebelumnya.Besarnya kenaikan suhu dari zat tersebut dapat dituliskan dalam persamaan berikut: Q = m.c. ∆t
Dengan :
c = kalor jenis (kal/g) atau (J/Kg.K)
Q = kalor ( kalor atau Jou le)
m = massa benda ( gram atau Kg)
∆t = perubahan suhu
Jadi, ∆t adalah perubahan suhu dari suatu zat yang menerima kalor sebesar Q. Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan olehsuatu zat untuk menaikan suhu 1 Kg zat itu sebesar 1.
3. Kapasitas kalor. Kapasitas kalor adalah bilangan yang menunjukkan banyaknya kalor yangdiperlukan oleh suatu benda untuk menaikkan suhu benda sebesar 1. Apabila kapasitas kalor (C) yang dihubungkan dengan kalor jenis (c) maka akandidapat persamaan berikut: C = mc
4. KalorimeterKalorimeter adalah suatu alat untuk memperlihatkan besarnya kalor jenis suatu zat. Kalorimeter ini bekerja baerdasarkan Asas Black. Asas black berbunyi:
“Basarnyakalor yang dilepaskan oleh sebuah benda yang suhunya lebih tinggi akan samadengan kalor yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah”
Energi Dan Daya Listrik Hambatan (R) yang dialiri arus listrik (I) akan menimbulkan beda tengangan V antar ujungujung berarti daya listriknya: P = V.I Karena V = I . R maka daya listriknya dapat dirumuskan menjadi : P = ( I.R ) I = I2. Dengan: P = Daya listrik ( watt ) Bila arus listrik mengalir selama t detik energi listrik yang terpakai ialah: W = I2 R.t Dengan: t = Waktu ( dt ). Sedangkan bunyi hukum joule: “ Pembentukan panas persatuan waktu berbandinglangsung dengan kuadrat arus”. Hukum joule menuliskan bagaimana tenaga diubah kedalam tenaga termal,yang didalam suatu penghantar merupakan suatu proses yang tidak dapat dibalik ( hanya berlangsung satu arah ).Dalam percobaannya, Joule mengunakan air didalam sebuah selinder yangdiaduk dengan suhu yang berputar. Beberapa lama kemudian suhu air akan naik, inidisebabkan karena suhu bergesekan dengan air. Menurut Joule gerakan elktro dalam suatu penghantar dapat digambarkan sebagai serangkai percepatan yang masing-masing terakhir karena tumbukan dengan salah satu pastikel yang tetap dalam suatu pengahantar, elktero itu akan mendapatkan tenaga kinetik pada setiap tumbukan dant enaga itu berubah menjadi panas. Joule juga merumuskan juga perbandingan jumlah satuan usaha denganjumlah satuan panas yang dihasilkan selalu sama, sehingga: W=Q V.I.t=Q Dan dapat dirumuskan sebagai berikut: Q = V.I.t dimana : Q = panas yang ditimbulkan arus listrik (Joule atau kalori) Keterangan: V = tegangan listrik (volt). I = arus listrik (A). T = waktu (sekon). Menurut hukum termodinamikon I dikatakan bahwa : jika kalor diubahmenjadi bentuk energi lain atau jika bentuk energi lain diubah menjadi kalori, makaenergi sebelumnya selalu konstan.
Karena kalor adalah suatu bentuk energi, makausaha selalu dapat diubah menjadi panas atau sebaliknya
Hukum Joule I. Pendahuluan Bila ada arus listrik dalam sebuah konduktor, maka aka nada energy listrik yang dikonversikan ke energi panas. Untuk arus I tertentu, konversi energy lebih besar untuk tahanan atau hambatan dari konduktor yang lebih besar. Fenomena ini mempunyai analogi yang sama dengan konversi energy kimia ke energi panas karena adanya hambatan gesekan. Panas yang dihasilkan (daya yang dibuang) dalam rangkaian listrik disebut sebagai panas Joule (Joule Heat), kerena ditemukan oleh ahli fisika dari Inggris James Prescott Joule (18181889). Ahli ini meneliti konversi energi listrik ke energi panas (juga energi mekanik ke energi panas). Dalam beberapa aplikasi listrik, seperti motor listrik, panas joule merupakan sesuatu yang tidak diinginkan akan tetapi pada aplikasi lainnya seperti pemanggang listrik dan memanas listrik, energi listrik secara sengaja dikonversi menjadi panas. Pada percobaan ini, efek panas pada arus listrik dan panas listrik ekuivalennya akan diselidiki. II. Tujuan Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan anda mampu: 1. Menjelaskan apa yang disebut panas Joule. 2. Menjelaskan factor-faktor yang mempengaruhi panas joule. 3. Menjelaskan bagaimana panas joule dapat diukur secara eksperimen. III. Alat-Alat yang diperlukan
1. Kalorimeter dengan panas/kawat 2. Power Supply 12 V 3. Stopwatch 4. Amperemeter 5. Voltmeter 6. Rheostat (tahanan geser) 7. Kabel penghubung 8. Thermometer 9. Timbangan 10. Es jika diperlukan
IV. Teori Arus listrik adalah aliran partikel-partikel listrik bermuatan positif didalam suatu pengantar atau arus listrik adalah gerakan atau aliran muatan listrik. Pergerakan muatan ini terjadi pada bahan yang disebut konduktor. Konduktor bisa berupa logam , gas, atau larutan, sedangkan pembawa muatan sendiri tergantung pada jenis konduktor yaitu pada: - Logam, pembawa muatannya adalah electron-elektron - g a s , p e m b a w a m u a t a n n ya a d a l a h i o n p o s i t i f d a n e l e c t r o n - l a r u t a n , p e m b a w a m u a t a n n ya a d a l a h i o n p o s i t i f d a n i o n n e g a t i f Untuk mengukur suatu benda secara tepat haruslah mempergunakan suatu alatyang mempunyai sifat fisis yang dapat diukur, karena terjadi suatu perubahan yangdapat diukur dengan berubahnya temparatur benda tersebut. Alat untuk mengukur temperature disebut thermometer, yang bekerja atas perubahan fisis yang bersamaan dengan perubahan temperatur, yaitu perubahan volume zat air,perybahan tahanan listrik dari suatukawat penghantar, perubahan warna filament l ampu pijar. Perubahan-perubahan ini semua bersamaan dan berbanding dengan temperatur yang dapat diukur. Satu kalori didefenisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius. Satu kalori didefenisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius. 1 kalori = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kalori Karena kalor adalah bentuk energi, maka satuan SI untuk kalor s ama seperti energi, yaitu Joule. 1. Kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. P a d a s e b u a h b e n d a y a n g m e m p u n ya i s u h u ya n g t i d a k s a m a u n t u k s e l u r u h b a g i a n - b a g i a n n ya a k a n t e r j a d i p e r p i n d a h a n k a l o r d a r i b a g i a n ya n g b e r s u h u l e b i h tinggi ke bagian benda yang bersuhu lebih rendah. Demikian juga bila sebuah bendabersuhu lebih tinggi dari suhu lingkungannya. Benda tersebut akan memancarkan energi sampai suhu benda sama dengan suhu lingkungannya. Bila suhu sudah samaakan terjadi keseimbangan atau tidak ada lagi perpindahan kalor atau energi. 2. Kalor jenis. Suatu zat yang menerima kalor, selain mengalami pemuaian atau perubahanwujud, pada zat tersebut juga terjadi kenaikan suhu. Ketika kita memanaskan air didalam ketel, makin besar nyala api berarti ma kin besar kalor yang diberikan padaair, dan menghasilkan kenaikan suhu air yang lebih besar daripada kenaikan suhu air sebelumnya. Jika kalor yang sama diberikan pada ketel yang berisi lebih sedikit air,kenaikan suhu air lebih cepat kenaikan suhu air sebelumnya. Akibatnya, untuk selangw a k t u p e m a n a s a n ya n g s a m a a k a n d i c a p a i s u h u a i r ya n g l e b i h t i n g g i d a r i p a d a sebelumnya.Besarnya kenaikan suhu dari zat tersebut dapat dituliskan dalam persamaanberikut:
Dengan : c = kalor jenis (kal/g ) atau (J/Kg.K) Q = kalor ( kalor atau Jou le) m = massa benda ( gram atau Kg) = perubahan suhu ( ) Jadi, ∆t adalah perubahan suhu dari suatu zat yang menerima kalor sebesar Q. Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan olehsuatu zat untuk menaikan suhu 1 Kg zat itu sebesar 1
.
3. Kapasitas kalor. Kapasitas
kalor
adalah
bilangan
yang
menunjukkan
banyaknya
yangdiperlukan oleh suatu benda untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 dapat dituliskan dalam persamaan berikut:
kalor
. Kapasitas kalor
A p a b i l a k a p a s i t a s k a l o r ( C ) ya n g d i h u b u n g k a n d e n g a n k a l o r j e n i s ( c ) m a k a a k a n didapat persamaan berikut: C = mc 4. Kalorimeter. Kalorimeter adalah suatu alat untuk memperlihatkan besarnya kalor jenis suatu zat. Kalorimeter ini bekerja baerdasarkan Asas Black. Asas black berbunyi: “Basarnyak a l o r yang dilepaskan oleh sebuah benda yang suhunya lebih tinggi akan s a m a dengan kalor yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah” A. Kalorimeter elektrik. Kalorimeterini digunakan untuk mengukur kalor j enis zat cair. Prinsip kerja kalorimeter elektrik adalah sebagai berikut: “Sejumlah massa zat cair contoh (m kg) dimasukkan dalam bejana tembaga yang kapasitas kalornya diketahui (JK -1)”. Kemudian zat cair tersebut dipanaskan selama selang waktu t sekon secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki elemen pemanas yang beda potensialnya V volt dan dilalui arus listrik dengan kuat arus I Ampere. Kenaikan suhu (∆T ) selama selang waktu t diukur dengan termometer. E n e r g i l i s t r i k ya n g d i b e r i k a n k e p a d a z a t c a i r d a l a m s e l a n g w a k t u t adalah
V.I.t(Joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang maka energi kalor yang diserapoleh kalorimeter dan zat cair adalah ( C ∆T + m c ∆T ) = ( m c + C ) ∆ T. Sesuai kekalan energi Vit = (mc + C ) ∆T B. Kalorimeter Bom. Digunakan khusus untuk menentukan kandungan energi dalam makanan dan lemak. Makanan yang akan ditentukan kandungan energinya diletakkan dalamcangkir platina. Contoh: makanan kemudian dibakar secara elektrik. Kalor yang diserap oleh bejana dalam cangkir, dan air diukur secara cermat. Sebagai contoh, 10 gram kue melepaskan 159 kJ ketika dibakar dalam kalorimeter bom. Ini berarti bahwakandungan energi 100 gram kue tersebut adalah 1590 Kj, yang setara dengan 380 Kalori. m = massa zat (gr) Arus LiStrik Jumlah muatan arus listrik baik positif maupun negative yang mengalir melaluipenampang sebuah penghantar persatuan waktu disebut dengan kuat arus listrik.
Dengan : Q = muatan listrik (couloum) t = waktu (detik) I = kuat arus listrik (Ampere) Energi Dan Daya Listrik Hambatan (R) yang dialiri arus listrik (I) akan menimbulkan b e d a tengangan V antar ujung-ujung berarti daya listriknya: P = V.I Karena V = I . R maka daya listriknya dapat dirumuskan menjadi : P = ( I.R ) I = I2.
Dengan: P = Daya listrik ( watt ) Bila arus listrik mengalir selama t detik energi listrik yang terpakai ialah: W = I2 R.t Dengan: t = Waktu ( dt ) Sedangkan bunyi hukum joule: “ Pembentukan panas persatuan waktu berbandinglangsung dengan kuadrat arus”. Hukum joule menuliskan bagaimana tenaga diubah kedalam tenaga termal, y a n g didalam suatu penghantar merupakan suatu proses yang tidak dapat d i b a l i k ( hanya berlangsung satu arah ). Dalam percobaannya, Joule mengunakan air didalam sebuah selinder yangdiaduk dengan suhu yang berputar. Beberapa lama kemudian suhu air akan naik, inidisebabkan karena suhu bergesekan dengan air. Menurut Joule gerakan elktro dalam suatu penghantar dapat digambarkan sebagai serangkai percepatan yang masing-masing terakhir
karena tumbukan dengan salah satu pastikel yang tetap dalam suatu pengahantar, elktero itu akan mendapatkan tenaga kinetik pada setiap tumbukan dant enaga itu berubah menjadi panas. Joule juga merumuskan juga perbandingan jumlah satuan usaha d e n g a n jumlah satuan panas yang dihasilkan selalu sama, sehingga: W=Q V.I.t=Q Dan dapat dirumuskan sebagai berikut: Q = V.I.t, dimana : Q = panas yang ditimbulkan arus listrik (Joule atau kalori) Keterangan: V = tegangan listrik (volt). I = arus listrik (A). T = waktu (sekon). Menurut hukum termodinamikon I dikatakan bahwa : jika kalor d i u b a h menjadi bentuk energi lain atau jika bentuk energi lain diubah menjadi kalori, makaenergi sebelumnya selalu konstan. Karena kalor adalah suatu bent uk energi, makausaha selalu dapat diubah menjadi panas atau sebaliknya.
Landasan Teori Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu resistor dinyatakan dengan persamaan : W = vit Dimana W = energi listrik ( joule ) v = Tegangan listrik ( volt ) i = Arus listrik ( Volt ) t = waktu / lama aliran listrik ( sekon ) Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan : Q= mc(Tf-Ti) Dimana Q = Jumlah kalor yang diperlukan ( kalori ) m = massa zat ( gram ) c = kalor jenis zat ( kal/gr0C) ta = suhu akhir zat (0C) t = suhu mula-mula (0C) Dalam percobaan ini eneri listrik yang dilepaskan akan diterima oleh air dan kalorimeter. Berdasarkan azas Black bahwa kalor yang dilepas sama dengan kalor yang diterima, maka energi listrik yang dilepaskan akan diterima oleh air dalam kalorimeter dankalorimeter itu sendiri, sehingga akan terjadi perubahan panas pada air dan kalorimeter. Adapun besarnya nilai kesetaraan kalor listrik dapat dinyatakan dengan persamaan : y = energi : panas kalor
Dimana v = Tegangan listrik ( volt ) i = Arus listrik ( Volt ) t = waktu / lama aliran listrik ( sekon )
mk = massa kalorimeter kosong dan pengaduk ( gram ) ck = kalor jenis kalorimeter ( kal/gr0C) ma = massa air dalam kalorimeter ( gram ) ca = kalor jenis air ( kal/gr0C) ta = suhu akhir zat (0C) t = suhu mula-mula (0C)
-
Arus listrik adalah aliran partikel-partikel listrik bermuatan positif didalam suatu pengantar atau arus listrik adalah gerakan atau aliran muatan listrik. Pergerakan muatan ini terjadi pada bahan yang disebut konduktor. Konduktor bisa berupa logam , gas, atau larutan, sedangkan pembawa muatan sendiri tergantung pada jenis konduktor yaitu pada: Logam, pembawa muatannya adalah electron-elektron g a s , p e m b a w a m u a t a n n ya a d a l a h i o n p o s i t i f d a n e l e c t r o n l a r u t a n , p e m b a w a m u a t a n n ya a d a l a h i o n p o s i t i f d a n i o n n e g a t i f Untuk mengukur suatu benda secara tepat haruslah mempergunakan suatu alatyang mempunyai sifat fisis yang dapat diukur, karena terjadi suatu perubahan yangdapat diukur dengan berubahnya temparatur benda tersebut. Alat untuk mengukur temperature disebut thermometer, yang bekerja atas perubahan fisis yang bersamaan dengan perubahan temperatur, yaitu perubahan volume zat air,perybahan tahanan listrik dari suatukawat penghantar, perubahan warna filament lampu pijar. Perubahan-perubahan ini semua bersamaan dan berbanding dengan temperatur yang dapat diukur. Satu kalori didefenisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius. Satu kalori didefenisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius. 1 kalori = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kalori Karena kalor adalah bentuk energi, maka satuan SI untuk kalor sama seperti energi, yaitu Joule. 1. Kalor berpindah dari suhu tinggi ke suhu rendah. P a d a s e b u a h b e n d a y a n g m e m p u n ya i s u h u ya n g t i d a k s a m a u n t u k s e l u r u h b a g i a n - b a g i a n n ya a k a n t e r j a d i p e r p i n d a h a n k a l o r d a r i b a g i a n ya n g b e r s u h u l e b i h tinggi ke bagian benda yang bersuhu lebih rendah. Demikian juga bila sebuah bendabersuhu lebih tinggi dari suhu lingkungannya. Benda tersebut akan memancarkan energi sampai suhu benda sama dengan suhu lingkungannya. Bila suhu sudah samaakan terjadi keseimbangan atau tidak ada lagi perpindahan kalor atau energi.
2. Kalor jenis. Suatu zat yang menerima kalor, selain mengalami pemuaian atau perubahanwujud, pada zat tersebut juga terjadi kenaikan suhu. Ketika kita memanaskan air didalam ketel, makin besar nyala api berarti makin besar kalor yang diberikan padaair, dan menghasilkan kenaikan suhu air yang lebih besar daripada
kenaikan suhu air sebelumnya. Jika kalor yang sama diberikan pada ketel yang berisi lebih sedikit air,kenaikan suhu air lebih cepat kenaikan suhu air sebelumnya. Akibatnya, untuk selangw a k t u p e m a n a s a n ya n g s a m a a k a n d i c a p a i s u h u a i r ya n g l e b i h t i n g g i d a r i p a d a sebelumnya.Besarnya kenaikan suhu dari zat tersebut d apat dituliskan dalam persamaanberikut: Joule juga merumuskan juga perbandingan jumlah satuan usaha d e n g a n jumlah satuan panas yang dihasilkan selalu sama, sehingga: W=Q V.I.t=Q Dengan : c = kalor jenis (kal/g) atau (J/Kg.K) Q = kalor ( kalor atau Jou le) m = massa benda ( gram atau Kg) T = perubahan suhu () Jadi, ∆t adalah perubahan suhu dari suatu zat yang menerima kalor sebesar Q. Kalor jenis suatu zat didefinisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan olehsuatu zat untuk menaikan suhu 1 Kg zat itu sebesar 1. 3. Kapasitas kalor. Kapasitas kalor adalah bilangan yang menunjukkan banyaknya yangdiperlukan oleh suatu benda untuk menaikkan suhu benda sebesar 1.
kalor
A p a b i l a k a p a s i t a s k a l o r ( C ) ya n g d i h u b u n g k a n d e n g a n k a l o r j e n i s ( c ) m a k a a k a n didapat persamaan berikut: C = mc 4. Kalorimeter. Kalorimeter adalah suatu alat untuk memperlihatkan besarnya kalor jenis suatu zat. Kalorimeter ini bekerja baerdasarkan Asas Black. Asas black berbunyi: “Basarnyak a l o r yang dilepaskan oleh sebuah be nda yang suhunya lebih tinggi akan s a m a dengan kalor yang diterima oleh benda yang bersuhu lebih rendah” A. Kalorimeter elektrik. Kalorimeterini digunakan untuk mengukur kalor jenis zat cair. Prinsip kerja kalorimeter elektrik adalah sebagai berikut: “Sejumlah massa zat cair contoh (m kg) dimasukkan dalam bejana tembaga yang kapasitas kalornya diketahui (JK -1)”. Kemudian zat cair tersebut dipanaskan selama selang waktu t sekon secara elektrik oleh pemanas listrik yang memiliki elemen pemanas yang beda potensialnya V volt dan dilalui arus listrik dengan kuat arus I Ampere. Kenaikan suhu (∆T ) selama selang waktu t diukur dengan termometer. E n e r g i l i s t r i k ya n g d i b e r i k a n k e p a d a z a t c a i r d a l a m s e l a n g w a k t u t adalah
V.I.t(Joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang maka energi kalor yang diserapoleh kalorimeter dan zat cair adalah ( C ∆T + m c ∆T ) = ( m c + C ) ∆ T. Sesuai kekalan energi Vit = (mc + C ) ∆T B. Kalorimeter Bom. Digunakan khusus untuk menentukan kandungan energi dalam makanan dan lemak. Makanan yang akan ditentukan kandungan energinya diletakkan dalamcangkir platina. Contoh: makanan kemudian dibakar secara elektrik. Kalor yang diserap oleh bejana dalam cangkir, dan air diukur secara cermat. Sebagai contoh, 10 gram kue melepaskan 159 kJ ketika dibakar dalam kalorimeter bom. Ini berarti bahwakandungan energi 100 gram kue tersebut adalah 1590 Kj, yang setara dengan 380 Kalori. m = massa zat (gr) Arus LiStrik Jumlah muatan arus listrik baik positif maupun negative yang mengalir melaluipenampang sebuah penghantar persatuan waktu disebut dengan kuat arus listrik. Q= i t Dengan : Q = muatan listrik (couloum) t = waktu (detik) I = kuat arus listrik (Ampere) Energi Dan Daya Listrik Hambatan (R) yang dialiri arus listrik (I) akan menimbulkan b e d a tengangan V antar ujung-ujung berarti daya listriknya: P = V.I Karena V = I . R maka daya listriknya dapat dirumuskan menjadi : P = ( I.R ) I = I2. Dengan: P = Daya listrik ( watt ) Bila arus listrik mengalir selama t detik energi listrik yang terpakai ialah: W = I2 R.t Dengan: t = Waktu ( dt ) Sedangkan bunyi hukum joule: “ Pembentukan panas persatuan waktu berbandinglangsung dengan kuadrat arus”. Hukum joule menuliskan bagaimana tenaga diubah kedalam tenaga termal, y a n g didalam suatu penghantar merupakan suatu proses yang tidak dapat d i b a l i k ( hanya berlangsung satu arah ). Dalam percobaannya, Joule mengunakan air didalam sebuah selinder yangdiaduk dengan suhu yang berputar. Beberapa lama kemudian suhu air akan naik, inidisebabkan karena suhu bergesekan dengan air. Menurut Joule gerakan elktro dalam suatu penghantar dapat digambarkan sebagai serangkai percepatan yang masing-masing terakhir karena tumbukan dengan salah satu pastikel yang tetap dalam suatu pengahantar, elktero itu akan mendapatkan tenaga kinetik pada setiap tumbukan dant enaga itu berubah menjadi panas.
Joule juga merumuskan juga perbandingan jumlah satuan usaha d e n g a n jumlah satuan panas yang dihasilkan selalu sama, sehingga: W=Q V.I.t=Q Dan dapat dirumuskan sebagai berikut: Q = V.I.t, dimana : Q = panas yang ditimbulkan arus listrik (Joule atau kalori) Keterangan: V = tegangan listrik (volt). I = arus listrik (A). T = waktu (sekon). Menurut hukum termodinamikon I dikatakan bahwa : jika kalor d i u b a h menjadi bentuk energi lain atau jika bentuk energi lain diubah menjadi kalori, makaenergi sebelumnya selalu konstan. Karena kalor adalah suatu bentuk energi, makausaha selalu dapat diubah menjadi panas atau sebaliknya.
Tabel Data 7.1 Tujuan : menentukan ekuivalen mekanik dari panas Massa Bahan Tabung Kalorimeter 55,5 gr alumunium Koil Pemanas 2,7 gr Tembaga Tabung dan air 246,6 gr Air 190,5 gr
Panas Jenis 0,22 0,093
Suhu Mula mula = 70C Waktu ( menit) 1 2 3 4
Tegangan ( v) 2 1,9 1,92 5,6
Arus ( A) 9,95 x 10-3 10,65 x 10-3 10,68 x 10-3 10,71 x 10-3
Temperature 12 15 17 20
Tegangan Rata rata : 2,855 Arus rata rata : 10,49 x 10-3 Energy yang digunakan : W= IVt = (10,49 x 10-3 )(2,855)(4) = 0,1197 Panas yang diperoleh : Q=(Mair.Cair + Mkal+peng.C + Mkoil . Ckoil)(Tf-Ti) =[(190,5 x 10-3 . 1) + (55,5 x 10-3 . 0,22) + ( 2,7 x 10-3 . 0.093)](20-7) = 2,63 Persentase Kesalahan : [ ( Q-W) : W ] x 100 %
[ ( 2,63-0,1997) : 0,1997] x 100 % = 12,16 %
Kesimpulan :
Energi listrik dihasilkan oleh suatu catu daya pada suatu resistor dinyatakan dengan persamaan : W= vit 2. Jumlah kalor yang diperlukan untuk menaikan suhu zat dinyatakan dengan persamaan : Q = mc(Tf-Ti) 3. besarnya nilai kesetaraan kalor listrik dapat dinyatakan dengan perbandingan energi per kalor 4. bunyi hukum joule: “ Pembentukan panas persatuan waktu berbanding langsung dengan kuadrat arus”. 5. Joule juga merumuskan juga perbandingan jumlah satuan usaha d e n g a n jumlah satuan panas yang dihasilkan selalu sama, sehingga: W=Q V.I.t=Q 6. Panas joule dapat di ukur menggunakan calorimeter
PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang. Kita mengetahui bahwa arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaianjuga menghasilkan panas. Pada peralatan–peralatan yang menggunakan arus listrik sebagai sumber energinya, apabila kita aktifkan dalam jangka waktu tertentu, maka akan timbul panas pada bagian rangkaian listrik yang merupakan tempat / pusat aktifitas arus listrik. Hal inilah yang melatar belakangi praktikum kami tentang panas yang ditimbulkan oleh arus listrik. Kenyataan tersebut perlu dikaji lebih lanjut mengingat panas yang ditimbulkan tergantung oleh beda potensial, arus listrik serta waktu yang diperlukan. I.2 Maksud dan Tujuan. Praktikum tentang panas yang ditimbulkan oleh arus listrik ini bertujuan untuk menentukan panas yang ditimbulkan oleh arus listrik serta membuktikan hukum Joule dan menentukan harga 1 Joule. I.3 Permasalahan. Permasalahan yang akan dibahas dalam percobaan ini adalah menghitung harga H dengan persamaan (2), yang sebelumnya pengamatan terhadap nilai V, I, dan t dari waktu yang telah ditentukan dituangkan dalam tabel, kemudian harga H yang didapat, digambarkan dalam bentuk
grafik, dengan T sebagai fungsi t selama arus mengalir dan ditarik suatu kesimpulan terhadap grafik tersebut. Permasalahan yang lain yaitu menghitung Q1dan Q2 dengan persamaan (3) dan (4), kemudian setelah didapat hasilnya dibandingkan dengan harga H yang telah dihitung. Lalu menentukan Tara Kalor Mekanik dengan mengingat 1 J = 0,24 Kalori. I.4 Sistematika Laporan. Laporan ini disusun dengan sistematika sebagai berikut : Pada BAB I (Pendahuluan), yang terdiri dari latar belakang, maksud dan tujuan pelaksanaan praktikum, permasalahan yang akan dibahas serta sistematika laporan. Pada BAB II (Dasar Teori), yang terisi teori tentang percobaan dan terdiri dari arus listrik, ampermeter dan voltmeter, kalorimeter, konsep panas, azas Black dan hukum Joule. Pada BAB III (Peralatan dan Cara Kerja), yang berisi peralatan – peralatan yang digunakan dan cara mengadakan percobaan, bagian ini didapat dari buku petunjuk praktikum. Pada BAB IV (Analisa Perhitungan dan Pembahasan), yang terdiri dari data percobaan, pembahasan dan analisa. Kemudian BAB V (Kesimpulan dan Saran). BAB II DASAR TEORI
Ketika dua benda yang mempunyai suhu yang berbeda dihubungkan satu sama lain dihubungkan, maka akan terjadi transfer energi atau aliran energi dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah. Energi yang dipindahkan pada kondisi-kondisi seperti ini biasa disebut sebagai energi kalor/panas (heat). Ketika suatu benda dipanaskan maka energi diberikan pada benda itu. Ketika suatu benda dipanaskan maka benda tersebut akan kehilangan energi. Dan kita biasanya beranggapan bahwa satu kalori akan mengubah temperatur satu gram air satu derajat Celsius. Tentu saja energi kalor tidak berbeda dari energi mekanik. Kalori pasti merupakan satuan energi yang lain yang mirip dengan Erg atau Joule. Salah satu cara untuk menemukan hubungan antara kalori dan joule adalah mengukur besarnya kalor yang diterima dalam kalori ketika dilakukan kerja yang berupa gaya gesek dalam jumlah tertentu dalam satuan Joule. Jamess Presscott Joule melakukan percobaan seperti itu pada tahun 1840. Joule menggunakan sebuah alat yang didalamnya beban-beban yang jatuh merotasikan sekumpulan dayung didalam sebuah wadah air yang diisolasi. Didalam satu siklus operasi maka beban-beban yang jatuh tersebut melakukan
sejumlah kerja yang diketahui pada air tersebut, yang massanya m, dan kita memperhatikan bahwa temperatur naik sebanyak DT. Kita dapat menghasilkan kenaikan temperatur yang sama ini dengan memindahkan tenaga kalor Q kepada sistem tersebut yang diberikan oleh: Q = m.c. DT Jadi kita mengukur W, mengamati DT, dan menghitung Q, Sejak saat itu, metode elektrik untuk menentukan hubungan kalori dan Joule telah disempurnakan. Hasil yang didapat ini dinamakan Tara kalor mekanik dari kalor/panas adalah 1 kalori = 4,184 Joule
sehingga
1 Joule = 0,239 Kalori Kita dapat menggunakan nilai percobaan ini untuk mengubah pengukuran energi-kalor menjadi satuan dasar energi-mekanik. Konsep ini akan kita coba untuk diterapkan dalam percobaan kali ini. Apabila antara dua ujung kawat konduktor diberi beda potensial, maka elektron-elektron bebas akan bergerak di sepanjang kawat konduktor tersebut. Elektron akan menumbuk partikel konduktor selama terjadi beda potensial. Dengan demikian dapat dianggap elektron berkecepatan rata-rata tetap. Dengan adanya tumbukan tersebut, maka sebagian energi gerak elektron akan diberikan pada partikel. Getaran partikel akan bertambah besar dan inilah yang menyebabkan panas. Dalam percobaan ini kawat spiral yang dialiri arus listrik dimasukkan ke dalam air sehingga terjadi perpindahan panas dari spiral ke air. Hingga derajat pertambahan panas (dH/dt) berbanding lurus dengan arus listrik dan beda potensial : dH/dt = V.i……………………………………(1) Bila V dan I tetap maka persamaan (1) dapat diintegralkan H = V.i.t………………………………………(2) H = Jumlah panas yang timbul (Joule) t = lama waktu dialiri listrik (detik) Bila V,I,t dapat diukur maka H dapat dihitung. Panas yang diterima air : Q1 = W.(Ta-Tm) (kalori)………………………………(3) Panas yang diterima kalorimeter dan pengaduknya :
Q2 = 0,26.W.(Ta-Tm) (kalori)…………………(4) W = massa air(gram) Ta = Temperatur akhir(0C) Tm = Temperatur awal (0C) 0,26W = harga air BAB III PERALATAN DAN CARA KERJA III.1 Tujuan Percobaan : 1. Menentukan panas yang ditimbulkan oleh arus listrik. 2. Membuktikan hukum joule dan menentukan harga 1 Joule.
III.2. Peralatan yang digunakan : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Kalorimeter dengan perlengkapannya 1 set. Thermometer 1 buah. Adaptor 1 Buah. Stopwatch 1 buah. Tahanan Geser (Rg) 1 buah. Ampermeter (A) dan Voltmeter (V) masing – masing 1 buah.
III.3. Teori : Bila antara ujung kawat konduktor diberi beda potensial, maka elektron bebas akan bergerak. Elektron akan menumbuk partikel konduktor selama terjadi beda potensial. Dengan demikian elektron dapat dianggap berkecepatan rata – rata tetap. Adanya tumbukan, sebagian energi elektron akan diberikan pada partikel. Getaran partikel akan bertambah besar dan inilah yang menyebabkan panas. Dalam percobaan ini kawat spiral yang dialiri listrik dimasukkan dalam air, sehingga terjadi perpindahan panas dari spiral ke air. Hingga derajat pertambahan panas (dH/dt) berbanding lurus dengan arus listrik dan beda potensial : dH/dt = Vi ……………………………(1) bila I dan V tetap maka (1) dapat diintegralkan : H = V I t …………………………….(2)
Dimana : T
H
= jumlah panas yang timbul (Joule).
= Lama waktu ketikla dialiri listrik 9detik).
Bila V, I, t dapat diukur maka H dapat dihitung. Panas yang diterima air : Q1 = W (Ta – Tm) (Joule) ………….(3) Panas yang diterima Kalorimeter dan pengaduknya : Q2 = 0,26 W (Ta – Tm) (Joule) …….(4) Dimana :
W
= massa air (gram).
Ta
= Temperatur akhir (ºC).
Tm
= Temperatur mula (ºC).
0,2W = Harga air. Berdasar Asas Black – panas yang diterima = panas yang diberikan, maka persamaan (2) = jumlah persamaan (3) dam (4). Maka harga 1 Joule dalam satuan kalori dapat kita tentukan. III.4. Cara melakukan percobaan : 1. Buat rangkaian seperti gb. IV.22. (a) hubungan tegangan PLN seijin asisten. 2. Isi kalorimeter K dengan dengan air, catat, massa air dalam K. 3. Beri beda potensial selama 10 menit, usahakan arus konstan dengan mengatur tahanan geser Rg. 4. Catat kenaikan suhu tiap 30 detik selama10 menit. 5. Lakukan untuk rangkaian gb. IV.22 (b).
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN IV.1 Data percobaan dan analisa data. IV.1.1 Analisa Data Dari hasil pengukuran percobaan yang telah kami lakukan akan kami tampilkan disini dengan perincian sebagai berikut : 1. Pada rangkaian 1 (gambar II.2) dengan ketentuan sebagai berikut :
Berat kalorimeter
: 30 gram
Berat air
: 103 gram
Berat air dan kalorimeter
: 133 gram
Beda potensial (V) mula – mula : 3 volt Arus listrik (I)
: 3 ampere
T (suhu) mula – mula
: 31,5 ºC
Dari perincian diatas diperoleh tabel sebagai berikut : Tabel .1 rangkaian 1 (data) No. m (grm) V (Volt) 1 103 3 2 103 3 3 103 3 4 103 3 5 103 3 6 103 3 7 103 3 8 103 3 9 103 3 10 103 3 11 103 3 12 103 3 13 103 3 14 103 3 15 103 3 16 103 3 17 103 3 18 103 3 19 103 3 20 103 3
T (°C) 31,5 31,5 31,5 31,7 31,9 31,9 32 32 32 32,1 32,1 32,2 32,4 32,5 32,6 32,6 32,7 32,8 32,9 32,9
t (menit) 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Dari data percobaan diatas kami akan melakukan analisa dan pembahasan terhadap data tersebut yang nantinya digunakan untuk membuktikan Hukum Joule dan Tara Kalor Mekanik dengan sebelumnya melakukan perhitungan ralat mutlak, ralat nisbi dan keseksamaan. Dan sekaligus pula untuk mencari harga Joule dari pecobaan serta harga dari percobaan tersebut : Tm 31,5 31,5
Ta 31,5 31,5
DT 0 0
(DT-DT) (DT-DT)2 -0,07 0,0049 -0,07 0,0049
31,5 31,5 31,7 31,9 31,9 32 32 32 32,1 32,1 32,2 32,4 32,5 32,6 32,6 32,7 32,8 32,9
31,5 31,7 31,9 31,9 32 32 32 32,1 32,1 32,2 32,4 32,5 32,6 32,6 32,7 32,8 32,9 32,9 DT =
Ralat mutlak (D)
0 0,2 0,2 0 0,1 0 0 0,1 0 0,1 0,2 0,1 0,1 0 0,1 0,1 0,1 0 0,07
-0,07 0,13 0,13 -0,07 0,03 -0,07 -0,07 0,03 -0,07 0,03 0,13 0,03 0,03 -0,07 0,03 0,03 0,03 -0,07 S=
0,0049 0,0169 0,0169 0,0049 0,0009 0,0049 0,0049 0,0009 0,0049 0,0009 0,0169 0,0009 0,0009 0,0049 0,0009 0,0009 0,0009 0,0049 0,102
=
= 0,016 Ralat Nisbi ( l )
=
= 23,41 % Keseksamaan
= 100 %- 23,41 %
= 76,59 % Jadi hasil Pengukuran : DT = ( 0,07 ± 0,016 ) ºC 1. Pada rangkaian 2 ( gambar II.3 ) dengan ketentuan sebagai berikut :
Berat kalorimeter
: 30 gram
Berat air
: 110 gram
Berat air dan kalorimeter
: 140 gram
Beda potensial (V) mula – mula : 4,5 Volt Arus listrik (I)
: 0,8 ampere
T (suhu) mula – mula
: 36 ºC
Dari perincian diatas diperoleh tabel sebagai berikut : Tabel .2 Rangkaian 2 (data) No. m (grm) V (Volt) 1 110 4,5 2 110 4,5 3 110 4,5 4 110 4,5 5 110 4,5 6 110 4,5 7 110 4,5 8 110 4,5 9 110 4,5 10 110 4,5 11 110 4,5 12 110 4,5 13 110 4,5 14 110 4,5 15 110 4,5 16 110 4,5 17 110 4,5 18 110 4,5 19 110 4,5 20 110 4,5
T (°C) 36 37,2 37,4 37,5 37,6 37,8 37,9 38 38,1 38,2 38,3 38,4 38,5 38,8 39 39,2 39,5 39,8 40 40,1
t (menit) 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Seperti halnya pada rangkaian 1, disini rangkaian 2 juga akan dilakukan analisa data dan juga nantinya sebagai landasan untuk pembahasan. Tm 36 36 37,2 37,4 37,5 37,6 37,8 37,9 38 38,1 38,2 38,3 38,4 38,5
Ta 36 37,2 37,4 37,5 37,6 37,8 37,9 38 38,1 38,2 38,3 38,4 38,5 38,8
DT 0 1,2 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3
(DT-DT) -0,205 0,995 -0,005 -0,105 -0,105 -0,005 -0,105 -0,105 -0,105 -0,105 -0,105 -0,105 -0,105 0,095
(DT-DT)2 0,042025 0,990025 2,5E-05 0,011025 0,011025 2,5E-05 0,011025 0,011025 0,011025 0,011025 0,011025 0,011025 0,011025 0,009025
38,8 39 39,2 39,5 39,8 40
39 39,2 39,5 39,8 40 40,1 DT
Ralat mutlak (D)
0,2 0,2 0,3 0,3 0,2 0,1 0,205
-0,005 -0,005 0,095 0,095 -0,005 -0,105 S=
2,5E-05 2,5E-05 0,009025 0,009025 2,5E-05 0,011025 1,1695
=
= 0,05 Ralat Nisbi ( l )
=
= 27,06 % Keseksamaan
= 100 %- 23,41 %
= 72,94 % Jadi hasil Pengukuran : DT = ( 0,205 ± 0,05 ) ºC IV.1.2 Analisa grafik Untuk memeperjelas hubungan antara pertambahan suhu dengan waktu maka disini kami akan menampilkannya dalam bentuk grafik karena kami menganggap bahwa fungsi grafik ini sangat penting. Karena dengan grafik ini kita dapat membaca dan menafsirkan perbandingannya lebih mudah/real dibandingkan dengan tabel. Dalam grafik ini nantinya akan dilakukan perbandingan antara T dan t (detik). Dalam ilustrasi grafik nantinya akan nampak nyata dengan menarik garis yang menunjukkan arah pertambahan dan juga menunjukkan perbandingan, apakah berbanding lurus, berbanding terbalik atau merupakan fungsi hiperbolik, dan lain–lain. Karena itu ilustrasi dari grafik dapat dilihat pada gambar–gambar di balik ini. Keterangan grafik : 1. Grafik rangkaian 1
Persamaan grafiknya adalah :
Y = 31,5 + 0,07X 0,07 = konstanta kenaikan suhu
31,5 = temperatur pada saat awal Y = Temperatur pada saat t (detik) X = T ke-….(detik) 36
Grafik rangkaian 2
Persamaan grafiknya adalah :
Y = 36 + 0,205X 0,205 = konstanta kenaikan suhu 36 = temperatur pada saat awal Y = Temperatur pada saat t (detik) X = T ke-….(detik)
Bila dari kedua persamaan diatas (persamaan rangkaian 1 dan rangkaian 2) yang merupakan persamaan dari grafik regresi linier dimasukkkan nilai X-nya maka akan diperoleh grafik sebagai berikut : Grafik 1. Rangkaian 1
Grafik 2. Rangkaian 2 Sesuai dengan percobaan diatas dan setelah kita menganalisa data – data dari percobaan diatas mulai dengan ralat mutlak kemudian ralat nisbi dan keseksamaan maka dalam pembahasan ini kami akan memanfaatkan dua hukum yang merupakan dasar teori ini (sudah dijelaskan pada bab II) antara lain : 1. Hukum Joule yang menyatakan energi listrik dapat ditransformasikan menjadi energi termal (kalor) 2. Asas Black yaitu besarnya energi yang dilepaskan sama besarnya dengan energi yang diserap dapat dinyatakan dengan : Q serap = Q lepas
Dengan dasar teori diatas nantinya dapat ditentukan Tara Kalor Mekanik (perbandingan Joule dengan kalor) dimana menurut teori 1 Joule sama dengan 0.24 kalori. IV.1.3 Analisa Perhitungan
IV.1.3.1 Pada rangkaian 1. Diketahui pada rangkaian tersebut : V : 3 volt,
I : 3 ampere,
Wair : 103 gram
Wk : 30 gram,
t : 30 detik (rata-rata),
DT = ( 0,07 ± 0,016 ) ºC
Karena ; H = V.i.t = ( 3 . 3 . 30 ) Joule maka,
H = 270 Joule
Karena ; Q1 = Wair . (Tm – Ta) Q1 = Wair . Jadi Q1 terletak antara ; Q11 = 103 . ( 0,07 + 0,016 ) kalori dan Q12 = 103 . ( 0,07 – 0,016 ) kalori Q11 = 8,89 Kalori dan Q12 = 5,52 Kalori Karena ; Q2 = 0,26 . Wk . Jadi Q2 terletak antara ; Q21 = 0,26.103.(0,07 + 0,016) kalori dan Q22 = 0,26.103.(0,07 – 0,016) kalori Q21 = 2,31 kalori dan Q22 = 1,43 kalori Perhitungan Tara Kalor Mekanik 1. H1
= Q11 + Q21
270 Joule = ( 8,89 + 2,31) Kalori 1 Joule
2. H2
= 0,041 Kalori
= Q12 + Q22
270 Joule = ( 5,52 + 1,43 ) Kalori 1 Joule
= 0,025 Kalori
Perhitungan Tara Kalor Mutlak untuk 1 lebih besar daripada 2 karena perhitungan 1 merupakan nilai Maximal sedangkan perhitungan 2 merupakan nilai minimum, dan yang digunakan adalah tara kalor mekanik dalam nilai maximum, jadi 1 joule = 0,041 Kalori. IV.1.3.2 Pada rangkaian 2. Diketahui pada rangkaian tersebut : V : 4,5 volt,
I : 0,8 ampere,
Wair : 110 gram
Wk : 30 gram,
t : 30 detik (rata-rata),
DT = ( 0,205 ± 0,05 ) ºC
Karena ; H = V.i.t = ( 4,5 . 0,8 . 30 ) Joule maka,
H = 108 Joule
Karena ; Q1 = Wair . (Tm – Ta) Q1 = Wair . Jadi Q1 terletak antara ; Q11 = 110 . ( 0,205 + 0,05 ) kalori dan Q12 = 110 . ( 0,205 – 0,05 ) kalori Q11 = 28,65 Kalori dan Q12 = 16,45 Kalori Karena ; Q2 = 0,26.Wk . Jadi Q2 terletak antara ; Q21 = 0,26.110.(0,205 + 0,05) kalori dan Q22 = 0,26.110.(0,205 – 0,05) kalori Q21 = 7,44 kalori dan Q22 = 4,27 kalori Perhitungan Tara Kalor Mekanik 1. H1
= Q11 + Q21
108 Joule
= ( 28,65 + 7,44) Kalori
1 Joule
= 0,33 Kalori
2. H2
= Q12 + Q22
108 Joule
= ( 16,45 + 4,27 ) Kalori
1 Joule
= 0,19 Kalori
Perhitungan Tara Kalor Mutlak untuk 1 lebih besar daripada 2 karena perhitungan 1 merupakan nilai Maximal sedangkan perhitungan 2 merupakan nilai minimum, dan yang digunakan adalah Tara Kalor Mekanik dalam nilai maximum, jadi 1 joule = 0,33 Kalori. IV.2 Pembahasan. Seperti pengertian pada asas Black,bahwa energi yang diserap sama dengan energi yang dilepas, dengan kata lain energi tidak hilang dan hanya terpindah dan berubah bentuk. Maka pada percobaan ini seyogyanya adalah : energi listrik = energi panas yang ditimbulkan dimana kalor yang ditimbulkan : Q1 = Kalor yang diserap air Q2 = Kalor yang diserap kalorimeter, sehingga : H = Q1 + Q2
Namun pada perhitungan berdasarkan data – data percobaan, perbandingan nilai 1 Joule = 0,24 Kalori tidak terpenuhi. Dimana nilai pembandingan pada percobaan adalah 1 Joule = 0,058 Kalori dilihat dari nilai yang paling mendekati dari percobaan 1 maupun percobaan 2. Hal ini berarti adanya kesalahan/ketidaktelitian atau faktor – faktor lain yang menyebabkan kesalahan perhitungan. Dari perbandingan tersebut tersirat bahwa energi listrik yang diubah menjadi energi panas tidak hanya terserap oleh air maupun kalorimeter namun juga oleh faktor – faktor yang lain, sehingga jumlah energi panas yang diserap air dan kalorimeter tidak sama dengan energi listrik. Dari pengamatan percobaan yang kami lakukan ada beberapa kemungkinan yang menyebabkan terjadinya ketidakcocokan dengan teori dasarnya : 1. Pada Kalorimeter tidak tertutup rapat sehingga memungkinkan terjadinya penyerapan panas oleh udara. 2. Pada penutup Kalorimeter juga merupakan plastik keras yang kita ketahui bahwa plastik itu juga akan menyerap panas, namun dalam kenyataanya dalam perhitungan hal tersebut diabaikan. 3. Panas yang ditimbulkan oleh arus listrik tidak langsung diserap oleh air (tidak semuanya) dan masih adanya panas yang tertinggal pada kawat spiral, hal ini terjadi karena ketidak seimbangan pada suhu. 4. Pada hambatan geser yang digunakan ternyata mengalami pertambahan suhu yang berarti ada energi listrik yang diubah menjadi energi kalor yang luput dari perhitungan.
5. Adanya ketidaktelitian dalam mengamati perubahan suhu selang waktu 30 detik sehingga pengukuran mengalami ketidaktepatan.
Oleh Karena itulah terjadi pelencengan terhadap harga sebenarnya. BAB V KESIMPULAN DAN PENUTUP V.1. Kesimpulan Dari hasil analisa diatas, kami disini akan memberikan beberapa kesimpulan berdasarkan data – data yang kami peroleh selama percobaan diantaranya : 1. Harga H dalam percobaan adalah :
H pada rangkaian 1 : 270 Joule. H pada rangkaian 2 : 108 Joule. 1. Perbandingan suhu ( kenaikan ) dengan waktu selama arus mengalir berbanding lurus (T~t). 2. Harga energi termal adalah ; (pada nilai Maximum) :
Pada rangkaian 1
Q1 = 8,89 Kalori.
Q2 = 2,31 Kalori. Pada rangkaian 2
Q1 = 28,65 Kalori.
Q2 = 7,44 Kalori. Pada rangkaian 1
Qtotal = 11,2 Kalori.
Pada rangkaian 2
Qtotal = 36,09 Kalori.
Dari kedua data rangkaian diatas dapat diperoleh Tara Kalor Mekanik : 1.Joule = 0,33 Kalori. 1. Dari percobaan ini mengalami kesalahan, disebabkan ketidaktelitian selama percobaan diantaranya : 2. Adanya energi termal pada Rg yang disebabkan oleh energi listrik.
Kalorimeter terbuka sehingga adanya penyerapan panas oleh udara. Tidak semua panas terserap oleh air dan kalorimeter namun juga oleh kawat spiral yang dalam hal ini tidak diperhitungkan demikian pula plastik hitam penutup kalorimeter.
Walaupun ada ketidakcocokan namun disini yang paling pokok adalah :
“ Energi listrik dapat dikonversikan menjadi energi termal ( Hukum Joule ) dengan perbandingan yang sama Asas Black.” V.2. Penutup. Laporan ini digunakan untuk memahami konsep panas, meskipun banyak terdapat kekurangan karena ketidaktelitian oleh praktikan. Semoga penyusunan laporan ini bisa bermanfaat. DAFTAR PUSTAKA
1. Sears & Zemansky, University Physics (2nd Edition). 2. Halliday Resnick; FISIKA edisi ketiga jilid 1; Penerbit Erlangga. 3. Dosen-dosen Fisika; Fisika Dasar I; FMIPA-ITS; Surabaya 1986
