TUJUAN PERCOBAAN PERALATAN LANDASAN TEORI

3 1 Calori Work

I. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan dari percobaan ini adalah menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.

II. PERALATAN

Peralatan yang digunakan untuk melakukan percobaan ini adalah sebagai berikut : o Sumber tegangan yang dapat divariasikan o Kawat konduktor bermassa 2 gram o Termometer o Voltmeter dan Amperemeter o Adjustable power supply o Camcorder o Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis

III. LANDASAN TEORI

Di zaman yang semakin maju ini, teknologi sudah sangat canggih dan manusia terus menerus mengembangkan pengetahuan untuk menunjang kehidupannya, namun tak bisa dipungkiri bahwa manusia menaruh perhatian yang besar mengenai segala sesuatu tentang energi. Energi memegang peran yang sangat penting di dalam kehidupan. Tanpa adanya energi tidak akan ada yang dapat hidup, bergerak, dan bekerja. Misalnya saja, energi panas yang digunakan oleh petani yang bersumber dari matahari untuk mengeringkan hasil panennya dan jika matahari tidak lagi memancarkan panas, maka hasil panen akan gagal, dan semua orang akan merasakan akibatnya baik dari segi finansial maupun sosial. Contoh lainnya adalah gerak yang dilakukan oleh manusia juga termasuk ke dalam energi, jika tidak ada energi, manusia tidak akan dapat bergerak dan akan terbujur kaku. Energi itu sendiri didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Energi pun dapat dibagi lagi menjadi banyak jenis energi diantaranya adalah energi gerak, energi panas, energi listrik, energi bunyi, dan lain-lain. Salah satu jenis energy yang mempunyai peran yang besar di dalam kehidupan manusia adalah energy panas. L a p o r a n R L A B F i s i k a D a s a r K R 0 2 3 1 Energi panas atau kalor adalah suatu energi yang dimiliki oleh suatu benda karena suhunya. Secara umum hal yang dilakukan untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhu dari benda tersebut tinggi, maka kalor yang dikandung oleh benda tersebut jugalah besar. Begitu juga sebaliknya, jika suhu benda tersebut rendah maka kalor yang dikandung oleh benda tersebut jugalah sedikit. Sebagai suatu energi, energi panas atau kalor itu mempunyai sifat yang sesuai dengan Hukum Kekekalan Energi yang mengatakan “Energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, energy hanya dapat diubah dari suatu bentuk ke bentuk lainnya”. Hukum Kekekalan Energi diciptakan oleh James Prescott Joule, seorang ahli fisika yang berasal dari Inggris. Untuk menghormati beliau sebagai pencetus hukum ini, maka namanya diabadikan menjadi satuan energy yaitu Joule. Hukum Kekekalan Energi dapat dirumuskan sebagai berikut: E awal = E akhir Keterangan : energi total tidak akan berkurang dan juga tidak akan bertambah. Dari percobaan-percobaan yang sering dilakukan untuk mengetahui besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda atau zat, didapat hasil dimana besar kecilnya kalor tersebut dipengaruhi oleh 3 faktor sebagai berikut: 1. Massa zat 2. Jenis zat kalor jenis dari zat itu sendiri 3. Perubahan suhu Sehingga secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut: Q = m . c . t 2 – t 1 Keterangan : Q adalah kalor yang dibutuhkan satuan Joule m adalah massa benda tersebut satuan kilogram c adalah kalor jenis benda tersebut satuan Jkg O C t 2 – t 1 adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT satuan O C Sebagai bagian dari energi, kalor dapat dibagi lagi menjadi 2 jenis yaitu kalor yang digunakan untuk menaikkan suhu dan kalor yang digunakan untuk mengubah wujud L a p o r a n R L A B F i s i k a D a s a r K R 0 2 3 1 atau yang dapat disebut juga kalor laten. Kalor laten juga dapat dibagi menjadi 2 jenis yaitu kalor uap dan kalor lebur yang masing-masing dapat dibuat menjadi suatu persamaan matematis sebagai berikut: Q = m . U dan Q = m . L Keterangan : Q adalah kalor yang dibutuhkan satuan Joule m adalah massa benda tersebut satuan kilogram U adalah kalor uap satuan Jkg L adalah kalor lebur satuan Jkg Sebagai suatu energi, kalor mempunyai hubungan dengan energy lainnya. Hubungan tersebut bisa seperti pembentukan kalor atau perubahan kalor menjadi energy lainnya. Salah satu contohnya adalah hubungan kalor dengan energi listrik. Kalor merupakan bentuk energy maka dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Hal ini diperkuat oleh adanya hukum kekekalan energi dimana energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan, namun energi dapat berubah dari satu jenis energi ke jenis yang lain, sama halnya seperti perubahan energy listrik menjadi energi kalor dan juga sebaliknya yaitu perubahan energi kalor menjadi energi listrik. Alat yang digunakan untuk mengubah energy listrik menjadi energy kalor misalnya adalah pemanas, solder, setrika, dan kompor listrik. Alat yang mengubah energy listrik menjadi energy panas dilengkapi dengan adanya elemen pemanas. Listrik yang dialirkan pada elemen pemanas diubah menjadi energy panas. Elemen pemanas tersebut dibuat dari bahan yang mempunyai daya tahan yang tinggi, sehingga listrik yang mengalir melalui bahan tersebut dapat berbah menjadi panas. Berikut ini merupakan salah satu alat yang dapat mengubah energy listrik menjadi energy kalor adalah setrika. L a p o r a n R L A B F i s i k a D a s a r K R 0 2 3 1 Bagian-bagian utama setrika listrik adalah sebagai berikut : 1. Elemen pemanas 2. Pemegang setrika yang dibuat dari bahan isolator 3. Kabel penghubung 4. Logam yang berbahan besi atau baja Berikut ini saya akan memberikan penjabaran secara singkat mengenai cara kerja dari salah satu alat yang menggunakan prinsip pengubahan energy listrik menjadi energy kalor yaitu setrika: Pada waktu seterika dihubungkan ke sumber tegangan listrik dan dihidupkan ON, maka arus listrik mengalir melalui elemen pemanas. Dengan adanya arus listrik yang mengalir ini, elemen pemanas membangkitkan panas. Panas ini kemudian disalurkan secara konduksi pada permukaan dasar seterika permukaan yang digunakan untuk melicinkan pakaian. Panas yang dibangkitkan ini akan terus meningkat bila arus listrik terus mengalir. Oleh karena itu, bila seterika tidak dilengkapi dengan pengatur suhu, untuk mencegah terjadinya panas lebih seterika harus diputuskan dari sumber listriknya dan disambungkan kembali bila suhu mulai kurang. Demikian kondisi ini terjadi secara berulang. Namun, bila seterika sudah dilengkapi dengan pengatur suhu, maka seterika akan memutuskan aliran listriknya secara otomatis bila suhu telah mencapai maksimal. Sebaliknya bila suhu menurun sampai harga tertentu, seterika juga akan secara otomatis menghubungkan aliran listrikya. Besarnya energi listrik yang diubah atau disersap sama dengan besar kalor yang akan dihasilkan. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut : L a p o r a n R L A B F i s i k a D a s a r K R 0 2 3 1 W = Q Keterangan : W adalah energi listrik yang diubah atau diserap satuan Joule Q adalah kalor yang akan dihasilkan satuan Joule Untuk menghitung energy listrik digunakan persamaan sebagai berikut : W = P . t = V . i . t Keterangan : W adalah energi listrik yang diubah atau diserap satuan Joule P adalah daya listrik satuan Watt T adalah waktu yang dibutuhkan satuan sekon V adalah tegangan listrik satuan volt i adalah arus listrik satuan Ampere t adalah waktu atau lama aliran listrik satuan sekon Bila rumus kalor yang digunakan adalah Q = m . c . t 2 – t 1 , maka akan diperoleh persamaan : P . t = m . c . t 2 – t 1 Keterangan: P adalah daya listrik satuan Watt T adalah waktu yang dibutuhkan satuan sekon m adalah massa benda tersebut satuan kilogram c adalah kalor jenis benda tersebut satuan Jkg O C t 2 – t 1 adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT satuan O C Didalam hubungan energi listrik dengan energy kalor, akan terjadi perubahan suhu dan wujud yang erat kaitannya dengan kalor. Fenomena ini dibahas secara terperinci L a p o r a n R L A B F i s i k a D a s a r K R 0 2 3 1 oleh Asas Black, dimana apabila ada dua benda yang suhunya berbeda kemudian kedua benda tersebut disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu lebih rendah. Aliran ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal suhu kedua benda yang dicampurkan telah sama. Secara matematis Asas Black dapat dirumuskan sebagai berikut: Q lepas = Q terima m 1 . c 1 . t 1 – t a = m 2 . c 2 . t a – t 2 Keterangan: m 1 adalah massa benda satu satuan kilogram m 2 adalah massa benda dua satuan kilogram c 1 adalah kalor jenis benda satu satuan Jkg O C c 2 adalah kalor jenis benda dua satuan Jkg O C t 1 – t a adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT pada benda satu yang suhunya lebih tinggi dibanding benda dua satuan O C t a – t 2 adalah perubahan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT pada benda dua yang suhunya lebih rendah dibanding benda satu satuan O C Percobaan calori work ini dilakukan untuk mengetahui nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor. Kapasitas kalor itu sendiri adalah banyaknya kalor yang diperluklan untuk menaikkan suhu benda sebesar 1 O C yang dapat dirumuskan sebagai berikut: H = Q t 2 – t 1 Keterangan : H adalah kapasitas kalor satuan J o C Q adalah kalor yang dibutuhkan satuan Joule t 2 – t 1 adalah kenaikan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT satuan O C Lain halnya dengan kapasitas kalor, suatu benda jugalah mempunyai kalaor jenis, bilamana kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikan suhu 1 kg L a p o r a n R L A B F i s i k a D a s a r K R 0 2 3 1 zat sebesar 1 O C. alat yang digunakan untuk menentukan besarnya kalor jenis suatu zat adalah calorimeter. Persamaan kalor jenis adalah sebagai berikut: c = Q m . t 2 – t 1 Keterangan : C adalah kalor jenis zat satuan Jkg o C Q adalah kalor yang dibutuhkan satuan Joule m adalah massa zat tersebut satuan kilogram t 2 – t 1 adalah kenaikan suhu yang biasa disimbolkan dengan ΔT satuan O C Berikut ini akan disediakan tabel yang berisi daftar kalor jenis beberapa zat: Bila kedua persamaan kapasitas kalor dan kalor jenis diatas dihubungkan maka akan terbentuk suatu persamaan baru sebagai berikut : H = m . c Keterangan : H adalah kapasitas kalor satuan J o C C adalah kalor jenis zat satuan Jkg o C m adalah massa zat tersebut satuan kilogram L a p o r a n R L A B F i s i k a D a s a r K R 0 2 3 1 Kapasitas panas bersifat ekstensif yang berarti bahwa jumlahnya tergantung dari besarnya sampel yang diambil, misalnya untuk menaikan suhu 1 gram air sebesar 10 C diperlukan 4,18 Joule, namun untuk menaikkan suhu 100 gram air sebesar 10 C diperlukan energy 100 kali lebih banyak yaitu sekitar 218 Joule. Sehingga 1 gram sampel tersebut mempunyai kapasitas panas sebesar 4,18 Joule C sedangkan 100 gram sampel mempunyai kapasitas panas sebesar 418 Joule C. Percobaan calori work dilakukan dengan cara melilitkan sebuah kawat pada sensor temperature. Kawat tersebut akan dialiri arus listrik sehingga mendisipasikan energi kalor. Perubahan temperatur yang terjadi akan diamati oleh sensor kemudian dicatat oleh sistem instrumentasi. Tegangan yang diberikan ke kawat dapat dirubah sehingga perbuahan temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan.

IV. PROSEDUR PERCOBAAN