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................................................................................................................19ii

6.1 Konstanta......................................................................................................19

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................................20

iii

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar BelakangDalam 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 TujuanDalam 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 PermasalahanPermasalahan 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 found0,26 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 foundmError: Reference source not

found).......................................................(2.1)

Dengan menggunakan persamaan 2.1.1 Error: Reference source not foundmError:

Reference source not found=Error: Reference source not found k T maka dapat

dituliskan

U= Error: Reference source not found k

T.............................................................(2.2)

Dengan mengulangi persamaan 2.1.2

U= Error: Reference source not found n R

T..........................................................(2.3)

Ketika n menyatakan jumlah dari mol. Walaupun energi dalam dari gas ideal

bergantung pada suhu dan jumlah mol dari suatu gas tersebut. Energi dalam juga

merupakan gas yang sebenarnya yang juga bergantung pada suhu utama, tetapi

dimana gas yang sebenarnya terbagi ke dalam beberapa sifat gas dan kesulurahan

energi dalam itu juga ternyata bergantung pada tekanan dan volumenya.Kapasitas

panas spesifik dimana aliran pana mengalir ketika suhunya meningkat, berdasarkan

percobaan yang telah dilakukan pada abad 18 mengemukakan bahwa jumlah dari

panas dinyatakan dalam Q yang berindikasi dari perubahan temperatur dengan

proporsi material yang telah diberikan ke massa m dari bentuk material dan

perubahan suhu Error: Reference source not foundT dan dapat dirumuskan berikut

Q = m c Error: Reference source not

foundT.............................................(2.4)

5

Yang dimana c adalah kuantitas dari karakteristik dari suatu bahan yang disebut kalor

spesifik, karena c = Q / mError: Reference source not foundT. 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 KalorimeterTerdapat 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

terlepas dan proses pembakaran bertambah oleh adanya air dan bom tersebut

(Physical for Scientist and Engineer, 1980)

6

2.3 Energi Potensial ListrikBila 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 foundU

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

foundU............................(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 foundU adalah negatif dan energi potensialnya berkurang

(Freedman, 1986)

2.4 Beda PotensialPotensial 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 :

Error: Reference source not found = - Error: Reference source not found = -

(Error: Reference source not found - Error: Reference source not found ) = -(Error:

7

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 foundkita 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 sifat-sifat

material itu.Tetapi khusus untuk beberapa material khususnya logam pada suhu yang

diberikan Error: Reference source not found hampir berbanding langsung dengan

Error: Reference source not found dan rasio besarnya Error: Reference source not

found adalah konstan dan dari hubungan tersebut maka didapatkan istilah dari

Hukum Ohm itu sendiri. Hukum Ohm itu sama seperti persamaan gas ideal dan

hukum Hooke adalah sebuah model yang diidealkan yang menjelaskan perilaku dari

beberapa material yang cukup baik tetapi bukan merupakan deskripsi umum dari

semua materi. Resistivitas (p) merupakan sebuah material sebagai rasio dari besarnya

medan listrik dan kerapatan arus dapat dirumuskan

p = Error: Reference source not found (Definisi dari

resistivitas).....................(2.10)

Semakin besar resistivitas semakin besar pula medan yang diperlukan untuk

menyebabkan sebuah kerapatan arus yang diberikan atau semakin kecil pula

kerapatan arus yang disebabkan oleh sebuah medan yang diberikan. Dari persamaan

2.10 satuan p (V/m)/(A/Error: Reference source not found) = V . m/A. Kebalikan dari

resistivitas adalah konduktivitas. Satuanya adalah( Error: Reference source not

found . mError: Reference source not found dimana konduktor listrik baik yang

mempunyai konduktivitas yang lebih besar daripada isolator. Semi konduktor

mempunyai resistivitas pertengahan(intermediet) diantara resistivitas logam dan

8

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 founddi sebuah titik dimana medan listrik adalah Error: Reference source

not found maka diberikanlah persamaan

Error: Reference source not found = p Error: Reference

source not found...............................................................(2,12)

Dan apabila hukum Ohm dipatuhi maka p adalah konstan dan tidak tergantung dari

besarnya medan listrik sehingga Error: Reference source not found berbanding

langsung dengan Error: Reference source not found.Rasio V terhadap I untuk sebuah

konduktor tertentu dinamakan hambatan(resistansi)

R = Error: Reference source not

found ................................................................(2.13)

2.6 ArusArus 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 sungguh-

sungguh 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

I = Error: Reference source not found (definisi

arus).............................(2.14)

9

(Zemansky, 1970)

2.7 Kapasitas ListrikKetika 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 foundV 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 ListrikJika 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)

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

10

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

No.Massa Air

(g)

Arus

Listrik (A)To (oC) T (oC) t (menit)

Tegangan

(V)

1. 120 0,5 12 13 2,49 9,512

2. 14 4,26

3. 15 5,59

4.

0,6 10

11 1,23

11,55. 12 2,10

6. 13 3,14

Tabel 4.2 Hasil pengamatan pada percobaan dengan rangkaian kedua

No.Massa Air

(g)

Arus

Listrik (A)To (oC) T (oC) t (menit)

Tegangan

(V)

1.

70,1

0,5 10

11 0,31

122. 12 1,01

3. 13 3,11

4.

0,6 10

11 1,53

155. 12 2,56

6. 13 4,28

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) : 1oC

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

Q = 151,2 Kalori

Tabel 4.3 Perhitungan Rangkaian (a) dengan Massa Air 120 g dan Arus listrik 0,5 A

13

Erro

r:

Ref

eren

ce

sour

ce

not

foun

d

(ᵒC)

T

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

Waktu

(detik)

Tegangan

(V)

H

(Joule)

Q1

(kalori)

Q2

(kalori)

Q

(kalori)

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

Erro

r:

Ref

eren

ce

sour

ce

not

foun

d

(ᵒC)

T

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

Waktu

(detik)

Tegangan

(V)

H

(Joule)

Q1

(kalori)

Q2

(kalori)

Q

(kalori)

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

Erro

r:

Ref

eren

ce

sour

T

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

Waktu

(detik)

Tegangan

(V)

H

(Joule)

Q1

(kalori)

Q2

(kalori)

Q

(kalori)

14

ce

not

foun

d

(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

Erro

r:

Ref

eren

ce

sour

ce

not

foun

d

(ᵒC)

T

(ᵒC)

∆T

(ᵒC)

Waktu

(detik)

Tegangan

(V)

H

(Joule)

Q1

(kalori)

Q2

(kalori)

Q

(kalori)

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

No.H

(Joule)

Q

(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

9 1146 264.978

10 1017 88.326

15

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

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 suhunya16

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.

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

17

Joule itu dan membuktikan kebenaran dari hukum Joule itu sendri. Pada praktikum

ini digunakan dua rangkaian. Pada rangakaian (a) tahanan geser terletak pada akhir

rangkaian. Sedangkan pada rangkaian (b) tahanan geser terletak pada awal rangkaian.

Pada percobaan pertama digunakan air dengan massa 120 gram. Dan pada percobaan

kedua, massa air hanya 70,1 gram. Pada kelompok kami wadah air tidak ditimbang

berapa massanya. Terdapat dua variasi arus yang digunakan pada tiap percobaan.

Yang pertama 0,5 A dan yang kedua 0,6 A.

Pada saat melakukan praktikum ini terdapat kendala. Pada percobaan

rangkaian (a), kami mengalami kesulitan dalam merangkai alat karena masih belum

tahu bagaiman cara merangkai alat. Kemudian dengan bantuan asisten untuk

merangkai alat. Setelah itu kami mengalami kesulitan untuk menimbang massa air

dan menurunkan suhu dan menyeimbangkan perubahan suhu ketika akan dimasukkan

ke dalam kalorimeter. Langkah pertama yang kami lakukan yaitu menimbang air

sebanyak 120 gram, kemudian kami turunkan suhunya hingga mencapai 10oC. Massa

air pun bertambah. Maka kami timbang lagi air tersebut. Dan segera kami masukkan

kedalam kalori meter. Hingga mendapat suhu 8oC dan massa air 120 gram. Pada

percobaan rangkaian (b), kami mengalami kendala dalam merangkai alat, dimana

terdapat ketidaksesuaian dalam pemasangan kabel amperemeter ke tahanan geser dan

kalorimeter. Kabel yang tersambung pada tahanan geser seharusnya dihubungkan

dengan kutub negatif amperemeter. Dan kabel dari kutub positif amperemeter

disambungkan pada kalorimeter. Setelah dirangkai, ternyata amperemeter tidak

menyala. Kemudian amperemeter diganti dengan amperemeter yang lain. Namun

tidak ada perubahan. Setelah itu, kami mencoba untuk mengganti rangkaian. Dari

tahanan geser dihubungkan dengan kutub positif amperemeter. Sedangkan kabel yang

dihubungkan dari kutub negatif amperemeter dihubungkan ke kalorimeter. Akhirnya

rangkaian dapat digunakan. Pada percobaan rangkaian (b) ini juga mengalami

kendala dalam mengukur massa dan penurunan suhu air. Kami melakukan perlakuan

yang sama pada saat melakukan percobaan rangkaian (a).

Dari percobaan ini, pada rangkaian (a) dibandingkan dengan rangkaian (b)

dengan arus 0,5 A didapat nilai H lebih besar menggunakan rangkaian (a). Yaitu nilai

rata-rata dari rangkaian (a) dengan arus 0,5 A adalah 1257,1 J dan dari rangkaian (b)

566 J. Dan nilai Q juga lebih besar menggunakan rangkaian (a). Nilai Q rata-rata

pada rangkaian (a) adalah 302,4 kalori dan rangkaian (b) adalah 176,6 kalori. Pada

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 18

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.

3. Didapat harga 1 Joule pada rangakaian (a) adalah 0,269 kalori. Hal ini

mempunyai perbedaan yang jauh dengan teori. Pada rangkaian (b) adalah

19

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