LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II
PERCOBAAN P07
(HUKUM JOULE )
OLEH
RAFLY
NIM.1007121485
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU
2011
Percobaan P07
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 (1818-1889). 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
- 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 bagian-bagiannya 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 persamaanberikut:
Dengan :
c = kalor jenis (kal/g
) atau (J/Kg.K)
) 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 kalor yangdiperlukan oleh suatu benda untuk menaikkan suhu benda sebesar 1. Kapasitas kalor dapat dituliskan dalam persamaan berikut:
. Kapasitas kalor dapat dituliskan dalam persamaan berikut:
Apabila kapasitas kalor (C) yang dihubungkan dengan kalor jenis (c) maka akandidapat 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: “Basarnyakalor yang dilepaskan oleh sebuah benda yang suhunya lebih tinggi akan samadengan 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. Energi listrik yang diberikan kepada zat cair dalam selang waktu t adalah V.I.t(Joule). Jika dianggap tidak ada kalor yang hilang maka energi kalor yang diserapoleh kalorimeter dan zat cair adalah
) selama selang waktu t diukur dengan termometer. Energi listrik yang diberikan kepada zat cair dalam selang waktu 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 + mc∆T ) = ( mc + 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, 10gram kue melepaskan 159 kJ ketika dibakar dalam kalorimeter bom. Ini berarti bahwakandungan energi 100 gram kue tersebut adalah 1590 Kj, yang setara dengan 380Kalori.
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 beda 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,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.
Tabel Data 7.1
Tujuan : Menentukan ekuivalen mekanik dari panas.
Massa
|
Bahan
|
Panas Jenis
| |
Tabung Kalorimeter
|
0,0561 Kg
|
Aluminium
|
0,22 Joule/Kg
 |
Koil Pemanas
|
0,00028 Kg
|
Aluminium
|
0,22 Joule/Kg
|
Tabung dan Air
|
0,1751 Kg
| ||
Air
|
0,119 Kg
|
1. Untuk titik A sebagai sumbu rotasi (titik gantung)
Jarak O ke A :
Waktu
(menit)
|
Tegangan V
(V)
|
Arus I
(A)
|
Temperatur
(
) |
1.
|
0,05
|
0,044
|
1
|
2.
|
0,045
|
0,04
|
1
|
3.
|
0,14
|
0,014
|
2
|
4.
|
0,04
|
0,032
|
3
|
Tegangan Rata-Rata : 0,07 V
Arus Rata-Rata : 0,03 A
Energi yang digunakan : 0,126 Coloum
Panas yang diperoleh : 0,523 Coloum
Perbandingan : 0,241 Coloum
Presentase kesalahan : 7,59 %
PERHITUNGAN
1. Tegangan Rata-Rata
0,06875 = 0,07 V
2. Arus Rata-Rata
0,0325 = 0,03 A
3. Energi yang digunakan
Waktu dihitung setiap 60 detik selama 4 menit
4. Panas yang diperoleh
= 3-1 = 2
c = Kalor jenis aluminium = 0,22 Joule/Kg
m = Massa air = 0,119 Kg
5. 
6. Presentase kesalahan
Laporan Praktikum Fisika Dasar II
Semester Genap 2010/2011
KESIMPULAN DARI PERCOBAAN ( Sertakan kesimpulan anda tentang percobaan tersebut dan nyatakan yang anda hadapi dalam melakukan percobaan).
Setelah melakukan percobaan Hukum Joule, Saya dapat menyimpulkan bahwa:
1. Bila dua benda yang berlainan temperaturnya dicampur, setelah mencapai kesetimbangan akan mempunyai temperatur akhir yang sama.
2. Benda yang temperaturnya lebih tinggi akan memaparkan panasnya kepadabenda yang temperaturnya lebih rendah.
3. Benda yang temperaturnya lebih dingin menerima paparan panas dari bendayang temperaturnya lebih tinggi.
4. Panas yang dipaparkan oleh benda yang temperaturnya lebih tinggi dalam B sama dengan panas yang diterima oleh benda yang temperaturnya lebih dingin dalam C.
5. Satuan dari kalor adalah kalori/kal.
6. Satu kalori didefenisikan sebagai banyaknya kalor yang diperlukan untuk memanaskan satu gram air sehingga suhunya naik satu derajat celcius.
7. Kalori yang diperlukan dalam kalori dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
8. Bunyi hukum joule: “ Pembentukan panas persatuan waktu berbandinglangsung dengan kuadrat arus”.
KESULITAN :
- Menyeimbangkan Voltmeter dan Ampermeter hingga benar-benar stabil.
- Koil pemanas mudah terlepas dari tempatnya, sehingga Voltmeter dan Ampermeter tidak berjalan jarumnya.
REFERENSI :
Xena, Didah. 2010. Fisika 3. http://www.scribd.com/doc/44388676/Fisika-3. Diakses pada tanggal 10 maret 2011 pukul 15:35 WIB.
Penuntun Praktikum Fisika Dasar II, Laboratorium Fisika Dasar Jurusan Fisika-FMIPA Universitas Riau 2011.
tolong tampilkan gambar ya,,,,!! thanks
ReplyDeleteoke,,,,. ditunggu aja ya,.
ReplyDeletemakasi banyak postingannya ...sangat membantu
Deletemakasi bro......
ReplyDeleteperbanyak lage hasil pratikum yang lain....
chayoooo....
bg rafly, analisa dan pertanyaan nya mana??
ReplyDeletekug gag ada??
Maaf ya bwat tman2 smua,.../ untuk analisanya tidak terbaca di blog,, karena menggunakan format... jika mwu... bisa di download di scribd... terima kasih
ReplyDeleteSiip,, ngebantu kali ni bg. good job! :)
ReplyDeletethanks buat infonya :)
ReplyDeletebg , analisa pertanyaan nya gak ada ya ?
ReplyDelete