Laporan konstanta joule

Jurnal konstanta joule

Sebuah hambatan yang dialiri arus akan menghasilkan panas, dimana panas tersebut merupakan suatu bentuk energy. Jika I adalah arus (ampere), R adalah hambatan (ohm), T adalah waktu (sekon). Maka berlaku persamaan :

Energi : W = I2 R t (joule)

Atau Energi = W =0,24 I2 t (kalori)

Jika hambatan tersebut diatas yang telah panas kemudian dicelupkan kedalam air / zat cair, maka panas yang diberikan pada zat cair akan menaikkan temperature zat cair tersebut. Dari hukum kekekalan energi, panas yang diberikan oleh suatu system akan sama dengan yang diterima oleh sistem lain. Dalam sebuah calorimeter proses tersebut di atas dapat dilaksanakan dengan mengusahakan agar tidak ada kebocorn energi. Energi yang diberikan oleh hambatan diatas sama dengan energy yang diterima oleh calorimeter beserta isinya (zat cair, pengaduk, thermometer, calorimeter)

Jumlah panas yang diterima calorimeter beserta isinya :

Ht (Ta – Tm)                  (kalori)

Dimana :

Ta  adalah temperatur akhir calorimeter, Tm adalah temperature mula-mula calorimeter, dan Ht adalah nilai air dari calorimeter beserta isinya.

Pada awalnya orang memahami kalor sebagai zat alir yang tidak dapat dilihat yang dinamakan plogiston. Hal itu disebabkan oleh fakta bahwa kalor dapat berpindah-pindah. Pada tahun (1753-1814) Rumford melakukan suatu percobaan dan mengamati, dlam pengamatannya Rumford berpendapat bahwa kalor merupakan suatu bentuk energi, bukan suatu zat alir. Selanjutnya pandangan Rumford dikembangkan oleh Joule.

Prinsip percobaan Joule adalah mengaduk air menggunakan energi beban yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu. Beban itu digantungkan pada sebuah tali yang dililitkan pada sumbu roda sudu. Roda sudu berada dalam bejana yang berisi air yang disebut kalorimeter. Setelah dilakukan berulang-ulang, ternyata suhu air naik. Apabila kalor merupakan zat alir, naiknya suhu air dalam kalorimeter sangat mengherankan karena dalam hal ini tidak ada aliran kalor ke air.

Dalam menentukan kalor suatu benda kita harus memperhatikan ketelitian dalam menghitung temperatur benda tersebut. Karena kalor suatu benda sangat bergantung pada suhu.

Sedangkan dalam pembahasan Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap panas yang di hasilkan. Untuk menghitung TARA KALOR LISTRIK digunakan persamaan



Ht( Ta – Tm ) = a I2 R t

Dimana tara kalor listrik = 1/a

LANDASAN TEORI

Kalor adalah banyak panas yang dikandung dalam suatu zat. Satuan dari kalor sering dinyatakan dalam satuan energi, sebab kalor adalah energi. Hubungan antara satu satuan kalor setara dengan sejumlah satuan energi telah dibuktikan dengan apa yang disebut percobaan joule dan menghasilkan kesetaraan berikut :

1 kal = 4,2 Joule atau 1 Joule = 0,24 kal

1 kkal = 4.2 x 103 Joule

Kalor jenis (c) adalah banyaknya kalor yang diperlukan oleh 1kg zat untuk menaikkan sushunya sebesar 1 satuan suhu. Untuk mengukur kalor jenis diperlukan kalorimeter.



Q = m x c x Dt

 Ket :

Q = banyaknya kalor ( Joule )

c  = kalor jenis ( J/kgoc )

m = massa benda ( kg )

Dt = kenaikan suhu ( oC )

Kapasitas kalor adalah bilangan yang menunjukkan benyak kalor yang diperlukan untuk menaikkan suhu suatu benda 1oC. Secara matematis ditulis :

C = m x c

Ket ;

C = kapasitas kalor ( J/oC )

m = massa zat ( kg )

c = kalor jenis zat ( J/kgoC )

Ada berbagai jenis kalorimeter, yaitu :

1.    Kalorimeter alumunium

Kalorimeter alumunium adalah kalorimeter yang didesain agar pertukaran kalor hanya terjadi didalam bejana kalorimeter dan menghindari pertukaran kalor ke lingkungan sekitarnya.

2.    Kalorimeter bom

Kalorimeter bom adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalor) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Contoh kalorimeter bom adalah kalorimeter larutan.

1.    Tara kalor listrik adalah perbandingan antara energi listrik yang diberikan terhadap panas yang di hasilkan



J = W/H [Joule/kalori]

teori yang melandasi tentang tara kalor listrik: hukum joule dan azas black

Tara kalor mekanik adalah bilangan yang menunjukkan kesetaraan antara satuan kalor dengan satuan energy mekanik. Hubungan energy kalor dengan energy mekanik ini dikemukakan



oleh joule.

Suatu bentuk energi dapat berubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya pada peristiwa gesekan energi mekanik berubah menjadi panas. Pada mesin uap panas diubah menjadi energi mekanik. Demikian pula energi listrik dapat diubah menjadi panas atau sebaliknya. Sehingga dikenal adanya kesetaraan antara panas dengan energi mekanik/listrik, secara kuantitatif hal ini dinyatakan dengan angka kesetaraan panas-energi listrik/mekanik. Kesetaraan panas-energimekanik pertama   diukur oleh Joule dengan mengambil energi mekanik benda jatuh untuk mengaduk air dalam kalorimeter sehingga air menjadi panas. Energi listrik dapat diubah menjadipanas dengan cara mengalirkan arus listrik pada suatu kawat tahanan yang tercelup dalam air yang berada dalam kalorimeter. Energi listrik yang hilang dalam kawat tahanan besarnya adalah:

W = V.i.t [joule]

dimana :

V = beda potensial antara kedua ujung kawat tahanan [volt]

i = kuat arus listrik [ampere]

t = lamanya mengalirkan arus listrik [detik]

Energi listrik sebesar V.i.t joule ini merupakan energi mekanik yang hilang dari elektron-elektron yang bergerak dari ujung kawat berpotensial rendah ke ujung yang berpotensial tinggi.

Energi ini berubah menjadi panas. Jika tak ada panas yang keluar dari kalorimeter maka panas yang timbul besarnya:

H = (M + Na).(ta – tm) [kalori]

dimana:

M = m air.c air

Na = Nilai air kalorimeter (kal/gºC)

ta = suhu akhir air

tm = suhu mula-mula air

Banyak panas yang dihasilkan dari kalorimeter dapat dikompensasi dengan memulai percobaan pada suhu di bawah suhu kamar, dan mengakhirinya pada suhu di atas suhu kamar.

Energi kalor : (energi panas)

dirumuskan :

Q = m.c.∆t

dimana :

Q = energi kalor (kal) ;

m = massa (kg) ;

 c = kalor jenis (kal/gr.ºC) ;

∆t = perubahan suhu (ºC)

Energi Listrik :

dirumuskan :

W = P.t = V.I.t

dimana :

W = energi listrik (Joule)

P = daya listrik (watt) ; V = tegangan (volt) ;

I = arus listrik (amp) ; dan

t = waktu (s)

Tara kalor listrik :

energi kalor (Q) biasanya dinyatakan dalam satuan kalori energi listrik (W) biasanya dinyatakan dalam satuan Joule, maka agar W dan Q dapat menjadi “setara” (sama nilainya), maka nilai W yang masih dalam Joule, harus diubah kedalam kalori, dimana nilai energi : 1 kal = 4,186 Joule. Nilai “4,186″ dikenal dengan nama “tara kalor-mekanik”

Pada rumusan yang saudara tuliskan :

Q = a. W

=> konstanta “a” adalah faktor pengali untuk mengubah satuan W (Joule) menjadi dalam satuan kalori, agar kedua ruas mempunyai satuan yang sama

=> Jadi : a = 1/(4,186) = 0,239 → inilah “tara kalor-listrik”

=> artinya : 1 Joule = 0,239 kal

Jika ternyata energi kalor (Q) sudah ndalam satuan Joule, maka kita tidak perlu lagi memakai “nilai kesetaraan” tsb, jadi boleh langsung kita tulis : Q = W
(kedua ruas sudah dalam satuan Joule)

Untuk menghitung TARA KALOR LISTRIK digunakan persamaan :

Ht( Ta – Tm ) = a I2 R t

Dimana tara kalor listrik = 1/a
DAFTAR PUSTAKA

Tippler, A paul.1998.Fisika untuk sains dan Tekhnik jilid 1.jakarta : Erlangga

zemainsky, Sears. 2006. Fisika Universitas Jilid 1. Jakarta: Erlangga.