Dokumen tersebut membahas tentang percobaan pengukuran konversi energi listrik menjadi kalor menggunakan kalorimeter. Pada percobaan ini, arus listrik dialirkan ke dalam air dalam kalorimeter dan kenaikan suhunya diukur. Data percobaan seperti arus, tegangan, dan waktu diukur untuk menghitung faktor konversi energi listrik menjadi kalor."

1. 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Tujuan Percobaan
1. Mengamati dan memahami proses perubahan energi listrik menjadi kalor
2. Menghitung factor konversi energi listrik menjadi kalor
1.2 Dasar Teori
1.2.1 Kalor
Suhu atau temperatur didefinisikan sebagai derajat panas dinginnya suatu
benda. Alat untuk mengukur suhu yaitu thermometer. Thermometer memiliki
sifat termometrik zat, yaitu akan berubah jika dipanaskan. Jenis dan paparan pada
termometer berbeda-beda, namun pada prinsipnya semua termometer mempunyai
acuan yang sama dalam menetapkan skala. Titik lebur es murni dipakai sebagai
titik tetap bawah, sedangkan suhu uap diatas air yang sedang mendidih pada
tekanan 1 atm sebagai titik tetap atas.
Kalor merupakan perpindahan suatu energi panas yang disebabkan adanya
suhu atau usaha suatu benda. Menurut Asas Black, apabila ada dua benda yang
suhunya berbeda kemudian disatukan atau dicampur maka akan terjadi aliran
kalor dari benda yang bersuhu tinggi menuju benda yang bersuhu rendah. Aliran
ini akan berhenti sampai terjadi keseimbangan termal (suhu kedua benda sama).
Berdasarkan kemampuan menghantar kalor, zat dibagi menjadi dua golongan
besar, yaitu konduktor dan isolator. Konduktor merupakan zat yang mudah
menghantarkan kalor. Isolator merupakan zat yang sukar menghantarkan kalor.
Dengan adanya konduktor dan isolator, saat memasak makanan kita tidak perlu
bersentuhan langsung dengan api. Untuk itu, kita dapat menggunakan panci yang
terbuat dari alumunium untuk menghantarkan kalor dari api ke bahan makanan.
Agar dapat memegang gagang panci tanpa merasqa panas karena konduksi,
gagang panci biasanya terbuat dari bahan kayu atau plastik. Dalam kejadian
tersebut, alumunium berperan sebagai konduktor dan kayu atau plastik berperan
sebagai isolator.
1. Perpindahan Kalor
a. Perpindahan Kalor Secara KonduksiKonduksi adalah perpindahan panas
melalui zat perantara. Namun, zat tersebut tidak ikut berpindah ataupun

2. 2
bergerak. Contoh sederhana dalam kehidupan sehari-hari misalnya,
ketika membuat kopi atau minuman panas, lalu celupkan sendok untuk
mengaduk gulanya. Biarkan beberapa menit, maka sendok tersebut akan
ikut panas. Panas dari air mengalir ke seluruh bagian sendok. Atau
contoh lain misalnya saat kita membakar besi logam dan sejenisnya.
Walau hanya salah satu ujung dari besi logam tersebut yang dipanaskan,
namun panasnya akan menyebar ke seluruh bagian logam sampai ke
ujung logam yang tidak ikut dipanasi. Hal ini menunjukkan panas
berpindah dengan perantara besi logam tersebut.
b. Perpindahan Kalor Secara Konveksi
Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan
zat perantaranya. Perpindahan panas secara Konveksi terjadi melalui
aliran zat. Contoh yang sederhana adalah proses mencairnya es batu
yang dimasukkan ke dalam air panas. Panas pada air berpindah
bersamaan dengan mengalirnya air panas ke es batu. Panas tersebut
kemudian menyebabkan es batunya meleleh.
c. Perpindahan Kalor Secara Radiasi
Radiasi adalah perpindahan panas tanpa melalui perantara. Contoh
ketika matahari bersinar terik pada siang hari, maka kita akan merasakan
gerah atau kepanasan. Atau ketika kita duduk dan mengelilingi api
unggun, kita merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan
apinya secara langsung. Dalam kedua peristiwa di atas, terjadi
perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal panas tersebut sehingga
disebut dengan Radiasi.
Kapasitas kalor suatu zat adalah jumlah kalor yang dibutuhkan untuk
menaikkan suhu sejumlah zat sebesar satu derajat Celcius. Kalor yang diberikan
dalam sebuah benda dapat berlangsung melalui dua cara, yaitu dengan merubah
wujud benda atau menaikkan suhu benda itu. Besar kalor yang diberikan pada
sebuah benda yang digunakan untuk menaikkan suhu tergantung pada massa
benda, kalor jenis benda dan perbedaan suhu kedua benda. Sedangkan bila kalor
yang diberikan digunakan untuk merubah wujud zat/benda, maka kalor yang
diberikan tergantung pada massa benda saja.

3. 3
Jika dua buah zat atau lebih dicampur menjadi satu maka zat yang suhunya
tinggi akan melepaskan kalor sedangkan zat yang suhunya rendah akan menerima
kalor, sampai tercapai kesetimbangan termal. Kalor jenis (c) adalah banyaknya
kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram atau 1kg zat sebesar 1 ºC (satuan
kalori/gram. ºC). Kalor jenis suatu benda tidak tergantung dari massa benda,
tetapi tergantung pada sifat dan jenis benda tersebut. Jika kalor jenis suatu benda
adalah kecil maka kenaikan suhu benda tersebutakan cepat bila dipanaskan.
Perpindahan kalor berpegang pada hukum kekekalan energi yang pada
kalorimetri dirumuskan oleh Black sebagai berikut:
Energi yang dilepas = Energi yang diterima
Pada prinsip asas Black tersebut energi tidak dapat dimusnahkan, akan tetapi
energi dipidahkan atau dirubah ke bentuk lain.
Pengukuran kalor jenis dengan kalorimeter didasarkan pada asas Black, yaitu
kalor yang diterima oleh calorimeter sama dengan kalor yang diberikan oleh zat
yang dicari kalor jenisnya. Hal ini mengandung pengertian jika dua benda yang
berbeda suhunya saling bersentuhan, maka akan menuju kesetimbangan
termodinamika. Suhu akhir kedua benda akan sama.
Kalorimetri adalah ilmu dalam pengukuran panas dari reaksi kimia atau
perubahan fisik. Kalorimetri termasuk penggunaan calorimeter. Kata kalorimetri
berasal dari bahasa Latin yaitu calor, yang berarti panas. Kalorimetri adalah
pengukuran kuantitas perubahan panas. Sebagai contoh, jika energi dari reaksi
kimia eksotermal diserap air, perubahan suhu dalam air akan mengukur jumlah
panas yang ditambahkan. Kalorimeter digunakan untuk menghitung energi dari
makanan dengan membakar makanan dalam atmosfer dan mengukur jumlah
energi yang meningkat dalam suhu kalorimeter. Berikut adalah gambar
kalorimeter.

4. 4
Bahan yang masuk kedalam kalorimetri digambarkan sebagai volume air,
sumber panas yang dicirikan sebagai massa air dan wadah atau kalorimeter
dengan massanya dan panas spesifik. Keseimbangan panas diasumsikan setelah
percobaan perubahan suhu digunakan untuk menghitung energi tercapai.
Prinsip kerja dari kalorimeter adalah mengalirkan arus listrik pada
kumparan kawat penghantar yang dimasukan ke dalam air suling. Pada waktu
bergerak dalam kawat penghantar (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan
bertumbukan dengan atom logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa
muatan bertumbukan dengan kecepatan konstan yang sebanding dengan kuat
medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan akan menyebabkan logam
yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor / panas.
Diketahui bahwa semakin besar nilai tegangan listrik dan arus listrik pada
suatu bahan maka tara panas listrik yang dimiliki oleh bahan itu semakin kecil.
Kita dapat melihat seolah pengukuran dengan menggunakan arus kecil
menghasilkan nilai yang kecil. Hal ini merupakan suatu anggapan yang salah
karena dalam pengukuran pertama perubahan suhu yang digunakan sangatlah
kecil berbeda dengan data yang menggunakan arus besar. Tapi jika perubahan
suhu itu sama besarnya maka yang berarus kecil yang mempunyai tara panas
listrik yang besar.
2. Hubungan Antara Kalor, Kerja Dan Energi
Kalor memiliki keterkaitan dengan energy. Dalam hal ini, kalor merupakan
“energi yang berpindah”, karenanya kita perlu mengetahui hubungan antara
satuan kalor dengan satuan energi. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh
Joule dan percobaan-percobaan sejenis lainnya, diketahui bahwa usaha alias kerja
sebesar 4,186 Joule setara dengan 1 kalori kalor.
1 kalori = 4,186 Joule
1 J = 0,24 kal
1 kkal = 1000 kalori = 4186 Joule
1 Btu = 778 ft.lb = 252 kalori = 1055 Joule
(1 kalori = 4,186 Joule dan 1 kkal = 4186 dikenal dengan julukan tara kalor
mekanik)
Kesetaraan panas-energi mekanik pertama kali diukur oleh Joule dengan
mengambil energi mekanik benda jatuh untuk mengaduk air dalam kalorimeter
sehingga air menjadi panas. Energi listrik dapat diubah menjadi panas dengan

5. 5
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:
Keterangan: W= energi listrik (joule)
𝑾 = 𝑽 × 𝑰 × 𝒕 V = tegangan listrik (volt)
I = arus listrik (ampere)
t = lama aliran listrik (sekon)
Di sisi lain, dengan mengukur tegangan yang diberikan V, arus efektif I dan
waktu t, energy listrik yang diberikan pada kalorimeter dapat dihitung dengan
persamaan di atas. Dengan mengukur suhu awal dan akhir kalorimeter, yaitu air,
bejana aluminium dan elemen pemanas, maka energi yang dihasilkan dapat
dihitung. Tentu saja kapasitas kalor spesifik air, aluminium serta elemen pemanas
harus ditentukan dari literature fisika
 Hubungan Energi Listrik Dengan Energi Kalor
Persamaan yang digunakan dalam menghitung energi kalor adalah
Q = m.c. (t2 – t1)
Sesuai dengan hukum kekekalan energi maka berlaku persamaan :
W = Q
I.R.t = m.c.(t2 – t1)
Keterangan :
I = kuat arus listrik (A)
R = Hambatan (ohm)
t = waktu yang dibutuhkan (sekon)
m = massa (kg)
c = kalor jenis (J/ kg C)
t1 = suhu mula - mula (C)
t2 = suhu akhir (C)

6. 6
1.2.2 Pengertian Azas Black
Asas Black adalah suatu prinsip dalam termodinamika yang dikemukakan oleh Joseph
Black. Asas ini menjabarkan:
1. Jika dua buah benda yang berbeda yang suhunya dicampurkan, benda yang
panas member kalor pada benda yang dingin sehingga suhu akhirnya sama
2. Jumlah kalor yang diserap benda dingin sama dengan jumlah kalor yang dilepas
benda panas
3. Benda yang didinginkan melepas kalor yang sama besar dengan kalor yang
diserap bila dipanaskan
Bunyi Asas Black adalah sebagai berikut:
"Pada pencampuran dua zat, banyaknya kalor yang dilepas zat yang suhunya lebih
tinggi sama dengan banyaknya kalor yang diterima zat yang suhunya lebih rendah
Rumus Asas Black
Qlepas = Qterima
Keterangan:
Qlepas adalah jumlah kalor yang dilepas oleh zat
Qterima adalah jumlah kalor yang diterima oleh zat
(M1 X C1) (T1-Ta) = (M2 X C2) (Ta-T2)
Keterangan :
M1 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
C1 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
T1 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih tinggi
Ta = Temperatur akhir pencampuran kedua benda
M2 = Massa benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah
C2 = Kalor jenis benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah
T2 = Temperatur benda yang mempunyai tingkat temperatur lebih rendah
Catatan : Pada pencampuran antara dua zat, sesungguhnya terdapat kalor yang
hilang ke lingkungan sekitar. Misalnya, wadah pencampuran akan menyerap kalor

7. 7
BAB II
ALAT DAN BAHAN
2.1 Alat Praktikum
1. Amperemeter dan Voltmeter
2. Beberapa buah thermometer
3. Hambatan depan
4. Kabel-kabel penghubung
5. Kalorimeter Joule
2.2 Bahan Praktikum
1. Bahan yang digunakan adalah air

8. 8
BAB III
METODE PERCOBAAN
3.1 Metode Percobaan
1. Dicatat suhu, tekanan udara, dan kelembaban ruangan sebelum dan sesudah
percobaan.
2. Ditimbang kalorimeter kosong dan pengaduknya.
3. Ditimbang kalorimeter berisi air untuk mengetahui.
4. Dibuat rangkaian.
5. Diatur Rd dan E sehingga didapatkan harga arus dan tegangan yang pantas.
6. Dimati suhu awal kalorimeter (t1).
7. Dijalankan arus selama kira-kira 20 menit
8. Diamati suhu air kalorimeter (t2).
9. Dimatikan arus dan diamati penurunan suhu selama waktu yang digunakan pada
langkah no. 7
10. Diganti air yang ada dalam kalorimeter, dan ditimbang kalorimeter yang berisi air
ini (diisi kalorimeter dengan massa air yang berbeda dengan percobaan terdahulu).
11. Diulang langkah no. 6 s/d no. 9.
12. Diulang percobaan ini dengan merubah arus dan waktu yang digunakan.

9. 9
BAB IV
HASIL DAN PENGAMATAN
4.1 Data Pengamatan
Keadaan ruangan P (cm)Hg T (C) C(%)
Sebelum percobaan 75,5 cmHg 27C 60%
Sesudah percobaan 75,5 cmHg 28C 62%
Percobaan 1 Percobaan 2
t (s) T (suhu)
naik (C)
T (suhu)
turun (C)
t (s) T (suhu)
naik(C)
T (suhu)
turun (C)
0 30C 35C 0 31C 36,5C
60 31C 34,5C 60 32C 35,5C
120 32C 34,5C 120 33C 36,5C
180 32,5C 34,2C 180 34C 36C
240 33C 34C 240 34,5C 36C
300 33C 34C 300 34,5C 36C
360 34C 34C 360 35C 36C
420 35C 34C 420 36C 35,5C
480 35C 34C 480 36,5C 35,5C
No Mk(gr) Ma(gr) V(volt) I(A) T1
oC T2’oC T3
oC ∆T’oC T2
oC W (Kal) Q (Kal) C
1
30,6
gr
38,3
gr
2 0,8 30 oC 35oC 34 oC 1 36oC
184,32
kal
269,641
kal
0,683
2
30,6
gr
48,3
gr
3 1 31oC 36,5oC 35,5oC 1 37,5oC
345,6
kal
357,111
kal
0,967
x̅ 30,6 43,3 2,5 0,9 30,5 35,75 34,75 1 36,7 264,96 313,376 0,825

10. 10
4.2 Perhitungan
Percobaan pertama
2 volt
Percobaan kedua
3 volt
Perhitungan untuk ∆𝑻 (oC) Perhitungan untuk ∆𝑻 (oC)
∆T’ = T2’ – T3
= 35 - 34
= 1
∆T’ = T2’ – T3
= 36,5 – 35,5
= 1
Perhitungan untuk T2 (oC) Perhitungan untuk T2 (oC)
T2 = T2’ + ∆T’
= 35 + 1
= 36
T2 = T2’ + ∆T’
= 36,5 + 1
= 37,5
Perhitungan untuk energi listrik (W) Perhitungan untuk energi listrik (W)
W = V × I × t
= 2 × 0,8 × 480
= 768Joule × 0,24
= 184,32 kal
W = V × I × t
= 3× 1 × 480
= 1440 × 0,24
= 345,6 kal
Perhitungan untuk kalor (Q) Perhitungan untuk kalor (Q)
Q = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑇
= (Ma.Ca) + (Mk.Ck) ∆T
= [(38,3 . 1) + (30,6 . 0,217)] (T2 –T1)
= (38,3 + 6,6402) (36-30)
= 269,641 kal
Q = 𝑚 × 𝑐 × ∆𝑇
= (Ma.Ca) + (Mk.Ck) ∆T
= [(48,3 . 1) + (30,6 . 0,217)] (T2 –T1)
= (39,5 + 24,521) (37,5-31)
= 357,111 kal
Perhitungan untuk factor koreksi (C) Perhitungan untuk factor koreksi (C)
C =
𝑊
𝑄
=
184 ,32
269,641
= 0,683
C =
𝑊
𝑄
=
345 ,6
357,111
= 0,967
Menghitung rata-rata
x̅ =
nilai 1+nilai 2
2
Mk =
30,6+30 ,6
2
= 30,6 ∆T’ =
1+1
2
= 1
Ma =
38,3+48,3
2
= 43,3 T2 =
36+37,5
2
= 36,75
T1 =
30+31
2
= 30,5 W =
184 ,32+345,6
2
= 264,96
T2’ =
35+36,5
2
= 35,75 Q =
269,641 +354 ,111
2

11. 11
= 313,376
T3 =
34+35,5
2
= 34,75 C =
0,683+0,967
2
= 0,825

12. 12
BAB V
PEMBAHASAN
Berdasarkan dengan tujuan praktikum kali ini kita akan membahas tentang proses
perubahan energi listrik menjadi kalor. Pada kalorimeter terjadi perubahan energi dari energi
listrik menjadi energi sesuai dengan hukum kekekalan energi yang menyatakan energi tidak
dapat diciptakan dan energi tidak dapat dimusnahkan..
Prinsip kerja dari calorimeter itu sendiri adalah mengalirkan arus listrik pada
kumparan kawat penghantar yang dimasukan ke dalam air suling. Pada waktu bergerak dalam
kawat penghantar (akibat perbedaan potenial) pembawa muatan bertumbukan dengan atom
logam dan kehilangan energi. Akibatnya pembawa muatan bertumbukan dengan kecepatan
konstan yang sebanding dengan kuat medan listriknya. Tumbukan oleh pembawa muatan
akan menyebabkan logam yang dialiri arus listrik memperoleh energi yaitu energi kalor /
panas.
Berdasarkan data hasil praktikum diketahui tegangan yang digunakan adalah 2volt
dengan arus 0,8 ampere dan 3 volt dengan arus 1 ampere dengan waktu yang sama yaitu 480
detik. Pada hasil praktikum terlihat bahwa hasil perhitungan dengan menggunakan arus kecil
menghasilkan nilai yang kecil. Energi listrik dihasilkan dengan menggunakan rumus:
W= V.I.t
Kalor Mengalir dari bagian bertemperatur tingi menuju bagian yang betemperatur
rendah. Jika sistem berada dalam keadaan terisolasi sempurna, tidak terjadi aliran energi dari
lingkungan menuju kesistem dan sebaliknya, bersandar pada hukum kekekalan energi, kalor
yang dilepas dari bagian bertemperatur tinggi sama dengan kalor yang diterima oleh bagian
yang bertemperatur lebih rendah. Ungkapan azas Black menyatakan :
Kalor lepas = Kalor yang diserap
Pertukaran energi yang berlangsung seperti diatas merupakan dasar kerja kalorimeter.
Bila kapasitas kalor dari kalorimeter diketahui, maka calorimeter dapat digunakan untuk
menentukan kalor jenis suatu zat. Metode yang digunakan dikenal denagan metode
pencampuran, yaitu benda yang ingin diketahui kalor jenisnya dipanasi sampai temperature
t2, kemudian dimasukkan dalam calorimeter yang berada dalam kesetimbangan temperature t1
dengan air didalamnya, sehingga terjadi keseimbangan temperatur t3 dari pencampuran antara
kalorimeter berisi air dingin dengan benda.

13. 13
Factor terpenting yang harus diperhatikan dalam kalorimeter adalah semaksimal
mungkin system kalorimeter berada dalam kondisi terisolasi dengan lingkungannya (tidak
terjadi pertukaran kalor antara kalorimeter dengan lingkungannya). Namun pada praktikum
kali ini masih adanya pengaruh dari luar, sehingga calorimeter tidak dalam keadaan yang
terisolasi sehingga didaparkan t2‘
Pada percobaan kali ini mempunyai suatu nilai ketetapan, dimana kalor dengan
menggunakan ketetapan alumunium yaitu 0,217 kal/goC. Dan juga mempunyai hasil yang
harus diubah nilai satuannya, dimana W memiliki satuan Joule (J) dan harus diubah menjadi
kal, agar memiliki satuan yang sama dengan Q yaitu kal, dimana 1 Joule= 0,24 Kal. Dengan
demikian factor konversi dapat dihitung dengan rumus:
C=
𝑊
𝑄

14. 14
BAB VI
KESIMPULAN
Dari hasil percobaan yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan:
1. Suhu didefinisikan sebagai derajat panas dinginnya suatu benda.
2. Kalor merupakan perpindahan suatu energi panas yang disebabkan adanya suhu atau
usaha suatu benda. Kalori bukan termasuk Satuan Internasional, Satuan Internasional
dari kalor adalah Joule.
3. Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu
benda(zat) bergantung pada 3 faktor: (a) massa zat, (b) jenis zat (kalor jenis), (c)
perubahan suhu. Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
Q = m.c.(T2 – T1)
4. Semakin besar volt semakin besar energi listrik yang dihasilkan sedangkan seemakin
kecil volt semakin kecil energy listrik yang dihasilkan.
5. Pengukuran kalor jenis dengan kalorimeter didasarkan pada asas Black, yaitu kalor yang
diterima oleh calorimeter sama dengan kalor yang diberikan oleh zat yang dicari kalor
jenisnya.

15. 15
DAFTAR PUSTAKA
Marthon Kanginan, Sain Fisika SMP. Penerbit Erlangga, Jakarta, 2004
Widagdo Mangunwiyoto Harjono.Pokok-Pokok Fisika SMP Untuk Kelas VIII. Penerbit
Erlangga, Jakarta, 2004.
Holman, J.P. 1994. Perpindahan Kalor. Erlangga. Jakarta
Young, Hugh D. 2002. Fisika Universitas. Erlangga. Jakarta