Tuesday, 22 May 2018

LAPORAN PRAKTIKUM PENGUKURAN DAYA SATU FASA


Telah dilakukan pecobaan tentang pengukuran daya satu fasa dengan tujuan untuk mempelajari cara pengukuran daya listrik satu fasa dengan cara tiga amperemeter dan dengan cara tiga voltmeter. Percobaan dilakukan dalam dua rangkaian. Pada percobaan pertama yaitupengukuran daya listrik satu fasa dengan cara tiga amperemeter dilakukan dengan mengubah tegangan sumbernya (5V, 10V, 15V, 20V, 25V, 30V) kemudian didapatkan data besar arus I1, I2, I3yang kemudan dapat dihitung untuk nilai daya listrik satu fasanya dengan persamaan(2). Dengan hambatan penggantinya adalah disusun secara parallel yang nilainya 100.288Ω. Percobaan kedua yaitu pengukuran daya listrik satu fasa dengan cara tiga voltmeter dilakukan dengan mengubah tegangan sumbernya (5V, 10V, 15V, 20V, 25V, 30V) kemudian didapatkan data besar arus V1, V2, V3 yang kemudan dapat dihitung untuk nilai daya listrik satu fasanya dengan persamaan (3). Dari hasil percobaan didapat daya satu fasa rata-rata yang didapatkan dengan metode tiga ampermeter yaitu 1,09778 Watt dan daya satu fasa rata-rata yang didapatkan dengan metode tiga voltmeter yaitu 0,1505 Watt.Dari kedua cara pengukuran daya yaitu dengan cara tiga ampermeter dan tiga voltmeter didapatkan hasil perhitungan daya listrik satu fasa antara menggunakan tiga amperemeter dan tiga voltmeter menunjukkan hasil yang berbeda.Hal ini dikarenakan factor keefektifan rangkaian yang digunakan. Pada percobaan ini rangkaian yang lebih efektif yaitu dengan metode tiga amperemeter.Daya listrik satu fasa yang dihasilkan dengan metode tiga amperemeter menunjukkan hasil yang lebih besar daripada dengan menggunakan metode tiga voltmeter.Dari keadaan ini terdapat jenis daya yang dipakai diantaranya daya semu, daya sesaat dan sebagainya yang memungkinkan pengukuran mempunyai hasil pengukuran yang kurang efektif.

Kata Kunci—Arus, Amperemeter, Daya Satu Fasa, Tegangan, voltmeter.

I. PENDAHULUAN

Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt. Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dengan hambatan listrik menimbulkan kerja. Peranti mengkonversi kerja ini ke dalam berbagai bentuk yang berguna, seperti panas (seperti pada pemanas listrik), cahaya (seperti pada bola lampu), energi kinetic (motor listrik), dan suara (loudspeaker). Listrik dapat diperoleh dari pembangkit listrik atau penyimpan energi seperti baterai[2].
Daya listrik, seperti daya mekanik, dilambangkan oleh huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung menggunakan Hukum Joule, sesuai nama fisikawan Britania James Joule, yang pertama kali menunjukkan bahwa energi listrik dapat berubah menjadi energy mekanik, dan sebaliknya.
....................................................................................................................................................................................................(1)
Dimana P adalah daya (watt atau W), I adalah arus (ampere atau A),V adalah perbedaan potensial (volt atau V)[3].
Gambar 1 Segitiga Daya
Impedansi Z dalam hal ini dapat terdiri dari berbagai jenis beban resistif, induktif, kapasitif ataupun kombinasi dari ketiga jenis beban sehingga sebuah impedansi Z yang memiliki karakteristik gabungan dari karakteristik berbagai jenis beban yang menyusunnya. Yang dimaksud dengan karakteristik beban adalah jenis daya yang diserapnya, sifat arus dan tegangannya yang bila digabungkan dengan jenis beban yang berbeda dapat terbentuk karakteristik yang lebih baik maupun lebih buruk (jika dilihat dari sudut pandang yang berbeda-beda). Pada pengukuran daya, ada juga yang dikenal dengan faktor daya, yaitu perbandingan antara daya aktif (Watt) dengan daya semu (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu. cosφ=P/S[2].
Faktor daya atau faktor kerja adalah perbandingan antara daya aktif (watt) dengan daya semu/daya total (VA), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya semu/daya total (lihat gambar 1). Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu. Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh perusahaan listrik memiliki faktor daya satu, maka daya maksimum yang ditransfer setara dengan kapasitas sistim pendistribusian. Sehingga, dengan beban yang terinduksi dan jika faktor daya berkisar dari 0,2 hingga 0,5, maka kapasitas jaringan distribusi listrik menjadi tertekan. Jadi, daya reaktif (VAR) harus serendah mungkin untuk keluaran kW yang sama dalam rangka meminimalkan kebutuhan daya total (VA). Faktor Daya / Faktor kerja menggambarkan sudut phasa antara daya aktif dan daya semu. Faktor daya yang rendah merugikan karena mengakibatkan arus beban tinggi. Perbaikan faktor daya ini menggunakan kapasitor[1].

II. METODE
Dalam percobaan pengukuran daya satu fasa dilakukan dengan dua rangkaian percobaan. Untuk percobaan pertama yaitu dengan metode tiga amperemeter. Kedua, yaitu dengan metode tiga voltmeter. Untuk percobaan ini digunakan alat seperti Vari AC, Voltmeter, Amperemeter, Induktor, Resistor dua buah, Kabel Buaya.
Percobaan pertama yaitu mengukur daya listrik satu fasa dengan metode tiga amperemeter.Langkah awal yang dilakukan yaitu resistor, beban(R+L), ampermeter dan Vari AC disusun sehingga membentuk suatu rangkaian percobaan seperti pada gambar 1. Setelah rangkaian tersusun,, Vari AC dinyalakan dan diatur tegangan sumbernya ( 5V ,10V ,15V ,20V ,25V ,30V ). Selanjutnya diukur nilai arus A1, A2, A3 pada ampermeter. Percobaan diulangi dengan tegangan sumber yang berbeda ( 5V ,10V ,15V ,20V ,25V ,30V ). Pada percobaan yang pertama didapatkan nilai arus I1, I2, I3untuk masing-masing tegangan yang berbeda.

Gambar (1) Rangkaian percobaan dengan metode tiga amperemeter

Dari tujuan percobaan yaitu mempelajari cara mengukur daya listrik satu fasa dengan cara tiga amperemeter, maka untuk dapat menentukaan nilai daya listrik tersebut dapat digunakan persamaan sebagai berikut :

....................................................................................................................................................................................................(2)

dimana, P adalah daya yang dicari nilainya, R adalah hambatan pengganti rangkaian, dan I adalah arus listrik yang telah didapat dari percobaan.
Pada percobaan yang kedua yaitu mengukur daya listrik satu fasa dengan metode tiga voltmeter. Dalam percobaan ini langkah awal yang dilakukan adalah resistor, beban(R+L), voltmeter dan Vari AC disusun sehingga membentuk suatu rangkaian percobaan seperti pada gambar 2 .Setelah rangkaian tersusun,, Vari AC dinyalakan dan diatur tegangan sumbernya atau V1 ( 5V ,10V ,15V ,20V ,25V ,30V ). Selanjutnya diukur nilai tegangan V2 dan V3 pada voltmeter. Percobaan diulangi dengan tegangan sumber yang berbeda ( 5V ,10V ,15V ,20V ,25V ,30V ). Pada percobaan yang kedua ini didapatkan nilai tegangan V2 dan V3 untuk masing-masing tegangan sumber atau V1 yang berbeda.

Gambar (2) Rangkaian percobaan dengan metode tiga Voltmeter

Dari tujuan percobaan yaitu mempelajari cara mengukur daya listrik satu fasa dengan cara tiga voltmeter, maka untuk dapat menentukaan nilai daya listrik tersebut dapat digunakan persamaan sebagai berikut :

....................................................................................................................................................................................................(3)

dimana, P adalah daya yang dicari nilainya, R adalah hambatan pengganti rangkaian, dan V adalah tegangan yang telah didapat dari percobaan.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dengan Metode Tiga Amperemeter

Percobaan yang pertama bertujuan untuk mempelajari cara mengukur daya satu fasa dengan metode tiga amperemeter. Sehingga untuk mendapatkan daya listrik satu fasa dapat dilakukan dengan perhitungan menggunakan persamaan(2) . Sumber tegangan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu sumber tegangan AC dengan variasi tegangan sumber sebesar 5V ,10V ,15V ,20V ,25V ,30V. Resistor (R) yang digunakan bernilai 330 Ω dan beban (Z) yang digunakan adalah Induktor 330 mH dan Resistor 100Ω sehingga nilai beban Z adalah 144,07169 . Untuk R pengganti yang digunakan yaitu dihitung secara paralel (gambar 2). Dari percobaan diperoleh data arus I1, I2, I3 .Sehingga dapat dihitung nilai daya listrik satu fasanya. Dibawah ini adalah hasil dari percobaan dan perhitungan daya listrik satu fasa yang dihasilkan dalam percobaan ini.

Tabel 1Data nilai I1, I2, I3 dan Perhitungan Daya Listrik Satu Fasa
No.
V(Volt)
I1(A)
I2(A)
I3 (A)
R (Ω)
P(W)
1
5.166
0.064
0.048
0.015
100.288
0.079
2
10
0.124
0.094
0.029
100.288
0.286
3
15.09
0.19
0.142
0.045
100.288
0.698
4
20.07
0.25
0.19
0.059
100.288
1.149
5
25.09
0.313
0.237
0.074
100.288
1.821
6
30.07
0.371
0.281
0.088
100.288
2.554


Pada tabel hasil percobaan diatas dapat dianalisis bahwasemakin besar teganagan yang diberikan maka arusnya juga semakin membesar. Dapat dianalisa bahwa data diatas menunjukkanarus yang masuk pada rangkaiansama dengan total arus yang keluar rangkaian. Hasil dari percobaan ini sesuai dengan Hukum Arus Kirchoff yang menyatakan bahwa besarnya arus yang masuk pada rangkaian sama dengan besar arus yang keluar rangkaian .

Selain itu juga dapat dilihat bahwa daya listrik satu fasa yang dihasilkan semakin bertambah seiring bertambahnya tegangan sumber yang diberikan dan arus yang mengalir pada rangkaian. Dalam percobaan ini daya rata-rata yang diperoleh adalah 1,09778 Watt.

Dengan Metode Tiga Voltmeter

Percobaan yang keduabertujuan untuk mempelajari cara mengukur daya satu fasa dengan metode tiga voltmeter. Sehingga untuk mendapatkan daya listrik satu fasa dapat dilakukan dengan perhitungan menggunakan persamaan(3) . Sumber tegangan yang digunakan dalam percobaan ini yaitu sumber tegangan AC dengan variasi tegangan sumber sebesar 5V ,10V ,15V ,20V ,25V ,30V. Resistor (R) yang digunakan bernilai 330 Ω dan beban (Z) yang digunakan adalah Induktor 330 mH dan Resistor 100Ω sehingga nilai beban Z adalah 144,07169 . Untuk R pengganti yang digunakan yaitu dihitung secara seri (gambar 3).Dalam percobaan ini diperoleh data teganganV1, V2, V3 .Sehingga dapat dihitung nilai daya listrik satu fasanya. Dibawah ini adalah hasil dari percobaan dan perhitungan daya listrik satu fasa yang dihasilkan dalam percobaan kedua.

Tabel 2Data nilai V1, V2, V3 dan Perhitungan Daya Listrik Satu Fasa
No.
V (Volt)
V1 (Volt)
V2 (Volt)
V3 (Volt)
R(Ω)
P(W)
1
5.07
5.07
3.93
1.16
474.072
0.0094
2
10.06
10.06
7.64
2.3
474.072
0.0396
3
15
15
11.42
3.44
474.072
0.08728
4
20.08
20.08
15.2
4.6
474.072
0.15927
5
25.09
25.09
18.98
5.59
474.072
0.25104
6
30.01
30.01
22.7
6.87
474.072
0.35661

Pada tabel hasil percobaan diatas dapat dianalisis bahwa nilai V1 hampir mendekati nilai penjumlahan dari V2 dan V3. Hal ini sesuai dengan Hukum Tegangan Kirchoff yang menyatakan bahwa jumlah tegangan tiap komponen pada sebuah loop sama dengan nol.
Selain itu juga dapat dianalisis bahwa daya listrik satu fasa yang dihasilkan semakin bertambah seiring bertambahnya tegangan sumber yang diberikan.Dalam percobaan ini daya rata-rata yang diperoleh adalah 0,1505 Watt.
Dari kedua metode yang telah dilakukan dengan menggunakan metode tiga amperemeter dan tiga voltmeter daya yang diperoleh akan semakin besar jika tegangan sumber yang diberikan juga semakin besar.Percobaan ini menunjukkan kesesuaian dengan teori yang menyatakan bahwa daya itu sebanding dengan tegangan. Dari kedua cara pengukuran daya yaitu dengan cara tiga ampermeter dan tiga voltmeterdidapatkan data hasil percobaan yang berbeda. Hasil perhitungan daya listrik satu fasa antara menggunakan tiga amperemeter dan tiga voltmeter juga menunjukkan hasil yang berbeda. Daya yang didapatkan dengan metode tiga ampermeter yaitu 0.078576W; 0.28577W; 0.697552W; 1.149249W; 1.821429W; 2.554132W. Sedangkan daya yang didapatkan dengan metode tiga ampermeter yaitu 0.0094W; 0.0396W; 0.08728W; 0.15927W; 0.25104W; 0.35661W.Dapat dianalisa bahwa daya satu fasa yang dihasilkan dengan metode tiga amperemeter menunjukkan hasil yang lebih besar daripada dengan menggunakan metode tiga voltmeter.Hal ini mungkin karena factor keefektifan suatu rangkaian dimana dalam hal ini rangkaian dengan metode tiga amperemeter lebih efektif dimana pada rangkaian tiga amperemeter, hambatan disusun secara parallel sedangkan pada rangkaian 3 voltmeter hambatan yang digunakan disusun secara seri sehingga hal tersebut mempengaruhi nilai hambatan pengganti dimana nilai hambatan yang disusun parallel lebih kecil daripada hambatan yang disusun seri , sehingga daya yang dihasilkan juga lebih besar pada percobaan dengan metode tiga amperemeter daripada dengan metode tiga voltmeter.Dari keadaan ini terdapat jenis daya yang dipakai diantaranya daya semu, daya sesaat dan sebagainya yang memungkinkan pengukuran mempunyai hasil pengukuran yang kurang efektif.

IV. KESIMPULAN
Dari hasil percobaan dapat ditarik kesimpulan bahwa daya satu fasa rata-rata yang didapatkan dengan metode tiga ampermeter yaitu1,09778 Watt. Sedangkan dayasatu fasa rata-rata yang didapatkan dengan metode tiga voltmeter yaitu 0,1505 Watt.Dari kedua cara pengukuran daya yaitu dengan cara tiga ampermeter dan tiga voltmeter didapatkan hasil perhitungan daya listrik satu fasa antara menggunakan tiga amperemeter dan tiga voltmeter menunjukkan hasil yang berbeda.Hal ini dikarenakan factor keefektifan rangkaian yang digunakan. Pada percobaan ini rangkaian yang lebih efektif yaitu dengan metode tiga amperemeter.Daya listrik satu fasa yang dihasilkan dengan metode tiga amperemeter menunjukkan hasil yang lebih besar daripada dengan menggunakan metode tiga voltmeter.Dari keadaan ini terdapat jenis daya yang dipakai diantaranya daya semu, daya sesaat dan sebagainya yang memungkinkan pengukuran mempunyai hasil pengukuran yang kurang efektif.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Dosen Teknik Elektro UI.Modul Praktikum Pengukuran Besaran Listrik. Jakarta:UI-Press,2006
[2]Douglas Giancoli, C. Fisika Jilid 1. Jakarta: Erlangga, 2001
[3]Serway&Jewett . Physics for Scientist and Engineer. California:Thomson books,2004.

at No comments:

LAPORAN PRAKTIKUM KONDUKTIVITAS TERMAL "Analisa Nilai Konduktivitas Thermal pada Beberapa Jenis Material Padatan"


Telah dilakukan tentang konduktivitas listrik beberapa material padatan yang bertujuan untuk mengetahui nilai konduktivitas beberapa material padatan serta mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi nilai konduktivitas material padatan. Prinsip yang digunakan pada percobaan ini adalah perpindahan panas secara konduksi. Dalam praktikum ini menggunakan tiga jenis sampel material padatan, yakni lempung, batu bricon dan kayu. Pada masing-masing sampel material padatan dibentuk silinder. Lalu ditumpuk diantara dua buah besi. Kemudian dipanaskan selama 5 menit di atas kompor. Dan didapatkan empat titik temperatur yang digunakan untuk mencari nilai konduktivitas termal pada sampel material padatan. berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan nilai konduktivitas thermal lempung sebesar 16,3379 W/m0C, batu bricon 7,0362 W/m0C dan kayu 4,4968 W/m0C. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai konduktivitas suatu material padatan yaitu ikatan yang terjadi pada masing-masing material, kalor jenis benda, luas penampang material, dan juga waktu pemanasan material.

Kata Kunci— Ikatan Kimia, Konduksi, Konduktivitas Termal, Perpindahan Panas.


I. PENDAHULUAN

Setiap Material pasti mengalami proses perpindahan panas. Namun proses ini tidak bisa diamati tetapi pengaruhnya bisa dirasakan dan diukur. Perpindahan panas meliputi konduksi, konveksi dan radiasi, dimana proses-proses perpindahan panas ini banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai contohnya yaitu saat memanaskan air. Proses perpindahan panas yang terjadi saat memanaskan air ini yaitu proses konveksi. Konveksi merupakan proses perpindahan panas yang pada umunya terjadi pada zat cair. Perpindahan panas secara konveksi merupakan perpindahan panas yang diikuti pergerakan media perambatannya.

Perpindahan panas adalah perpindahan energi yang terjadi pada benda atau material yang bersuhu tinggi menuju ke suhu yang lebih rendah, hingga tercapainya kesetimbangan panas. Kesetimbangan panas terjadi jika panas dari sumber panas sama dengan jumlah panas benda yang dipanaskan dengan panas yang disebarkan oleh benda tersebut ke medium sekitarnya. Proses perpindahan panas ini berlangsung dalam 3 mekanisme, yaitu konduksi, konveksi dan radiasi[2].
Konduksi adalah perpindahan panas atau kalor melalui satu jenis zat sehingga konduksi merupakan satu proses pendalaman karena proses perpindahan kalor ini hanya terjadi di dalam bahan. Arah aliran energi kalor adalah dari titik bersuhu tinggi ke titik bersuhu rendah. Perpindahan panas konduksi umumnya terjadi pada zat padat. Proses perpindahan panas konduksi terjadi dengan tanpa diikuti media penghantarnya. Contoh perpindahan panas secara konduksi dalam kehidupan sehari-hari yaitu saat mengaduk kopi dengan sendok, ujung pegangan sendok juga akan terasa panas walaupun tidak tercelup ke dalam kopi yang panas[1].
Proses perpindahan kalor secara konduksi dilihat secara atomik merupakan pertukaran energi kinetik antar molekul (atom), dimana partikel yang energinya rendah dapat meningkat dengan menumbuk partikel dengan energi yang lebih tinggi. Sebelum dipanaskan elektron dari logam bergetar pada posisi setimbang. Pada ujung logam mulai dipanaskan, pada bagian ini atom dan elektron bergetar dengan amplitudo yang makin membesar. Selanjutnya bertumbukan dengan atom dan elektron disekitarnya dan memindahkan sebagian energinya. Kejadian ini berlanjut hingga pada atom dan elektron di ujung logam yang satunya. Konduksi terjadi melalui getaran dan gerakan elektron bebas[4].
Jumlah panas yang dikonduksikan melalui material persatuan waktu dituliskan oleh persamaan:

Konveksi adalah perpindahan panas atau kalor dengan cara gerakan partikel yang telah dipanaskan. Besarnya konveksi tergantung pada luas permukaan benda yang bersinggungan dengan fluida (A), perbedaan suhu antara permukaan benda dengan fluida (deltaT), koefisien konveksi (h). Konveksi hanya dapat terjadi melalui zat yang mengalir, maka bentuk pengangkutan kalor ini hanya terdapat pada zat cair dan gas. Pada pemanasan zat ini terjadi aliran, karena massa yang akan dipanaskan tidak sekaligus dibawa ke suhu yang sama tinggi. Oleh karena itu bagian yang paling banyak atau yang pertama dipanaskan memperoleh massa jenis yang lebih kecil daripada bagian massa yang lebih dingin. Sebagai akibatnya terjadi sirkulasi, sehingga kalor akhirnya tersebar pada seluruh zat. Perpindahan panas konveksi merupakan perpindahan panas yang terjadi dengan diikuti oleh pergerakan media perambatannya[1].
Perpindahan panas radiasi adalah perpindahan panas yang terjadi karena pancaran radiasi gelombang elektromagnetik. Perpindahan pans radiasi berlangsung elektromagnetik dengan panjang gelombang pada interval tertentu. Jadi perpindahan pans radiasi tidak memerlukan media, sehingga panas dapat berlangsung dalam ruangan hampa udara. Benda yang dapat memancarkan pans dengan sempurna disebut radiator yang sempurna dan dikenal sebagai benda hitam. Sedangkan benda yang ttidak dapat memancarkan panas dengan sempurna disebut benda abu-abu[1].
Daya hantar panas atau konduktivitas termal adalah sifat bahan yang menunjukkan berap cepat bahan itu dapat menghantarkan panas konduksi. Koefiesien konduksi (k) adalah jumlah panas yang mengalir tiap satuan waktu melalui tebal dinding 1 ft yang luasnya 1 ft2 apabila diberi beda suhu 1°C. Daya hantar pans dapat diukur berdasarkan hokum Fourier. Pada umumnya daya hantar panas suatu bahan harus diukur denagn mengadaan percobaan. Daya hantar panas biasa dipengaruhi oleh suhu. Koefisien konduktivitas termal k didefinisikan sebagai laju panas pada suatu benda dengan suatu gradien temperature. Dengan kata lain konduktivitas termal menyatakan kemampuan bahan menghantarkan kalor. Koefisien konduktivitas termal (k) merupakan formulasi laju panas pada suatu benda dengan suatu gradien temperature. Nilai konduktivitas termal sangat berperan penting untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi yang baik atau buruk[3].
Bahan yang mempunyai konduktivitas yang baik disebut dengan konduktor, misalnya logam. Sedangkan bahna yang mempunyai konduktivitas jelek disebut isolator, misalnya asbes, wol, dsb. Suatu bahan dikatakan konduktor apabila bahan tersebut mempunyai nilai k yang besar yaitu > 4.15 W/m°C, biasanya bahan tersebut terbuat dari logam. Sedangkan untuk isolator mempunyai nilai k < 4.01 W/m°C, biasanya bahan tersebut terbuat dari bahan bukan logam.Nilai konduktivitas termal penting untuk menentukan jenis dari penghantar yaitu konduksi panas yang baik (good conductor) untuk nilai koefisien konduktivitas termal yang besar dan penghantar panas yang tidak baik (good isolator) untuk nilai koefisien panas yang kecil[4].
Tabel 1 Nilai konduktivitas termal berbagai bahan pada 0℃[1]
Bahan
Konduktivitas termal(k) W/M ℃
Logam
Perak(murni)
410
Tembaga(murni)
385
Alumunium (murni)
202
Nikel(murni)
93
Besi(murni)
73
Baja karbon,1%
43
Timbal (murni)
35
Baja krom – nikel (18%Cr,8%Ni)
16.3
Bukan logam
Kuarsa(sejajar sumbu)
41.6
Magnesit
4.15
Marmar
2.08-2.94
Batu pasir
1.83
Kaca, jendela
0.78
Kayu, maple atau ek
0.17
Serbuk gergaji
0.059
Wol kaca
0.038

Konduktivitas termal dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah suhu, kepadatan dan porositas dan kandungan uap air. Suhu memiliki pengaruh yang sangat kecil, namun tetap saja dikatakan bahwa suhu memiliki pengaruh terhadap konduktivitas. Karena semakin bertambahnya suhu, konduktivitas bahan tertentu juga akan meningkat. Kepadatan dan porositas suatu benda berpengaruh pada konduktivitas suatu benda, semakin banyak rongga pada benda tersebut maka semakin besar persentasi porositasnya. Dan semakin besar porositas menyebabkan nilai konduktivitas semakin menurun.. Kandungan uap air juga mempengaruhi konduktivitas thermal. Konduksi termal akan meningkat seiring meningkatnya kandungan kelembaman suatu benda[2].
Gambar 1. Contoh proses konduksi dengan dirangkai seri

II. METODE
Alat dan Bahan
Percobaan konduktivitas termal ini digunakan alat yang meliputi satu set kompor listrik beserta kasa sebagai pemanas, pyrometer sebagai alat pengukur suhu, penjepit untuk mengambil sampel dari kompor. Kemudian bahan yang digunakan yakni tiga jenis sampel material padatan yakni lempung dengan d=2 cm dan t=1,7 cm; batu bricon dengan d=2,7 cm dan t=2 cm; dan kayu dengan d=2,2 cm dan t=1,5 cm. Dua buah besi dengan d=2,3cm dan t=1,7cm sebagai media penghantar panas, serta air sebagai pendingin besi. Berikut merupakan ketiga sampel dan besi yang digunakan pada percobaan ini
Gambar 2. Tiga buah sampel yang digunakan saat praktikum
Gambar 3. Rangakaian Seri Percobaan
Langkah kerja
Percobaan ini dilakukan dengan ketiga sampel yang telah ditentukan. Pertama setelah semua alat dan bahan disiapkan dan telah dipastikan alat dalam kondisi yang baik, kompor dinyalakan kemudian sampel disusun secara seri dengan kedua buah besi. Dimana sampel material padatan berada diantara dua buah besi tersebut. Pemanasan ini dilakukan selama 5 menit. Setelah dipanaskan selama 10 menit diukur besar suhu tiap ujung besi dengan pyrometer. Sehingga didapatkan T1, T2, T3 dan T4 dalam 3 kali pengulangan. Kemudian besi tersebut didinginkan hingga kembali pada suhu awal. Selanjutnya dilakukan pengulangan untuk jenis sampel material padatan yang lain. Secara sistematis langkah kerja percobaan digambarkan sebagai berikut

Gambar 4. Flowchart

III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Data

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan didapatkan data seperti pada tabel 1 berikut, dengan sampel yang digunakan yaitu lempung, batu bricon dan kayu serta dua buah besi sebagai penghantar.

Tabel 2. Data hasil praktikum dengan sampel lempung
Rata-rata
T1 0C
T2 0C
T3 0C
T4 0C
40
42
63
68
39
41
63
66
39
40
62
65
39,33
41
62,67
66,33
Tabel 3. Data hasil praktikum dengan sampel batu bricon





Rata-rata
T1 0C
T2 0C
T3 0C
T4 0C
38
43
63
66
37
42
63
65
37
41
62
64
37,33
42
62,67
65
Tabel 4. Data hasil praktikum dengan sampel kayu
Rata-rata
T1 0C
T2 0C
T3 0C
T4 0C
40
41
62
62
38
40
61
63
39
40
61
63
39
40,33
61,33
62,67
B. Perhitungan
Berdasarkan data yang telah diperoleh dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai konduktivitas termal untuk masing-masing sampel (lempung, batu bricon dan kayu) menggunakan persamaan 1. Berikut merupakan contoh perhitungan konduktivitas termal kayu

Setelah dilakukan perhitungan nilai konduktivitas termal masing-masing sampel, berikut hasil yang diperoleh
Tabel 5. Data hasil perhitungan nilai konduktivitas sampel
Sampel
k (W/m0C)
Lempung
16,3379
Batu bricon
7,0362
Kayu
4,4968

C. Pembahasan
      Percobaan konduktivitas termal ini bertujuan untuk mengetahu nilai konduktivitas termal untuk masing-masing sampe yang digunakan (lempung, batu bricon dan kayu). Percobaan ini juga untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi nilai konduktivitas termal beberapa material padatan.
Percobaan ini dilakukan dengan sampel material padatan dan dua buah besi sebagai penghatar panas disusun secara seri dengan sampel diletakkan diantara dua besi besi. susunan seri ini menyebabkan kalor yang merambat pada besi bawah, sampel dan juga besi atas adalah sama. kalor pada msing-masing material juga sama dengan kalor totalnya.
Berdasarkan percobaan dan perhitungan yang telah dilakukan didapatkan nilai konduktivitas termal untuk masing-masing sampel yaitu, lempung 16,3379 W/m0C, batu bricon 7,0362 W/m0C dan kayu 4,4968 W/m0C. Besar nilai konduktivitas antara bahan logam dan non logam berbeda. perbedaan ini dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti perbedaan ikatan yang terjadi pada masing-masing material, kalor jenis benda, luas penampang material, dan juga waktu pemanasan material.
Keberadaan elektron dalam bahan mempengaruhi proses konduksi yang terjadi dalam bahan tersebut. pada material bahan logam, terdapat banyak elektron bebas didalamnya. Sehingga ketika suatu benda bahan logam diberikan kalo pada salah satu ujung atau permukaannya, maka elektron-elektron bebas tersebut akan memiliki energi yang cukup bergera denagn cepat dan menumbuk elektron-elektron bebas lainnya. adanya tumbukan-tumbukan yang terjadi antar electron-elektron bebas di dalam material logam ini menyebabkan laju perpindahan panas yang cepat. Karena adanya pergerakan elektron bebas di dalam struktur kisi bahan, disamping elektron tersebut mengangkut muatan-muatan listrik, dapat pula membawa energi termal dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Energi dapat berpindah sebagai energi getaran dalam struktur kisi bahan. Karena itu, penghantar listrik yang baik selalu merupakan penghantar kalor yang baik pula.
Sedangkan untuk bahan non logam, jumlah elektron bebas sangat sedikit. karena jumlah elektron bebas yang sedikit, hal ini menyebabkan proses perpindahan panas pada bahan non logam tidak terjadi melalui proses pengangkutan elektron melainkan melalui energi kisi. Perpindahan panas melalui geraran energi kisi tidaklah sebanyak atau sebaik perpindahan panas malalui pengangkutan elektron. Hal ini berakibat pada besar nilai konduktivitas termal bahan non logam yang lebih kecil dibandingkan dengan bahan logam.
Luas penampang juga mempengaruhi nilai konduktivitas termal suatu material. Dimana semakin besar luas penampang suatu material maka konduktivitas termalnya akan semakin kecil dikarenakan kalor harus mengisi pada semua bagian luasan material dengan sama besar. hal ini menyebabkan laju kalornya semakin kecil. Sedangkan semakin sempit luas penampang maka konduktivitas panas akan semakin besar. Oleh karena itu semakin besar konduktivitas bahan yang digunakan maka semakin besar pula laju kalor yang terjadi. nilai konduktivitas yang lebih besar mengartikan bahwa semakin besar panas yang dapat diterima oleh bahan tersebut sehingga bisa disebut konduktor panas yang baik, begitu pula sebaliknya semakin kecil nilai konduktivitas panas maka semakin sedikit panas yang dapat diterima benda tersebut.

IV. KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa:
1. Nilai konduktivitas termal lempung 16,3379 W/m0C, batu bricon 7,0362 W/m0C dan kayu 4,4968 W/m0C.
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai konduktivitas suatu material padatan yaitu ikatan yang terjadi pada masing-
     masing material, kalor jenis benda, luas penampang material, dan juga waktu pemanasan material.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten percobaan konduktivitas termal yaitu Deril Ristiani dan Nulailyah Isnaini yang telah membimbing kami selama praktikum berlangsung dan juga penulis mengucapkan terima kasih kepada teman- teman sekelompok praktikum konduktivitas termal atas kerjasama dalam melakukan percobaan.

DAFTAR PUSTAKA


[1] Buchori, Luqman. 2004.”Buku Ajar Perpindahan Panas”.Semarang: Universitas Diponegoro.
[2] Estuhono dkk. 2010. “Makalah Praktikum Eksperimen FisikaPengukuran konduktivitas termal”. Padang: Universitas     
      Negeri Padang.
[3] http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19803/4/Chapter%20II.pdf
[4] Incropera, Frank P. Dewitt, David P. 2002. “Fundamentals Of Heat and Mass Transfer 5th edition”. Singapore: John 
      Wiley & Sons, Inc.
at No comments:
Subscribe to: Posts (Atom)

Pengalaman Rapid Test di Stasiun Gubeng

Saat pandemi kayak gini kalau mau pergi kemana mana apalagi pakai transportasi umum serba diribetkan dengan persyaratan ini ono, salah satun...