Analisis Efisiensi Konversi Energi Listrik Menjadi Energi Kalor Dalam Memanaskan Air Oleh Teko Listrik. [PDF]

Citation preview

BLU UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA



SMA LABSCHOOL KEBAYORAN UJIAN PRAKTEK FISIKA Tahun Pelajaran 2020 – 2021 Karisa Marleman 13/ XII MIPA 4



➢ Judul Percobaan : Analisis Efisiensi Konversi Energi Listrik Menjadi Energi Kalor dalam Memanaskan Air oleh Teko Listrik. ➢ Tujuan Percobaan :



“Menentukan efisiensi energy listrik yang dirubah menjadi energy kalor dalam proses memanaskan air menggunakan ketel/teko listrik”



➢ Teori Singkat : Energi (tenaga) adalah kemampuan suatu benda melakukan usaha ataupun kerja. Menurut hukum kekekalan, energi tidak bisa diciptakan dan tidak bisa dimusnahkan. Oleh karena itu, dapat diartikan bahwa energi hanya bisa diubah dari satu bentuk energi kepada bentuk energi lainnya. Misalnya energi listrik berubah ke energi panas, cahaya, gerak, maupun bunyi Energi listrik (kekuatan listrik/daya listrik) adalah energi yang berkaitan dengan akumulasi elektron. Energi listrik merupakan bentuk energi yang dihasilkan dari adanya perbedaan potensial antara dua titik, sehingga membentuk arus listrik. Energi listrik tersimpan dalam arus listrik dengan satuan ampere (A) dan tegangan listrik dengan satuan volt (V) dengan ketentuan kebutuhan konsumsi daya listrik dengan satuan Watt (W). Energi listrik dapat dinyatakan dalam watt-jam atau kilo watt-jam atau joule. Energi listrik dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:



𝑊 = 𝑃. 𝑡 Dengan keterangan:



𝑊 𝑃 𝑡



: Energi listrik (Joule) : Daya listrik (Watt) : Waktu (second)



Kalor merupakan energi dalam bentuk panas yang dipindahkan dari satu objek ke objek lainnya akibat perbedaan temperatur. Perpindahan ini terjadi dari tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang bersuhu lebih rendah. Kalor



memiliki satuan SI sama seperti satuan bentuk energi yakni joule (J). Kalor juga dapat dihitung dalam bentuk kalori (kal), melalui ekuivalen mekanikal kalor yakni 4,186 J= 1 kal; 4,186 kJ = 1 kkal. Mernurut teori kalorik (Lavoiser) dinyatakan juga bahwa kalor merupakan zat alir (kalorik) yang terkandung dalam setiap benda dan tidak dilihat oleh mata manusia. Kalor yang mengalir ke dalam sebuah obyek akan menyebabkan temperatur dari obyek meningkat (asumsi tidak ada perubahan fase) dan dapat dilihat dari berapa banyakkenaikan temperaturnya. Ditemukan bahwa jumlah kalor (𝑄 ) yang dibutuhkan untuk mengubah temperatur dari material yang ditentukan proporsional terhadap massa (𝑚 ) dari material yang ada dan perubahan temperatur (∆𝑇) serta kalor jenis material (𝑐). Persamaan tersebut dapat ditulis secara matematis sebagai berikut:



𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇 Dengan keterangan:



𝑄 𝑚 𝑐 ∆𝑇 𝑇0 𝑇



= banyaknya kalor yang diterima/dilepas (J) = massa zat (kg) = kalor jeniz zat (J/kg°C) = 𝑇 − 𝑇0 =Kenaikan/penurunan suhu zat (°C) = suhu mula mula zat (°C) = suhu akhir zat (°C)



Teko listrik adalah alat listrik yang memiliki unit pemanas mandiri, untuk memanaskan air, dan mati secara otomatis saat air mencapai titik didih atau pada suhu yang telah disetel di bawah 100 °C. Hal ini berbeda dengan teko bagian atas kompor, yang kurang hemat energi dan membutuhkan waktu lebih lama untuk merebus air dengan volume yang sama dengan teko listrik. Teko listrik adalah alat dapur listrik tunggal, tetapi dilengkapi dengan dua bagian penting yang berbeda. Kedua bagian ini bekerja sama untuk menghasilkan keluaran yang efisien. Bagian-bagian utamanya adalah:



1. Elemen pemanas Elemen pemanas dalam teko listrik adalah bagian terpenting, tanpa elemen pemanas, teko listrik tidak ada artinya. Elemen pemanas adalah resistor yang dirancang untuk menahan aliran listrik, yang pada gilirannya akan memanas. Dengan kata lain, elemen pemanas mengubah listrik menjadi panas dan panas ini mendidihkan cairan di dalam teko. 2. Termostat termostat adalah bagian yang dimasukkan ke dalam ceret listrik baru. Sebuah thermostat selalu dihubungkan dengan elemen pemanas sedemikian rupa sehingga thermostat dapat mengontrol elemen pemanas tersebut. Termostat berperan untuk mengontrol kapasitas pemanas elemen pemanas dan juga mematikan daya setelah suhu yang dibutuhkan tercapai. Cara kerja sebuah teko listrik yakni sebagai berikut: 1. Saat teko dihidupkan, arus listrik yang besar mengalir melalui kumparan, atau 'elemen pemanas'. 2. Kumparan memiliki hambatan listrik. Hambatan ini mengubah energi listrik menjadi energi termal saat melewati kumparan. 3. Energi termal tersebut membuat air di dalamnya mencapai titik didih. 4. Saat mencapai suhu yang tepat, yakni 100°C atau suhu yang diinginkan, Termostat akan otomatis mematikan teko listrik ➢ Alat dan Bahan : 1. Gelas ukur 2. Neraca 3. Thermometer Celcius 4. Stopwatch 5. Teko/ketel Listrik 6. Air ➢ Langkah-langkah Percobaan : 1. Siapkan alat dan bahan 2. Air diukur sebanyak 500 ml dan diukur dengan termometer 3. Air dituangkan kedalam teko serta thermometer di dalam teko 4. Teko dinyalakan, hitung waktu sampai air mendidih 5. Saat mendidih, teko dimatikan serta suhu diukur 6. Ulangi untuk volume air sebanyak 400 ml, 600 ml, 700 ml, dan 800 ml



➢ Data Hasil Percobaan : 1. Daya listrik teko/ketel : 1800 Watt 2. Tabel Hasil Percobaan : No.



Volume Air (cm3)



Suhu Awal (0C)



Suhu Akhir (0C)



Waktu Pemanasan (detik)



1 2 3 4 5 Rerata



400 500 600 700 800 600



28.3 28.5 28.5 28.6 28.6 28.5



96.5 97.5 97 96 98 97



73 86 106 123 146 106.8



➢ Analisis dan Perhitungan Hasil Percobaan : Energi Listrik yang dibutuhkan : W = P x t = 1800 x 106.8 = 192,240 Joule Energi Kalor untuk memanaskan air : Q = m x c x ∆T = 0.6 kg x 4200 J/kg°C x 68.5 ∆T = 170,620 Joule Efisiensi Konversi energy : 𝛾=



𝑄 = 0.8979 = 89.8% 𝑊



➢ Diskusi dan Kesimpulan : Berdasarkan hasil percobaan diatas, didapatkan bahwa dengan volume rata-rata 600 cm3, ∆T 68.5 0C serta waktu 106.8 detik. Menggunakan persamaan matematika, yakni perkalian daya (Watt) dengan waktu (s), didaptkan bahwa sebuah Ketel listrik dengan Daya 1800 Watt membutuhkan energi listrik sebesar 192,240 Joule. Serta dengan menggunakan kalor jenis air sebesar 4200 J/kg°C dan persamaan matematika yakni perkalian Kalor Jenis (J/kg°C), Perbedaan suhu (∆T), serta massa (m) didaptkan Energi kalor sebesar 170,620 Joule. Efisiensi Teko Listrik berdaya 1800 Watt, dapat dihitung dengan membagi Energi kalor (Q) dengan Energi listrik (W) dan didapatkan bahwa efisiensi Teko tersebut adalah 0.0897 atau dapat di bulatkan menjadi 89.8%. ➢ Lampiran