Studi Pengaruh Diameter Rongga Penampang Konduktor Terhadap Perubahan Suhu

Abstract

Arus listrik adalah muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar tiap satuan waktu. Berdasarkan sifat hantarannya terdapat 3 jenis bahan yaitu: isolator, konduktor, dan semikonduktor. Ketiga bahan tersebut memiliki resistansi, yang membedakan hanya besar nilainya. Resistansi inilah yang menghambat aliran listrik. Nilai resistansi suatu bahan dipengaruhi oleh panjang ( l) , luas penampang , (A) dan hambat jenis bahan (p ). Aliran listrik dalam konduktor mudah mengalir karena resistansinya kecil. Logam merupakan bahan konduktor yang baik. Logam bersifat konduktor listrik dan panas. Besar resistansi mempengaruhi efisiensi kalor pada alat listrik. Beberapa hasil penelitian penelitipeneliti sebelumnya tentang resistansi dan konduktivitas adalah nilai konduktivitas tembaga lebih besar dibandingkan kuningan dan besi; tara kalor mekanis yang diperoleh dari gesekan dua kerucut logam (kuningan, aluminium, dan besi) mendekati nilai acuan tara kalor yaitu 4.18 J/kal; bahan stainless steel menghasilkan efisiensi kalor lebih besar dibandingkan seng. Berdasarkan uraian diatas terdapat ketertarikan untuk meneliti pengaruh diameter rongga penampang konduktor terhadap perubahan suhu. Rumusan masalah penelitian ini adalah bagaimana pengaruh diameter rongga penampang konduktor terhadap perubahan suhu. Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah mengkaji pengaruh diameter rongga penampang konduktor terhadap perubahan suhu. Jenis penelitian adalah penelitian eksperimen. Penelitian dilaksanakan di Laboratoriun Fisika Dasar Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Jember pada semester genap tahun ajaran 2012/2013. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian adalah: aluminium dengan panjang 5 cm dan berdiameter 2,5 cm (aluminium pejal, aluminium dengan d rongga 1.25 cm, dan aluminium dengan d rongga 2 cm), sensor suhu, alat pemanas air, stopwatch, dan kabel penghubung. Langkah-langkah penelitian dapat diuraikan sebagai berikut: mempersiapkan alat dan bahan; merangkai alat; melakukan penelitian yaitu menguji kemurnian aluminium menggunakan rangkaian jembatan wheatstone dan mengambil data waktu kenaikan suhu dalam proses pemanasan air; menganalisis data penelitian dibandingkan dengan teori yang ada; dan kesimpulan. Berdasarkan data penelitian rangkaian jembatan wheatstone nilai resistansi aluminium dengan panjang 5 cm dan diameter penampang 1 cm adalah 0.025Ω ± 0.007 Ω, maka nilai hambat jenis aluminium yang diperoleh yaitu 39.865x10

Ωm. Nilai hambat jenis aluminium yang digunakan memiliki selisih agak besar dengan nilai hambat jenis aluminium murni yaitu 2.828 x 10 Ωm. Hal ini disebabkan aluminium yang ada di pasaran terdapat campuran logam lain. Penelitian kedua, mengukur waktu kenaikan suhu setiap 5°C pada pemanas air menggunakan aluminium (pejal dan berongga). Untuk aluminium pejal, waktu kenaikan suhu pertama sebesar 67.95 detik dan mulai stabil saat suhu air 49°C. Saat terhubung listrik, kalor menaikkan suhu air berasal dari elemen pemanas. Lambat laun aluminium mengalami konduksi seluruh bagian dan menghasilkan kalor. Air yang bersentuhan dengan aluminium yang telah menghasilkan kalor dan elemen pemanas mengalami konduksi. Antar partikel air mengalami perpindahan panas secara konveksi alami, sehingga suhu air naik. Untuk aluminium dengan

1.25 cm, waktu kenaikan suhu pertama sebesar 116.02 detik dan mulai stabil saat suhu air 59°C. Rongga penampang aluminium menyebabkan jumlah

elektron yang bertumbukan dan kalor yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan aluminium pejal. Untuk aluminium dengan 2 cm, waktu kenaikan suhu pertama sebesar 129.067 detik dan mulai stabil saat suhu air 59°C. Rongga viii

penampang aluminum yang lebih besar menyebabkan jumlah elektron yang bertumbukan dan kalor yang dihasilkan sangat kecil dibandingkan 2 aluminium sebelumnya. Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa adanya aluminium yaitu pejal dan berongga pada pemanas air mempengaruhi waktu kenaikan suhu. Semakin besar rongga penampang aluminium maka waktu kenaikan suhu juga semakin besar.