Laporan Hukum Stefan Boltzmann

update terakhir:
2 September 2017:
  • waktu publish
20 April 2022:
  • redirect ke permalink baru
Daftar isi
Punya laporan praktikum yang sudah tidak digunakan? Jual saja pada blog ini (hipolisis.com). Laporan praktikum akan dibeli dengan harga Rp xxxxx per laporan. Tertarik? Silahkan baca syarat dan ketentuannya di halaman jual laporan praktikum.
*Artikel rekomendasi sebelum membaca laporan praktikum di bawah ini:
format penulisan laporan praktikum

HUKUM STEFAN BOLTZMANN

I. Latar belakang

II. Tujuan Percobaan

  1. Menentukan nilai Rt dan R0 serta pengaruhnya terhadap T.
  2. Menentukan Hukum Stefan-Boltzmann tentang radiasi benda.

III. Dasar Teori

IV. Metodologi Percobaan

4.1 Alat dan Bahan

  1. Bangku penyangga (1 buah).
  2. Lampu wolfram, 25 W AC 220 V (1 buah).
  3. Thermopile bersungkup (1 buah).
  4. Sumber listrik (220V-AC) (1 buah).
  5. Pengatur tegangan (dimmer) (1 buah).
  6. Voltmeter-AC (1 buah).
  7. Amperemeter-AC (1 buah).
  8. Millivoltmeter-DC (1 buah).
  9. Kabel penghubung (1 buah).

4.2 Gambar Alat

4.3 Langkah Kerja

rangkaian alat stefan boltzmann
Gambar 1. Rangkaian alat stefan boltzmann
4.3.1 Merangkai alat sesuai gambar 1
4.3.1.1 Rangkaian I
  1. Arus dari lampu keluar menuju amperemeter.
  2. Dari amperemeter arus masuk ke regulator tegangan (dimmer).
  3. Setelah keluar dari dimmer, arus masuk menuju ke voltmeter ac.
  4. Arus yang diparalelkan pada voltmeter masuk pada lampu ke amperemeter.
nb: arus yang masuk pada multimeter, kabel penghubung dimasukkan pada lubang 'com'.
4.3.1.2 Rangkaian II
  1. Hubungkan thermopile pada amplifier (sumber tegangan) dengan kabel penghubung, dengan menancapkan kabel pada lubang input pada amplifier.
  2. Hubungkan juga amplifier dengan millivoltmeter (DC) dengan kabel penghubung, dari lubang output.
4.3.2 Menentukan nilai Rt
  1. Set voltmeter (AC) dalam auto.
  2. Set amperemeter (AC) dalam auto.
  3. Putar perlahan dimmer hingga VAC = 10 volt.
  4. Catat nilai VAC, VDC, dan IAC, hitung nilai Rt dan R0 menggunakan Hukum Ohm dan hitung suhu nya menggunakan persamaan:
    \begin{equation} T = 273 + \frac{1}{2\beta}\left[\sqrt{\alpha^2 + 4\beta\left(\frac{R_t}{R_0}-1 \right)}-\alpha\right] \tag{1} \end{equation}
4.3.3 Menentukan nilai tetapan Boltzman
  1. Tentukan jarak antara thermopile dan lampu.
  2. Putar perlahan regulator tegangan (dimmer).
  3. Variasikan nilai VAC dengan selisih ± 10 volt, hingga lampu menyala maksimal.
  4. Catat nilai VAC, IAC, VDC di tiap variasi VAC nya.
  5. Buatlah grafik log VDC dan log T sesuai dengan persamaan:
    \begin{equation} \log V_{DC} = 4 \log T + \mathrm{konstanta} \tag{2} \end{equation}
  6. Buatlah tetapan konstanta Boltzman

V. Data dan Analisa

5.1 Data Percobaan

Tabel 1. Data percobaan pengukuran VAC, VDC, dan IAC
No. VAC (volt) IAC (ampere) VDC (volt)
1 20,98 0,03736 0,1006
2 30,60 0,04200 0,1008
3 40,40 0,04260 0,1013
4 50,40 0,05040 0,1019
5 60,60 0,03440 0,1060
6 70,70 0,05790 0,1046
7 80,00 0,06140 0,1061
8 90,70 0,06510 0,1081
9 100,50 0,06830 0,1096
10 110,40 0,07160 0,1120
11 120,30 0,07460 0,1141
12 130,30 0,07760 0,1173
13 140,20 0,08650 0,1200
14 150,50 0,08350 0,1230
15 160,20 0,08600 0,1251
16 170,60 0,08880 0,1300
17 180,60 0,09140 0,1329
18 190,10 0,09390 0,1360
19 200,40 0,09630 0,1397
20 210,20 0,09870 0,1431
21 220,80 0,10130 0,1473

5.2 Analisa Data

Prinsip pada percobaan ini adalah menggunakan prinsip Hukum Botzmann yaitu yang menyatakan bahwa daya radiasi total yang dipancarkan akan bertambah ketika suhu bertambah. Apabila sebuah benda lebih panas daripada sekelilingnya, benda tersebut akan meradiasikan lebih banyak energi dibandingkan energi yang diserapnya dan suhunya akan menurun. Saat lampu wolfram tepat akan menyala, lampu wolfram mulai memancarkan cahaya tampak yang besarnya suhu ini akan diukur oleh thermopile. Apabila suhu terus naik, maka panjang gelombang akan memendek. Lampu wolfram yang semula menyala dengan warna merah tua, lama kelamaan akan menjadi warna kucing (karena panjang gelombangnya memendek) dan daya radiasinya semakin besar.

Prinsip kerja alat pada percobaan ini adalah dengan mengaliri arus listrik dari catu daya (sumber tegangan) ke sumber radiasi yaitu lampu wolfram yang tegangannya diukur oleh dimmer. Aliran arus listrik ini diukur oleh amperemeter (AC) yang dipasang secara seri dan tegangannya diukur oleh milivoltmeter (DC) dan voltmeter (AC) yang dipasang secara paralel. Ketika lampu wolfram menyala maka besarnya intensitas lampu ini ditangkap oleh alat pengukur suhu yaitu thermopile. Percobaan ini memvariasikan suhu (variabel bebas) dari lampu wolfram dengan cara mengatur tegangan VAC pada dimmer. Sedangkan VDC menjadi variabel terikat karena VDC merupakan efek atau hasil dari variasi suhu tersebut. VDC menjadi variabel terikat karena tegangannya konstan, sedangkan tegangan VAC naik turun. Hal ini lah yang membuat VAC menjadi pengatur atau yang mengendalikan suhu pada lampu wolfram, sehingga variabel suhu ini dapat divariasikan.

Pada tabel data percobaan 1 dapat dilihat bahwa data dari VAC dan VDC mengalami kenaikkan yang sama besar dengan setiap kenaikan IAC, atau dapat dikatakan bahwa VAC dan VDC berbanding lurus dengan IAC, hal ini sesuai dengan prinsip dari Hukum Ohm (V ~ I). Pada perhitungan didapatkan nilai R0 sebesar 356,6667 Ω dan nilai Rt bervariasi antara 561,56 - 2179,66 Ω. Nilai suhu lampu wolfram yang didapatkan pada percobaan ini berkisar antara 281,86 - 300,14 K yaitu sekitar 8 - 27°C, hasil ini bersesuaian dengan suhu lampu wolfram (pijar) pada umumnya.

Dari percobaan ini juga dapat dilihat bahwa nyala lampu semakin terang seiring bertambahnya tegangan VAC, hal ini sesuai dengan Hukum Stefan Boltzmann tentang hubungan fluks energi yang diubah menjadi tegangan listrik dengan suhu dipangkatkan 4 (V ~ T4). Hubungan antara Rt dengan T adalah nilai T akan semakin besar ketika Rt semakin besar (T ~ Rt) yaitu dengan meningkatkan nilai dari VAC karena Rt berbanding lurus dengan VAC. Hubungan R0 dengan T adalah nilai T akan semakin besar ketika R0 semakin kecil (T ~ 1/R0) yaitu dengan menurunkan nilai dari VDC karena R0 berbanding lurus dengan VDC. Kemudian data dari VDC dan T ini diplot ke dalam grafik dengan log T sebagai variabel bebas (x) dan log VDC sebagai variabel terikatnya (y) dengan persamaan garisnya sesuai dengan persamaan (2). Berikut ini adalah gambar grafiknya:

grafik hubungan log Vdc dengan log T
Gambar 2. Grafik hubungan log VDC dengan log T

Pada literatur dari Fisika Dasar edisi 7 karya Serway Jewett dikatakan bahwa jika gradien atau slope pada grafik percobaan Hukum Stefan Boltzmann sama dengan 4 maka hukum Stefan Boltzmann terbukti kebenarannya. Pada percobaan ini didapatkan nilai gradiennya sebesar mt = 0,351 dengan ketelitian 75,3%. Hasil ini sangat jauh dari nilai gradien atau slope pada literatur. Adanya perbedaan ini disebabkan oleh beberapa hal, yaitu pembacaan nilai (paralaks) pada voltmeter dan amperemeter yang kurang tepat, suhu ruang saat percobaan kurang diperhatikan, emisivitas wolfram yang kurang, beberapa alat yang umurnya sudah tua, dan proses perhitungan pada microsoft excel yang kurang cermat.

VI. Kesimpulan

  1. Pengaruh antara Rt dan T adalah nilai T akan semakin besar ketika Rt semakin besar (T ~ Rt) yaitu dengan meningkatkan nilai dari VAC karena Rt berbanding lurus dengan VAC. Pengaruh R0 dengan T adalah nilai T akan semakin besar ketika R0 semakin kecil (T ~ 1/R0) yaitu dengan menurunkan nilai dari VDC karena R0 berbanding lurus dengan VDC.
  2. Hukum Stefan-Boltzmann belum terbukti kebenarannya karena besarnya nilai gradien atau slope pada percobaan ini adalah sebesar 0,351 yang mana sangatlah jauh dari nilai slope pada grafik Hukum Stefan Boltzmann literatur yaitu sebesar 4.

VII. Daftar Pustaka

VIII. Bagian Pengesahan

IX. Lampiran


Untuk melihat seluruh laporan praktikum yang tersedia di blog ini silahkan kunjungi halaman laporan praktikum.

Hi, salam kenal! Link ini mengenai saya.
email: ambizius6@gmail.com
Creative License
Konten/Material pada halaman ini dilisensikan dengan Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License oleh psi. Klik link berikut untuk memahami aturan penggunaan ulang material pada blog Hipolisis.

0 diskusi

Jika ingin menyisipkan kode / url gambar / quote silahkan konvert dulu dengan kotak di bawah. Tulis elemen, klik tombol konvert yang kamu inginkan, copy, dan paste ke kolom komentar.


image quote pre code
© Hipolisis