Mengukur dan Menghitung Tekanan Campuran

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA (3. Menghitung dan Mengukur Tekanan Campuran Gas )

Oleh :

Nama : Rofi Muhammad Ridho Muhyidin

NPM : 240110150077

Hari, Tanggal Praktikum : Senin, 28 Maret 2016 Asisten Dosen : 1. Adams Rizan Abdalla

2. Dita Luthfiani C. D. 3. Feby Febriyani Santana 4. Nirmaya Arti Utami 5. Riska Dwi W. T. 6. Rizkyanti Dwi H. M.

LABORATORIUM SUMBERDAYA AIR

DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Di kehidupan sehari-hari tekanan dan volume memiliki peranan penting dalam menafsirkan maupun menyelesaikan berbagai fenomena dan permasalahan yang terjadi. Apalagi di dalam dunia keteknikan (engineering), tekanan dan volume merupakan variabel penting yang digunakan untuk menyelesaikan berbagai masalah. Sehingga kedua variabel ini mutlak harus dikuasai oleh para

engineers.

Ada banyak sekali hubungan yang terjadi antara tekanan (P) dan volume (V) . Pada tahun 1801, John Dalton seorang fisikawan, kimiawan, an meteorology berkebangsaan Inggris menyebutkan bahwa tekanan campuran gas pada suhu tetap dalam suatu ruangan sama dengan jumlah tekanan tiap gas itu masing-masing dalam ruangan tersebut. Gas juga memiliki interaksi yang lemah antara partikel-partikel penyusunnya sehingga perilaku termalnya relatif lebih sederhana. Kondisi gas ditentukan oleh tiga faktor yaitu, tekanan, volume dan suhu. Tekanan campuran gas adalah penjumlahan dari tekanan parsial masing-masing komponen campuran gas.

Pengaplikasian hukum Dalton ini banyak sekali diterapkan di dunia keteknikan (engineering), contohnya adalah mesin motor bakar 2 tak yang

menggunakan prinsip kerja hukum Dalton ini, yaitu bahwa tekanan campuran gas pada suhu tetap dalam piston sama dengan jumlah tekanan tiap gas di masing-masing ruang piston tersebut.

1.2. Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dilaksanaknnya praktikum ini, adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui dan memahami penerapan hukum Dalton.

2. Mengukur tekanan campuran gas.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Gas

Gas adalah suatu fase dan wujud zat fluida dalam mekanika fluida. Gas memiliki sifat kompresibilitas yang sangat tinggi dibandingkan dengan fluida lainnya. Dengan mengubah densitas gas, maka secara langsung mengubah suhu dan tekanan gas dengan persamaan :

 = _RTP

Persamaan diatas menggambarkan kondisi ideal atau hukum gas sempurna atau persamaan kondisi gas ideal.(Munson, 2009)

Hukum gas ideal adalah suatu hipotesis yang mematuhi hubungan PV-RT. Eksperimen dilakukan untuk mengamati hubungan gas ideal dengan pendekatan perilaku P-V-T gas nyata pada kondisi tekanan yang rendah. Pada tekana rendah dan suhu tinggi, maka densitas akan berkurang dan gas akan berperilaku sebagai gas ideal. Dikalangan para praktisi, gas seperti gas nitrogen, oksigen, helium, neon, krypton sampai gas yang relative berat seperti karbon dioksida masih diperlakukan seperti gas ideal dengan kesalahan diabaikan (biasanya 1 persen). Gas padat seperti uap air di pembangkit listrik dan uap refrijeran di lemari es tidak diperlakukan sebagai gas ideal, karena terdapat pada bagian jenuh. (Cengel, 2006)

2.1. Tekanan

Dalam berbagai permasalahan keteknikan, fluida memegang peranan penting dalam peneyelesaian permasalahan. Tinjauan fluida statis dan fluida dinamis mutlak diperlukan untuk mencari berbagai solusi yang diperlukan. Salah satu hal yang diperhatikan dalam fluida statis adalah tekanan (pressure).

Sedangkan tekanan dalam fluida dipancarkan dengan kekuatan sama besar ke semua arah dan bekerja tegak lurus pada suatu bidang. Dalam bidang datar yang sama kekuatan tekanan dalam suatu cairan sama. Pengukuran-pengukuran aatuan tekanan dilakukan dengan menggunakan berbagai bentuk meteran.

2.1.1. Pengukuran Tekanan

Tekanan fluida dapat dibedakan menjadi absolute pressure dan gage pressure. Absolute pressure diukur relatif terhadap perfect vacuum (absolute zero pressure), dimana gage pressure diukur relatif terhadap tekanan lokal atmosfer. Dengan demikian, gage pressure pada saat nol terhadapa tekanan sama dengan tekanan lokal atmosfer. Absolute pressure akan selalu bernilai positif, sedangkan

gage pressure dapat bernilai negatif atau positif tergantung apakah tekanan di atas tekanan atmosfer (bernilai positif) atau tekanan di bawah tekanan atmosfer

(bernilai negatif).(Munson, 2009)

Jika gage pressure benilai negatif maka itu juga menunjukan bahwa keadaan tersebut adalah tarikan atau tekanan vakum. Dengan demikian kita dapat menghitung tekanan dengan :

P > Pa Gage Pressure : P(gage) = P – Pa P < Pa Vacuum Pressure : P(vacuum) Pa - P

2.2. Volume

Volume adalah salah satu turunan fisika yang banyak digunakan dalam menafsirkan suatu luas benda dalam bentuk tiga dimensi.Volume secara umum dinotasikan dengan huruf v besar (V), namun tak sedikit juga yang

melambangkannya dengan lambing . Secara definisi volume adalah hasil kali luas alas benda yang telah dikalikan koefesien volume dengan tingginya.

2.3. Tabung Bourdon

Tabung bourdon adalah salah satu alat pengukur tekanan mekanik yang paling banyak digunakan. Nama bourdon sendiri diambil dari nama penemunya, yaitu Eugene Bourdon (1808-1884) yang berasal dari Perancis. Tabung bourdon biasanya terdiri dari tabung logam berongga membungkuk seperti kait yang akhir ditutup dan terhubung ke jarum dial indicator. (Cengel, 2006)

Ketika tabung terbuka ke atmosfer, tabung dibelokkan, dan jarum pada

dial pada kondisi ini dikalibrasi untuk menunjukan nilai nol (tekanan

pengukuran). Ketika cairan di dalam tabung bertekanan, membentang tabung dan bergerak jarum sebanding dengan tekanan diterapkan.(Cengel, 2006)

2.4. Hukum Dalton

John Dalton adalah seorang fisikawan, kimiawan sekaligus meteorologis dan juga seorang pioneer yang mengembangkan teori atom.(Ross. 2016) Lahir 5 atau 6 September 1766 di Eaglesfields, Cumberland, dan wafat di Manchester pada 27 Juli 1844. Sepanjang masa hidupnya, John Dalton telah banyak berkontribusi dalam perkembangan ilmu pengetahuan terutama dalam bidang kimia dan fisika,salah satunya adalah hukum Dalton tentang tekanan campuran gas yang berbunyi “Tekanan yang ditimbulkan oleh suatu gas yang menempati suatu wadah secara sendirian adalah sama besar dengan tekanan gas tersebut ketika menempati suatu wadah bersama dengan gas lain”.(Lower, 2014)

Hukum Dalton dapat digunakan untuk menghitung tekanan total campuran gas. Tekanan campuran gas pada suhu tetap dalam suatu ruangan sama dengan jumlah tekanan tiap gas itu masing-masing dalam ruangan tersebut. Atau dengan kata lain tekanan campuran gas dalam suatu ruangan sama dengan jumlah perkalian tekanan dan volume tiap gas itu masing-masing bagi dengan volume ruangan tersebut. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

P_c=P1V1+P2V2+P3V3+…+PnVn

Vcampuran

atau,

Ptotal=

∑

i=1

n

Pi

Dimana : P = Tekanan (kg/m2₎ V = Volume (m3₎

BAB III

METODE PRAKTIKUM 3.1. Alat

1. Tabung gas (2 buah) 2. Kompresor

2.2. Bahan

Bahan yang digunakan :

1. Udara atau gas untuk mengisi tabung. 2.3. Prosedur Pelaksanaan

1. Tutup kran yang terdapat pada pipa penghubung.

2. Dengan pompa, isi tabung (1) sampai tekanan tertentu, lalu catat. 3. Kosongkan tabung (2), lalu tutup kran pembuangan tabung (2). 4. Buka kran penghubung, baca dan catat tekanan udara campuran yang

ditunjukkan oleh kedua alat pengukur tekanan. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Praktikum

4.1.1. Data Hasil Pengukuran Volume

Data hasil pengukuran volume raksa dalam manometer tabung U pada saat melakukan praktikum.

No

Tabung 1 Tabung 2 Campuran

P1

Tabel 4.1 Hasil pengukuran pada saat praktikum

4.1.2 Perhitungan Tekanan Campuran Gas

Untuk menghitung tekanan campuran gas, dapat engan menggunakan

formulasi Pc pengukuran = P1+₂P2 yang merupakan turunan dari

formulasi awal P_c=P1V1+P2V2+P3V3+…+PnVn

Vcampuran

. Setelah didapatkan

1.

Pc pengukuran = 2,0+₂0,0

=

2,0₂

=

1,0 kg/cm2

Dari hasil perhitungan tadi, kita gambarkan dengan menggunakan grafik antar P1 dan P2.

0 0.3 0.5 0.7 0.9 1

Gambar 4.1 Grafik hubungan P1 dan P2

4.2 Pembahasan

tabung lainnya juga berfungsi sebagai penyeimbang tekanan, sehingga pada saat kran ditutup, tekanan yang dimiliki masing-masing tabung berbeda tetapi pada saat krannya dibuka, tekanan akan mencapai keseimbangan dan pada akhirnya terdapat tekanan campuran.

Pada percobaan pertama tabung 1 terisi gas dengan tekanan 2,0 kg/cm2 _dan tabung 2 terisi gas dengan tekanan 0,0 kg/cm2_{, sehingga belum terjadi perubahan} pada tekanan kedua tabung dan hasil pengukuran sama dengan Pteoritis. Pada percobaan kedua, tekanan pada tabung 1 adalah 1,81 kg/cm2 _{, sedangkan tekanan} pada tabung 2 adalah 0,3 kg/cm2_{, dan hasil pengukuran yang didapat adalah 1,055} kg/cm2_{. Jika dibandingkan dengan Pteoritis, tekanan hasil pengukuran adalah} berlebih sebanyak 0,055 kg/cm2 _{. Begitu pula dengan percobaan selanjutnya} mendapatkan hasil yang tidak sesuai antara tekanan campuran praktik dan tekanan campuran teoritis, tekanan praktik berlebih dibandingkan tekanan teoritis. Namun hal ini tidak cukup untuk menyalahkan Hukum Dalton, karena anomali tersebut bisa saja terjadi karena kelalaian praktikan karena kondisi udara pada tabung belum setimbang untuk diukur yang disebabkan oleh gas yang masih bergerak secara acak dalam tabung, hal ini dibuktikan dengan terjadinya berlebihnya tekanan yang cukup besar pada saat percobaan pertama jika dibandingkan dengan percobaan yang selanjutnya yang cenderung lebih stabil. Karena pada percobaan pertama, tabung ke-2 berada dalam kondisi hampa udara, sehingga ketika gas masuk maka seluruh gas melakukan ekspansi besar-besaran ke segala arah

termasuk kepada alat pengukur tekanan. Selain itu, factor yang dapat berpengaruh adalah kerusakan alat pengukur tekanan.

Untuk mendapatkan tekanan teoritis, digunakan hukum Dalton. Pada praktikum kali ini volume di tabung 1 dan volume di tabung 2 dianggap sama. Maka rumusan hukum Dalton menjadi :

V1 = V2 = V silinder

Maka dari percobaan yang telah dilakukan dapat kita lihat bahwa apabila suhu dianggap sama maka perubahan tekanan campuran gas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu volume dan besar tekanan.

BAB V KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil praktikum yang telah dilakukan, yaitu menghitung dan mengukur tekanan campuran gas, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Hukum Dalton mengenai tekanan campuran gas adalah tekanan yang ditimbulkan oleh suatu gas yang menempati suatu ruang secara sendirian adalah sama besar dengan tekanan gas tersebut ketika menempati suatu ruang baru bersama dengan gas lain.

2. Tekanan campuran gas didalam suatu ruangan sama dengan jumlah perkalian tekanan dan volume tiap gas itu masing-masing dibagi dengan volume ruangan tersebut.

Secara matematis Hukum Dalton dapat dirumuskan sebagai berikut :

P_cteoritis=

(

P1× V1

)

+(P2×V2)

3. Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan campuran adalah volume dan besar tekanan masing-masing tiap gas.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2015. Sifat dan Perilaku Gas. Terdapat pada : http://hima-tl.ppns.ac.id/? p=42. (Diakses 2 April 2016 pukul 7.18 WIB)

Blaunch. N. David. 2014. Dalton Law’s. Terdapat pada : http://www.chm. davidson.edu/vce/gaslaws/daltonslaw.html. (Diakses 1 April 2016 pukul 21.14 WIB)

Lower, Stephen. 2014. General Chemistry Textbook Map : Properties of Gases. Terdapat pada : http://chemwiki.ucdavis.edu/Textbook_Maps/General_ Chemistry_Textbook_Maps/Map

%3A_Chem1_(Lower)/06._Properties_of_Gases/6.3%3A_Dalton's_Law. (Diakses 1 April 2016 pukul 21.12 WIB)

Munson R. Bruce,Okiishi H. Ted, et. al. 2009. Fundamental of Fuids Mehanics. Sixth Edition. John Wiley and Sons, Inc. New Jersey

Potter C. M and Wiggert C. D. Alih bahasa oleh Thombi Layukallo. 2008.

Schaum’s Outline Mekanika Fluida. Erlangga. Jakarta

Ross, Sidney. 2016. John Dalton : British Scientist. Terdapat pada : http://www. britannica.com/biography/John-Dalton. (Diakses 2 April 2016 pukul 7.25 WIB)

Gambar Lampiran 1. Tabung 1 dengan kran, tabung Bourdon, pentil dan pipa penghubung. (Sumber : Diambil sendiri)

Gambar Lampiran 2. Tabung 2 dengan tabung Bourdon, pentil dan pipa penghubung. (Sumber : Diambil sendiri)