TEKANAN UAP AIR DIBAWAH 100°C PANAS MOLAR DARI
PENGUAPAN
Tiara Amalia RP (140310150055)*, Annisa NS (140310150021) Program studi Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran
Selasa, 22 Mei 2018 Asisten : Intan Octaviani
Abstrak
Praktikum ini adalah mengenai tekanan uap air dibawah 100°C panas molar dari penguapan. Adapun tujuan dari praktikum ini adalah menyelidiki tekanan uap air pada temperatur 40°C sampai 85°C, melihat bahwa persamaan Clausius-Clapeyron menggambarkan hubungan antara temperatur dan tekanan dengan memadai, dan menyatakan nilai rata-rata untuk penguapan panas. Pada praktikum ini, data yang digunakan merupakan data sekunder. Data yang didapat dari praktikum ini berupa nilai temperatur (T) dalam °C dan nilai tekanan (P) dalm hPa. Setelah data tersebut diolah, maka akan didapatkan nilai T (K), P pembaca (Pa), P total (Pa), λ (kJ), dan KSR (%). Grafik yang terbentuk merupakan grafik hubungan antara ln P dengan 1/T. Grafik ini digunakan untuk menggambarkan persamaan Clausius-Clapeyron. Pengambilan data dilakukan pada temperatur mulai dari 40°C sampai 85°C dan nilainya dicatat setiap kenaikan 5°C. Nilai panas molar yang didapat dari praktikum ini sebesar 15,48141 kJ dengan KSR = 62,42376%. Panas molar atau panas penguapan sendiri merupakan panas yang dibutuhkan oleh air untuk berubah fasa dari cair menjadi gas.
Kata kunci: penguapan, persamaan Clausius-Clapeyron, gas ideal, tekanan uap, temperatur
I.
Pendahuluan
Dalam kehidupan sehari-hari, tekanan uap adalah sesuatu yang penting, karena ini akan sangat mempengaruhi temperatur. Dalam atomsfer (lautan udara) senantiasa terdapat uap air. Kadar uap air dalam udara disebut kelembaban. Kadar ini selalu berubah tergantung pada temperatur udara setempat. Tekanan uap adalah presentase kandungan uap air dalam udara. Tekanan udara ditentukan oleh jumlah uap air yang terkandung di dalam udara. Semua zat padat dan cair memiliki kecenderungan untuk menguap menjadi suatu bentuk gas, dan semua gas memiliki kecenderungan untuk mengembun kembali. Oleh karena itu, dilakukanlah praktikum ini guna lebih memahami mengenai tekanan uap air, khususnya yang di bawah 100°C panas molar dari penguapan.
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah menyelidiki tekanan uap air pada temperatur 40°C sampai 85°C, melihat bahwa persamaan Clausius-Clapeyron menggambarkan hubungan antara temperatur dan tekanan dengan memadai, dan menyatakan nilai rata-rata untuk penguapan panas
Tekanan adalah sebuah istilah fisika yang digunakan untuk menyatakan besarnya gaya per satuan luas. Gaya yang dimaksud adalah gaya yang tegak lurus dengan permukaan dari suatu objek. Satuan Internasional (SI) untuk tekanan adalah Pascal (Pa).[1]
Secara umum terdapat dua jenis tekanan. Jika tekanan itu berhubungan dengan zat cair, maka disebut dengan tekanan hidrostatis, yang merupakan tekanan pada zat cair dalam keadaan diam. Sedangkan, jika tekanan itu berhubugan dengan zat gas, maka disebut tekanan udara, yaitu tekanan yang menggerakkan massa udara dalam setiap satuan luas tertentu.[1]
Temperatur atau suhu adalah besaran fisika yang menyatakan derajat panas suatu zat, dapat juga dikatakan sebagai ukuran panas-dinginnya suatu benda. Semakin tinggi suhu suatu benda, maka semakin panas benda tersebut. Panas-dinginnya suatu benda berkaitan dengan energi termis yang terkandung di dalam benda tersebut. Semakin besar energi termis, maka semakin besar temperaturnya.[2]
Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnya uap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan.[2]
sebuah indikasi adanya laju penguapan zat cair.
[3]
Diagram fasa atau diagram P-T adalah diagram yang menyatakan hubungan antara suhu dan tekanan dengan fase zat. Diagram fase menyatakan batas-batas suhu dan tekanan di mana suatu bentuk fasa dapat stabil. Kegunaan diagram fasa adalah dapat memberikan informasi tentang struktur dan komposisi fase-fase dalam kesetimbangan.[4]
Persamaan Clausius-Clapeyron merupakan sebuah hubungan yang penting mengenai hubungan tekanan, suhu, perubahan entalpi, dan volume jenis yang dihubungkan dengan perubahan fase. Menurut persamaan Clausius, perubahan entalpi dapat dihitung berdasarkan pengukuran tekanan, suhu, dan volume jenis. Persamaan Clausius-Clapeyron diturunkan dari persamaan Maxwell untuk fasa dalam kesetimbagan. Persamaan Clausius-Clapeyron menyatakan kemiringan garis kesetimbangan dalam diagram P-T.[4]
II. Metode Penelitian
2.1 Alat dan BahanPada percobaan ini, alat-alat yang digunakan yaitu Manometer 0-1.6 bar 03105.00 (1), Termometer, -10...+110 C 38005.02 (2), Labu tiga leher, 100 ml, 3-n., GL25/23GL1 35677.15 (1), Pipa pengunci, 1-way, r.-angled, glass 36705.01 (1), Pompa vakum, 02750.93 (1), Magnetic stirrer w. heat., 230 V 35684.93 (1), Magnetik stirer bar 30 mm, cyl. 46299.02 (2), Glass tube 200 mm ext. d = 8 mm 64807.00 (1), Penyambung f. GL25, 8 mm hole, 10 pcs 41242.03 (1), Selang karet, vacuum, i.d. 8 mm 39288.00 (1), Selang karet, i.d. 12 mm 39285.00 (1), Dudukan basis -02005.55 (1), Dudukan tiang, persegi, 630 mm 02027.55 (1), Penyangga tiang, l 500 mm/M10 thread 02022.05 (1), Penjepit universal dengan penyambung 37716.00 (2), Penjepit bersudut 02040.55 (2), Beaker glass, pendek, 400 ml 36014.00 (1), dan Air demineralisasi, 5 l 31246.81 (1)
2.2 Metode Eskperimen
Gambar 1. Skema alat percobaan tekanan uap air dibawah 100°C panas molar dari penguapan
Gambar 2. Diagram alir percobaan
III. Hasil dan Pembahasan
3.1 Tabel DataUntuk memperoleh nilai-nilai diatas, digunakan
Gambar 3. Grafik hubungan ln P terhadap 1/T
3.2 Analisa data
Praktikum ini adalah mengenai tekanan uap air di bawah 100°C panas molar dari penguapan. Percobaan ini dilakukan untuk membuktikan bahwa persamaan Clausius-Clapeyron dapat menggambarkan hubungan antara temperatur dengan tekanan secara memadai. Adapun data yang didapat dari praktikum ini adalah temperatur (T) dalam °C dan tekanan (P) dalam hPa. Setelah data tersebur diolah, maka akan didapatkan T (K), P pembaca (Pa), 1/T (1/K), P total (Pa), ln P, λ (kJ), dan KSR (%). Grafik yang terbentuk merupakan grafik hubungan antara ln P dengan
1/T. Didapatlah hubungan yang tidak linier. Namun, apabila dilihat dari nilainya, maka hubungan antara keduanya adalah berbanding lurus atau linier, tetapi pada grafik tidak demikian. Hal tersebut bisa saja disebabkan karena adanya faktor logaritmik (ln).
Dilihat dari data yang didapat, semakin besar temperatur yang digunakan, maka tekanan yang diukur oleh manometer akan semakin besarpula. Hal ini menunjukkan bahwa hubunan anatara kedua besaraan tersebut adalah berbanding lurus, sesuai dengan persamaan gas ideal (PV = n RT).
Pengamatan dilakukan dengan suhu dibawah 100C, yaitu mulai dari 40C sampai 85C dengan kenaikan setiap 5C. Hal tersebut dikarenakan pada 100C, ar mendidih. Pada saat air mendidijh, molekul air yang meguap akan semalin banyak. Hal tersebut dikarenakan molekul air memiliki energi yag cukuo untuk lepas dari cairan.
Panas molar merupakan panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 mol zat sebesar 1°C atau panas yang dibutuhkan untuk mengubah fasa cair menjadi fasa gas. Semakin meningkat kalornya (ditandai dengan meningkatnya suhu), maka semakin banyak pula kalor yang diserap oleh air, sehingga terjadi peningkatan jumlah uap air. Panas molar yang didapat dari percobaan ini adalah 15,48141 kJ dengan KSR = 62,42376%. KSR ini menandakan bahwa adanya kesalahan yang terjadi. KSR ynag diperoleh cukup besar. Hal tersebut bisa saja disebabkan karena adanya faktor atau zat lain yang mempengaruhi air sehingga mempengaruhi nilai tekanan yang dihasilkan. Faktor yang dimaksud adalah penggunaan dari air keran. Air keran bukan merupakan air demineralisasi, sehingga memungkinkan masih adanya kandungan mineral lain yang dapat mempengaruhi proses penguapan. Atau bisa saja air yang digunakan belum terdemineralisasi secara sempurna. Kesalahan yang terjadi bisa juga disebabkan karena proses pembacaan yang dilakukan cukup lambat (lebih dari 15 menit), sehingga terjadi kebocoran. Proses pembacaan pada saat pengambilan data harus dilakukan dengan cepat agar dapat mencegah terjadinya kebocoran tersebut (maksimal atau paling lambat adalah 15 menit).
sehingga molekul-molekul air memiliki energi untuk memisahkan diri dan menjadi uap. Energi ini dapat dikatakan sebagai panas molar. Semakin besar suhu, maka semakin besar pula panas molarnya. Hal ini menunjukkan hubungan antara keduanya yang berbanding lurus, sesuai dengan persamaan Clausius-Clapeyron (ln P = λ/R . 1/T).
Tekanan uap mengindikasikan laju penguapan zat cair yang berhubungan dengan kecenderungan partikel untuk melepaskan diri dari cairan. Jika proses ini terjadi pada tekanan 1 atm, maka air akan mendidih pada 100°C, sedangkan jika tidak, maka air dapat menguap dibawah 100°C. Hal inilah yang menyebabkan air akan lebih cepat menguap meskipun suhunya belum mencapai 100°C.
IV. Kesimpulan
1. Pada temperatur 40°C – 85°C terlihat bahwa tekanan akan meningkat seiring dengan peningkatan suhu atau temperatur. Hubungan antara keduanya adalah berbanding lurus, sesuai dengan persamaan gas ideal. 2. Hubungan antara temperatur dan
tekanan pada persamaan Clausius-Clapeyron yang memadai dapat dilihat dari grafik hubungan antara ln P dengan 1/T. Hubungan antara keduanya adalah berbandng lurus. 3. Nilai panas penguapan atau panas
molar yang didapat dari praktium ini adalah 15,48141 kJ dengan KSR = 62,42376%. Nilai tersebut merupakan nlai rata-rata.
Daftar Pustaka
[1] Ilmudasar. 2017. Tekanan : Pengertian,
Jenis, Rumus, Satuan.
http://www.ilmudasar
.com/2017/10/Pengertian-Jenis-
Rumus-Satuan-Tekanan-adalah.html . Diakses pada hari Jumat, 18 Mei 2018 pukul 05.49 WIB
[2] Mulyadi, Tedi. 2015. Penjelasan Proses Peng uapan (Evaporasi). http://budisma.net/
2015/04/pengertian-dan-proses-penguap an-evaporasi.html . Diakses pada hari Jumat, 18 Mei 2018 pukul 06.15 WIB
[3] Edra, Rabia. 2017. Penurunan Tekanan Uap.
https://blog.ruangguru.com/proses-terjadi nya-penurunan-tekanan-uap . Diakses pada hari Jumat, 18 Mei 2018 pukul 05.35 WIB.
