MAKALAH LARUTAN DAN FLUIDA Dosen Pengampu Mata Kuliah: Putri Faradilla, M.Si
PENURUNAN TEKANAN UAP DAN PENGAPLIKASIAN NYA DALAM KEHIDUPAN SEHARI - HARI
OLEH:
KELOMPOK 3
ADRIANI SOLIDEO ARITONANG 4223351014 GRASELA MERYAHTA Br. KARO 4223151015 JESIKA F.R SIBARANI 4223351021 PUTRI WULANDARI 4223151032 RISKA GRESELIA MANULLANG 4223151027 ROHNI DUANI PURBA 4202351001 SIFRA H.R LUMBANTORUAN 4223151026 SOPHIA GLORIA BAKARA 4223351016
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2023
i
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, dimana atas rahmat dan Pertolongan-Nya kami dapat menyelesaikan Critical Journal Review, dan Critical Book Review pada mata kuliah Larutan Fluida. Meskipun banyak rintangan dan hambatan yang penulis alami dalam proses pengerjaannya, tetapi kami berhasil menyelesaikannya dengan baik.
Tidak lupa kami mengucapkan terimakasih kepada dosen pengampu ibu Putri Faradilla, M.Si. yang telah memberikan tugas untuk memahami dan membuat makalah ini. Kami juga mengucapkan terimakasih kepada teman-teman mahasiswa yang juga sudah memberi kontribusi baik langsung maupun tidak langsung dalam pembuatan Critical Journal Review dan Critical Book Riview ini.
Kami sadar bahwa dalam penulisan makalah ini jauh dari kata sempurna dan kami meminta maaf jika terdapat kesalahan dalam penulisan CJR dan CBR ini. Kami selaku penyusun dari makalah CJR ini berdoa semoga kita semua selalu dalam lindungan Tuhan Yang Maha Esa dan CJR CBR ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri serta pembacanya.
Medan, 25 September 2023
Penulis
ii DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
A. LATAR BELAKANG ... 1
B. RUMUSAN MASALAH ... 2
C. TUJUAN ... 2
BAB II ... 3
TINJAUAN TEORITIS ... 3
A. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN ... 3
B. PENURUNAN TEKANAN UAP ... 3
BAB III ... 6
PEMBAHASAN ... 6
FENOMENA / APLIKASI SIFAT KOLIGATIF PENURUNAN TEKANAN UAP ... 6
FENOMENA PENURUNAN TEKANAN UAP ... 6
APLIKASI PENURUNAN TEKANAN UAP ... 6
BAB IV ... 9
PENUTUP... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 10
1 BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG
Tekanan uap adalah tekanan yang ditimbulkan oleh uap yang berbanding lurus dengan konsentrasi zat cair namun berbanding terbalik dengan suhu zat cair. Hal ini dapat diamati ketika cairan dipanaskan dan tekanan uapnya berkurang saat molekul cairan menguap. Penurunan tekanan uap penting untuk dipahami karena memengaruhi banyak sifat fisik seperti titik didih, entalpi penguapan, dan tegangan permukaan. Ini juga memiliki implikasi untuk proses industri seperti destilasi dan penguapan. Penurunan tekanan uap merupakan konsep penting dalam termodinamika, karena dapat digunakan untuk menghitung titik didih suatu zat dan kelarutannya.
Penurunan tekanan uap juga dapat digunakan untuk menentukan laju penguapan suatu zat. Faktor utama dalam penurunan tekanan uap tentu saja adalah suhu, namun ditambah juga dengan molekul zat, jumlah molekul, dan jenis zat itu sendiri.
Adapun Hukum penurunan tekanan uap adalah konsep dasar dalam termodinamika yang menyatakan bahwa laju penurunan tekanan uap dengan kenaikan suhu sebanding dengan tekanan uap itu sendiri.
Hukum ini ditemukan oleh fisikawan dan kimiawan Prancis Jean-Baptiste Perrin pada tahun 1887 dan telah digunakan dalam banyak aplikasi sejak saat itu. Ini menjelaskan bagaimana suhu memengaruhi tekanan gas atau cairan, dan bagaimana hal ini memengaruhi titik didihnya. Hukum ini penting untuk memahami perilaku gas dan cairan dalam kondisi yang berbeda, seperti saat dipanaskan atau didinginkan. Ini juga dapat digunakan untuk menghitung titik didih suatu zat pada suhu yang berbeda.
Untuk menghitung penurunan tekanan uap larutan, ketahui dulu rumus perhitungannya yang dibuat oleh Marie Francois Raoult (1878) dari eksperimen yang pernah dilakukan, seperti:
Besarnya tekanan uap larutan sebanding dengan fraksi mol pelarut dan tekanan uap dari pelarut murninya. Pernyataan di atas memiliki rumus: P = Pᵒ . Xp
Apabila terjadi penurunan tekanan uap larutan yang disebabkan adanya zat terlarut, maka besaran penurunan tekanan uap larutan adalah selisih dari tekanan uap pelarut murni dengan tekanan uap larutan.
2 ΔP = Xt . Pᵒ
ΔP = Pᵒ – P
Jika komponen larutan terdiri pelarut dan zat terlarut dengan tetapan rumus berikut:
Xp + Xt = 1 , maka Xt = 1 – Xp.
Persamaan akan menjadi:
ΔP = Xt . Pᵒ Pᵒ – P = (1 – Xp) Pᵒ Pᵒ – P = Pᵒ – Xp . Pᵒ Keterangan :
ΔP = Penurunan tekanan uap (mmHg) Xp = Fraksi mol pelaru
Xt = Fraksi mol terlarut
P° = Tekanan uap jenuh pelarut murni (mmHg) P = Tekanan uap larutan (mmHg)
B. RUMUSAN MASALAH - Apa itu penurunan tekanan uap?
- Apa yang menjadi faktor utama terjadinya penurunan tekanan uap?
- Bagaimana fenomena penurunan tekanan uap itu?
C. TUJUAN
- Untuk mengetahui apa itu penurunan tekanan uap
- Untuk mengetahui apa yang menjadi faktor utama terjadinya penurunan tekanan uap - Untuk mengetahui bagaimana fenomena penurunan tekanan uap itu
3 BAB II
TINJAUAN TEORITIS A. SIFAT KOLIGATIF LARUTAN
Sifat koligatif adalah sifat larutan yang tidak bergantung pada jenis zat terlarut tetapi bergantung pada banyaknya partikel zat terlarut dalam larutan. Sifat koligatif larutan terdiri atas dua jenis, yaitu sifat koligatif larutan elektrolit dan sifat koligatif larutan non elektrolit. Hal itu disebabkan zat terlarut dalam larutan elektrolit bertambah jumlahnya karena terurai menjadi ion- ion sesuai dengan hal-hal tersebut. Sifat koligatif larutan non- elektrolit lebih rendah dari pada sifat koligatif larutan elektrolit.
Larutan murni (air) memiliki sifat titik beku, titik didih, dan tekanan uap. Bila zat non elektrolit seperti gula, urea, dan gliserol dimasukkan ke dalam pelarut murni, maka akan mengubah sifat- sifat larutan tersebut. Perubahan tersebut meliputi penurunan titik beku, kenaikan titik didih, penurunan tekanan uap, dan menimbulkan tekanan osmosis.
Apabila suatu senyawa non-elektrolit terlarut di dalam pelarut, sifat-sifat pelarut murni berubah dengan adanya zat terlarut. Sifat-sifat fisika seperti titik didih, titik beku, tekanan uap berbeda dengan pelarut murni. Adanya perubahan ini bergantung pada jumlah partikel-partikel pelarut yang terdapat di dalam larutan.
Berdasarkan analisa tersebut, sifat koligatif larutan terdiri atas 4 sifat, meliputi :
• Penurunan tekanan uap (∆P)
• Kenaikan titik didih (∆Tb)
• Penurunan titik beku (∆Tf)
• Tekanan osmotik (π)
B. PENURUNAN TEKANAN UAP
Sebelum membicarakan penurunan tekanan uap larutan, ada baiknya kita pahami dulu apa itu penguapan. Penguapan adalah proses lepasnya partikel- partikel cairan ke udara di atasnya dan berubah menjadi fasa gas (uap). Banyaknya uap yang terbentuk di atas permukaan zat cair dinamakan dengan tekanan uap.
4
Besarnya tekanan uap tergantung pada jenis zat dan suhu. Garam, gula, glikol, dan gliserol merupakan beberapa contoh zat yang mempunyai tekanan uap yang relatif rendah, hal ini dikarenakan gaya tarik menarik antarpartikelnya relatif besar sehingga zat tersebut sukar menguap.
Sebaliknya zat yang memiliki gaya tarik menarik antarpartikel relatif lemah akan mudah menguap sehingga mempunyai tekanan uap yang relatif tinggi. Zat dengan sifat seperti ini dikatakan mudah menguap atau atsiri (volatile), contohnya etanol dan eter.
Tekanan uap suatu zat akan bertambah jika suhu dinaikan. Kenaikan suhu menyebabkan energi kinetik molekul-molekul cairan bertambah besar, sehingga lebih banyak molekul yang dapat meninggalkan permukaan cairan memasuki fase gas. Akibatnya, konsentrasi uap semakin besar dan tekanan uap yang ditimbulkan juga semakin besar. Bagaimanakah pengaruh zat terlarut terhadap tekanan uap pelarut dan tekanan uap larutan? Jika zat terlarut bersifat volatil, maka uap di permukaan larutan terdiri atas uap pelarut dan uap zat terlarut. Akan tetapi, jika zat terlarut sukar menguap, maka uap di permukaan larutan hanya terdiri dari uap zat pelarut saja.
Ketika partikel-partikel zat cair meninggalkan kelompoknya menjadi uap, di saat yang bersamaan uap tersebut akan kembali menjadi zat cair. Tekanan yang ditimbulkan pada saat terjadi kesetimbangan antara jumlah partikel zat cair menjadi uap dan jumlah uap menjadi zat cair disebut tekanan uap jenuh. Tekanan uap jenuh yaitu tekanan uap larutan di saat terjadi kesetimbangan antara jumlah partikel zat cair menjadi uap dan jumlah uap menjadi zat cair dalam ruangan tertutup.
Apa yang terjadi dengan tekanan uap jika ke dalam suatu cairan (misalnya, air) dimasukkan zat yang tidak mudah menguap (misalnya, gula pasir)? Adanya zat terlarut nonvolatile (tidak mudah menguap) di dalam suatu pelarut dapat menurunkan tekanan uap pelarut. Mengapa demikian, adanya molekul-molekul zat terlarut di antara molekul-molekul pelarut akan mengurangi kemampuan molekul-molekul pelarut untuk berubah dari wujud cair ke wujud gas.
Dalam larutan, molekul-molekul zat terlarut tersebut, akan menghalangi molekul-molekul pelarut terlepas dari larutan untuk menguap. Dengan demikian, jumlah molekul pelarut yang berada dalam keadaan uap menjadi berkurang sehingga mengakibatkan penurunan tekanan uap larutan (∆P). Untuk lebih jelasnya lihat gambar (b) dan (c) di atas. Bila tekanan uap jenuh pelarut murni dinyatakan dengan P° , tekanan uap jenuh larutan dinyatakan dengan P, maka besarnya penurunan tekanan uap jenuh dapat ditulis sebagai berikut:
5
Besarnya tekanan uap jenuh masing-masing komponen dalam larutan dirumuskan dalam hukum Roult, yaitu tekanan uap larutan yang dapat menguap sama dengan tekanan uap jenuh komponen murni dikali dengan fraksi molnya pada suhu itu.
Keterangan:
P = tekanan uap jenuh larutan
P° = tekanan uap jenuh pelarut murni Xp = fraksi mol pelarut
Berdasarkan besarnya persamaan penurunan tekanan uap jenuh larutan (∆P), maka persamaan di atas dapat ditulis sebagai berikut.
6 BAB III PEMBAHASAN
FENOMENA / APLIKASI SIFAT KOLIGATIF PENURUNAN TEKANAN UAP
FENOMENA PENURUNAN TEKANAN UAP
• Fenomena Laut Mati (Dead Sea)
Adalah contoh terjadinya penurunan tekanan uap pelarut oleh zat terlarut yang tidak mudah menguap. Laut Mati tidak hanya yang membujur di daerah Israel, Palestina, dan Yordania. Di Indonesia tepatnya di Kecamatan Lahewa, Kabupaten Nias Utara juga terdapat “Laut Mati” Pantai Tureloto. Dimana Anda akan mengambang jika berenang di sana, hal ini dikarenakan Tureloto memiliki kadar garam yang tinggi, menyebabkan seseorang tidak akan tenggelam. Fenomena ini disebabkan terjadinya penurunan tekanan uap dari pelarut, dan zat terlarutnya tidak mudah menguap.
APLIKASI PENURUNAN TEKANAN UAP
• Kolam Apung
Kolam apung seperti yang terletak pada Atlantis Water Adventure Taman Impian Jaya Ancol Jakarta merupakan contoh terjadinya penurunan tekanan uap pelarut. Air yang berada di kolam apung ini memiliki kadar garam yang sangat tinggi, bahkan 10 kali lipat lebih tinggi dibandingkan kadar garam rata-rata di lautan. Air atau pelarut yang ada di kolam apung ini sulit menguap karena tekanan uap pelarut menurun disebabkan karena konsentrasi kadar garam yang sangat tinggi.
Semakin banyak jumlah zat terlarut, maka pelarut semakin sukar menguap. Dengan kata lain, adanya zat terlarut menyebabkan penurunan tekanan uap cairan. Karena memiliki konsentrasi zat terlarut sangat tinggi, maka pada saat kita berenang di sini akan mengapung atau tidak tenggelam.
• Memperoleh Benzena Murni
Untuk mendapatkan benzena murni menggunakan pemisahan campuran dengan distilasi bertingkat , dengan mengguakan prinsip perbedaan tekanan uap antara zat pelarut dengan zat terlarut.Hal ini dikarenakan tekanan uap benzena lebih besar daripada tekanan uap zat pelarut, sehingga benzena akan menguap terlebih dahulu dan dapat dipisahkan dari zat pelarut. Saat suhu didih sudah mencapai suhu didih benzena dan telah konstan, maka akan diperoleh benzena murni.
7
• Pengaruh Metanol dan Etanol terhadap Sifat Penguapan Bensin
Penggunaan alkohol jenis metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH), dan butanol (C4H9OH) dapat diaplikasikan sebagai substitusi bensin pada konsentrasi tertentu. Campuran bensin
dengan senyawa alkohol memiliki kelebihan pada pembakaran yang terjadi dalam silinder mesin, diantaranya kehadiran molekul oksigen ekstra, kecepatan pengapian yang lebih tinggi, serta panas laten penguapan yang tinggi. Hal tersebut sangat berkontribusi terhadap pengurangan emisi karbon monoksida (CO), nitrogen oksida (NOx), dan hidrokarbon (HC). Kehadiran gugus oksigenat pada alkohol juga menghasilkan peningkatan angka oktana (Research Octane Number, RON). Penggunaan etanol menghasilkan peningkatan RON sebesar 11% pada Bensin RON 88 dan 7% pada Bensin RON 92. Pencampuran metanol dan etanol juga dilaporkan mempengaruhi karakateristik penguapan bensin.
Bensin memiliki kurva penguapan yang cenderung meningkat akibat komponen hidrokarbon penyusunnya yang bervariasi. Pencampurannya dengan metanol dan etanol menyebabkan penurunan titik didih bensin. Hal tersebut berpengaruh terhadap pembentukan kurva yang mendatar pada campuran bensin-alkohol di daerah titik didih metanol dan etanol. Di sisi lain, salah satu parameter penguapan yang sangat penting adalah tekanan uap. Karakteristik tekanan uap mengindikasikan keberadaan fraksi ringan dalam bahan bakar yang mudah menguap pada temperatur rendah. Pengukuran tekanan uap bensin yang dipengaruhi oleh kandungan metanol-etanol menjadi sangat penting untuk dianalisis. Signifikansi pengujian sifat penguapan bensin-alkohol dan metode standar yang tersedia untuk pengukuran tekanan uap, juga penting untuk terus menerus dieksplorasi.
• Penurunan tekanan uap pada pembuatan es krim dengan nitrogen cair
Dalam metode pembuatan es krim dengan menggunakan nitrogen cair, nitrogen cair digunakan untuk mendinginkan campuran es krim. Ketika nitrogen cair ditambahkan, terjadi penurunan tekanan uap yang menyebabkan campuran es krim membeku dengan cepat.
• Penggunaan nitrogen cair
Nitrogen cair digunakan sebagai bahan pendingin dalam pembuatan es krim. Nitrogen cair memiliki suhu yang sangat rendah, yaitu -196°C, sehingga dapat digunakan untuk membekukan es krim dengan cepat.
• Penurunan tekanan uap
Penurunan tekanan uap pada nitrogen cair dapat digunakan untuk membekukan es krim dengan cepat. Hal ini dilakukan dengan melewatkan nitrogen cair pada katup ekspansi sebelum
• Penurunan tekanan uap pada pembuatan kopi dengan mesin espresso
Saat air panas dipaksa melalui bubuk kopi dengan tekanan tinggi dalam mesin espresso, terjadi penurunan tekanan uap yang memungkinkan ekstraksi zat-zat yang terkandung dalam bubuk kopi. Hasilnya adalah minuman kopi yang kaya akan rasa dan aroma.
• Pressure bar ekstraksi
Tekanan pada mesin espresso sangat penting dalam menghasilkan kopi yang berkualitas. Pada mesin espresso, tekanan yang digunakan untuk mengekstraksi kopi adalah sekitar 9 bar. Tekanan ini dapat diatur untuk menghasilkan kopi yang lebih kuat atau lebih lembut.
8
• Penyesuaian tekanan
Untuk menyesuaikan tekanan pada mesin espresso, dapat dilakukan dengan cara membuka baki penghangat cangkir dan menempatkan portafilter dengan filter buta ke dalam mesin. Tekanan pada mesin espresso juga dapat disesuaikan dengan menempatkan portafilter dengan blind filter (filter tanpa lubang) ke dalam mesin.
• Pengaturan suhu dan waktu
Selain tekanan, suhu dan waktu juga sangat penting dalam pembuatan kopi dengan mesin
espresso. Suhu yang ideal untuk mengekstraksi kopi adalah sekitar 90°C - 96°C. Waktu ekstraksi yang ideal adalah sekitar 25 - 30 detik. Pengaturan suhu dan waktu yang tepat akan
menghasilkan kopi yang berkualitas.
Dalam pembuatan kopi dengan mesin espresso, penurunan tekanan uap dapat dilakukan dengan mengatur pressure bar ekstraksi pada mesin espresso. Tekanan yang digunakan untuk mengekstraksi kopi adalah sekitar 9 bar. Selain itu, tekanan pada mesin espresso juga dapat disesuaikan dengan membuka baki penghangat cangkir dan menempatkan portafilter dengan filter buta ke dalam mesin. Pengaturan suhu dan waktu yang tepat juga sangat penting dalam pembuatan kopi dengan mesin espresso.
9 BAB IV PENUTUP A. KESIMPULAN
Tekanan uap adalah tekanan yang ditimbulkan oleh uap yang berbanding lurus dengan konsentrasi zat cair namun berbanding terbalik dengan suhu zat cair. Penurunan tekanan uap merupakan konsep penting dalam termodinamika, karena dapat digunakan untuk menghitung titik didih suatu zat dan kelaturan. Faktor utama dalam penurunan tekanan uap tentu saja adalah suhu, namun ditambah juga dengan molekul zat, jumlah molekul, dan jenis zat itu sendiri.
Adapun fenomena/aplikasi dari penurunan tekanan uap ini, yaitu : 1. fenomena laut mati
2. aplikasi yang digunakan dalam pembuatan kolam apung 3. cara memperoleh benzene murni
4. Pengaruh Metanol dan Etanol terhadap Sifat Penguapan Bensin 5. Penurunan tekanan uap pada pembuatan es krim dengan nitrogen cair 6. Penurunan tekanan uap pada pembuatan kopi dengan mesin espresso
10
DAFTAR PUSTAKA
Abdurrojaq N, dkk. 2021. Pengaruh Metanol dan Etanol Terhadap Sifat Penguapan Bensin RON 92 : Pengukuran Tekanan Uap dengan Metode Reid dan Dry. Jurnal Teknologi 9 (1):32- 41.
Abidin Z, dan Suryanto. 2019. Desain Dan Uji Experimental Mesin Pembuat Es Krim Dengan Menggunakan Nitrogen Cair. Prosiding Seminar Nasional Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat. 2(1):165-168.
Anam C, dkk. 2020. Penggunaan Material Fasa Berubah Untuk Menjaga Kesegaran Ikan. Jurnal Teknologi. 13(2):153-160.
Loper J, dkk. 2021. Systemic effects of rising atmospheric vapor pressure deficit on plant physiology and productivity. Wiley. 27:1704–1720.
Nurcaili, dkk. 2020. Sifat Koligatif Larutan. Jakarta. Kementrian Madrasah.
Simanjutak B, dkk. 2016. Stabilitas Gas Karbondioksida pada Minuman Berkarbonasi Selama Penyimpanan. Jurnal Mutu Pangan. 3(1): 45-49.
Sitanggang S. 2019. Sifat Koligatif Larutan. Lingga. Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan.
Vinsiah R. 2020. Fenomena Sifat Koligatif Larutan. Sumatera Selatan. Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan.
