lapres dyah densitas dan porositas serbuk
Post on 21-Feb-2018
227 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 Lapres Dyah Densitas Dan Porositas Serbuk
1/5
JURNAL FISIKA LABORATORIUM BAHAN Vol:1, No.1, (2014)1-5 1
Abstrak Telah dilakukan percobaan berjudul analisis
densitas dan porositas pasir. Percobaan ini bertujuan untuk
mengetahui nilai densitas dan porositas serbuk pasir, dan untuk
mengetahui hubungan antara porositas dan densitas serbuk
pasir. Adapun jenis pasir yang digunakan sebagai sample yaitu
pasir bulu, pasir jenu, dan pasir regoyo. Prinsip kerja percobaan
ini untuk mencari nilai densitas serbuk digunakan piknometer.
Ditimbang massa piknometer, massan piknometer dan pasir,
massa piknometer dan air, serta massa piknometer, air, dan
pasir. Sedangkan untuk mencari porositas serbuk digunakan
beaker glass yang telah diukur jari-jari dalamnya, kemudian
diukur tinggi air, tinggi pasir, serta tinggi air dan pasir. Daridata tersebut dapat dihitung volume partikel dan volume total
yang dapat digunakan untuk mencari nilai porositas serbuk.
Dari percobaan ini didapatkan hasil nilai densitas () dan nilai
porositas () pasir bulu yaitu = 0.040879 gram/cm3dan yaitu
= 92.30769 %; untuk pasir jenu yaitu = 0.044396 gram/cm3
dan yaitu = 86.84211 %; untuk pasir regoyo yaitu =
0.041907 gram/cm3 dan yaitu = 86.48649%. Dari hasil
tersebut dapat diketahui hubungan antara densitas dan
porositas, semakin besar porositas suatu batuan maka
densitasnnya akan semakin kecil. Nilai porositas dan densitas
batuan berbanding terbalik.
Kata KunciDensitas, Piknometer, Porositas.
I.
PENDAHULUAN
ENGUKURAN densitas suatu material dapat dilakukan
dengan berbagai cara dan mempunyai suatu tujuan
tertentu. Untuk suatu material yang berbentuk serbuk seperti
pasir, dapat diukur densitasnya dengan menggunakan
piknometer. Densitas atau rapat massa () suatu zat
merupakan perbandingan antara massa material; dengan
volume total material tersebut. Nilai densitas dipengaruhi oleh
porositas materialnya. Porositas di
Porositas dedefinisikan
dengan perbandingan dari suatu volume ruang pori dengan
volume total sampel. Oleh karena itu, untuk mengukur
densitas perlu diketahui besar porositasnya[3].Pengukuran densitas sebuah material yang memiliki
banyak pori di dalamnya, seperti batuan, tidak sama dengan
pengukuran material-material seperti logam yang porositasnya
kecil. Massa jenis logam biasanya dilakukan dengan
menimbang berat logam tersebut dalam air. Perhitungan massa
jenisnya memanfaatkan prinsip Archimedes. Ketika ditimbang
dalam air, pori-pori tersebut memberikan gaya apung
tambahan terhadap batu, menyebabkan berat yang terukur
bukan berat batu murni dalam air, melainkan berat yang
terukur lebih kecil dari berat batu murni dalam air. Pengaruh
pori-pori dapat diminimalisir dengan merendam batu sebelum
ditimbang supaya air dapat mengisi seluruh pori yang ada,
namun proses perendaman ini akan memakan waktu yang
lama karena air membutuhkan lebih banyak waktu untuk
meresap ke dalam pori-pori yang tidak tersambung dengan
permukaan luar. Untuk mengatasi permasalahan dalam
pengukuran material berpori, terdapat alat sederhana yang
dinamakan piknometer. Sampel yang akan diukur massa
jenisnya dihaluskan terlebih dulu sampai berbentuk serbuk.
Piknometer ini merupakan alat untuk mengukur densitas suatu
material yang berbentuk serbuk. Dengan bentuk serbuk makapori-pori akan benar-benar hilang dalam sampel. Berikut
merupakan gambar piknometer yang dapat diamati pada
gambar dibawah ini :
Gambar 1.1 Piknometer berukuran 50 ml
Massa jenis sebuah sampel berbentuk serbuk sama dengan
massa serbuk dibagi volume yang ditempati serbuk. Secara
matematis dapat dinyatakan dalam persamaan berikut ini :
= ...(1.1)
Dengan massa M dapat ditulis sebagai berikut :
= + ( )..(1.2)
dimana adalah massa piknometer kosong.
Analisis Densitas Dan Porositas Pasir
Dyah Ayu Daratika, Rahmania Mawwasah, Ainul Millah AssyadiyahJurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh
Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesiae-mail: dyah.ayu.daratika12@mhs.physics.its.ac.id
P
-
7/24/2019 Lapres Dyah Densitas Dan Porositas Serbuk
2/5
JURNAL FISIKA LABORATORIUM BAHAN Vol:1, No.1, (2014)1-5 2
a b
Gambar 1.2 a) Air menempati piknometer seluruhnya
b) Vb menunjukkan volume yang ditempati oleh sampel.
Massa serbuk dapat dicari dengan mengurangkan massa
piknometer kosong dari massa piknometer plus serbuk. Pada
gambar 1.2 diatas dapat diketahui bahwa volume Vb
merupakan volume yang ditempati serbuk sampel ketika
dimasukkan dalam piknometer sementara Va adalah volumeair ketika bercampur dengan sampel. Berdasarkan gambar
tersebut maka didapatkan persmaaan yang dapat ditulis
sebagai berikut:
= = .(1.3)
Untuk menyederhanankan persamaan (1.3) diatas agar
persamaan tersebut lebih aplikatif dalam pengukuran yang
sesungguhnya, maka dapat ditambahkan beberapa suku
penting, sehingga persmaan (1.3) dapat dituliskan sebagi
berikut :
= + ( + + ) ( + ) (1.4)
Dengan mensubstitusikan persamaan (1.2) dan (1.4) kedalam
persamaan (1.1) didapatkan persamaan berikut ini :
= + + ( + + ) ( + )
. (1.5)
Untuk mendapatkan persamaan yang lebih sederhana, maka
dapat persaam tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :
= 3
1
2 1 (4 3) . . (1.6)
Dimana :
= 1(1.7) + = 2..(1.8) + = 3.(1.9)
+ + = 4(1.10)
Secara umum porositas didefinisikan sebagai ruang kosong
dalam suatu batuan, yang merupakan perbandingan antara
volume ruang yang terdapat dalam suatu batuan yang berupa
pori-pori, retakan, rekahan, celah, dan lubang pada batuan
terhadap volume batuan secara keseluruhan. Besar-kecilnya
porositas suatu batuan akan menentukan kapasitas
penyimpanan fluida reservoir. Pori merupakan ruang di dalam
batuan yang selalu terisi oleh fluida, seperti udara, air
tawar/asin, minyak atau gas bumi. Pori-pori batuan yangsaling berhubungan ini biasa disebut dengan kapiler batuan.
Kapiler batuan ini akan tetap ada meskipun air yang
terperangkap didalamnya telah menguap, sehingga kapiler ini
akan mengurangi kepadatan suatu batuan. Dengan
bertambahnya volume pori maka nilai porositas batuan
tersebut juga akan semakin meningkat. Batuan dengan volume
pori maupun porositas yang sangat besar dapat memberikan
pengaruh yang buruk terhadap kekuatannya, Berikut adalah
persamaan untuk mencari nilai porositas pada suatu material :
% =Volume total Volume partikel
Volume totalx 100%................(1.11)
Dimana adalah porositas[1].
Nilai porositas suatu batuan (material) dapat dipengaruhi
oleh beberapa faktor sebagai berikut :
1.
Keseragaman butiran (distribusi batuan)
Dengan bentuk dan ukuran butiran penyusun suatu batuan
yang seragam maka akan membuat volume pori-pori
batuan semakin kecil, dikarenakan tidak adanya ukuran
butiran yang sangat besar yang dapat membuat butiran lain
tidak berada pada posisi yang seharusnya. Posisi butiran
yang tidak teratur ini menyebabkan volume pori-pori
(ruang kosong) dalam batuan semakin besar sehingga
porositasnya semakin besar pula. Namun kemungkinanlain yang dapat terjadi yaitu ketika terdapat suatu butiran
dengan ukuran yang sangat kecil dapat memperkecil nilai
porositas, dikarenakan butiran dengan ukuran kecil ini
memungkinkan untuk mengisi ruang kosong (pori)
diantara butiran-butiran lain dengan ukuran yang lebih
besar.
2.Sementasi
Sementasi merupakan proses dimana butiran-butiran
batuan direkatkan oleh material lain, dapat berasal dari air
tanah atau hasil pelarutan mineral-mineral dalam batuan
itu sendiri. Material semennya dapat berupa karbonat
(CO3), silika (Si), atau oksida (Fe). Maka apabila suatu
batuan dip roses sementasi maka butiran-butiran batuan
yang tadinya renggang dapat direkatkan kembali dengan
butiran yang lain sehingga dapat memperkecil volume
pori-pori batuan, dan nilai porositasnya pun akan semakin
kecil.
3.
Kompaksi
Kompaksi merupakan suatu proses pembebanan akibat dari
akumulasi beban lapisan batuan yang berada diatasnya,
sehingga menyebabkan hubungan antar butir menjadi lebih
dekat dan juga air yang terkandung dalam pori-pori lapisan
batuan tertekan keluar. Maka apabila suatu batuan diproses
kompaksi dengan baik maka dapat membuat ukuran pori-
-
7/24/2019 Lapres Dyah Densitas Dan Porositas Serbuk
3/5
JURNAL FISIKA LABORATORIUM BAHAN Vol:1, No.1, (2014)1-5 3
pori batuan semakin kecil sehingga nilai porositas juga
akan semakin kecil. Kompaksi yang baik ini yaitu suatu
proses pembebanan yang dilakukan dengan beban yang
lebih berat sehingga pembebanan semakin dalam dari
permukaan batuan.
4.Derajat Angularitas
Apabila suatu batuan memiliki butiran penyusun memiliki
tingkat kebundaran (derajat angularitas) yang besar, maka
butiran ini akan memiliki bentuk yang jauh daripadabundar atau dengan kata lain butiran ini memiliki sudut
(menyudut) sehingga dalam penyusunannya lebih padat
dan rapat. Hal ini akan mengakibatkan volume pori-pori
batuan akan semakin kecil, sehingga nilai porositas batuan
pun akan berkurang[2].
Porositas suatu batuan sangat penting untuk diketahui dalam
eksplorasi dan eksploitasi baik dalam bidang perminyakan
maupun dalam bidang air tanah. Porositas berdasarkan asal
usulnya dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu:
1. Original (Primary) Porosity
Porositas yang terbentuk ketika proses pengendapan
batuan (deposisi) tanpa ada faktor lain. Padaumumnya terjadi pada porositas antar butiran pada
batupasir, antar Kristal pada batukapur, atau porositas
oolitic pada batukapur.
2. Induced (Secondary) Porosity
Porositas yang terbentuk setelah proses deposisi
batuan karena beberapa proses geologi yang terjadi
pada batuan tersebut, seperti proses intrusi, fault,
retakan, dan sebagainya. Proses tersebut akan
mengakibatkan lapisan yang sebelumnya non-
porosity/permeabelitas menjadi lapisan berporositas.
Contohnya retakan pada shale dan batukapur, dan
vugs atau lubang-lubang akibat pelarutan pada batu
kapur.
II.
METODE
Adapun cara kerja dalam percobaan ini, langkah pertama
yaitu dipersiapkan alat yaitu neraca digital, beaker glass,
sendok, penggaris dan piknometer. Sedangkan bahan yang
digunakan dalam percobaan ini adalah pasir bulu, pasir jenu,
pasir regoyo, dan air. Timbangan digital digunakan untuk
mengetahui massa pasir secara teliti. Piknometer berfungsi
untuk mengukur densitas serbuk. Gelas ukur berfungsi untuk
mengukur volume air serta volume air dan serbuk. Dalam
percobaan kali ini terdapat dua metode yaitu metode mencari
nilai densitas serbuk, dan mencari nilai porositas densitasserbuk.
Gambar 2.1Beaker glass dan piknometer
Gambar 2.2 Sample pasir yang akan dicari nilai densitas dan
porositasnya
Gambar 2.3 Neraca digital
A.
Mencari nilai densitas serbuk
Pada percobaan untuk mencari nilai densitas serbuk dari
sample, langkah pertama yang harus dilakukan adalah
menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan. Kemudian
masing-masing sample ditimbang dengan menggunakan
neraca digital sebanyak 2 gram. Selanjutnya ditimbang massa
piknometer + tutupnya, massa ini digunakan sebagai massam1. Pasir dimasukkan kedalam piknometer, lalu
pikonometer+tutup+pasir (serbuk) ini digunakan sebagai m3.
Kemudian piknometer ini dikosongkan kembali, lalu diisi
dengan air hingga hampir penuh, massa piknometer+tutup+air
ini sebagai m2. Dan yang terakhir, pasir sebanya 2 gram
dimasukkan kedalam piknometer yang berisi air yang hampir
penuh, massa piknometer+tutup+air+pasir ini sebagai m4.
Langkah diatas dilakukan untuk sample pasir lainnya, dan
dicatat hasilnya. Pada percobaan ini didapatkan data berupa
m1 , m2 , m3 , m4, sehingga dapat dilakukan perhitungan untuk
mencari nilai densitas dari pasir (serbuk) dengan
menggunakan persamaan berikut ini :
= 3121+(43) (2.1)
B.
Mencari nilai porositas serbuk
Pada percobaan untuk mencari nilai porositas serbuk dari
sample, langkah pertama yang harus dilakukan adalah
menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan. Diameter dan
tinggi beaker glass diukur. Kemudian pasir dimasukkan ke
dalam beaker glassdengan volume kira-kira tinggi beaker
glass, dan diukur tingginya serta dicatat. Pasir tersebut
-
7/24/2019 Lapres Dyah Densitas Dan Porositas Serbuk
4/5
JURNAL FISIKA LABORATORIUM BAHAN Vol:1, No.1, (2014)1-5 4
kemudian dikeluarkan dari beaker glass, lalu beaker glass
diisi air kira-kira dari tinggi beaker glass, dan diukur
tingginya serta dicatat. Kemudian pasir dimasukkan kedalam
beaker glass yang berisi air tersebut, lalu diukur tingginya
serta dicatat. Langkah diatas dilakukan untuk kedua sample
lainnya. Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data
yang berupa diameter, dan tinggi beaker glass, tinggi pasir,
tinggi air, dan tinggi aquades+air. Setelah diperoleh data ini,
dapat dilakukan perhitungan porositas serbuk denganmenggunakan persamaan untuk porositas serbuk sebagai
berikut :
% =Volume total Volume partikel
Volume totalx 100%................(2.2)
III. HASILDANPEMBAHASAN
Percobaan berjudul analisis densitas dan porositas pasir
bertujuan untuk mengetahui nilai densitas dan porositas serbuk
pasir, dan untuk mengetahui hubungan antara porositas dan
densitas serbuk pasir. Adapun jenis pasir yang digunakan
sebagai sample yaitu pasir bulu, pasir jenu, dan pasir regoyo.
Dan peralatan utama yang digunakan dalam percobaan ini
adalah piknometer, neraca digital, dan beaker glass.Piknometer merupakan alat untuk mengukur densitas suatu
material yang berbentuk serbuk. Neraca digital berfungsi
sebagai alat untuk menimbang material dengan ketelitian yang
tinggi, ketelitian neraca digital ini dapat mencapai empat
angka dibelakang koma (0,0001 gram). Dan beaker glass ini
berfungsi untuk mengukur ketinggian suatu material yang
berada didalamnya, dengan ketinggian ini maka dapat
diperoleh volume suatu material, yang selanjutnya dapat
digunakan untuk mencari nilai porositas serbuk. Pada
percobaan ini didapatkan dapat untuk percobaan mencari nilai
densitas serbuk yaitu m1, m2, m3, dan m4. Sedangkan data
yang didapatkan pada percobaan untuk mencari nilai porositas
serbuk yaitu diameter tabung, tinggi air, tinggi pasir, dan
tinggi air+pasir. Dengan data tersebut maka dapat diketahui
volume dari pasir, air, dan air+pasir. Data tersebut dapat
diamati pada table berikut ini :
Tabel 3.1 Data massa untuk mencari nilai densitas
NoJenis
Pasir
m1(gram)
m2(gram)
m3(gram)
m4(gram)
1. Bulu 22.7506 47.1320 24.7414 49.0600
2. Jenu 21.6783 44.0635 23.6663 46.0600
3. Regoyo 22.7555 46.4700 24.7373 48.3137
Tabel 3.2 Data pengukuran diameter dan tinggi untuk mencari
nilai porositas
NoJenis
Pasir
dtabug(cm)
tair(cm)
tpasir(cm)
tair+pasir(cm)
1. Bulu 3.5 2.6 1.3 3.6
2. Jenu 3.5 2.6 1.2 3.3
3. Regoyo 3.5 2.5 1.2 3.2
Dari data yang telah didapat diatas, maka dapat dicari nilai
densitas serbuk dengan menggunakan persamaan (2.1).
Sedangkan untuk mencari nilia porositas serbuk maka harus
dihitung dulu volume total dan volume partikel dengan
menggunakan persamaan volume tabung, dan kemudian dapat
dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai porositas
serbuk dengan menggunakan persamaan (2.2). Berikut
merupakan data perhitungan nilai densitas dan porositas
serbuk yang telah dilakukan :
Tabel 3.3 Data perhitungan nilai densitas serbuk pasir
NoJenis
Pasir
m1
(gram)
m2
(gram)
m3
(gram)
m4
(gram)
p(gr/
1. Bulu 22.7506 47.1320 24.7414 49.0600 0.04
2. Jenu 21.6783 44.0635 23.6663 46.0600 0.04
3. Regoyo 22.7555 46.4700 24.7373 48.3137 0.04
Pada table 3.3 diatas dapat diamati data perhitungan nilai
densitas serbuk masing-masing sample pasir dengan nilai
densitas air diketahui sebesar 1 gr/cm3. Dari data diatas dapat
diamati bahwa pasir bulu memiliki densitas yang paling kecil
dibandingkan dengan jenis pasir jenu, maupun pasir regoyo.
Hal ini menunjukkan bahwa pada pasir bulu memiliki
kerapatan butir penyusun yang lebih renggan disbanding yang
lain, dengan hasil ini maka dapat dipresiksi bahwa pasir bulu
memiliki pori-pori yang besar disbanding yang lain sehinggamenyebabkan volume porinya pun semakin besar. Apabila
volume pori semakin besar maka porositas pasir jenuh ini
seharusnya lebih besar dibandingkan dengan pasir jenis yang
lain. Dan dari data yang telah didapatkan dari percobaan
mencari nilai porositas serbuk, maka dapat dilakukan
perhitungan yang ditampilkan pada table dibawah ini :
Tabel 3.4 Data perhitungan nilai porositas serbuk pasir
No Jenis Pasirpartikel(cm3)
total(cm3)
pasir(%)
1 Bulu 2.884875 37.50338 92.30769
2 Jenu 4.808125 36.54175 86.84211
3 Regoyo 4.808125 35.58013 86.48649
Dari data pada table 3.4 diatas dapat diamati bahwa nilai
porositas yang paling besar yaitu pasir bulu. Hal ini sesuai
dengan prediksi diatas. Dari hasil ini dapat diketahui bahwa
porositas dan densitas memiliki hubungan berbanding terbalik.
Sesuai dengan perngertiannya, densitas merupakan kerapatan
massan butiran penyusun material, yang juga perbandingan
antara nilai massa suatu material dengan volume material
tersebut. Densitas suatu material tidak dipengaruhi oleh
bentuk (dimensi) material tersebut, meskipun bentuknya
berbeda dengan jenis material yang sama, maka sekalipun
dimensinya berbeda namun nilai densitasnya tetap sama.
Densitas suatu batuan dipengaruhi oleh beberapa factor sepertijenis dan jumlah mineral serta presentasenya, porositas, dan
fluida pengisi rongga dalam material tersebut, serta
keseragaman butiran-butiran penyusunnya. Material dengan
nilai densitas yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa
butiran penyusunnya tersebut renggang atau tidak rapat,
sehingga terdapat banyak ruang kosong dalam material
tersebut. Dikarenakan banyak ruang kosong yang mengisi
material ini, maka volume pori-pori (porus) besar sehingga
mengakibatkan nilai porositas batuan ini besar. Porositas
merupakan ruang kosong dalam suatu material, yang juga
merupakan perbandingan antara volume semua ruang
-
7/24/2019 Lapres Dyah Densitas Dan Porositas Serbuk
5/5
JURNAL FISIKA LABORATORIUM BAHAN Vol:1, No.1, (2014)1-5 5
termasuk pori, rekahan (fracture), retakan(cracks), celah,
lubang terhadap volume total suatu material. Maka apabila
suatu material memiliki nilai porositas yang besar maka
didalam material tersebut terdapat banyak pori yang
menyebabkan volume pori didalam material tersebut besar,
sehingga kerapatan massa (densitas) butiran penyusun
material tersebut berarti mempunyai nilai yang kecil.
IV.
KESIMPULAN
Dari percobaan berjudul analisis densitas dan porositas pasir
dapat disimpulkan bahwa nilai densitas () dan nilai porositas
() pasir bulu yaitu = 0.040879 gram/cm3 dan yaitu =
92.30769 %; untuk pasir jenu yaitu = 0.044396 gram/cm3
dan yaitu = 86.84211 %; untuk pasir regoyo yaitu =
0.041907 gram/cm3 dan yaitu = 86.48649%. Dari hasil
tersebut dapat diketahui hubungan antara densitas dan
porositas, semakin besar porositas suatu batuan maka
densitasnnya akan semakin kecil. Nilai porositas dan densitas
batuan berbanding terbalik.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada asistenlaboratorium bahan, Rahmania Mawwasah, Ainul Millah
Assyadiyah (asisten dalam percobaan analisis densitas dan
porositas pasir), yang telah bersedia membantu baik sebelum
maupun pada saat percobaan hingga laporan ini selesai ditulis.
DAFTARPUSTAKA
[1] M. Irham Nurwidyanto, Ita Noviyanti, Sugeng Widod. Estimasi Hubungan
Porositas Dan Permeabilitas Pada Batupasir (Study Kasus
Formasi Kerek, Ledok, Selorejo).Berkala Fisika Vol.8, No.3,
Juli 2005, hal 87-90. ISSN : 14109662.
[2] Moore, C.H. : Carbonate Reservoirs : Porosity Evolution and Diagenesis
in a Sequence Stratigraphic Framework, Elsevier ScienceBooks, 1995.
[3]Teresa P. Santos, M. Fatima Vaz, Moises L. Pinto, Ana P. Carvalho.
Porosity characterization of old Portuguese ceramic tiles.Construction and Building Materials 28 (2012) 104110.
top related