mekflu
Post on 10-Dec-2015
215 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA
(Menghitung dan Mengukur Tekanan Campuran Gas)
Oleh :
Nama : Rifayani Fadhilah
NPM : 240110130068
Shift/ Kelompok : TMIP B1/1
Hari, Tgl Praktikum : Senin, 21 April 2014
Asisten Dosen : Billy Hagantha S.
Dhanti Hanifa Muslimah
LABORATORIUM SUMBERDAYA AIR
JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJADJARAN
JATINANGOR
2014
ii
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI i
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Tujuan Praktikum 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2
2.1 Hukum Tekanan Parsial Dalton 2
2.2 Gas 3
2.3 Tekanan 4
2.4 Volume 5
2.5 Tabung Bourdon 5
BAB III METODE PRAKTIKUM 7
3.1 Alat 7
3.2 Bahan 7
3.3 Prosedur Praktikum 7
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 9
4.1 Hasil 9
4.1.1 Hasil Pengukuran 9
4.1.2 Hasil Perhitungan 9
4.1.3 Grafik 10
4.2 Pembahasan 11
BAB V KESIMPULAN 13
DAFTAR PUSTAKA 14
LAMPIRAN 15
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada tahun 1801, John Dalton mengatakan bahawa tekanan campuran gas
pada suhu tetap dalam suatu ruangan sama dengan jumlah tekanan tiap gas itu
masing-masing dalam ruangan tersebut. Gas adalah bagian dari fase suatu zat
yang termasuk dalam fluida compressible. Gas memiliki interaksi yang lemah
antara partikel-partikel penyusunnya sehingga perilaku termalnya relative
sederhana. Kondisi gas ditentukan oleh tiga factor yaitu, tekanan, volume dan
suhu. Tekanan campuran gas adalah penjumlahan dari tekanan parsial masing-
masing komponen campuran gas.
Percobaan kali ini akan membuktikan kebenaran dari teori Dalton yang
berbunyi : “Tekanan campuran gas pada suhu tetap dalam suatu ruangan sama
dengan jumlah tekanan tiap gas itu masing-masing dalam ruangan tersebut.” Teori
ini merupakan salah satu dari dasar-dasar teori yang dapat diaplikasikan dalam
pembuatan alat dan mesin pertanian. Contoh mesin yang menggunakan teori dasar
tersebut adalah mesin dua tak.
1.2 Tujuan Praktikum
Tujuan dari praktikum menghitung dan mengukur tekanan campuran gas
adalah sebagai berikut :
1. Praktikan dapat mengukur tekanan udara di tiap tabung dan
menghitung tekanan campuran gas.
2. Praktikan dapat memahami dan menerjemahkan hukum Dalton
kedalam persamaan matematis.
3. Praktikan mengetahui faktor apa saja yang mempengaruhi tekanan
campuran.
1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Hukum Tekanan Parsial Dalton
Pada tahun 1801 John Dalton mengemukakan bahwa tekanan campuran
gas adalah penjumlahan total dari tekanan parsial masing-masing komponen
campuran gas. Hukum ini dapat diterangkan dengan menggunakan teori kinetik
gas dengan anggapan bahwa gas bersifat ideal, yaitu memenuhi hukum Boyle-Gay
Lusaac, dan tidak ada reaksi kimia antara bagian-bagian gas.
Gambar 1. Ilustrasi Tekanan Parsial Gas Berdasarkan Hukum Dalton
Sumber: http://kimtek.brinkster.net/kimia_teknik/bab%204.htm
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 :
2
Pc=P1V 1+P2 V 2+P3V 3+…+PnV n
V campuran
atau,
Ptotal=∑i=1
n
Pi
Dimana : P = Tekanan (kg/m2)
V = Volume (m3)
2.2 Gas
Gas adalah materi fluida yang termampatkan. Sifat ini di sebabkan
Interaksi yang lemah dan jarak yang daling berjauhan antar partikel–partikel
penyusunnya sehingga perilaku termalnya relatif sederhana. Dalam memepelajari
perilaku tersebut, pengertian yang jelas dari sifat–sifat makroskopik seperti suhu,
tekanan, dan volume ialah besaran–besaran yang dapat diukur dengan alat ukur.
Gas memiliki sifat – sifat yang khas, yaitu:
1. Gas bersifat transparan.
2. Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.
3. Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.
4. Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak
diwadahi, volume gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan
tekanannya akan menjadi tak hingga kecilnya.
5. Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.
6. Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi
merata.
7. Gas dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi,
gas akan mengembang.
8. Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan
mengkerut.
Dari berbagai sifat di atas, tekanan gas merupakan yang terpenting. Misalkan
suatu cairan memenuhi wadah. Bila cairan didinginkan dan volumenya berkurang,
cairan itu tidak akan memenuhi wadah lagi. Namun, gas selalu akan memenuhi
ruang tidak peduli berapapun suhunya. Yang akan berubah adalah tekanannya.
3
Teori kinetik gas yang telah kita bahas berlaku untuk gas murni,namun
pada kenyataannya di alam gas terdapat dalam bentuk campuran dan jarang
ditemukan dalam bentuk gas murni. Sebagai contoh udara di atsmosfir yang
merupakan campuran dari bermacam – macam gas seperti oksigen, nitrogen,
karbondioksida, argon dan sebagainya. Oksigen murni yang kita kenal pun masih
terdapat sejumlah kecil gas – gas pengotor yang sulit untuk dihilangkan.
2.3 Tekanan
Tekanan adalah besarnnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas
permukaan bidang tekan dimana satuannya adalah N
m2atau bentuk lain dari Pa
(Pascal). Apabila gaya terdistribusi secara merata kepada suatu luasan, maka
besarnya tekanan adalah gaya dibagi luas. Yang dapat dinotasikan sebagai berikut:
P= FA
Dimana F adalah gaya dengan satuan Newton dan A adalah luas
penampang dengan satuan m2. Namun pada tekanan zat cair dirumuskan :
P= ρ gh=γ h
Dengan P adalah tekanan, ρ adalah massa jenis cairan dengan satuan kg
m3 ,
g adalah percepatan gravitasi dengan satuan m
s2 , h adalah kedalaman zat cair
dengan satuan meter dan ᵞ adalah kerapatan jenis dengan satuanN
m3 .
Tekanan digunakan untuk mengukur kekuatan dari fluida. Tekanan
berhubungan dengan volume dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu
tempat dengan volume yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat
digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari
pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan lebih tinggi.
Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar. Untuk uap air, apabila
tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas kembali menjadi cair.
Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau
4
yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas
permukaan, dengan gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi.
Ada dua jenis tekanan yaitu tekanan Hidrostatis dan tekanan Udara.
Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi
karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan.
Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang
dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.
Tekanan Udara atau Tekanan atmosferik adalah massa atmosfer yang
menekan permukaan bumi. Atmosfer adalah lapisan yang melindungi bumi.
Lapisan ini meluas hingga 1000 km ke atas bumi dan memiliki massa 4.5 x 1018
kg. Tekanan udara di permukaan laut adalah 76 cmHg. Gas memberikan tekanan
ke permukaan yang bersentuhan dengannya karena molekul gas bergerak bebas
dan selalu menumbuk permukaan yang bersentuhan dengannya. Manusia sangat
beradaptasi dengan tekanan gas (udara) dipermukaan bumi sebesar 1 bar. Tetapi
manusia akan mengalami kesulitan bila tekanan udara turun atau naik melebihi 1
bar. Bila manusia berada di ruang hampa dengan tekanan udara yang mendekati 0
bar maka darah akan keluar dari pori – pori kulit menusia, sedangkan bila tekanan
udara sangat tinggi maka akan dapat memecahkan gendang telingan manusia
dengan mudah.
2.4 Volume
Volume atau kapasitas adalah penghitungan seberapa banyak ruang yang
bisa ditempati dalam suatu objek. Objek itu bisa berupa benda yang beraturan
ataupun benda yang tidak beraturan. Benda yang beraturan misalnya kubus, balok,
silinder,limas, kerucut, dan bola. Benda yang tidak beraturan misalnya batu yang
ditemukan di jalan. Volume digunakan untuk menentukanmassa jenis suatu
benda.
2.5 Tabung Bourdon
Tabung bourdon adalah perangkat sensor pengukuran tekanan non-liquid.
Tabung bourdon mempunyai daerah pengukuran cukup besar (0 – 700 atm) dan
harganya cukup murah.
5
Tabung bourdon banyak digunakan untuk mengukur tekanan statis yang
diperlukan. Tabung bourdon terdiri dari sebuah tabung tipis yang diratakan
diametral pada sisi berlawanan untuk menghasilkan luas penampang berbentuk
elips, memiliki dua sisi datar panjang dan dua sisi bulat pendek. Tabung bourdon
terbuat dari pipa pendek lengkung yang salah satu ujungnya tertutup.
Apabila terdapat tekanan dalam tabung tersebut, akan terjadi doformasi
elastik pada tabung, yang dalam keadaan ideal sebanding dengan tekanan. Ujung
pengukur ini dihubungkan dengan suatu penghubung berpegas yang memperbesar
perpindahan dan mengubahnya menjadi gerakan putar pada jarum penunjuk.
Penghubung itu dibuat sedemikian rupa sehingga mekanisme tersebut dapat
diukur untuk memberikan kelinieran optimum.
Gambar 2. Tabung Bourdon
Sumber: www.efunda.com
Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung Bourdon akan
menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabung tersebut
ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya akala meter tekanan
ini dikalibrasi dalam beberapa ukuran antara lain: Psi, kPa, Bar, Kg/cm2. Tekanan
gauge merupakan ukuran relatif. Misalnya gauge menunjukkan skala : 0 Psi, ini
bukan berarti di dalam bejana yang diukurnya vakum atau tidak ada gas. Secara
absolut didalam bejana yang diukurnya masih ada gas tetapi tekanannya sama
dengan tekanan atmosfir atau 1bar. Tekanan tersebut sebagai tekanan absolut.
Dari fenomena tersebut maka dapat ditentukan hubungan antara tekanan gauge
6
dan tekanan absolut yaitu: Tekanan (absolut) = Tekanan (atmosfir) + Tekanan
(gauge).
7
BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1 Alat
Alat yang digunakan dalam praktikum menghitung dan mengukur tekanan
campuran gas adalah sebagai berikut :
1. Tabung 1 (Orange), tempat menampung gas.
2. Tabung 2 (Merah), tempat menampung gas.
3. Pipa, untuk mengatur arah aliran gas.
4. Kran, untuk mengatur banyaknya gas yang akan ditransfer.
5. Alat Pengukur Tekanan, untuk menunjukan besarnya tekanan yang
terjadi.
6. Pompa, untuk menambah gas keladam tabung.
7. Pentil, untuk tempat keluarnya udara dan penghubung antara tabung
udara dan pompa.
3.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam praktikum menghitung dan mengukur
tekanan campuran gas adalah gas yang mengisi tabung.
3.3 Prosedur Praktikum
Prosedur pelaksanaan praktikum menghitung dan mengukur tekanan
campuran gas adalah sebagai berikut :
1. Alat-alat yang akan digunakan disiapkan.
2. Kran yang terdapat pada pipa penghubung ditutup.
3. Tabung 1 diisi dengan gas menggunakan pompa hingga tekanan
tertentu.
4. Secara perlahan, kran pada tabung 1 dibuka sampai tabung 2 dimasuki
gas.
5. Kran ditutup.
6. Tekanan awal pada kedua tabung gas dibaca lalu dicatat.
8
7. Kran dibuka hingga alat pengukur tekanan menunjukan bahwa tekanan
gas di kedua tabung stabil.
8. Tekanan campuran gas yang ditunjukan oleh kedua alat pengukur
tekanan dibaca dan dicatat.
9. Pekerjaan diulang sebanyak tiga kali.
10. Tekanan teoritis campuran dihitung sesuai dengan teori Dalton.
9
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.1.1 Hasil Pengukuran
Tabel 1. Data Hasil Percobaan
No.
Tabung 1 Tabung 2 Campuran
P1
(kg/c
m2)
V1
(c
m3)
P2
(kg/c
m2)
V2
(c
m3)
Pc
Pengukura
n
Vc
Pc
Teoroti
s
1. 0.95 V 1.2 V 1.075 2V 1.075
2. 0.75 V 1.1 V 0.925 2V 0.925
3. 0.85 V 0.6 V 0.7 2V 0.725
4. 0.7 V 2.4 V 1.15 2V 1.55
5. 1.35 V 1. V 1.175 2V 1.175
6. 1.15 V 0.8 V 0.975 2V 0.975
7. 1.9 V 1 V 1.4 2V 1.45
8. 1.4 V 1.2 V 1.3 2V 1.3
9. 1.3 V 0.7 V 1 2V 1
Sumber Data : Hasil Praktikum di Lab. SDA FTIP (21 April 2014)
4.1.2 Hasil Perhitungan
Pc teoritis=( P1 ×V 1 )+(P2× V 2)
V campuran
¿V (P¿¿1+P2)
2 V¿
¿P1+P2
2
Dimana : Pc = Tekanan Campuran
P1 = Tekanan di Tabung 1
P2 = Tekanan di Tabung 2
10
V1 = V2 = V tabung
1. Pc 1=0.95+1.2
2=1.075
2. Pc 2=0.75+1.1
2=0.925
3. Pc 3=0.85+0.6
2=0.725
4. Pc 4=0.7+2.4
2=1.55
5. Pc 5=1.35+1
2=1.175
6. Pc 6=1.15+0.8
2=0.975
7. Pc 7=1.9+1
2=1.45
8. Pc 8=1.4+1.2
2=1.3
9. Pc 9=1.3+0.7
2=1
4.1.3 Grafik
1.451.85
1.95 22.15
2.35 2.6 2.9 3.10
0.20.40.60.8
11.21.41.6
Grafik Tekanan Campuran Pen-gukuran terhadap Tekanan Total
Hubungan antara Tekanan Campuran Pengukuran terhadap Tekanan TotalLinear (Hubungan antara Tekanan Campuran Pen-gukuran terhadap Tekanan Total)
∑P = P1 + P2
Pc P
engu
kura
n
Grafik 1. Hubungan antara Pc Pengukuran dan ∑P
11
1.451.85
1.95 22.15
2.35 2.6 2.9 3.10
0.20.40.60.8
11.21.41.61.8
Grafik Tekanan Campuran Teoritis teradap Tekanan Total
Hubungan antara Tekanan Campuran Teoritis dengan Tekanan TotalLinear (Hubungan antara Tekanan Campuran Teori-tis dengan Tekanan Total)
∑P= P1 + P2
Pc T
eoriti
s
Grafik 2. Hubungan antara Pc Teoritis dengan ∑P
4.2 Pembahasan
Praktikum menghitung dan mengukur tekanan campuran gas ini bertujuan
untuk mengukur tekanan udara di tiap tabung dan menghitung tekanan campuran
gas, memahami dan menerjemahkan hukum Dalton kedalam persamaan
matematis, dan mengetahui hubungan antara tekanan dan volume. Digunakan
pompa dan 2 buah tabung silinder yang dilengkapi dengan alat pengukur tekanan,
pentil, pipa penghubung dan kran. Selain sebagai tempat keluarnya udara pentil
adalah alat pada tabung yang digunakan sebagai penghubung antara tabung udara
dan pompa sehingga pada saat diberikan gas dari pompa, gas dapat masuk
kedalam tabung, sehingga tekanannya naik. Sedangkan untung pipa penghubung
selain sebagai saluran gas yang berpindah dari tabung yang satu ke 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 0.95 kg/cm2
dan tabung 2 terisi gas dengan tekanan 1.2 kg/cm2, lalu saat kran dibuka tekanan
setimbang di 1.075 kg/cm2 , apabila dihitung secara teoritis maka hasilnya adalah
sama, yaitu 1.075 kg/cm2. Begitu pula dengan percobaan kedua mendapatkan
12
hasil yang sesuai antara tekanan campuran praktik dan tekanan campuran teoritis.
Namun pada percobaan ke-3, ke-4 dan ke-7 didapatkan hasil yang tidak relevan,
tekanan praktik lebih kecil dibandingkan tekanan teoritis. Namun hal ini tidak
cukup untuk menyalahkan Hukum Dalton, karena anomali tersebut bisa saja
terjadi karena kelalaian praktikan karena skalanya yang terlalu besar atau
kerusakan alat sehingga ada udara yang keluar saat kran penghubung dibuka.
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 :
Pc teoritis=( P1 ×V 1 )+(P2× V 2)
V campuran
Pc teoritis=V (P¿¿1+P2)
2V¿
¿P1+P2
2
Dimana : P1 = tekanan di tabung 1
P2 = tekanan di tabung 2
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.
13
BAB V
KESIMPULAN
Dari percobaan yang telah dilakukan, yaitu menghitung dan mengukur
tekanan campuran gas, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Praktikan dapat mengukur tekanan udara di tiap tabung dengan
membaca skala di tabung bourdon dan menghitung tekanan campuran
gas menggunakan Hukum Dalton yang dirumuskan secara matematis.
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 :
Pc=P1V 1+P2 V 2+P3V 3+…+PnV n
V campuran
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan campuran adalah volume
dan besar tekanan masing-masing tiap gas.
14
DAFTAR PUSTAKA
Fadhilah, Rifayani. 2014. LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA :
Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.
Jatinangor : Laboratorium Sumber Daya Air Jurusan Teknik dan
Manajemen Industri Pertanian Fakultas Teknologi Industri Pertanian
Universitas Padjadjaran.
Sistanto, Bambang Aris. 2014. PETUNJUK PRAKTIKUM MATA KULIAH :
MEKANIKA FLUIDA. Jatinangor : Laboratorium Sumber Daya Air
Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian Fakultas Teknologi
Industri Pertanian Universitas Padjadjaran.
Anonim. 2007. Gas dan Sifat-sifatnya. Terdapat pada: http://kimtek.
brinkster.net/kimia_teknik/bab%204.htm(diakses pada tanggal 23 April
2014 pukul 19.59 WIB)
Anonim. 2010. Tekanan Pada Zat Serta Hukumnya. Terdapat pada:
http://klikbelajar.com/umum/tekanan-pada-zat-serta-hukumnya/ (diakses
pada tanggal 23 April 2014 pukul 19.15 WIB)
Anonim. 2012. Hukum Dalton. Terdapat pada:
http://indonesiaindonesia.com/f/89897-hukum-dalton/ (diakses pada
tanggal 23 April 2014 pukul 19.52 WIB)
Ernawatini. 2008. Bab 2. Terdapat pada: http://digilib.unimus.
ac.id/files/disk1/17/jtptunimus-gdl-s1-2008-ernawatini-817-3-
bab2.pdf(diakses pada tanggal 23 April 2014 pukul 20.10 WIB)
Takeuci, Yoshito. 2008. Hukum Gas Ideal. Terdapat pada: http://www.chem-is-
try.org/materi_kimia/kimia_dasar/gas1/hukum-gas-ideal/(diakses pada
tanggal 23 April 2014 pukul 10.00 WIB)
15
LAMPIRAN
Gambar 3. Tabung 1 (orange) dan Tabung 2 (merah)
Sumber : Dokumen Pribadi, 2014.
Gambar 4. Pompa
Sumber : Dokumen Pribadi, 2014.
16
top related