Bimetallic ThermometerTUGAS INSTRUMENTASI PENGUKURAN

Disusun Oleh:

Kelompok 2

Arini Hasya Milati (111424002)

Fauzi Yusufandi (111424006)

Medina Yasmin (111424011)

Natasha Yuka F (111424026)

Nurul Wanda (111424020)

Riska Agustina (111424024)

Voninurti Septiani (111424028)

Kelas : 2A-TKPB

TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung

menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka

diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid. Pada abad 17 terdapat 30 jenis

skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders

Celcius (1701 - 1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan

sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala

Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya

akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa

menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 - 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama

Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273 K ketika air membeku dan 373 K ketika air mendidih.

Sehingga nol mutlak sama dengan 0 K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur

dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R

sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F.

Dalam bukunya Robert Briffault (1938) berjdul The Making of Humanity disebutkan

bahwa Ibnu Sina merupakan ilmuwan pertaman yang menggunakan termometer udara untuk

mengukur suhu. Dalam kehidupan sehari-hari yang banyak kita temukan adalah jenis

termometer badan baik berupa termometer pipa kapiler ataupun termometer digital.

Termometer pipa kapiler yang menggunakan merkuri dapat membeku pada suhu – 400C dan

mendidih pada suhu 3600C.

Suhu menurut Kangingan (2007:52-53) adalah suatu besaran yang menyatakan ukuran

derajat panas atau dinginnya suatu benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda,

semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki

oleh suatu benda. Suhu juga disebut temperatur.Benda yang panas memiliki suhu lebih tinggi

dibandingkan benda yang dingin. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu adalah

termometer. Namun dalam kehidupan sehari-hari masyarakat untuk mengukur suhu cenderung

menggunakan indera peraba. Tetapi dengan adanya perkembangan teknologi maka

diciptakanlah termometer untuk mengukur suhu dengan valid.

Temperatur merupakan ukuran mengenai panas atau dinginnya benda (Giancoli,

2001:449). Banyak sifat zat yang berubah terhadap temperatur. Sebagian besar zat memuai

saat dipanaskan, seperti besi akan memanjang saat panas daripada saat kondisi dingin. Jalan

dan trotoar beton pun memuai dan menyusut terhadap tempatur yang menjadi alasan

ditempatkannya pemisah yang bisa ditekan atau bisa memuai pada jarak tertentu di jembatan

maupun jalanan beton.

Hambatan listrik materi zat juga berpengaruh signifikan terhadap temperatur. Demikian

pula dengan warna benda, perubahan warna menunjukkan tempatur tertentu.

Misalnya api warna biru menunjukkan suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan api

berwarna merah atau berwarna kuning. Cahaya putih yang dihasilkan dari kawat wolfram

(tungsten) dalam bolam pijar berasal dari kawat yang sangat panas. Zat padat besi berwarna

jingga hingga putih bila dipanaskan saat ditempa dalam pabrik kendaraan menunjukkan

fenomena serupa. Demikian pula dengan bintang-bintang yang berkelap kelip menunjukkan

temperatur permukaan bintang-bintang tersebut. Matahari pun dikatakan bintang (kerdil

kuning). Suhu permukaan bintang atau matahari yang berdasarkan warna bisa dihitung

temperaturnya menggunakan panjang gelombang cahaya yang dipancarkannya.

Alat yang dirancang untuk mengukur temperatur dinamakan termometer. Sebagian

besar termometer dirancang peka terhadap pemuaian. Galileo mengajukan gagasan pertama

termometer melalui fenomena pemuaian gas. Berangsur-angsur evolusi termometer terjadi

hingga menjadi termometer yang berisi cairan dalam gelas. Macam-macam termometer antara

lain : termometer oven, termometer ketel kopi, termometer udara, termometer hambatan,

termistor, termometer kopel.

Untuk menyatakan hasil pengukuran termometer digunakan skala numerik, skala yang

digunakan secara kuantitatif ini yang paling banyak dipakai adalah skala Celcius, skala

Fahrenheit, dan skala yang paling penting dalam sains adalah skala absolut atau Kelvin

(Giancoli, 2001:451).

. Pengertian termometer

Termometer menurut Kanginan (2007:54) adalah alat yang digunakan untuk mengukur

suhu dengan tepat dan menyatakannya dengan suatu angka. Pembuatan termometer pertama

kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan

termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang dengan ujung pipa terbuka.

Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka

kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair

masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang

berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk

menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan

volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuat dari

bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika

terjadi peningkatan suhu benda.

Termometer adalah alat untuk mengukur suhu dengan cepat dan menyatakan dengan

suatu angka. Saat ini banyak jenis-jenis temometer. Jenis termometer ini tergantung pada

jangkauan suhu yang diukur, ketelitian ang diingkan dan sifat-sifat dari bahan yang digunakan.

Contoh sifat - sifat zat yang biasa digunakan untuk membuat termometer adalah:

1. Pemuaian suatu kolom cairan dalam suatu kapiler,

2. Hambatan listrik dan seutas kawat platina,

3. Beda potensial pada suatu termokopel,

4. Pemuaian suatu keeping bimetal,

5. Tekanan gas pada volum tetap,

6. Radiasi yang dipancarkan benda.

Beberapa sifat yang mutlak dibutuhkan oleh sebuah termometer adalah:

1. Skalanya mudah dibaca,

2.      Aman untuk digunakan,

3.      Kepekaan pengukurannya,

4.      Lebar jangkauan suhu yang mampu diukur.

Sejarah Termometer

Termometer berasal dari bahasa Yunani yaitu θερμός (thermo) yang artinya panas dan meter

yang artinya pengukur. Jadi, thermometer dapat kita definisikan sebagai alat ukur derajat panas

dari suatu materi (benda). Ada dua bagian penting dalam thermometer yang harus kita pahami,

yaitu pendeteksi panas (pada thermometer raksa yang biasa kita gunakan pendeteksinya adalah

cairan raksa (Hg)) dan yang kedua adalah skala. Skala ini disesuaikan dengan kesepakatan

internasional (International Temperature Scale) yaitu antara 0,65 Kelvin (-272,5 0C) sampai

dengan 1358 Kelvin (10850C).

Walaupun istilah thermometer berasal dari bahasa Yunani, tetapi bukan berarti penciptanya

orang-orang Yunani. Jadi siapa dong? Apakah orang Indonesia? Ternyata yang menciptakan

thermometer ini tidak satu orang saja. Para penemu itu adalah Avicenna (ibnu sina 980 – 1037)

merupakan seorang ilmuan besar muslim yang pertama kali menggunakan thermometer untuk

mengukur suhu udara dalam eksperimen ilmiah yang kemudian prinsip termometernya

digunakan oleh ilmuan Eropa pada abad ke-16 dan ke-17, termasuk Galileo, Cornelius Drebbel

(1572-1633) dianggap sebagai penemu cara kerja thermometer , Robert Fludd (1574 – 1673),

Galileo Galilei (1564 – 1642) menggagas thermometer dengan menggunakan prinsip pemuaian

dan penyusutan udara dalam pentolan thermometer untuk menggerakan air dalam tabung sempit,

dan Santorio Sanctorius (1561 – 1636) mendisain thermometer klinis seperti yang telah

dikenalkan oleh Ibnu Sina dalam bukunya yaitu The Canon of Medicine.

PEMBAHASAN

Bimetallic Temperatur

P engertian Bimetallic Thermometer

Termometer bimetal adalah termometer yang memiliki dua buah kepingan logam yang dipelat

menjadi satu. Kata bi berarti dua sedangkan kata metal berartilogam.Termometer bimetal

sengaja didesain memiliki dua buah logam karenadapat berfungsi sebagai penunjuk

suhu melalui kelengkungannya. Sehingga ketikaterjadi perubahan suhu pada logam, kedua

keping akan melengkung ke satu arah.Apabila suhu tinggi, maka keping akan melengkung ke

arah logam yang koefisienmuainya lebih kecil. Sedangkan ketika suhu menjadi rendah,

kedua keping akanmelengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih besar.

Jenis Bimetallic Thermometer Model TM304

Deskripsi Bimetallic Thermometer Model TM 304

P e n g u k u r a n m e n g g u n a k a n b i m e t a l t e r m o m e t e r a d a l a h d e n g a n e l e m

e n yang berupa gulungan 2 logam yang dapat bereaksi cepat. Alat ini dibuat dari dua cold-

welded logam dengan koefisien ekspansi termal yang berbeda dan berputar

sebanding dengan suhu. Gerakan putaran itu disampaikan kepada pointer dengan friksi rendah.

Sebuah versi dengan cairan peredam tersedia sebagai pilihan untuk

titik pengukuran pada getaran kuat. Pengisian uap pada sistem pengukuran

getaranmekanik terjadi, sehingga menghasilkan indikasi yang mantap. Pada saat

yangsama, pelumasan dari bagian yang bergerak terjadi.

Sebuah versi dengan rotateable (360°) dan turnable (90°), memungkinkan

t e r m o m e t e r h a r u s d i a r a h k a n s e s u a i d e n g a n y a n g d i i n g i n k a n , d i b a w a h s e

m u a kondisi instalasi.

Fungsi Alat

Untuk mengukur suhu liquid dan gas dalam proses industri dengan rangesuhu -70 ... 30 °C

hingga 0 ... 600°C.

Elemen Alat

Stem = te rd i r i dar i dua logam yang memil ik i koef is ien muai  beda,

sehingga berfungsi sebagai sensor.

Case

Dial

Pointer = untuk menunjukkan n i la i output suhu

Window

Prinsip Kerja Alat

Prinsip kerja sebuah termometer bimetal adalah menggunakan keping bimetal yang tipis

dan berbentuk spiral. Dua jenis logam yang terdiri dari dua potongan logam yang berbeda,

dengan koefisien ekspansi termal yang berbeda, dilekatkan satu sama lain. Ini strip spiral dengan

salah satu ujungnya tetap dikontakkan dengan termometer, dan yang lain melekat pada sumbu

dari pointer. Pengukuran suhu dilakukan dengan sistem bi- logam di dalam sensor suhu. Variasi

suhu mempengaruhi bi-strip logam untuk   memutar pointer; rotasi ini diindikasikan pada dial.

Instalasi Termometer harus dipasang pada setiap lokasi yang tepat dimana akan dikenakan variasi

suhu rata-rata yang akan ditunjukkan. Sesuaidengan prinsip pemuaian, makin besar suhu, maka

keping bimetal makinmelengkung menyebabkan jarum penunjuk bergerak ke kanan

menunjukkanangka yang lebih besar.

Rangkaian Bimetal secara umum

Keterangan :

Bimetallic strip dikontakkan dengan object yang akan diukur perubahan suhunya.Kemudian

bimetallic strip akan melengkung jika terjadi perubahan suhu. Sinyalyang berupa perubahan suhu

tersebut akan disampaikan ke pointer melalui wire,sehingga pointer dapat menunjukkan output

yang berupa besarnya suhu yang terjadi.

Keterangan : Bentuk spiral menunjukkan keping bimetal yang dililitkan pada stem

(batang). Untuk menyampaikan sinyal suhu kepada pointer maka stem dihubungkan

dengan gir pointer (terbuat dari mercury), sehingga pointer dapat menunjukkan output yang

berupa suhu.

Aplikasi Industri

Aplikasi Bimetal antara lain adalah digunakan di industri pada proses

heating.Bimetal digabungkan dengan rangkaian PLC. Tugas PLC adalah sebagai

controller on /off untuk pemanas dalam pengendalian suhu. Jadi, pada saat suhu berada di

bawah suhuyang diharapkan maka sinyal output beralih dari tinggi menjadi rendah.

PLC kemudiandapat diprogram untuk menghasilkan sebuah output jika terjadi

masukan rendah, danoutput tersebut akan digunakan untuk mengaktifkan pemanas.

Sebaliknya, jika masukantinggi maka output PLC digunakan untuk mematikan pemanas. Aplikasi

Industri Bimetallic selain pada rangkaian PLC, antara lain : Termometer serbaguna untuk

mesin, tangki, konstruksi pipa, pemanasan industry kimia dan petrokimia, proses

rekayasa, industry makanan.

Keuntungan

Biaya murah

Diabaikan pemeliharaan

Operasi stabil dari waktu ke waktu

Kerugian

kerugian dari alat ini adalah jika element ditangani secara kasar, maka kablibrasinya akan

berubah.

Kesimpulan

Termometer bimetal adalah termometer yang memiliki dua buah kepingan logam

yang dipelat menjadi satu. Dua jenis logam yang terdiri dari dua potongan logam yang berbeda,

dengan nilai koefisien ekspansi termal yang berbeda. Termometer bimetal bekerja sesuai dengan

prinsip pemuaian yaitu semakin besar suhu maka keping bimetal makin melengkung

menyebabkan jarum penunjuk bergerak ke kanan menunjukkan angka yang lebih besar.

Aplikasinya di dunia industry, thermometer bimetal ini digabungkan dengan rangkaian PLC.