Konduktivitas atau keterhantaran termal, k, adalah suatu besaran intensif bahan yang menunjukkan kemampuannya untuk menghantarkan panas. Konduksi termal adalah suatu fenomena transport di manaperbedaan temperatur menyebabakan transfer energi termal dari satudaerah benda panas ke daerah yang sama pada temperatur yang lebihrendah. Panas yang di transfer dari satu titik ke titik lain melalui salahsatu dari tiga metoda yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

konduktivitas termal = laju aliran panas × jarak / ( luas × perbedaan suhu )

Besaran ini didefinisikan sebagai panas, Q, yang dihantarkan selama waktu t melaui ketebalan L, dengan arah normal ke permukaan dengan luas A yang disebabkan oleh perbedaan suhu ΔT dalam kondisi tunak dan jika perpindahan panas hanya tergantung dengan perbedaan suhu tersebut.

Dalam fisika, radiasi mendeskripsikan setiap proses di mana energi bergerak melalui media atau melalui ruang, dan akhirnya diserap oleh benda lain. Orang awam sering menghubungkan kata radiasi ionisasi (misalnya, sebagaimana terjadi pada senjata nuklir, reaktor nuklir, dan zat radioaktif), tetapi juga dapat merujuk kepada radiasi elektromagnetik (yaitu, gelombang radio, cahaya inframerah, cahaya tampak, sinar ultra violet, dan X-ray), radiasi akustik, atau untuk proses lain yang lebih jelas. Apa yang membuat radiasi adalah bahwa energi memancarkan (yaitu, bergerak ke luar dalam garis lurus ke segala arah) dari suatu sumber. geometri ini secara alami mengarah pada sistem pengukuran dan unit fisik yang sama berlaku untuk semua jenis radiasi. Beberapa radiasi dapat berbahaya.

Konveksi adalah pergerakan molekul-molekul pada fluida (yaitu cairan atau gas) dan rheid. Konveksi tak dapat terjadi pada benda padat, karena tidak ada difusi yang dapat terjadi pada benda padat.

Konveksi merupakan salah satu cara perpindahan panas dan massa utama. Perpindahan panas dan massa terjadi melalui difusi dan adveksi.

Perlu diketahui bahwa istilah konveksi biasanya digunakan untuk perpindahan panas melalui konveksi.

PERPINDAHAN PANAS: KONVEKSI, RADIASI, KONDUKSI >>> Dalam pelajaran IPA atau SAINS, kita pasti akan bertemu dengan yang satu ini, yaitu Perpindahan Panas. Lalu, apa sih yang dimaksud dengan perpindahan panas? Dan apa pula yang disebut dengan Konveksi, Radiasi dan Konduksi? Yuk kita jawab pertanyaan ini satu persatu.

Tahukah kita bahwa ternyata panas dapat berpindah atau mengalir? Ya, Panas berpindah dari tempat atau benda yang bersuhu tinggi ke tempat atau benda yang bersuhu rendah.

Ada tiga macam atau jenis Perpindahan Panas, yaitu Konveksi, Radiasi dan Konduksi.

==> DEFINISI - PENGERTIAN KONVEKSI

Konveksi adalah perpindahan panas yang disertai dengan perpindahan zat perantaranya. Perpindahan panas secara Konveksi terjadi melalui aliran zat. Contoh yang sederhana adalah proses mencairnya es batu yang dimasukkan ke dalam air panas. Panas pada air berpindah bersamaan dengan mengalirnya air panas ke es batu. Panas tersebut kemudian menyebabkan es batunya meleleh.

==> DEFINISI - PENGERTIAN RADIASI

Radiasi adalah perpindahan panas tanpa melalui perantara. Untuk memahami ini, dapat kita lihat kehidupan kita sehari-hari. Ketika matahari bersinar terik pada siang hari, maka kita akan merasakan gerah atau kepanasan. Atau ketika kita duduk dan mengelilingi api unggun, kita merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan apinya secara langsung. Dalam kedua peristiwa di atas, terjadi perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal panas tersebut sehingga disebut dengan Radiasi.

==> DEFINISI - PENGERTIAN KONDUKSI

Konduksi adalah perpindahan panas melalui zat perantara. Namun, zat tersebut tidak ikut berpindah ataupun bergerak. COntoh sederhana dalam kehidupan sehari-hari misalnya, ketika kita membuat kopi atau minuman panas, lalu kita mencelupkan sendok untuk mengaduk gulanya. Biarkan beberapa menit, maka sendok tersebut akan ikut panas. Panas dari air mengalir ke seluruh bagian sendok. Atau contoh lain misalnya saat kita membakar besi logam dan sejenisnya. Walau hanya salah satu ujung dari besi logam tersebut yang dipanaskan, namun panasnya akan menyebar ke seluruh bagian logam sampai ke ujung logam yang tidak ikut dipanasi. Hal ini menunjukkan panas berpindah dengan perantara besi logam tersebut.

Pernahkah anda membuat api unggun pada saat kemah?

Bagaimana caranya kalor dapat berpindah dari api unggun ke

tubuh kita? Nah pada kesempatan ini akan diulas mengenai

cara perpindahan kalor. Bagaimanakah cara kalor itu

berpindah? Ada berapa jenis perpindahan kalor?

Sama halnya seperti energi, kalor juga dapat berpindah

dari satu tempat ke tempat lain. Kalor dapat berpindah dengan

tiga cara, yaitu konduksi atau hantaran, konveksi atau aliran,

dan radiasi atau pancaran.

Perpindahan kalor secara konduksi atau hantaran

Konduksi adalah perpindahan kalor melalui suatu

zat tanpa disertai perpindahan partikel-partikel zat

tersebut. Berdasarkan daya hantar kalor, benda dibedakan

menjadi tiga, yaitu:

1) Konduktor

Konduktor adalah zat yang memiliki daya hantar kalor

baik. Contoh bahan yang bersifat konduktor adalah besi, baja,

tembaga, aluminium, dan lain-lain. Dalam kehidupan sehari-

hari, dapat kamu jumpai peralatan rumah tangga yang prinsip

kerjanya memanfaatkan konsep perpindahan kalor secara

konduksi, antara lain: setrika listrik, solder, dan lain-lain

2) Isolator

Isolator adalah zat yang memiliki daya hantar kalor

kurang baik. Contoh : kayu, plastik, kertas, kaca, air, dan lain-

lain. Oleh karena itu, alat-alat rumah tangga seperti setrika,

solder, panci, wajan terdapat pegangan dari bahan isolator.

Hal ini bertujuan untuk menghambat konduksi panas supaya

tidak sampai ke tangan kita.

2) Semikonduktor

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan

konduktivitas listrik yang berada di antara isolator dan

konduktor. Semikonduktor disebut juga sebagai bahan

setengah penghantar listrik. Sebuah semikonduktor bersifat

sebagai isolator pada temperatur yang sangat rendah, namun

pada temperatur ruangan besifat sebagai konduktor. Bahan

semikonduksi yang sering digunakan adalah silikon,

germanium, dan gallium arsenide.

Semikonduktor sangat berguna dalam bidang elektronik,

karena konduktansinya yang dapat diubah-ubah dengan

menyuntikkan materi lain (biasa disebut pendonor elektron)

Perpindahan kalor secara konveksi atau aliran

Konveksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat

yang disertai perpindahan partikel-partikel zat tersebut.

Konveksi terjadi karena perbedaan massa jenis zat. Kamu

dapat memahami peristiwa konveksi, antara lain:

1. Pada zat cair karena perbedaan massa jenis zat, misal sistem pemanasan air, sistem aliran air panas.

2. Pada zat gas karena perbedaan tekanan udara, misal terjadinya angin darat dan angin laut, sistem ventilasi

udara, untuk mendapatkan udara yang lebih dingin dalam ruangan dipasang AC atau kipas angin, dan cerobong asap pabrik.

Contoh peristiwa konveksi adalah pada saat memanaskan

air dengan cerek atau ketel, di dalam cerek atau ketel akan

terjadi aliran air secara terus menerus selama pemanasan, hal

ini disebabkan karena perbedaan massa jenis zat. Air yang

menyentuh bagian bawah gelas kimia tersebut dipanasi

dengan cara konduksi. Akibat air menerima kalor, maka air

akan memuai dan menjadi kurang rapat. Air yang lebih rapat

pada bagian atas itu turun mendorong air panas menuju ke

atas. Gerakan ini menimbulkan arus konveksi. Pada bagian zat

cair yang dipanaskan akan memiliki massa jenis menurun

sehingga mengalir naik ke atas. Pada bagian tepi zat cair yang

dipanaskan konveksi yang terjadi seperti ditunjukkan pada

gambar di bawah ini.

Pada bagian tengah zat cair yang dipanaskan, konveksi

yang terjadi seperti ditunjukkan pada gambar berikut

Contoh lain dari peristiwa konveksi adalah terjadinya

angin laut dan angin darat. Angin laut dan angin darat

merupakan contoh peristiwa alam yang melibatkan arus

konveksi pada zat gas. Tahukah kamu bagaimana terjadinya

angin laut dan angin darat?

Pada siang hari daratan lebih cepat panas daripada

lautan. Hal ini mengakibatkan udara panas di daratan akan

naik dan tempat tersebut diisi oleh udara dingin dari

permukaan laut, sehingga terjadi gerakan udara dari laut

menuju ke darat yang biasa disebut angin laut. Angin laut

terjadi pada siang hari, biasa digunakan oleh nelayan

tradisional untuk pulang ke daratan. Bagaimanakah angin

darat terjadi?

Pada malam hari daratan lebih cepat dingin daripada

lautan. Hal ini mengakibatkan udara panas di permukaan air

laut akan naik dan tempat tersebut diisi oleh udara dingin dari

daratan, sehingga terjadi gerakan udara dari darat menuju ke

laut yang biasa disebut angin darat. Angin darat terjadi pada

malam hari, biasa digunakan oleh nelayan tradisional untuk

melaut mencari ikan.

Contoh yang lain di dalam kehidupan sehari-hari yang melibatkan

proses konveksi adalah cerobong asap pabrik. Tahukah kamu

mengapa cerobong asap pabrik di buat tinggi? Coba anda cari

jawabannya dengan menggunakan konsep konveksi.

Perpindahan kalor secara Radiasi atau pancaran

Mungkin anda sebagai siswa tidak asing dengan istilah

api unggun. Api unggun yang sering dinyalakan ketika

melakukan kegiatan kemah atau pramuka pada malam hari.

Apa yang dapat kamu rasakan saat kamu berada di sekitar

nyala api unggun? Kamu akan merasakan hangatnya api

unggun dari jarak berjauhan. Bagaimanakah panas api unggun

dapat sampai ke badanmu? Kalor yang kamu terima dari nyala

api unggun disebabkan oleh energi pancaran. Kalor ini

berpindah tanpa melalui zat perantara. Jadi

pengertian Radiasi adalah perpindahan kalor tanpa

melalui zat perantara.

Contoh lain yang merupakan peritiwa radiasi adalah peristiwa

panasnya sinar matahari hingga sampai ke bumi. Peristiwa ini

dimanfaatkan untuk mengeringkan sesuatu misalnya

menjemur pakaian. Jika tidak ada peristiwa radiasi anda tidak

akan bisa mengeringkan pakaian. Bagaimana cara mengetahui

adanya radiasi atau pancaran kalor?

Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya radiasi

kalor atau energi pancaran kalor disebut termoskop.

Termoskop terdiri dari dua buah bola kaca yang dihubungkan

dengan pipa U berisi air alkohol yang diberi pewarna.

Perhatikan gambar!

Salah satu bola lampu dicat hitam, sedangkan yang lain

dicat putih. Apabila pancaran kalor mengenai bola A, hal ini

mengakibatkan tekanan gas pada bola A menjadi besar. Hal ini

mengakibatkan turunnya permukaan zat cair yang ada di

bawahnya. Bagaimanakah sifat radiasi dari berbagai

permukaan?

Alat yang digunakan untuk menyelidiki sifat radiasi

berbagai permukaan disebut termoskop diferensial. Kedua

bola lampu dicat dengan warna yang sama, tetapi di antara

bola tersebut diletakkan bejana kubus yang salah satu sisinya

permukaannya hitam kusam dan sisi lainnya mengkilap. Jika

bejana kubus diisi dengan air panas, akan terlihat permukaan

alkohol di bawah bola B turun. Perbedaan ini disebabkan

karena kalor yang diserap bola B lebih besar daripada bola A.

Dari hasil pengamatan yang dilakukan dapat ditarik

kesimpulan bahwa:

1. Permukaan benda hitam, kusam, dan kasar merupakan

pemancar dan penyerap kalor yang baik.

2. Permukaan benda putih, mengkilap dan halus merupakan

pemancar dan penyerap kalor yang buruk

Oleh karena itu jika anda ingin melancong ke pantai pada

siang hari jangan menggunakan pakaian hitam gunakan

pakaian yang mengkilap atau putih. Kenapa? Ini akan berlaku

konsep perpindahan kalor secara radiasi.

Home Buku Tamu Facebook Daftar Isi Arsip Tukar Link Opinion LM3 Buletin World Photos Video

Jawa Posting

JAWAPOSTING's Fan Box

JAWAPOSTING on Facebook and

Jumat, Januari 08, 2010

MAKALAH pengertian ZN (SENG)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop stabil. Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida).Kuningan, yang merupakan campuran aloi tembaga dan seng, telah lama digunakan paling tidak sejak abad ke-10 SM. Logam seng tak murni mulai diproduksi secara besar-besaran pada abad ke-13 di India, manakala logam ini masih belum di kenal oleh bangsa Eropa sampai dengan akhir abad ke-16. Para alkimiawan membakar seng untuk menghasilkan apa yang mereka sebut sebagai "salju putih" ataupun "wol filsuf". Kimiawan Jerman Andreas Sigismund Marggraf umumnya dianggap sebagai penemu logam seng murni pada tahun 1746. Karya Luigi Galvani dan Alessandro Volta berhasil menyingkap sifat-sifat elektrokimia seng pada tahun 1800. Pelapisan seng pada baja untuk mencegah perkaratan merupakan aplikasi utama seng. Aplikasi-aplikasi lainnya meliputi penggunaannya pada baterai dan aloi. Terdapat berbagai jenis senyawa seng yang dapat ditemukan, seperti seng karbonat dan seng glukonat (suplemen makanan), seng klorida (pada deodoran), seng pirition (pada sampo anti ketombe), seng sulfida (pada cat berpendar), dan seng metil ataupun seng dietil di laboratorium organik.Dari pernyataan di atas maka penulis akan mencoba mendiskripsikan mengenai unsur umum seng. Baik itu merupakan pengertian seng, sifat fisik, keberadaan unsur seng di muka bumi, bentuk isotop dari seng, sifat-sifat kimia seng, senyawa-senyawa dari unsur seng dan proses pengolahan seng dari bahan mentah menjadi bahan jadi.

1.2 Perumusan Masalah Permasalahan pokok yang melandasi penulisan mengenai unsur seng adalah untuk menjelaskan secara umum tentang unsur seng yang ada di muka bumi dan bagaimana proses pengolahan dari bahan mentah menjadi bahan jadi.

1.3 Maksud dan Tujuan 1.3.1 Maksud• Mencari informasi tentang pengertian umum mengenai unsure seng.• Mengetahui manfaat unsur seng bagi kehidupan manusia.• Menjelaskan proses pengolahan seng dari bahan mentah menjadi barang jadi.1.3.2 Tujuan• Mahasiswa dapat mengetahui pengertian umum unsur seng yang ada di muka bumi. • Dapat mengetahui bagaimana proses pengolahan seng dari bahan mentah menjadi bahan jadi.• Dapat mengetahui manfaat aplikasi seng dalam kehidupan sehari-hari.

1.4 Sasaran

Tulisan ini diajukan kepada seluruh mahasiswa, terutama mahasiswa yang terjun dan tertarik dalam bidang kimiawi. Juga tulisan ini diajukan kepada dosen atau tenaga pengajar pengampu mata kuliah di bidang kima baik, kimia murni atau kimia terapan.

1.5 Ruang LingkupRuang lingkup substansial bahasan pada tulisan ini adalah terdiri dari pengertian unsur seng secara umum, sifat fisik, keberadaan unsur seng di muka bumi, bentuk isotop dari seng, sifat-sifat kimia seng, senyawa-senyawa dari unsur seng dan proses pengolahan seng dari bahan mentah menjadi bahan jadi.

1.6 Sistematika Penulisan Makalah in terdiri dari tiga bagian yaitu :1. Bab I pendahuluanPendahuluan merupakan bagian yang menjelaskan makalah ini sendiri, tidak mencakup materi pembahasan. Pendahuluan terdiri dari :a) Latar belakangb) Perumn masalahc) Sasarand) Ruang lingkupe) Kerangka pikiranf) Sistematika penulisan2. Bab II PembahasanBab ini merupakan inti dari makalah, yang membahas segala permasalahan, proses, maupun solusi.3. Bab III Kesimpulan dan SaranBerisi penarikan kesimpulan atas pembahasan yang telah diuraikan dan saran-saran untuk diperhatikan oleh pembaca.

BAB IIPEMBAHASAN

II.1 Pengertian Unsur SengSeng diambil dari bahasa Belanda yaitu zink adalah unsur kimia dengan lambang kimia Zn, nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan 12 pada tabel periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan magnesium. Hal ini dikarenakan ion kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu, keduanya juga memiliki keadaan oksidasi +2. Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop stabil. Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida).Kuningan, yang merupakan campuran aloi tembaga dan seng, telah lama digunakan paling tidak sejak abad ke-10 SM. Logam seng tak murni mulai diproduksi secara besar-besaran pada abad ke-13 di India, manakala logam ini masih belum di kenal oleh bangsa Eropa sampai dengan akhir abad ke-16. Para alkimiawan membakar seng untuk menghasilkan apa yang mereka sebut sebagai "salju putih" ataupun "wol filsuf". Kimiawan Jerman Andreas Sigismund Marggraf umumnya dianggap sebagai penemu logam seng murni pada tahun 1746. Karya Luigi Galvani dan Alessandro Volta berhasil menyingkap sifat-sifat elektrokimia seng pada tahun 1800. Pelapisan seng pada baja untuk mencegah perkaratan merupakan aplikasi utama seng. Aplikasi-aplikasi lainnya meliputi penggunaannya pada baterai dan aloi.

Terdapat berbagai jenis senyawa seng yang dapat ditemukan, seperti seng karbonat dan seng glukonat (suplemen makanan), seng klorida (pada deodoran), seng pirition (pada sampo anti ketombe), seng sulfida (pada cat berpendar), dan seng metil ataupun seng dietil di laboratorium organik.Seng merupakan zat mineral esensial yang sangat penting bagi tubuh. Terdapat sekitar dua milyar orang di negara-negara berkembang yang kekurangan asupan seng. Defisiensi ini juga dapat menyebabkan banyak penyakit. Pada anak-anak, defisiensi ini menyebabkan gangguan pertumbuhan, mempengaruhi pematangan seksual, mudah terkena infeksi, diare, dan setiap tahunnya menyebabkan kematian sekitar 800.000 anak-anak di seluruh dunia. Konsumsi seng yang berlebihan dapat menyebabkan ataksia, lemah lesu, dan defisiensi tembaga.Dalam bahasa sehari-hari, seng juga dimaksudkan sebagai pelat seng yang digunakan sebagai bahan bangunan.

II.2 Sifat FisikSeng merupakan logam yang berwarna putih kebiruan, berkilau, dan bersifat diamagnetik. Walau demikian, kebanyakan seng mutu komersial tidak berkilau. Seng sedikit kurang padat daripada besi dan berstruktur kristal heksagonal.Lehto 1968, p. 826Logam ini keras dan rapuh pada kebanyakan suhu, namun menjadi dapat ditempa antara 100 sampai dengan 150 °C. Di atas 210 °C, logam ini kembali menjadi rapuh dan dapat dihancurkan menjadi bubuk dengan memukul-mukulnya. Seng juga mampu menghantarkan listrik. Dibandingkan dengan logam-logam lainnya, seng memiliki titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C) yang relatif rendah. Dan sebenarnya pun, titik lebur seng merupakan yang terendah di antara semua logam-logam transisi selain raksa dan kadmium. Terdapat banyak sekali aloi yang mengandung seng. Salah satu contohnya adalah kuningan (aloi seng dan tembaga). Logam-logam lainnya yang juga diketahui dapat membentuk aloi

dengan seng adalah aluminium, antimon, bismut, emas, besi, timbal, raksa, perak, timah, magnesium, kobalt, nikel, telurium, dan natrium. Walaupun seng maupun zirkonium tidak bersifat feromagnetik, aloi ZrZn2 memperlihatkan feromagnetisme di bawah suhu 35 K.

II.3 Keberadaan Unsur sengKadar komposisi unsur seng di kerak bumi adalah sekitar 75 ppm (0,007%). Hal ini menjadikan seng sebagai unsur ke-24 paling melimpah di kerak bumi. Tanah mengandung sekitar 5–770 ppm seng dengan rata-ratanya 64 ppm. Sedangkan pada air laut kadar sengnya adalah 30 ppb dan pada atmosfer kadarnya hanya 0,1–4 µg/m3.

Gambar 1. Sfalerit (ZnS)

Unsur ini biasanya ditemukan bersama dengan logam-logam lain seperti tembaga dan timbal dalam bijih logam. Seng diklasifikasikan sebagai kalkofil, yang berarti bahwa unsur ini memiliki afinitas yang rendah terhadap oksigen dan lebih suka berikatan dengan belerang. Kalkofil terbentuk ketika kerak bumi memadat di bawah kondisi atmosfer bumi awal yang mendukung reaksi reduksi. Sfalerit, yang merupakan salah satu bentuk kristal seng sulfida, merupakan bijih logam yang paling banyak ditambang untuk mendapatkan seng karena ia mengandung sekitar 60-62% seng.Mineral lainnya juga mengandung seng meliputi smithsonit (seng karbonat), hemimorfit (seng silikat), wurtzit (bentuk seng sulfida lainnya), dan hidrozinkit. Terkecuali wurtzit, kesemua mineral ini terbentuk oleh karena proses cuaca seng sulfida primordial. Total keseluruhan kandungan seng di seluruh dunia adalah sekitar 1,8 gigaton. Hampir sekitar 200 megatonnya dapat diperoleh secara ekonomis pada tahun 2008. Kandungan besar seng dapat ditemukan di Australia, Kanada, dan Amerika Serikat. Berdasarkan laju konsumsi seng sekarang ini, cadangan seng diperkirakan akan habis antara tahun 2027 sampai dengan 2055. Sekitar 346 megaton seng telah ditambang sepanjang sejarahnya sampai dengan tahun 2002. Selain itu, diperkirakan pula sekitar 109 megatonnya masih digunakan.

II.4 IsotopTerdapat lima isotop seng yang dapat ditemukan secara alami. 64Zn merupakan isotop yang paling melimpah (48,63% kelimpahan alami). Isotop ini memiliki waktu paruh yang sangat panjang, 4.3×1018 a, sedemikiannya radioaktivitasnya dapat diabaikan. Demikian pula isotop 70Zn (0,6%) yang berwaktu paruh 1.3×1016 a tidak dianggap sebagai bersifat radioaktif. Isotop-isotop lainnya pula adalah 66Zn (28%), 67Zn (4%) dan 68Zn (19%).

Terdapat pula dua puluh lima radioisotop yang telah berhasil dikarakterisasikan. 65Zn yang berumur paruh 243,66 hari adalah radioisotop yang berumur paling lama, diikuti oleh 72Zn dengan umur paruh 46,5 jam. Seng memiliki 10 isomer inti. 69mZn merupakan isomer yang berumur paruh paling panjang dengan lama waktu 13,76 jam. Superskrip m mengindikasikan suatu isotop metastabil. Inti isotop metastabil berada dalam keadaan tereksitasi dan akan kembali ke keadaan dasarnya dengan memancarkan foton dalam bentuk sinar gama. 61Zn memiliki tiga keadaan tereksitasi dan 73Zn memiliki dua keadaan tereksitasi. Sedangkan isotop 65Zn, 71Zn, 77Zn dan 78Zn semuanya hanya memiliki satu keadaan tereksitasi. Modus peluruhan yang paling umum untuk isotop seng bernomor massa lebih rendah daripada 64 adalah penangkapan elektron. Produk peluruhan dari penangkapan elektron ini adalah isotop tembaga. Templat:Nuclide + e− → Templat:NuclideSedangkan modus peluruhan paling umum untuk isotop seng bernomor massa lebih tinggi daripada 64 adalah peluruhan beta, yang akan menghasilkan isotop galium. Templat:Nuclide → Templat:Nuclide + e− + νe

II.5 Sifat kimiawiReaktivitas seng memiliki konfigurasi elektron [Ar]3d104s2 dan merupakan unsur golongan 12 tabel periodik. Seng cukup reaktif dan merupakan reduktor kuat.. Permukaan logam seng murni akan dengan cepat mengusam, membentuk lapisan seng karbonat, Zn5(OH)6CO3, seketika berkontak dengan karbon dioksida. Lapisan ini membantu mencegah reaksi lebih lanjut dengan udara dan air.Seng yang dibakar akan menghasilkan lidah api berwarna hijau kebiruan dan mengeluarkan asap seng oksida. Seng bereaksi dengan asam, basa, dan non-logam lainnya Seng yang sangat murni hanya akan bereaksi secara lambat dengan asam pada suhu kamar. Asam kuat seperti asam klorida maupun asam sulfat dapat menghilangkan lapisan pelindung seng karbonat dan reaksi seng dengan air yang ada akan melepaskan gas hidrogen. Seng secara umum memiliki keadaan oksidasi +2. Ketika senyawa dengan keadaan oksidasi +2 terbentuk, elektron pada kelopak elektron terluar s akan terlepas, dan ion seng yang terbentuk akan memiliki konfigurasi [Ar]3d10. Hal ini mengijinkan pembentukan empat ikatan kovalen dengan menerima empat pasangan elektron dan mematuhi kaidah oktet. Stereokimia senyawa yang dibentuk ini adalah tetrahedral dan ikatan yang terbentuk dapat dikatakan sebagai sp3. Pada larutan akuatik, kompleks oktaherdal, [Zn(H2O)6]2+, merupakan spesi yang dominan. Penguapan seng yang dikombinasikan dengan seng klorida pada temperatur di atas 285 °C mengindikasikan adanya Zn2Cl2 yang terbentuk, yakni senyawa seng yang berkeadaan oksidasi +1. Tiada senyawa seng berkeadaan oksidasi selain +1 dan +2 yang diketahui. Perhitungan teoritis mengindikasikan bahwa senyawa seng dengan keadaan oksidasi +4 sangatlah tidak memungkinkan terbentuk. Sifat kimiawi seng mirip dengan logam-logam transisi periode pertama seperti nikel dan tembaga. Ia bersifat diamagnetik dan hampir tak berwarna. Jari-jari ion seng dan magnesium juga hampir identik. Oleh karenanya, garam kedua senyawa ini akan memiliki struktur kristal yang sama. Pada kasus di mana jari-jari ion merupakan faktor penentu, sifat-sifat kimiawi keduanya akan sangat mirip. Seng cenderung membentuk ikatan kovalen berderajat tinggi. Ia juga akan membentuk senyawa kompleks dengan pendonor N- dan S-.

Senyawa kompleks seng kebanyakan berkoordinasi 4 ataupun 6 walaupun koordinasi 5 juga diketahui ada.

II.6 Senyawa Seng

Gambar 2. Seng klorida

Kebanyakan metaloid dan non logam dapat membentuk senyawa biner dengan seng, terkecuali gas mulia. Oksida ZnO merupakan bubuk berwarna putih yang hampir tidak larut dalam larutan netral. Ia bersifat amfoter dan dapat larut dalam larutan asam dan basa kuat. Kalkogenida lainnya seperti ZnS, ZnSe, dan ZnTe memiliki banyak aplikasinya dalam bidang elektronik dan optik. Pniktogenida (Zn3N2, Zn3P2, Zn3As2 dan Zn3Sb2), peroksida ZnO2, hidrida ZnH2, dan karbida ZnC2 juga dikenal keberadaannya. Dari keempat unsur halida, ZnF2 memiliki sifat yang paling ionik, sedangkan sisanya (ZnCl2, ZnBr2, dan ZnI2) bertitik lebur rendah dan dianggap lebih bersifat kovalen.

Gambar 3.Sistem unsur seng asetat basa

Dalam larutan basa lemah yang mengandung ion Zn2+, hidroksida dari seng Zn(OH)2 terbentuk sebagai endapat putih. Dalam larutan yang lebih alkalin, hidroksida ini akan terlarut dalam bentuk [Zn(OH)4]2- Senyawa nitrat Zn(NO3)2, klorat Zn(ClO3)2, sulfat ZnSO4, fosfat Zn3(PO4)2, molibdat ZnMoO4, sianida Zn(CN)2, arsenit Zn(AsO2)2, arsenat Zn(AsO4)2•8H2O dan kromat ZnCrO4 merupakan beberapa contoh senyawa anorganik seng. Salah satu contoh senyawa organik paling sederhana dari seng adalah senyawa asetat Zn(O2CCH3)2.

Senyawa organoseng merupakan senyawa-senyawa yang mengandung ikatan kovalen seng-karbon. Dietilseng ((C2H5)2Zn) merupakan salah satu reagen dalam kimia sintesis. Senyawa ini pertama kali dilaporkan pada tahun 1848 dari reaksi antara seng dengan etil iodida dan merupakan senyawa yang pertama kali diketahui memiliki ikatan sigma logam-karbon. Dekametildizinkosena mengandung ikatan seng-seng kovalen yang kuat pada suhu kamar.

Keterangan Umum UnsurNama, Lambang, Nomor atomseng, Zn, 30Deret kimialogam transisi

Golongan, Periode, Blok12, 4, d

Penampilanabu-abu muda kebiruan

Massa atom65,409(4) g/mol

Konfigurasi elektron[Ar] 3d10 4s2

Jumlah elektron tiap kulit2, 8, 18, 2Ciri-ciri fisikFasepadat

Massa jenis (sekitar suhu kamar)7,14 g/cm³Massa jenis cair pada titik lebur6,57 g/cm³Titik lebur692,68 K(419,53 °C, 787,15 °F)

Titik didih1180 K(907 °C, 1665 °F)

Kalor peleburan7,32 kJ/molKalor penguapan123,6 kJ/molKapasitas kalor(25 °C) 25,390 J/(mol•K)Tekanan uap

P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 kpada T/K 610 670 750 852 990 (1185)

Ciri-ciri atomStruktur kristalHeksagonalBilangan oksidasi2(Oksida amfoter)

Elektronegativitas1,65 (skala Pauling)

Energi ionisasipertama: 906,4 kJ/molke-2: 1733,3 kJ/molke-3: 3833 kJ/molJari-jari atom135 pm

Jari-jari atom (terhitung)142 pm

Jari-jari kovalen131 pm

Jari-jari Van der Waals139 pm

Lain-lainSifat magnetikdiamagnetik

Resistivitas listrik(20 °C) 59,0 nΩ•mKonduktivitas termal(300 K) 116 W/(m•K)Ekspansi termal(25 °C) 30,2 µm/(m•K)

Kecepatan suara(pada wujud kawat) (suhu kamar)(kawat tergulung) 3850 m/s

Modulus Young108 GPaModulus geser43 GPaModulus ruah70 GPaNisbah Poisson0,25Skala kekerasan Mohs2,5Kekerasan Brinell412 MPaIsotopisoNAwaktu paruhDMDE (MeV)DP

64Zn 48,6% Zn stabil dengan 34 neutron

65Zn syn244,26 hariε- 65Cu

γ1,1155 -66Zn 27,9% Zn stabil dengan 36 neutron

67Zn 4,1% Zn stabil dengan 37 neutron

68Zn 18,8% Zn stabil dengan 38 neutron

70Zn 0,6% Zn stabil dengan 40 neutron

Tabel 1. Keterangan Umum Unsur Seng (Zinc)

II.7 Proses Pengolahan SengProses pembuatan seng dari bahan mentah hingga bahan jadi dimulai dari proses pemotongan bahan baku kemudian dijadikan dalam bentuk road coil roll (dalam keadaan

gulungan lapis), bahan mentah yang sering digunakan adalah berupa seng yang banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida). Setelah mendapatkan bahan mentah yang akan di jadikan bahan jadi dengan proses pencucian dengan air yang bersuhu 70-80 derajat celcius, hal ini bertujuan agar unsur yang ada pada bahan mentah yang merupakan hasil dari bahan tambang bersih dari unsur lain. Setelah itu kemudian dilanjutkan dengan proses pelapisan baja dengan menggunakan ammonium dan zat aditif lainnya, hal ini bertujuan agar seng dapat tampang mengkilat dan tidak mudah berkarat. Selanjutnya setelah melalui proses pelapisan baja hasil dari pelapisan tersebut dikeringkan dengan melewati mesin pengeringan dengan suhu 500 derajat celcius sehingga seng dan lapisan baja beserta zat aditif lainnya dapat menyatu dengan seng dalam bentuk plat. Setelah itu didinginkan, seng dalam bentuk plat disusun rapi kemudian terakhir di masukkan ke mesin gelombang sehingga dapat terbentuk plat seng yang pipih elastis dan bergelombang rapi. Selanjutnya setelah melewati berbagai tahapan dan telah berbentuk gelombang dan rapi maka seng siap didistribusikan kepasaran.

BAB IIIPENUTUP

III.1 Kesimpulan• Seng merupakan unsur kimia dengan lambang kimia Zn, nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan 12 pada tabel periodik. • Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida). • Sifat fisiknya adalah Seng merupakan logam yang berwarna putih kebiruan, berkilau. • Kadar komposisi unsur seng di kerak bumi adalah sekitar 75 ppm (0,007%). Hal ini menjadikan seng sebagai unsur ke-24 paling melimpah di kerak bumi dengan lima isotop stabil. • Sifat kimiawi seng mirip dengan logam-logam transisi periode pertama seperti nikel dan tembaga. Ia bersifat diamagnetik dan hampir tak berwarna. • Proses pembuatan seng diambil dari bahan mentah dalam bentuk gulungan lapis dan kemudian diolah dengan ammonisium dan zat aditif lainnya kemudian di lapisi zat baja, setelah itu didinginkan dan dimasukkan kedalam mesin gelombang dan siap didistribusikan.

I. Seng

Seng (bahasa Belanda: zink) adalah unsur kimia dengan lambang kimia Zn, nomor atom

30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan 12 pada tabel

periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan magnesium. Hal ini dikarenakan ion

kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu, keduanya juga memiliki keadaan oksidasi

+2. Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop

stabil. Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida).

II. Sifat Seng

a. Sifat Kimia

Seng memiliki konfigurasi elektron [Ar]3d104s2 dan merupakan unsur golongan 12 tabel

periodik.

Reaktif

Reduktor kuat

Jika dibakar menghasilkan lidah api berwarna hijau kebiruan dan mengeluarkan asap seng

oksida

Seng bereaksi dengan asam, basa, dan non-logam lainnya.

Seng yang sangat murni hanya akan bereaksi secara lambat dengan asam pada suhu kamar.

Asam kuat seperti asam klorida maupun asam sulfat dapat menghilangkan lapisan pelindung

seng karbonat dan reaksi seng dengan air yang ada akan melepaskan gas hidrogen.

b. Sifat Fisik

Seng merupakan logam yang berwarna putih kebiruan, berkilau, dan bersifat diamagnetik

berstruktur kristal heksagonal.

Keras dan rapuh pada kebanyakan suhu

Pada suhu 100-150 °C : dapat ditempa

Suhu > 210 °C : kembali menjadi rapuh dan dapat dihancurkan menjadi bubuk dengan

memukul-mukulnya

Mampu menghantarkan listrik.

titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C)

c. Sifat Mekanik

Sifat magnetik

diamagnetik

Resistivitas

listrik

(20 °C) 59,0 nΩ·m

Konduktivitas termal

(300 K) 116 W/(m·K)

Ekspansi termal (25 °C) 30,2

µm/(m·K)

Kecepatan suara 3850 m/s

Modulus Young 108 GPa

Modulus geser 43 GPa

Modulus ruah 70 GPa

Nisbah Poisson 0,25

Skala kekerasan

Mohs

2,5

Kekerasan

Brinell

412 MPa

III. Keberadaan Seng

Unsur ini biasanya ditemukan bersama dengan logam-logam lain seperti tembaga dan timbal

dalam bijih logam. Sfalerit, yang merupakan salah satu bentuk kristal seng sulfida,

merupakan bijih logam yang paling banyak ditambang untuk mendapatkan seng karena ia

mengandung sekitar 60-62% seng.

IV. Produksi Seng

a. Bijih utama seng adalah sfarelit atau zinc blende, mengandung zinc sulfide (ZnS). Bijih

penting yang lain adalah smithsonite mengandung zinc carbonate (ZnCO3), dan

hemimorphate mengandung hydrous zinc silicate (Zn4Si2O7OH-H2O)

b. Sfarelit harus dikonsentrasikan karena hanya mengandung sedikit sulfida seng (disebut

beneficiated). Pertama bijih dihancurkan, digerinda dengan air pada ball mill untuk

menghasilkan adukan rata (slurry). Lalu ditambahkan zat penghasil busa (frothing agent)

untuk mendorong bahan mineral mengambang pada permukaan, sehingga dapat

disaring/dipisahkan dari mineral yang tingkatnya lebih rendah. Sulfida seng dengan

konsentrasi lebih tinggi lalu dipanggang pada suhu sekitar 1230o C, sehingga oksida seng

(ZnO) dapat terbentuk dari reaksi tersebut.

c. Terdapat berbagai proses thermochemical digunakan untuk memisahkan Zn dari oksidanya,

semua menggunakan Carbon. Carbon berikatan dengan oksigen membentuk CO dan/atau

CO2. Sehingga Zn terbebas dalam bentuk uap (vapor) yang kemudian dipadatkan untuk

memperoleh logam yang diinginkan.

d. Proses elektrolisa juga digunakan luas, sekitar setengah dari produksi seng dunia. Proses ini

dimulai dengan ZnO diencerkan memakai asam sulfat (H2SO4) menghasilkan Zinc sulfate

(ZnSO4) dilanjutkan elektrolisa untuk memisahkan seng hingga dihasilkan logam murni.

V. Paduan Seng

a. Seng paduan–tuangan (Zinc die- casting Alloys)

Proses pengecoran merupakan salah satu proses pembentukan benda kerja yang efisien

dan dapat membentuk benda kerja hingga bagian yang tersulit secara tepat dan akurat dengan

sedikit atau tidak sama sekali memerlukan proses pemesinan (macining). Keberhasilan dalam

proses pembentukan benda kerja dengan cara pengecoran relative ditentukan oleh tingkat

kerumitan bentuk benda kerja itu sendiri.

Paduan Seng merupakan salah satu bahan cor yang baik dimana Seng memiliki titik cair

yang rendah, sehingga dapat dibentuk dengan berbagai metoda pengecoran. Pressure die

Casting dengan “hot chamber system” merupakan proses pengecoran yang paling mudah dan

cepat.

Paduan Seng yang dibentuk melalui proses pengecoran digunakan secara luas dalam

pembuatan peralatan rumah tangga tempat peralatan optic, sound reproducing instrument

part, mainan dan komponen ringan dari kendaraan dan lain lain. Paduan Seng juga dapat

difinishing dengan pengecatan atau “electroplating”. Dalam pelaksanaannya Proses

pembentukan benda kerja dengan cara pengecoran yang menggunakan paduan seng ini sering

ditambahkan unsur Aluminium untuk menurunkan titik cairnya serta meningkatkan

tegangannya dengan komposisi sebagaimana diperlihatkan pada bagian dari diagram

keseimbangan dari paduan Seng- Aluminium berikut. Diagram kesimbangan paduan Seng-

Aluminium (Gambar 1.18) mengindikasikan bahwa dengan penambahan sedikit kadar

Aluminium yang masuk kedalam larutan padat dari Seng akan menghasilkan eutectic dimana

pada Aluminium mengandung 5 % Seng. Sebagaimana dilakukan pada beberapa jenis paduan

lainnya dimana dilakukan “ageing” untuk penuaan melalui pemadatan cepat dalam proses

die-Casting, walaupun mengakibatkan penurunan angka kekerasan, nilai impact serta

kekuatan tariknya akan tetapi keuletan (ductility) nya akan meningkat secara actual

tergantung pada lamanya proses dan kondisi ageing tersebut, biasanya mencapai 5 minggu.

Dengan demikian akan diperoleh sifat yang disebut “original-properties”. Setelah proses

ageing ini Casting akan menyusut untuk waktu selama 8 tahun dengan kehilangan

dimensinya sebesar 0,0015 mm/mm, akan tetapi keadaan ini dapat direduksi dengan proses

stabilizing yakni memberikan pemanasan pada temperature 1000 C sebelum machining.

TERMOKOPEL

I. Seng

Seng (bahasa Belanda: zink) adalah unsur kimia dengan lambang kimia Zn, nomor atom

30, dan massa atom relatif 65,39. Ia merupakan unsur pertama golongan 12 pada tabel

periodik. Beberapa aspek kimiawi seng mirip dengan magnesium. Hal ini dikarenakan ion

kedua unsur ini berukuran hampir sama. Selain itu, keduanya juga memiliki keadaan oksidasi

+2. Seng merupakan unsur paling melimpah ke-24 di kerak Bumi dan memiliki lima isotop

stabil. Bijih seng yang paling banyak ditambang adalah sfalerit (seng sulfida).

II. Sifat Seng

a. Sifat Kimia

Seng memiliki konfigurasi elektron [Ar]3d104s2 dan merupakan unsur golongan 12 tabel

periodik.

Reaktif

Reduktor kuat

Jika dibakar menghasilkan lidah api berwarna hijau kebiruan dan mengeluarkan asap seng

oksida

Seng bereaksi dengan asam, basa, dan non-logam lainnya.

Seng yang sangat murni hanya akan bereaksi secara lambat dengan asam pada suhu kamar.

Asam kuat seperti asam klorida maupun asam sulfat dapat menghilangkan lapisan pelindung

seng karbonat dan reaksi seng dengan air yang ada akan melepaskan gas hidrogen.

b. Sifat Fisik

Seng merupakan logam yang berwarna putih kebiruan, berkilau, dan bersifat diamagnetik

berstruktur kristal heksagonal.

Keras dan rapuh pada kebanyakan suhu

Pada suhu 100-150 °C : dapat ditempa

Suhu > 210 °C : kembali menjadi rapuh dan dapat dihancurkan menjadi bubuk dengan

memukul-mukulnya

Mampu menghantarkan listrik.

titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C)

c. Sifat Mekanik

Sifat magnetik

diamagnetik

Resistivitas

listrik

(20 °C) 59,0 nΩ·m

Konduktivitas termal

(300 K) 116 W/(m·K)

Ekspansi termal (25 °C) 30,2

µm/(m·K)

Kecepatan suara 3850 m/s

Modulus Young 108 GPa

Modulus geser 43 GPa

Modulus ruah 70 GPa

Nisbah Poisson 0,25

Skala kekerasan

Mohs

2,5

Kekerasan

Brinell

412 MPa

III. Keberadaan Seng

Unsur ini biasanya ditemukan bersama dengan logam-logam lain seperti tembaga dan timbal

dalam bijih logam. Sfalerit, yang merupakan salah satu bentuk kristal seng sulfida,

merupakan bijih logam yang paling banyak ditambang untuk mendapatkan seng karena ia

mengandung sekitar 60-62% seng.

IV. Produksi Seng

a. Bijih utama seng adalah sfarelit atau zinc blende, mengandung zinc sulfide (ZnS). Bijih

penting yang lain adalah smithsonite mengandung zinc carbonate (ZnCO3), dan

hemimorphate mengandung hydrous zinc silicate (Zn4Si2O7OH-H2O)

b. Sfarelit harus dikonsentrasikan karena hanya mengandung sedikit sulfida seng (disebut

beneficiated). Pertama bijih dihancurkan, digerinda dengan air pada ball mill untuk

menghasilkan adukan rata (slurry). Lalu ditambahkan zat penghasil busa (frothing agent)

untuk mendorong bahan mineral mengambang pada permukaan, sehingga dapat

disaring/dipisahkan dari mineral yang tingkatnya lebih rendah. Sulfida seng dengan

konsentrasi lebih tinggi lalu dipanggang pada suhu sekitar 1230o C, sehingga oksida seng

(ZnO) dapat terbentuk dari reaksi tersebut.

c. Terdapat berbagai proses thermochemical digunakan untuk memisahkan Zn dari oksidanya,

semua menggunakan Carbon. Carbon berikatan dengan oksigen membentuk CO dan/atau

CO2. Sehingga Zn terbebas dalam bentuk uap (vapor) yang kemudian dipadatkan untuk

memperoleh logam yang diinginkan.

d. Proses elektrolisa juga digunakan luas, sekitar setengah dari produksi seng dunia. Proses ini

dimulai dengan ZnO diencerkan memakai asam sulfat (H2SO4) menghasilkan Zinc sulfate

(ZnSO4) dilanjutkan elektrolisa untuk memisahkan seng hingga dihasilkan logam murni.

V. Paduan Seng

a. Seng paduan–tuangan (Zinc die- casting Alloys)

Proses pengecoran merupakan salah satu proses pembentukan benda kerja yang efisien

dan dapat membentuk benda kerja hingga bagian yang tersulit secara tepat dan akurat dengan

sedikit atau tidak sama sekali memerlukan proses pemesinan (macining). Keberhasilan dalam

proses pembentukan benda kerja dengan cara pengecoran relative ditentukan oleh tingkat

kerumitan bentuk benda kerja itu sendiri.

Paduan Seng merupakan salah satu bahan cor yang baik dimana Seng memiliki titik cair

yang rendah, sehingga dapat dibentuk dengan berbagai metoda pengecoran. Pressure die

Casting dengan “hot chamber system” merupakan proses pengecoran yang paling mudah dan

cepat.

Paduan Seng yang dibentuk melalui proses pengecoran digunakan secara luas dalam

pembuatan peralatan rumah tangga tempat peralatan optic, sound reproducing instrument

part, mainan dan komponen ringan dari kendaraan dan lain lain. Paduan Seng juga dapat

difinishing dengan pengecatan atau “electroplating”. Dalam pelaksanaannya Proses

pembentukan benda kerja dengan cara pengecoran yang menggunakan paduan seng ini sering

ditambahkan unsur Aluminium untuk menurunkan titik cairnya serta meningkatkan

tegangannya dengan komposisi sebagaimana diperlihatkan pada bagian dari diagram

keseimbangan dari paduan Seng- Aluminium berikut. Diagram kesimbangan paduan Seng-

Aluminium (Gambar 1.18) mengindikasikan bahwa dengan penambahan sedikit kadar

Aluminium yang masuk kedalam larutan padat dari Seng akan menghasilkan eutectic dimana

pada Aluminium mengandung 5 % Seng. Sebagaimana dilakukan pada beberapa jenis paduan

lainnya dimana dilakukan “ageing” untuk penuaan melalui pemadatan cepat dalam proses

die-Casting, walaupun mengakibatkan penurunan angka kekerasan, nilai impact serta

kekuatan tariknya akan tetapi keuletan (ductility) nya akan meningkat secara actual

tergantung pada lamanya proses dan kondisi ageing tersebut, biasanya mencapai 5 minggu.

Dengan demikian akan diperoleh sifat yang disebut “original-properties”. Setelah proses

ageing ini Casting akan menyusut untuk waktu selama 8 tahun dengan kehilangan

dimensinya sebesar 0,0015 mm/mm, akan tetapi keadaan ini dapat direduksi dengan proses

stabilizing yakni memberikan pemanasan pada temperature 1000 C sebelum machining.

JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 2, Oktober 1999 : 115 - 121Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petrahttp://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/116Unjuk Kerja Pemanas Air Jenis Kolektor Surya Plat Datar denganSatu dan Dua Kaca PenutupRahardjo TirtoatmodjoDosen Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin - Universitas Kristen PetraEkadewi Anggraini HandoyoDosen Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Mesin - Universitas Kristen PetraAbstrakAir panas dibutuhkan manusia untuk berbagai keperluan seperti untuk mandi, mencuci baju,piring dan lain sebagainya. Dengan konversi fotothermal, maka energi panas matahari dapatdimanfaatkan untuk memanaskan air. Sebuah kolektor surya plat datar digunakan untukmemerangkap energi panas matahari dan panasnya diteruskan ke pipa-pipa yang berisi airsehingga terjadi peningkatan suhu dari air yang berada di dalam pipa tersebut. Jumlah kacapenutup dari kolektor memepengaruhi unjuk kerja dari kolektor.Secara umum diperoleh hasil bahwa dengan menggunakan dua buah kaca penutup diperolehefisiensi yang lebih baik dibandingkan hanya menggunakan satu kaca. Perbedaan suhu antaraair keluar kolektor dan yang masuk ke kolektor dengan 2 kaca penutup bisa lebih tinggi hinggasekitar 17°C dibandingkan kolektor dengan sebuah kaca penutup.Kata kunci : energi tak habis terpakai, kolektor panas matahari, konversi photothermal,pemanas airAbstractWarm water is needed by humanbeing to take a bath, wash their clothes, their dishes etc. By thephotothermal conversion, the solar energy can be used to heat the water. Flat solar collector is a toolwhich is used to capture energy of sun radiation then convert it into heat to heat up water incollector's pipe. The number of glass cover used effects the performance and efficiency of thecollector.From this research, it is found that the efficiency of the collector is better when the cover usedare two glasses than one glass. The temperature difference of incoming and outgoing water in thecollector using 2 glasses 17oC higher than that of 1 glass.Keywords : renewable energy, sun collector, photothermal conversion, water heater.1. PendahuluanBahwa air panas dibutuhkan oleh masyara-kat luas, misalnya untuk mandi ataupunmencuci barang yang berlemak akan lebihmudah melarutkannya dalam sabun denganmenggunakan air hangat dibandingkan denganair dingin.Pada umumnya air panas diperoleh dengancara memasak air dengan menggunakan bahanbakar. Perlu diketahui penggunaan bahanbakar, yang umumnya adalah bahan bakar fosil

akan menimbulkan polusi udara, yaitu ter-bentuknya CO, NOx SO3 dan lain-lain. Selain itubahan bakar jenis ini merupakan sumber energiyang tak dapat diperbarui sehingga suatu saatakan habis sehinggga perlu dicari sumberenergi alternatif.Catatan : Diskusi untuk makalah ini diterima sebelum tanggal1 Januari 2000. Diskusi yang layak muat akan diterbitkan padaJurnal Teknik Mesin Volume 2 Nomor 1 April 2000.Untuk menghidari terbentuknya lebihbanyak polutan, sejalan dengan penerapan ISO9000 yang sejak tahun 1994 muncul denganstandarisasi di bidang lingkungan hidup, EMAS(Eco-Management and Audit Scheme) di UniEropa serta padanannya ISO 14000, maka salahsatu solusinya adalah menggunaan peralatanpenyerap energi matahari untuk memanaskanair.Indonesia yang terletak di daerah tropis inisebenarnya memiliki suatu keuntungan cukupbesar yaitu menerima sinar matahari yangberkesinambungan sepanjang tahun. Sayang-nya energi tersebut kelihatannya dibiarkanterbuang percuma untuk keperluan alamiahsaja. Tidak seperti halnya negara maju, yanggiat meneliti pemanfaatan energi tersebutuntuk kepentingan manusia, misalnya pemakai-an sel fotovoltaik yang nantinya energi listrikyang diperoleh dapat digunakan untuk peng-Unjuk Kerja Pemanas Air Jenis Kolektor Surya Plat Datar dengan Satu dan Dua Kaca Penutup (Rahardjo Tirtoatmodjo)Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petrahttp://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/117gerak mobil, satelit, hubungan komunikasiataupun disimpan di dalam sel-sel penyimpan.Bagi negara berkembang, perlu diakuibahwa keterbatasan dana memang merupakanhambatan yang cukup penting. Untuk itu makapemanfaatan energi matahari ini dapat dimulaidari yang sederhana yaitu menangkap energiyang berupa gelombang elektromagnetik itudengan plat datar yang kemudian diteruskan kepipa-pipa yang berisi air. Akibat thermosiphoncirculation atau sirkulasi gravitasi maka airyang telah panas akan terdorong naik ke drumpenyimpan dan tempatnya terisi oleh air yangmasih relatif lebih dingin.2. Alat - Alat PercobaanPemanas Air Tenaga SuryaPada sistem pemanas air tenaga surya inidapat dibagi atas tiga unit fungsional, yaitu :- kolektor surya- reservoir air panas- pipa-pipa sirkulasiKolektor surya berfungsi untuk mengumpul-kan radiasi matahari dan mengubahnya men-jadi energi panas yang kemudian diteruskan kefluida yang berada di dalam pipa-pipa kolektor.Pada kolektor surya ini diletakkan 6 buah

pipa pada jarak yang sama dimana pipa-pipa ituberhubungan dengan header bagian atas danbawah.Plat penyerap dari kolektor surya ini terbuatdari plat tembaga dengan ukuran 156 cm x 86cm dan tebal 0,5 mm.Sedangkan keenam pipa kolektor jugaterbuat dari tembaga dengan diameter 0,5 inch(diameter luar (Do) 15,875 mm dan diameterdalam (Di) 13,843 mm) dan panjangnya masing-masing 130 cm. Jarak antar pipa 120 mm.Kedua pipa header kolektor sendiri terbuatdari tembaga dengan diameter 1 inch (diameterluar (Do) 28,575 mm dan diameter dalam (Di)26,035 mm), masing-masing panjangnya 1000mm.Pipa sirkulasi penghubung reservoir danheader kolektor terbuat dari bahan tembagadengan diameter 1 inch ( diameter luar Do)28,575 mm dan diameter dalam (Di) 26,035 mm)dimana panjang pipa masuk ke kolektor 2164mm dan yang keluar dari kolektor 1000 mm.Keseluruhan kedua pipa ini dibalut denganglass wool setebal 2,25 cm.Sebagai kaca penutup kolektor dipilih jenisIndofigur tipe Mislite FM5 (kaca es) dengantebal 5 mm.Untuk mencegah kerugian aliran panasmaka digunakan isolator glass wool denganketebalan 40 mm.Keterangan :1. Kaca penutup 5. Isolator2. Pipa kolektor 6. Kerangka kolektor3. Pipa header 7. Keling4. Plat penyerapGambar 1. Sistem Pemanas Air Tenaga SuryaKeterangana. kaca penutup d. pipa sirkulasi fluidab. plat penyerap panas e. almari atau kotak penyanggac. isolatorGambar 2. Kolektor dan Susunan Pipa ParalelnyaThermometer Air RaksaMerupakan alat pengukur suhu udaradisekitar kolektor.JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 2, Oktober 1999 : 115 - 121Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petrahttp://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/118ThermocoupleDigunakan untuk mengukur temperatur airpada tangki bagian bawah maupun atas, airyang masuk dan keluar kolektor serta pada limatitik yang berbeda pada kolektor.Jenis yang digunakan adalah tipe CA/K yangberkemampuan pengukuran dari 0 ÷ 400 °C.ThermocontrolSebagai pasangan dari thermocouple, makaalat ini berfungsi untuk mengonversikantegangan yang dihasilkan thermocouple karenaterpanaskan hingga suhu tertentu menjadi

angka, sehingga terlihatlah angka yangmenunjukkan temperatur hasil pengukuran.Merek yang digunakan adalah Shimadenyang mampu membaca suhu dari 0÷1200 °C.SolarimeterFungsi alat ini adalah untuk mengukurradiasi total yang menimpa kolektor pada posisikemiringan sama dengan kolektor.Merek alat yang digunakan HaenniMesserate Solar 118.AnemometerAlat ini dimanfaatkan untuk mengukurkecepatan angin yang berhembus disekitarkolektor.Alat yang digunakan termasuk jenis FanWheel Anemometer type 4.3016.00.81 dengankemampuan pengukuran kecepatan angin dari0 ÷ 1000 m/menit pada temperatur peng-operasian antara -20 ÷ 80 °C.3. Teori DasarEnergi panas yang dipancarkan olehmatahari dapat dimanfaatkan untuk memanas-kan air dengan bantuan sebuah kolektor panas.Dengan didasari oleh teori efek rumah kaca,maka efektifitas pengumpulan panas bisaditingkatkan. Sedangkan untuk memanaskanair dalam tangki penyimpan secara keseluruhandapat memanfaatkan efek termosiphon.Prinsip dasar untuk menghitung efisiensikolektor ini adalah dengan membandingkanbesar kenaikan temperatur fluida yangmengalir di dalam kolektor dengan intensitascahaya matahari yang diterima kolektor.Energi dari matahari yang bisa diserap olehkolektor adalah ( ) (Watt/m2)di mana = transmisivitas = absorbsivitasIT = radiasi total matahari (Watt/m2)Panas berguna dari kolektor( )[ ]di manaAc = luas kolektor ( m2)Fr = faktor pemindahan panas kolektorUL = koefisien kehilangan panas kolektor(Watt/m2.K)Tfi = temperatur fluida masuk (K)Ta = temperatur udara lingkungan (K)Jika energi berguna yang diberikan kolektorke air sebesar( )fifopu T-T.Cm=Q &di manam& = laju aliran massa fluida (kg/det)Cp = panas jenis (J/kg oC)Tfo = temperatur fluida keluar (K)Tfi = temperatur fluida masuk (K)Efisiensi dari kolektor dapat didefinisikansebagai perbaningan antara panas yangberguna dari kolektor dengan intensitas dariradiasi surya.

( )TcfifopI.AT-T.Cm=&

Dengan demikian effisiensi per laju aliranmassa dapat di tulis :( )TcfifopI.AT-TC=m&

4. Prosedur PengujianPengujian dilakukan di teras bangunanberlantai dua di Surabaya mulai tanggal 12Juni 1999 hingga 25 Juni 1999. Separuh waktuyang pertama digunakan untuk melakukanpengujian dengan kolektor yang hanya ditutupdengan sebuah kaca dan pada paruh waktuUnjuk Kerja Pemanas Air Jenis Kolektor Surya Plat Datar dengan Satu dan Dua Kaca Penutup (Rahardjo Tirtoatmodjo)Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petrahttp://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/119yang kedua digunakan untuk melakukanpercobaan dengan dua buah kaca penutup.Adapun prosedur percobaan, baik denganpenutup satu ataupun dua buah kaca adalahsebagai berikut :- Kolektor diletakkan dengan kemiringan 10°terhadap bidang horisontal dan menghadapke utara.- Waktu pengukuran mulai jam 10.00 hinggajam 16.00 BBWI- Selang waktu pengukuran 30 menit- Untuk mengetahui kemampuan penyimpan-an panas yang dapat dilakukan oleh tangkipenyimpan panas, maka selama 3 haripertama air dibiarkan di dalam tangki tanpadiganti, kemudian pada 3 hari berikutnyasetiap sore, air dikuras dari tangki dan diisidengan air dingin kembali.5. Hasil Percobaan Dan AnalisaPada tanggal 12 Juni hingga 18 Juni, hanyadigunakan sebuah kaca penutup, kemudianmulai tanggal 19 Juni hingga 25 Junidigunakan 2 buah kaca penutup kolektor.Dengan demikian semua data di bawah ini yangbertuliskan antara tanggal 12 hingga tanggal 18Juni berarti selalu berhubungan dengan datakolektor dengan satu kaca penutup dan sisanyaadalah untuk dua kaca penutup.Seperti pada kondisi pada umumnya, pada

saat awal mula, suhu air lebih rendah dari padasuhu udara di sekelilingnya. Kemudian ketikamatahari bersinar suhu air mulai meningkatsecara perlahan tetapi masih lebih rendah darisuhu lingkungan. Data yang cukup menarikuntuk mulai dicatat adalah mulai pukul 10 pagi.Untuk bisa membandingkan performancedari percobaan kolektor dengan sebuah kacapenutup dan dua buah kaca penutup, makasebaiknya dilihat dahulu intensitas cahayamatahari yang menerpa kolektor surya sepertiyang disajikan oleh gambar 3 di bawah ini.Pada gambar dapat dilihat bahwa intensitascahaya yang diterima kolekor paling identikadalah pada percobaan tanggal 18 Juni (untuk 1kaca penutup) dan tanggal 19 Juni (dengan 2kaca penutup). Apabila data dari intensitaspada tanggal yang lainnya dieliminir makadapat lebih terlihat jelas data pada keduatanggal tersebut pada gambar di bawah ini.10.00 10.30 11.00 11.30 12.00 12.30 13.00 13.30 14.00 14.30 15.00 15.30 16.00200300400500600700800Gambar 3. Intensitas Matahari Mulai Tanggal 12Hingga 25 Juni 199910.00 10.30 11.00 11.30 12.00 12.30 13.00 13.30 14.00 14.30 15.00 15.30 16.00300400500600700800Gambar 4. Intensitas Matahari pada Tanggal 18 dan19 Juni 1999Dengan intensitas yang setara ini maka padagambar 3 terlihat bahwa dengan suhu air mula-mula (pada jam 10.00) pada percobaan 2 kacaadalah sedikit lebih rendah dari pada yang 1kaca, tetapi dengan cepat suhu air keluar padapercobaan 2 kaca dapat melampaui kolektordengan penutup 1 kaca, yaitu mulai jam 10.30.Walaupun suhu air masuknya selalu lebihrendah, tetapi suhu air keluarnya pada kolektordengan 2 kaca penutup adalah lebih tinggi padajam-jam berikutnya. Hal ini menandakanbahwa penggunaan 2 kaca penutup memberikemampuan untuk menahan panas yangterserap kolektor lebih baik dan panas itukemudian ditransfer ke air yang berada didalam pipa-pipa pemanas yang menempel padakolektor.Yang cukup menarik dari hasil percobaan iniadalah bahwa suhu air keluar kolektor yangditutup dengan dua buah kaca cepat meningkat

dan mengungguli suhu keluar dari kolektordengan sebuah kaca penutup saja. Tetapiperbedaan suhu keluar ini kemudian mengecilmulai jam 13.30 dimana sejalan denganmenurunnya intensitas cahaya total matahariyang menerpa kolektor.JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 2, Oktober 1999 : 115 - 121Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petrahttp://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/12010.00 10.30 11.00 11.30 12.00 12.30 13.00 13.30 14.00 14.30 15.00 15.30 16.001020304050607080Gambar 5. Suhu Air Masuk - Keluar Kolektor padaPercobaan Tanggal 18 & 19 Juni 1999Untuk melihat perbedan unjuk kerja darikedua jenis kolektor ini maka dapat dilihatpada gambar di bawah ini yang menampilkanperbedaan suhu air keluar kolektor dan yangmasuk ke kolektor. Perbedaan selisih tem-peratur dari penggunaan dua buah kaca dansatu kaca pada jam 10.00 masih sekitar 5°C sajayang dengan cepat meningkat menjadi 14°Cpada 30 menit kemudian dan terus menjadipeningkatan hingga mencapai 17°C pada jam12.30, sesudah itu mulai menurun lagi hinggajam 14.30 yang hanya berbeda 8°C saja dansedikit meningkat lagi pada jam-jam berikut-nya.Hal ini jika dibandingkan dengan intensitastotal cahaya yang diterima kolektor, terlihatbahwa mulai jam 10.00 pagi terjadi peningkatansecara perlahan dimana mencapai puncaknyapada jam 12.00 tepat lalu mulai terjadipenurunan, tetapi ternyata kolektor dengan duabuah kaca penutup mampu memiliki dayasimpan panas yang lebih baik sehinggapeningkatan suhu air masih bisa terus berlanjutsampai 30 menit kemudian. Sejalan denganpenurunan intensitas cahaya terjadilahpenurunan perbedaan suhu dan setelah jam14.30 terlihat bahwa intensitas cahaya yangmenerpa kolektor dengan dua kaca penutuplebih besar dibandingkan dengan kolektordengan satu kaca penutup, maka perbedaansuhunya juga terlihat kembali meningkat.Sedangkan perbedaan suhu sebenarnyadapat dilihat pada grafik dimana pada jam10.00 pagi sudah terlihat perbedaannya, dengansebuah kaca penutup antara suhu air keluarolektor dan yang masuk kolektor adalah sebesar16°C sedangkan pada kolektor dengan 2 kacapenutup sudah mampu mencapai 21°C dan pada

jam-jam berikutnya peningkatannya makinbesar hingga tercapainya intensitas maksimalkemudian kembali menurun dengan menurun-nya intensitas cahaya total.10.00 10.30 11.00 11.30 12.00 12.30 13.00 13.30 14.00 14.30 15.00 15.30 16.004681012141618Gambar 6. Selisih Perbedaan Suhu Air Masuk &Keluar Kolektor pada Percobaan Taggal 18 &19 Juni 1999Pada kedua grafik ini yang cukup menarikuntuk dianalisa adalah, pada kolektor dengandua buah kaca penutup, jika intensitas cahayamatahari mulai berkurang maka terjadi pulapenurunan perbedaan suhu air keluar danmasuk kolektor dalam waktu yang tidak terlalulama (hanya sekitar 1 jam berikutnya).Sedangkan pada kolektor dengan sebuah kacapenutup saja, walaupun intenitas cahaya totalsudah mulai menurun setelah jam 12.00 tetapiselisih suhu air keluar dan masuk ke kolektormasih bisa meningkat terus hingga jam 14.00,barulah pada jam 14.30 mulai terjadipenurunan.Hal ini memberikan pertanda bahwapenggunaan dua buah kaca akan lebih efektifkalau digunakan ditempat yang menerimaintensitas cahaya yang besar agar mengurangikerugian panas, tetapi kalau kolektor hanyaterterpa intensitas cahaya yang kecil saja,justru penggunaan dua buah kaca akanmengurangi intensitas yang tertransmisikan kekolektor, jadi kaca menjadi penghambatnya.10.00 10.30 11.00 11.30 12.00 12.30 13.00 13.30 14.00 14.30 15.00 15.30 16.0015202530354045Gambar 7. Perbedaan Suhu Air Masuk & KeluarKolektor pada Percobaan Tanggal 18 &19 Juni 1999Unjuk Kerja Pemanas Air Jenis Kolektor Surya Plat Datar dengan Satu dan Dua Kaca Penutup (Rahardjo Tirtoatmodjo)Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petrahttp://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/121Sedangkan efisiensi perlaju aliran massadari air dalam kolektor dari kedua macampercobaan ini dapat dilihat penggunaan dua

buah kaca penutup kan lebih tinggi dari padakalau hanya menggunakan sebuah kacapenutup saja.10.00 10.30 11.00 11.30 12.00 12.30 13.00 13.30 14.00 14.30 15.00 15.30 16.00500010000150002000025000Gambar 8. Effisiensi per Laju Aliran Massa Air padaPercobaan Tanggal 18 & 19 Juni 1999Harga dari effisiensi aliran per laju aliranmassa dapat dilihat pada gambar di bawah ini.Secara umum dapat dikatakan bahwa peng-gunaan dua buah kaca adalah lebih baik daripada penggunaan sebuah kaca saja. Dengandemikian terlihat secara rata-rata bahwa 3grafik teratas diperoleh dari percobaan-percobaan yang menggunakan 2 buah kacasedangkan 3 grafik yang di bawahnyamerupakan hail dari percobaan yangmenggunakan sebuah kaca penutup kolektorsaja.10.00 10.30 11.00 11.30 12.00 12.30 13.00 13.30 14.00 14.30 15.00 15.30 16.000500010000150002000025000Gambar 9. Effisiensi per Laju Aliran Massa AirKesimpulanSecara umum dapat dikatakan bahwapenggunaan kolektor dengan dua buah kacapenutup adalah lebih baik dari pada hanyamenggunakan sebuah kaca penutup saja.Perbedaan suhu yang dicapai denganpercobaan dengan dua buah kaca penutupuntuk intensitas cahaya total antara 447 hingga711 Watt/m2 adalah 25°C hingga 42°Csedangkan kolektor dengan sebuah kacapenutup yang menerima intensitas cahayamulai dari 419 hingga 741 Watt/m2 hanyamemiliki perbedaan suhu antar 15°C hingga28°C saja.Secara umum dapat dikatakan pula bahwapenggunaan kolektor dengan dua buah kacapenutup adalah lebih efektif pada intensitascahaya yang relatif tinggi, dalam percobaan inijika di atas 600 Watt/m2.Daftar Pustaka1. Brun M., Énergétique, École Centrale deLyon, 1986.2. Chauliaguet, et l., Solar Energy in Buildingfor Engineering Architecture and Cons-truction, John Wiley and Sons, 1979.3. Debney B.T., Knight J.R., Terrestrial SolarCell Present and Future, ContemporaryPhysics, Vol 25, No 1, 1978.

4. Djunaidi D.K., Pengaruh Jumlah KacaPenutup Terhadap Efisiensi Kolektor SuryaPlat Datar Sistem Pipa Paralel, Tugas Akhirno 99.54.365, Jurusan Teknik Mesin UKPetra, .1999.5. Duffie J.A., Beckman W.A., Solar Engi-neering of Thermal Processes, John Wiley &Sons, Inc., New York, 1980.6. FOX. R.W., McDonald A.T., Introduction toFluid Mechanics, John Wiley and Sons, 1985.7. Incropera F.P., DE WITT D.P., Funamentalsof Mass and Heat Transfer 3rd ed, JohnWiley and Sons Inc, 1990.8. Kreith F., Keider J.F., Principles of HeatTransfer, Harper and row Publisher, 1973.9. Suhada H., Energi Regeneratif SebagaiPilihan Energi Masa Depan, Dimensi Vol.20/EMTI, 1995.

Thermocouple

Low Temperature Medium Temperature High Temperature

Thermocouple merupakan sensor suhu yang banyak dipakai di dunia perindustrian. Tipenya terdiri dari berbagai macam, antara lain : Tipe B, R, S, K, E, J, T yang disesuaikan dengan kebutuhan dunia industri. Disamping itu material protection tubenya pun tersedia dalam berbagai ukuran dan jenis material dari SUS 304, SUS 316, SUS 310, Sandvik P4, Inconel 600, Inconel 800, Titanium, UMCO 50, Alsint 99.7%, Pythagoras, Silicon Nitride, dan

Silicon Carbide. Sedangkan untuk kabel dari thermocouple ke transmitter umumnya dibuat 1 pair cable (2 kabel).

Adapun beberapa kelebihan yang dimiliki oleh Thermocouple, antara lain :

1. Spesifikasi lebih beragam2. Biaya rendah (low cost), dan3. Kisaran temperatur luas sehingga dapat disesuaikan sampai temperature tinggi. 4. Waktu respon cepat

Sedangkan kekurangannya terdiri dari :

1. Sensitivitasnya rendah2. Membutuhkan suhu referensi3. Nonlinearity

Tetapi kekurangan utamanya terletak pada, terbatasnya akurasi sistem kesalahan kurang dari 1º C yang sulit dicapai.

Metal Protection Tube

Material & Designation

Operating Temperatur (º C) FeaturesContinuous Maximum

SUS 304 800 900Heat resistance and good corrosion resistance

SUS 316 800 900Acid resistance, Alkali resistance and excellent corrosion resistance, High molybdenum content

SUS 310 950 1050Distinguished by resistance to the effect of acida and impact strength at high temperature

Sandvik P4 1100 1125Heat resistance, abrasion resistance and anti-sulfur / for the use of coment industrial

Inconel 600 1180 1125

High nickel, high chromium content for resistance to oxidizing and reducing environment, for severely corosive environment at elevated temperatures

Inconel 800 870 1000

Strong and resistant to oxcidation and carburization at elevated temp. resistant sulfur attack, internal oxidation scaling and corrosion in wide variety of atmospheres

Titanium 1100 1150 Anti-Hnydrohioric acid. Anti-nitric acid. Corrosion resistant, acid resistance better than Inconel

600

UMCO 50 1100 1200Acid resistance and Alkali resistance batter than SUS 316 for the use of cemical industry

Non Metal Protection Tube

Al2O2 99,8% MULLITEContinuous Temp. (º C)

Maximum Temp. (º C)

Continuous Temp. (º C)

Maximum Temp. (º C)

1600 1950 1600 1950Is the highest of alumina commercially available and is both danse and fine grained. Because of it's overall performance, it has be come the work horse of the aluminas in applications such as noble metal thermocouple protection tube.

Is danse Mullite without a glassy binder phase. It resists both chlorine and other halogen gases which attack silica and alumina at high temperature.

PENGETAHUAN UMUM TENTANG KACA

1. Definisi Kaca

Kaca merupakan sebuah substansi yang keras dan rapuh, serta merupakan padatan amorf. Hal ini dikarenakan bahan – bahan pembuat kaca bersifat amorf yang mana dapat meleleh dengan mudah. Kaca merupakan hasil penguraian senyawa – senyawa inorganik yang mana telah mengalami pendinginan tanpa kristalisasi. Komponen utama dari kaca adalah silika. Dalam kehidupan sehari – hari kaca digunakan sebagai cermin, insulator panas, alat – alat laboratorium, dekorasi, dan pembatas ruang.

Menurut Adams dan Williamson, kaca adalah material amorf yang pada suhu biasa mempunyai bentuk yang keras, tetapi apabila dipanaskan, lama kelamaan akan menjadi lunak, sesuai dengan suhu yang meningkat dan akhirnya menjadi kental hingga mencapai keadaan cair. Selama proses pendinginan terjadi proses yang berkebalikan dengan proses peleburan kaca. Kaca memiliki sifat yaitu tahan terhadap bahan kimia, efektif sebagai isolator listrik, dapat menahan vakum. Selain memiliki sifat-sifat tersebut, kaca merupakan bahan yang rapuh dan tidak tahan terhadap benturan.

2. Unsur Unsur Pembentuk Kaca

Kaca merupakan bentuk lain dari gelas (Glass). Oksida – oksida yang digunakan untuk menyusun komposisi kaca dapat digolongkan menjadi :

1. Glass Former

Merupakan kelompok oksida pembentuk utama kaca.

2. Intermediate

Oksida yang menyebabkan kaca mempunyai sifat-sifat yang lebih spesifik, contohnya untuk menahan radiasi, menyerap UV, dan sebagainya.

3. Modifier

Oksida yang tidak menyebabkan kaca memiliki elastisitas, ketahanan suhu, tingkat kekerasan, dll.

Tabel 1 Kelompok bahan baku kaca

Glass former Glass Intermediate Glass modifier

B2O3 Al2O3 MgO

SiO2 Sb2O3 Li2O

GeO2 ZrO2 BaO

P2O5 TiO2 CaO

V2O5 PbO SrO

As2O3 BeO Na2O

ZnO K2

Kombinasi dari ketiganya akan mempengaruhi karakteristik kaca saat dilakukan proses pembentukan.

3. Sifat Kaca

Sifat kaca yang penting untuk dipahami adalah sifat pada saat kaca berbentuk fasa cair dan fasa padatnya. Sifat fasa cair dari kaca digunakan dalam proses pengambangan (floating) dan pembentukan kaca, sedangkan untuk sifat fasa padat dari kaca digunakan di dalam pemakaiannya (kegunaannya). Beberapa sifat fisik dan kimia yang penting dari kaca antara lain :

1. Sifat mekanik

Tension strength atau daya tarik adalah sifat mekanik utama dari kaca.Tensile strength merupakan tegangan maksimum yang dialami oleh kaca sebelum terpisahnya kaca akibat adanya tarikan (fracture). Sumber fracture ini dapat muncul jika kaca mempunyai cacat di permukaan, sehingga tegangan akan terkonsentrasi pada cacat tersebut. Kekuatan dari kaca akan bertambah jika cacat di permukaan dapat dihilangkan.

2. Densitas dan Viskositas

Densitas adalah perbandingan antara massa suatu bahan dibagi dengan volumenya. Nilai densitas dari kaca adalah sekitar 2,49 g/cm3. Densitas dari kaca akan menurun seiring dengan kenaikan temperatur. Sedangkan, viskositas merupakansifat kekentalan dari suatu cairan yang diukur pada rentang temperatur tertentu. Viskositas dari kaca sekitar 4,5 x 107 poise. Harga viskositas dari kaca merupakan fungsi dari suhu dengan kurva eksponensial.

3. Sifat termal

Konduktivitas panas dan panas ekspansi merupakan sifat thermal yang penting dari kaca. Kedua sifat ini digunakan untuk menghitung besarnya perpindahan panas yang diterima oleh cairan kaca tersebut. Nilai dari tahanan kaca sekitar 1020 – 1 Ω cm13.

4. Optical properties

Refractive properties

Kaca mempunyai sifatmemantulkan cahaya yang jatuh pada permukaan kaca tersebut. Sebagian sinar dari kaca yang jatuh itu akan diserap dan sisanya akan diteruskan. Apabila cahaya dari udara melewati medium padat seperti kaca, maka kecepatan cahaya saat melewati kaca menurun. Perbandingan antara kecepatan cahaya di udara dengan kecepatan cahaya yang lewat gelas ini disebut dengan indeks bias. Nilai indeks bias untuk kaca adalah ± 1,52.

Absorptive properties

Intensitas cahaya yang masuk ke dalam akan berkurang karena adanya penyerapan sepanjang tebal kaca tersebut. Jika kaca semakin tebal, maka energi cahaya yang diserap akan semakin banyak sedangkan intensitas cahaya yang masuk melalui kaca akan semakin rendah.

5. Stabilitas kimia

Stabilitas kimia adalah ketahanan suatu bahan terhadap pengaruh zat kimia. Stabilitas kimia banyak dipengaruhi oleh bahan – bahan pembentuk kaca.

3. Bahan Baku Kaca

Ada 4 jenis bahan baku utama yang dapat digunakan untuk menghasilkan kaca, antara lain :

1. Pasir silika

Pasir silika merupakan sumber dari SiO2. Pasir silika yang digunakan sebagai bahan baku kaca adalah pasir silika yang tidak banyak mengandung pengotor, baik dari bahan organik

maupun bahan anorganik. Pasir silika berguna untuk membentuk cairan gelas yang sangat kental yang memiliki ketahanan terhadap perubahan temperatur yang mendadak.

2. Dolomite (CaO.MgO.H2O )

Dolomite digunakan sebagai sumber CaO dan MgO. Dolomite ini biasanya berupa mineral tambang berwarna putih. Penggunaan dolomite sangat penting karena dapat mempermudah peleburan (menurunkan temperatur peleburan) serta mempercepat proses pendinginan kaca.

3. Soda Ash (Na2CO3)

Soda Ash ini digunakan sebagai sumber Na2O dan K2O. Fungsi dari Na2O adalah menurunkan titik lebur. Secara umum, penggunaan Soda Ash adalah mempercepat pembakaran, menurunkan titik lebur, mempermudah pembersihan gelembung dan mengoksidasi besi.

4. Cullet

Cullet merupakan sisa – sisa dari pecahan kaca yang dapat digunakan sebagai salah satu bahan baku utama dari produksi kaca. Tujuan dari penggunaan cullet ini adalah mengurangi 3 bahan baku utama di atas sehingga biaya produksi dapat semakin kecil. Komposisi kimia dari cullet sama dengan komposisi kimia kaca yang diproduksi. Selain itu, penggunaan cullet ini dapat memperkecil melting point atau titik lebur dari pembuatan kaca, sehingga dapat menghemat penggunaan bahan bakar.

Bahan baku kaca tidak hanya terdiri dari 3 bahan di atas, tapi ada juga bahan pendukung lainnya, seperti Feldspar, Calumite, Sodium Nitrate, Blue Dust, Nickel Oxide, Cobalt Oxide, Salt Cake, Nepheline dan Sodium Selenite. Feldspar digunakan sebagai sumber alumina (Al2O3) dan besi (Fe). Feldspar yang digunakan harus memiliki kemurnian cukup tinggi dan mudah melebur. Feldspar meleleh pada suhu 1100oC – 1200oC. Alumina berfungsi untuk meningkatkan elastisitas dan kekuatan kaca terhadap lingkungan, sedangkan Fe digunakan untuk memberikan bias kehijauan sehingga dapat menaikkan persen transmitan dari kaca. Sumber Al2O3 dan Fe dapat diperoleh juga dari Nepheline dan Blue Dust. Kaca dapat juga diwarnai dengan menambahkan oksida – oksida pewarna. Akan tetapi, bahan – bahan pewarna ini hanya digunakan sedikit sekali dalam komposisi kaca. Bahan pewarna yang digunakan untuk menghasilkan kaca berwarna hitam adalah Blue Dust, Cobalt Oxide, dan Nickel Oxide. Untuk menghasilkan kaca berwarna coklat digunakan bahan pewarna Blue Dust, Cobalt Oxide, Sodium Selenite. Bahan pewarna yang digunakan untuk menghasilkan kaca berwarna biru adalah Blue Dust, dan Cobalt Oxide.