Instrumentasi dan PengukuranPengukuran Suhu Efek Mekanik

DISUSUN OLEH :

Findi Agustianti (0612 4041 1526) Recxy Brilian T.S (0612 4041 1536) Kelas : 3 EG B Dosen Pembimbing : Ida Febriana, S.si, M.T

Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi (DIV)Politeknik Negeri Sriwijaya2013/2014

Kata Pengantar

Puji dan syukur senantiasa kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, Karena atas karunia dan rahmat-Nya serta dengan diiringi dengan usaha yang kami lakukan, kami dapat menyelesaikan makalah kami yang berjudul Pengukuran Suhu Efek Mekanik . Makalah ini kami susun sesuai dengan materi yang dipelajari pada modul mata kuliah instrumentasi dan pengukuran. Pada makalah ini kami akan membahas pokok pembahasan Pengukuran Suhu Efek Mekanik yang terdiri dari : Termometer Raksa, Termometer Gas, Termometer Tekanan Uap, Termometer Bimetal. Serta akan dibahas aplikasi dari masing-masing sub-bab pembahasan yang ada dalam kehidupan sehari- hari kita terutama mengenai aplikasi elektronika dikehidupan kita dan juga rumus dari masing-masing pokok pembahasan. Kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu kami untuk menyelesaikan makalah ini tepat pada waktunya . Semoga apa yang telah kami tulis mengenai Pengukuran Suhu Efek Mekanik dapat bermanfaat bagi kita semua kedepannya. Sebelumnya, kami mengucapkan mohon maaf yang sebesar- besarnya apabila tulisan pada makalah kami ini terdapat kesalahan, karena manusia tidak akan pernah sempurna walaupun manusia itu selalu berusaha dan mencoba untuk menjadi seseorang yang sempurna karena kesempurnaan itu hanyalah milik Allah SWT. Tim Penyusun Findi - Recxy i BAB 1PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangPada zaman sekarang banyak sekali alat-alat yang digunakan untuk mengukur baik suhu,tekanan,maupun lainnya. Disini,kami akan menjelaskan bagaimana pengukuran suhu secara efek mekanik,baik dari pengertian ,maupun dari prinsip kerja,dan aplikasi dari alat-alat nya .pengukuran suhu cairan dan gas merupakan salah satu hal yang paling umum diproses industri. Alat pengukuran adalah suatu alat yang dapat mendeteksi keberadaan suatu fenomena alam dan mengukurnya dalam suatu kuantitas fisik dan mengubahnya menjadi suatu sinyal yang dapat dibaca oleh pengamat atau alat tertentu. Begitu banyaknya besaran fisik yang dapat diamati dari sekian banyak fenomena alam yang ada di dunia ini, maka ada begitu banyak sensor yang diciptakan dan ditemukan oleh manusia, masing-masing spesifik untuk jenis besaran dan objek yang diukurnya.

1.1.2 Tujuan Menjelaskan mengenai pengertian pengukuran suhu efek mekanik Menjelaskan aplikasi pengukuran suhu efek mekanik dalam kehidupan sehari- hari

2.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Pengertian Pengukuran Suhu Efek MekanikFenomena suhu maupun panas merupakan fenomena yang selalu menarik untuk dipelajari. Awalnya fenomena panas dianggap sebagai fenomena zat atau material, yang dapat dipindah dari satu metarial ke material lainnya. Menjelang akhir abad 18, Benjamin Thomson dan Humphry Davy mengadakan penelitian yang mengahasilkan teori baru tentang panas sebagai suatu fenomana yang berhubungan dengan putaran (cyclic phenomona). Fisikawan Sadi Carnot menyatakan teori bahwa panas adalah bentuk energi yang terdistribusi diantara zat / energi lainnya. Sadi Carnot kemudian dikenal sebagai bapak ilmu termodinamika. Penelitiannya pada awal abad 19 menyatakan bahwa perpindahan panas menjadi gerak mekanik terjadi pada suatu titik titik dimana energi tersebut tersimpan, misalnya pada uap. Penelitian lanjutannya tentang bagaimana gerak mekanik menghasilkan panas membawa pada suatu gagasan bahwa panas merupakan energi yang bersifat abadi, yang tidak dapat diciptakan dan dihancurkan (hukum pertama Thermodynamic). Pada pertengahan abab 18, Maxwell dan Bolzman mengembangkan dasar dasar matematis dan formulasi tentang teori kenetik gas. Menurut teori ini, panas disamakan dengan pergerakan molekul. Maxwell menjelaskan bahwa suhu suatu benda merupakan property termal, yang membuatnya mungkin memindahkan panas (energi) pada benda lainnya. Dari sudut pandang pengukuran suhu merupakan property fisis yang mempunyai informasi energi dari suatu system dengan demikian dapat menyatakan informasi tentang panas (derajat panas, status panas). Menurut Maxwell, suhu merupakan nilai rata rata energi kinetik dari suatu molekul suatu zat.

3.

Sehingga dari sudut pandang ini, pengukuran suhu efek mekanik adalah menentukan jumlah energi panas pada suatu zat dengan perpindahan panas menjadi gerak mekanik yang terjadi pada suatu titik titik dimana energi tersebut tersimpan, misalnya pada uap. Ada juga yang berpendapat bahwa pengukuran suhu dengan efek mekanik adalah Pengukuran suhu dengan instrumentasi yang bekerja atas dasar perubahan dimensi mekanik akibat perubahan suhu.2.2 Prinsip Pengukuran Suhu Efek MekanikPengukuran temperatur merupakan sesuatu penting dalam semua aspek kehidupan, terutama dalam proses industri. Hal ini sering menimbulkan masalah tertentu, karena pengukuran suhu tidak dapat menggunakan standar suhu sebgaimana yang dapat dilakukan pada pengukuran besaran lain yang dapat menggunakan standar primer seperti massa, panjang dan waktu. Jika dua benda dengan panjang l1 dan l2 terhubung bersama-sama, hasilnya adalah panjang akhir l1 + l2. Hubungan serupa juga terjadi pada massa dan waktu. Namun, jika dua benda pada suhu yang sama terhubung bersama-sama, gabungan benda tersebut mempunyai temperatur yang sama seperti sebelum dihubungkan. Ini adalah penyebab kesulitan mendasar yang ada dalam membangun sebuah standar mutlak pada suhu dalam hubungan masalah tersebut. Dengan tidak adanya hubungan tersebut, maka perlu untuk menetapkan titik referensi yang dihasilkan suhu dalam bentuk titik beku dan titik didih zat. Titik titik tersebut mendefinisakan secara tajam transisi antara padat, cair dan gas. International Practical Temperature Scale (IPTS) menggunakan filosofi tersebut dan menetapkan 6 primary xed points untuk suhu referensi dalam hal : the triple point of equilibrium hydrogen - 259.34C the boiling point of oxygen - 182.962C the boiling point of water 100.0C the freezing point of zinc 419.58C the freezing point of silver 961.93C the freezing point of gold 1064.43C(standart diukur dalam tekanan atmosfir)

4.Titik beku logam lainnya juga digunakan sebagai secondary xed points untuk titik referensi tambahan pada prosedur kalibrasi. Skala temperature termodinamik yang dikembangkan dan digunakan sejak 1990 adalah ITS-90 (International Temperature Scale of 1990). Temperature yang diukur dalam ITS-90 ditetapkan T90 untuk derajat Kelvin (oK) dan t90 untuk derajat celcius (oC). Salah satu poin penting dalam ITS-90 adalah penetapan triple point of water yaitu T90 = 273,16 oK atau t90 = +0,01 oC. Tabel fixed point menurut standar ITS-90 ditunjukkan tabel 1.1

Tabel 1 Fixed Point untuk standar ITS-90Fixed point adalah titik fase kesetimbangan dari suatu zat atau kondisi murni zat tersebut, dimana perubahan akan terjadi (menjadi gas, cair atau padat) pada zat tersebut apabila terjadi perubahan yang kecil saja pada tekanan dan temperaturnya.Temperature dapat dipandang sebagai nilai kecepatan rata rata molekul suatu zat yang ditentukan secara statistik sehingga hal tersebut merupakan energi kinetis. Misalnya pada suatu kasus, temperatur suatu benda berubah dari T1 ke T2, maka dalam hal itu harus ada energi yang berubah. Perubahannnya tergantung pada derajat jumlah molekul (jumlah meterialnya) dan ukurannya.

5.Dalam termodinamika modern, temperatur suatu benda didiskripsikan sebagai tipe dari potensial panas, yang merupakan properti dari penambahan dan pengurangan panas (heat source dan heat sink). Sehingga gradien temperatur mendefinisakan arah perubahan benda terhadap temperatur. Arah perubahan ini misalnya dari temperatur tinggi ke temperatur rendah.Instrumen untuk mengukur suhu dapat dibagi sesuai dengan prinsip fisik dimana instrument tersebut beroperasi. Prinsip-prinsip utama yang digunakan adalah: Efek termoelektrik Perubahan Resistansi Sensitivitas semikonduktor emisi radiasi panas Thermography Ekspansi Thermal Perubahan frekuensi Resonant Sensitivitas serat optik Akustik thermometry Perubahan Warna Perubahan keadaan materi.

2.3 Macam macam Pengukuran Suhu Efek Mekanik

2.3a. Termometer Raksa Termometer zat cair dalam gelas merupakan jenis instrumentasi pengukuran suhu yang paling umum. Konsentrasi rinci instrument dari thermometer ini digambarkan pada gambar 2.2. sebuah cembul yang relative besar di bgaian bawah thermometer itu menampung sebagian besar zat cair yang memuai bila dipanaskan dan mengisi tabung kapiler yang telah diberi garis-garis penanda skala.

6

Pada bagian atas tabung kapiler itu ada lagi sebuah cembul yang ditempatkan sebagai pengaman bilamana jangkauan suhu termometer itu secara tidak sengaja terlampaui. Zat cair yang paling umum digunakan adalah alcohol dan raksa. Alcohol mempunyai keunggulan karena koefisien muainya lebih besar daripada raksa, akan tetapi terbatas penggunaannya pada pengukuran suhu rendah karena zat ini mudah mendidih pada suhu tinggi. Untuk mengoperasikannya, cembul termometer zat cair dalam gelas dikenakan pada lingkungan yang akan diukur suhunya. Kenaikan suhu menyebabkan zat cair di dalam cembul memuai dan naik di dalam kapiler dan akan menunjukkan skala suhu. Pemuaian yang ditunjukkan termometer itu adalah perbedaan pemuaian zat cair dan pemuaian gelas. Perbedaan ini bukan hanya merupakan fungsi perpindahan kalor dari lingkungan makin besar pula kesalahannya. Termometer raksa dalam gelas bermutu tinggi memiliki penandaan skala suhu yang digoreskan pada gelas beserta yang menunnjukkkan kedadalaman celup yang seharusnya. Termometer raksa dalam gelas yang sangat tepat bisa didapatkan dari National Bureau of Standarts lengkap dengan informasi kalibrasinya bersama setiap termometer. Jenis khusus termometer air raksa, disebut termometer maksimun, bekerja dengan adanya katup pada leher tabung dekat bohlam. Saat suhu naik, air raksa didorong ke atas melalui katup oleh gaya pemuaian. Saat suhu turun air raksa tertahan pada katup dan tidak dapat kembali ke bohlam membuat air raksa tetap di dalam tabung. Pembaca kemudian dapat membaca temperatur maksimun selama waktu yang telah ditentukan. Untuk mengembalikan fungsinya, termometer harus diayunkan dengan keras. Termometer ini mirip desain termometer medis.7.Air raksa akan membeku pada suhu -38.83C (-37.89F) dan hanya dapat digunakan pada suhu di atasnya. Air raksa, tidak seperti air, tidak mengembang saat membeku sehingga tidak memecahkan tabung kaca, membuatnya sulit diamati ketika membeku. Jika termometer mengandung nitrogen, gas mungkin mengalir turun ke dalam kolom dan terjebak di sana ketika temperatur naik. Jika ini terjadi termometer tidak dapat digunakan hingga kembali ke kondisi awal. Untuk menghindarinya, termometer air raksa sebaiknya dimasukkan ke dalam tempat yang hangat saat temperatur di bawah -37C (-34.6F). Pada area di mana suhu maksimum tidak diharapkan naik di atas - 38.83 C (-37.89F) termometer yang memakai campuran air raksa dan thallium mungkin bisa dipakai. Termometer ini mempunyai titik beku of -61.1C (-78F).Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Anders Celsius merumuskan skala Celsius, yang dipaparkan pada publikasinya the origin of the Celsius temperature scale pada 1742. Celsius memakai dua titik penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Ini bukanlah ide baru, sejak dulu Isaac Newton bekerja dengan sesuatu yang mirip. Pengukuran suhu celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan. Eksperimen untuk mendapat kalibrasi yang lebih baik pada termometer Celsius dilakukan selama 2 minggu setelah itu. Dengan melakukan eksperimen yang sama berulang-ulang, dia menemukan es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada termometer. Dia menemukan titik yang sama pada kalibrasi pada uap air yang mendidih (saat percobaan dilakukan dengan ketelitian tinggi, variasi terlihat dengan variasi tekanan atmosfer). Saat dia mengeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung).Tekanan udara memengaruhi titik didih air. Celsius mengklaim bahwa ketinggian air raksa saat penguapan air sebanding dengan ketinggian barometer.Saat Celsius memutuskan untuk menggunakan skala temperaturnya sendiri, dia menentukan titik didih pada 0C (212F) dan titik beku pada 100C (32F).

8. Pada akhirnya, Celsius mengusulkan metode kalibrasi termometer sebagai berikut ini :1. Tempatkan silinder termometer pada air murni meleleh dan tandai titik saat cairan di dalam termometer sudah stabil. ini adalah titik beku air.2. Dengan cara yang sama tandai titik di mana cairan sudah stabil ketika termometer ditempatkan di dalam uap air mendidih.3. Bagilah panjang di antara kedua titik dengan 100 bagian kecil yang sama.

Pengukuran Termometer Air RaksaTermometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Celsius memakai dua titik penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada thermometer yaitu pada uap air yang mendidih. Saat dikeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung). Jadi pegukuran suhu celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan.Titik didih Celcius yaitu 0 C (212 F) dan titik beku pada 100 C (32 F). Tetapi peneliti lain -Frenchman Jean Pierre Cristin mengusulkan versi kebalikan skala celsius dengan titik beku pada 0 C (32 F) dan titik didih pada 100 C (212 F). Dia menamakannya Centrigade. Cara kerja Termometer Air RaksaAlat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan air raksa di ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan.

9.Adapun cara kerja secara umum adalah sebagai berikut :1. Sebelum terjadi perubahan suhu, volume air raksa berada pada kondisi awal.2. Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon air raksa dengan perubahan volume.3. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu menurun. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan. Termometer raksa dalam gelas biasanya dapat dipakai sampai 600 F (301,3 C ), tetapi jangkauannya dapat diperluas hingga 1000 F (523,6 C ) dengan jalan mengisib ruang di atas raksa itu dengangas seperti nitrogen . hal ini akan meningkatkan tekanan di atas raksa, menaikkan titik didihnya dan dengan demikian memungkinkan penggunaaan termometer itu pada suhu yang lebih tinggi. Sehingga dari penjelasan diatas bahwa prinsip kerja termometer raksa yaitu : Cembul termometer zat cair dalam gelas dikenakan pada lingkungan yang akan diukur suhunya, kenaikan suhu menyebabkan zat cair dalam cembul memuai dan naik didalam kapiler dan akan menunjukkan skala suhu, biasanya dapat dipakai sampai 600 F (301,3) diperluas 1000 F(523,6 C) 2.3 b. Termometer Gas Termometer gas bekerja berdasarkan sifat pemuaian gas. Adapun gas yang biasa digunakan yaitu gas hidrogen dan helium dengan tekanan rendah, apabila gas itu dikenai panas sehingga volumenya akan bertambah. Karena gas memuai lebih besar daripada cairan maka termometer gas lebih teliti daripada termometer cairan. Termometer gas dapat digunakan untuk mengukur suhu yang sangat tinggi dan suhu yang sangat rendah, dimana lebar jangkauannya antara 250C sampai degan 1500C. Prinsip kerja dari termometer gas didasarkan pada hokum dasar dari gas. Prinsip kerja dari termometer gas didasarkan pada hukum dasar dari gas (Gambar 2-3). Jika gas dijaga ada di dalam sebuah bejana pada volume konstan dan kemudian tekanan serta suhunya diubah-ubah , maka perbandingan antara tekanan gas dan suhunya adalah konstan pula.

10.

Pengukuran tekanan

Volume V -----------------------------

Gambar Skema Termometer Gas

11.Dari gambar tersebut maka akan didapatkan persamaan sebagai berikut :

P1 / T1 = P2 / T2 .. (2.5)

Dimana : P1 , T1 = Tekanan dan Suhu absoult (K) untuk keadaan 1 P2 , T2 = Tekanan dan Suhu absoult (K) untuk keadaan 2Jangkauan suhu operasi termometer gas berkisar = 150 sampai + 1000 F

Contoh 2.3Sebuah gas yang ada di dalam sebuah bejana tertutup mempunyai tekanan sebesar 120psi pada suhu 20 C. Berapakah tekanannya pada 100 CPenyelesaian : Konversikan suhunya ke skla Kelvin sehingga diperoleh 293, 16 K dan 373,16 K . Selanjutnya dipergunakan persamaan 2-5 untuk memperoleh tekanan pada keadaan 2

P2 = T1 / T2 . P1 = 373,16 / 293,16 . (120psi) =153 psi

12.Karena termometer gas mengkorversikan informasi suhu secara langsung menjadi sinyal tekanan, mka termometer gas ini sering dipakai pada system pneumatic. Transduser seperti ini juga menguntungkan karena tidak mempumyai bagian-bagian yang bergerak . Gas yang paling sering dipakai adalah gas nitrogen. Karena termometer gas mengkorservasikan informasi suhu secara langsung menjadi tekanan, maka termometer gas sering dipakai pada system pneumatic.

Tabel 2.1 Termometer GasGasTemperatur kritis CPanas spesifik pada tekanan konstanViscositasX 10-6(satuan cgs)Koefisien ekspansi pada tekanan konstan

Air-1400,2731700,0037

Karbondioksida31,10,2031390,0037

Helium-2671,251950,0037

Hydrogen-2353,40970,0037

Nitrogen-1460,241630,0037

Oksigen-1180,2162120,0037

2.3 c. Termometer Tekanan Uap Termometer tekanan uap mengkorversikan informasi suhu ke dalam tekanan sebagaimana halnya termometer gas akan tetapi dengan proses yang berbeda. Jika sebuah bejana tertutup diisi sebagian cairan, maka ruangan diatas cairan tersebut akan terdiri dari uap dan cairan yang tekanannya tergantung pada suhu. Jika suhu dinaikkan, maka cairan yang menguap akan lebih banyak dan tekanan akan meningkat. Penuruan suhu akan mengakibatkan terjadinya kondensasi sebagai uap dan tekanan akan turun. Jadi, tekanan uap tergantung pada suhu (Gambar 2-4)

13.

Gambar 2-4

Tekanan itu digunakan sebagai penunjuk suhu keseluruhan system yang terdiri dari cembul, kapiler, dan pengukuran tekanan yang dapat dikalibrasi bersama-sama secara langsung. Suhu kapiler jelas ada pengaruhnya pada bacaan karena mengandung sebagian volume fluida di dalam cembul, masalah ini dapat diatasi, asal suhu cembul selalu tinggi dari suhu tabung kapiler. dalam hal ini fluida dalam kapiler akan selalu berada dalam keadaan zat cair lewat dingin, sedang tekanan akan ditentukan semata-mata oleh suhu campuran yang terdapat di dalam cembul. Sehingga dari penjelasan diatas bahwa prinsip kerja dari termometer tekanan uap yaitu : jika sebuah bejana tertutup diisi dengan sebagian cairan, maka ruangan dibagian atas cairan tersebut akan terdiri dari uap dan cairan yang tekanannya tergantung pada suhu. Jika suhu dinaikkan maka cairan menguap akan lebih banyak dan tekanan akan meningkat. Penurunan suhu akan mengakibatkan terjadi kondensasi sebagian uap dan tekanan turun. Jadi, tekanan uap tergantung pada suhu.

14.2.3d. Termometer Bimetal Metode pengukuran suhu yang sangat luas pemakaiannnya ialah keeping bimetal. Termometer bimetal digunakan untuk jangkauan suhu -100 sampai 1000 F, banyak digunakan dalam instrument kendali suhu sederhana. Termometer bimetal terdiri dari dua keeping logam yang mempunyai koefisien ekspansi (muai) termal yang berbeda disatukan sehingga membentuk instrumen seperti pada gambar.

Termometer bimetal adalah sebuah termometer yang terbuat dari dau buah kepingan logam yang memiliki koefisien muai berbeda yang dikeling (dipelat) menjadi satu. Kata bimetal sendiri memiliki arti yaitu bi berarti dua sedangkan kata metal berarti logam, sehingga bimetal berarti "dua logam".

15. Cara KerjaKeping Bimetal sengaja dibuat memiliki dua buah keping logam karena kepingan ini dapat melengkung jika terjadi perubahan suhu. Prinsipnya, apabila suhu berubah menjadi tinggi, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keoefisien muainya lebih rendah, sedangkan jika suhu menjadi rendah, keping bimetal akan melengkung ke arah logam yang keofisien muainya lebih tinggi. Logam dengan koefisien muai lebih besar (tinggi) akan lebih cepat memanjang sehingga kepingan akan membengkok (melengkung) sebab logam yang satunya lagi tidak ikut memanjang. Biasanya keping bimetal ini terbuat dari logam yang koefisien muainya jauh berbeda, seperti besi dan tembaga.Pada termometer, keping bimetal dapat difungsikan sebagai penunjuk arah karena jika kepingan menerima rangsangan berupa suhu, maka keping akan langsung melengkung karena pemuaian panjang pada logam. Bila keeping itu dikenakan pada suhu yang lebih tinggi dari suhu pengikatnya dan akan membengkok ke satu arah, bila dikenakan pada suhu yang lebih rendah dari suhu pengikatnya, ia membelok kea rah lain koefisien ekspansi termal beberapa bahan yang lazim dipakai diberikan dalam table 2-2.

Tabel 2-2 Sifat-sifat mekanik beberapa bahan termal yang umum dipakaiBahanKoefisien ekspansi Termal/ CModulus elastisitas Psi GN/ m2

Invar (64% Fe,36% Ni)1,7x1021,4x10147

Kuningan kuning2,02x1014,0x1096,5

Monel 4001,35x1026x10179

Inconel 7021,25x1031,5x10217

Baja anti-karat jenis 3161,6x1028x10193

16. Tipe transduser suhu ini mempunyai karakteristik akurasi yang relative kurang, mempunyai histerisis, mempunyai waktu tanggap yang relative rendah dan biayanya murah. Instrumen seperti ini dipakai untuk menutup kontak-kontak saklar atau untuk mengaktifkan suatu mekanisme pada waktu suhu dinaikkan ke suatu set point, juga pada sejumlah aplikasi khususnya pada daur on/off. Kebanyakan industry, termometer bimetal menggunakan sebuah koil helix yang dapat di desain seperti bentuk spiral yang dilindungi oleh sebuah tube. Termometer bimetal jenis ini dapat mengukur suhu gas atau liquid yang mengalir di dalam saluran pipa. Termometer ini dapat dilihat pada gambar 2-6. Jadi, prinsip kerja dari termometer bimetal adalah bila keeping dikenakan pada suhu yang lebih tinggi dari suhu peningkatnya dan akan membengkok ke suatu arah, bila dikenakan pada suhu yang lebih rendah dari suhu peningkatnya, ia membelok kearah lain.

2.4 Kelebihan dan Kelemahan Pengukuran Suhu Efek mekanika. Termometer Raksa Kelebihan dari termometer air raksa yaitu sebagi berikut ini : Raksa tidak membasahi dinding tabung, sehingga pengukuran lebih teliti Termometer raksa mempunyai jangkauan pengukuran besar -39Csampai357C Raksa dapat dengan cepat mengambil kalor dari benda yang diukur sehingga suhu raksa dapat dengan mudah sama dengan suhu benda17. Raksa mengilap sehingga mudah dilihat Pemuaian raksa teratur terhadap kenaikan suhu. Kelemahan dari termometer air raksa yaitu sebgai berikut ini : Harga raksa mahal dan susah dicari Bila tabung pecah, raksa sangat berbahaya, gas beracun Raksa tidak dapat digunakan mengukur lebih rendah dari -39 C,padahal suhu di kutub Utara dan Selatan lebih rendah daripada suhu tersebut.

2.4 b. Termometer Gas Kelebihan dari Termometer Gas yaitu sebagai berikut ini : lebih teliti dapat mengukur suhu rendah karena titik bekunya -250C dapat mengukur suhu tinggi karena titik didihnya 1500C

Kelemahan dari Termometer Gas yaitu sebagai berikut ini : pengukuran lambat

2.4 c. Termometer Tekanan Uap

Kelebihan dari Termometer Tekanan Uap Mudah didapat Hasil pengukurannya akurat

Kelemahan dari T ermometer Tekanan Uap yaitu sebagai berikut ini: Tekanannya bergantung pada suhu Penurunan suhu pada termometer tekanan uap menyebabkan kondensasi

18 2.4 d. Termometer Bimetal

Kelebihan dari Termometer Bimetal yaitu sebagai berikut :

Tahan dari goncangan Tidak mudah terbakar harganya relatif Murah tahan lama, awet dan mudah dikalibrasikan dapat digunakan untuk termograf

Kelemahan Termometer Bimetal yaitu sebagai berikut ini : memerlukan kalibrasi sering untuk menjaga akurasi respon terhadap perubahan suhu lambat Kurang akurat

2.5. Aplikasi Macam-macam Pengukuran Suhu Efek Mekanik dalam kehidupan sehari- hari

2.5 a. Termometer Air RaksaTermometer air raksa masih banyak digunakan dalam bidang meteorologi, tetapi penggunaan pada bidang-bidang lain semakin berkurang, karena air raksa secara permanen sangat beracun pada sistem yang rapuh dan beberapa negara maju telah mengutuk penggunaannya untuk tujuan medis. Beberapa perusahaan menggunakan campuran gallium, indium, dan tin (galinstan) sebagai pengganti air raksa.

19

b. Termometer GasDalam kehidupan sehari-hari, termometer gas jarang digunakan. Termometer gas biasanya terdapat di Laboratorium untuk kegiatan penelitian. Selain itu, termometer gas juga banyak dipakai dalam kegiatan industri, misalnya di pabrik-pabrik farmasi dan yang sering berhubungan dengan gas dalam produksi. Jika sejumlah gas dipanaskan dan volumenya dijaga tetap, tekanannya akan bertambah. Sifat termometrik ini dimanfaatkan untuk mengukur suhu pada termometer gas.c. Termometer Tekanan Uap Termometer tekanan uap berguna dalam mengukur penurunan tekanan uap pada sifat koligatif larutan. Penurunan tekanan uap jenuh larutan akan semakin besar apabila konsentrasi (fraksi mol) dari zat terlarut semakin besar. Tekanan uap suatu zat cair lebih tinggi dari tekanan uap jenuh larutan, perhatikan Gambar 11.1.

Gambar 11.1. Pengaruh adanya zat terlarut terhadap tekanan uap pelarut A murni dan adanya zat terlarut BRoult meneliti dan banyak melakukan eksperimen dalam berbagai campuran zat dan dia menyimpulkan hubungan antara penurunan tekanan uap suatu zat cair dengan konsentrasi larutannya, Hasil ekperimennya mengantarkan Roult untuk menyederhanakan fenomena tersebut kedalam persamaan seperti dibawah ini : 20dimana;

P = tekanan uap jenuh larutanP = tekanan uap jenuh pelarut murniXA = fraksi mol pelarutSedangkan penurunan tekanan uap jenuh diakibatkan karena adanya fraksi zat terlarut di dalam pelarut.Sehingga besarnya penurunan sangat tergantung pada fraksi zat ini yang dinyatakan dalam persamaan;

Dimana :P = penurunan tekanan uap jenuh pelarutP = tekanan uap jenuh pelarut murniXB = fraksi mol zat terlarutDari hubungan di atas maka didapat, tekanan uap jenuh larutan:

P = tekanan uap larutanPA = penurunan tekanan uap jenuh larutanPA = tekanan uap jenuh pelarut murni

21 d. Termometer Bimetal

Jika kendaraan bermotor melaju cepat, mesinnya cepat panas dan spidometer menunjukkan angka kelajuan yang besar. Jika kendaraan melaju pelan, mesin tidak cepat panas dan spidometer akan menunjukkan angka kelajuan yang kecil. Jenis termometer ini adalah termometer bimetal yang menggunakan logam sebagai bahan untuk menunjukkan adanya perubahan suhu dengan prinsip logam akan memuai jika dipanaskan dan menyusut jika didinginkan.

Prinsip kerjanya, keping bimetal dibentuk spiral dan tipis. Ujung spiral bimetal ditahan, atau tidak bergerak dan ujung lainnya menempel pada gir penunjuk. Semakin besar suhu, keping bimetal semakin melengkung dan menyebabkan jarum penunjuk bergerak ke kanan ke angka yang lebih besar. Jika suhu turun, jarum penunjuk bergerak kekiri ke arah angka yang lebih kecil.Alat-alat teknologi yang menggunakan prinsip bimetal, antara lain termostat, sakelar otomatis pada setrika, alat pemberitahu kebakaran. TermostatRuangan hotel-hotel mewah yang terdapat di daerah sejuk atau dingin, seperti di kawasan Puncak-Bogor, Lembang-Bandung, atau daerah lainnya memiliki pengaturan panas ruangan. Apabila udara di ruangan dingin, lempengan bimetal akan menyusut, lurus, dan menyentuh lempengan logam biasa sehingga kedua ujung lempengan tersebut saling bersentuhan. Sentuhan antara kedua ujung logam itu menjadikan adanya kontak dengan arus listrik, arus listrik masuk dan rangkaian pemanas tertutup yang menyalakan pemanas sehingga ruangan menjadi hangat. Sebaliknya, apabila ruangan telah cukup hangat, maka lempengan bimetal akan mengembang dan kembali ke posisi semula, yaitu membengkok, tidak kontak dengan arus listrik, arus listrik terputus, sehingga rangkaiannya terbuka, pemanas terputus, dan pemanasan ruangan selesai.22

Sakelar Otomatis pada Setrika OtomatisSuhu pada setrika secara otomatis, maka disebut setrika otomatis. Pada setrika otomatis terdapat alat untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik secara otomatis, yang disebut sakelar otomatis. Prinsip kerja sakelar otomatis dapat kamu amati pada gambar. Apabila suhu sudah cukup tinggi, bimetal akan melengkung menjauhi kontak (K), arus listriknya putus, setrika akan menjadi dingin. Ketika dingin, bimetal menyentuh kontak (K), maka arus listrik mengalir kembali, sehingga setrika kembali panas.

Sumber Gambar:kampungide.com

Alat Pemberitahu KebakaranApabila ada kenaikan suhu di sekitar alat ini, bimetal menyentuh kontak sehingga arus listrik mengalir menuju bel listrik. Bel listrik akan berbunyi, yang menandakan ada kebakaran atau panas.

23 BAB IIIPENUTUP

3.1 Kesimpulan Pengukuran suhu efek mekanik adalah Pengukuran suhu dengan instrumentasi yang bekerja atas dasar perubahan dimensi mekanik akibat perubahan suhu. Prinsip Kerja thermometer raksa yaitu Cembul termometer zat cair dalam gelas dikenakan pada lingkungan yang akan diukur suhunya, kenaikan suhu menyebabkan zat cair dalam cembul memuai dan naik didalam kapiler dan akan menunjukkan skala suhu, biasanya dapat dipakai sampai 600 F (301,3) diperluas 1000 F(523,6 C) Prinsip Kerja termometer gas yaitu jika suatu gas ada di dalam sebuah bejana pada volume konstan kemudian tekanan serta suhunya diubah- ubah maka perbandingan antara tekanan gas dan suhunya konstan pula Prinsip Kerja termometer tekanan uap yaitu jika sebuah bejana tertutup diisi sebagian cairan, maka ruangan diatas tersebut akan terdiri dari uap dan cairan yang tekanannya tergantung pada suhu. Jika suhu dinaikkan, maka cairan yang menguap akan lebih banyak dan tekanan akan meningkat. Penurunan suhu akan mengakibatkan terjadinya kondensasi sebagian uap dan tekanan akan turun. Jadi tekanan uap bergantung pada suhu Prinsip Kerja termometer bimetal yaitu bila keping dikenakan pada suhu yang lebih tinggi dari suhu peningkatnya dan akan membengkok ke suatu arah, bila dikenakan pada suhu yang lebih rendah dari suhu peningkatnya, ia akan membelok ke arah lain.

24

Daftar Pustaka Alan S. Morris, Measurement and Instrumentation Principles, Alan S. Morris, Butterworth-Heinenman, 2001 Karl Ehinger, Industrial temperature measurement, ABB Automation Product, 2008 Raytek Corporation, Principles of Non-Contact Temperature Measurement, 2003 http://www.capgo.com/Resources/Temperature/FibreOptic/Fibre.html diakses tanggal 2 Desember 2012

.25DAFTAR ISI

Kata Pengantar iDaftar Isi ...iiBAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang ....11.2 Tujuan .2BAB II PEMBAHASAN2.1 Pengertian Pengukuran Suhu Efek Mekanik 3-42.2 Prinsip Pengukuran Suhu Efek Mekanik 4-62.3 Macam- macam Pengukuran Suhu Efek Mekanik. 6-172.4 Kelebihan dan Kekurangan Pengukuran Suhu Efek Mekanik .. 17-192.5 Aplikasi Macam- Macam Pengukuran Suhu Efek Mekanik dalam Kehidupan .19-23BAB III PENUTUP3.1 Kesimpulan 24DAFTAR PUSTAKA... 25