laporan tetap tm1 ridhobob 2 kb
TRANSCRIPT
LAPORAN HASIL KEGIATANPRAKTIKUM INSTRUMEN DAN TEKNIK PENGUKURAN
Instruktur : Taufiq Jauhari, S.T., M.T. Judul Praktikum : Temprature Measurement 1
Disusun Oleh :
Kelompok : 3 (Tiga)
Anggota :
Hafifa Marza (061330400317)
Hasni Kesuma Ratih (061230400321)
Lia Fitri Fujiarsi (061330400319)
Miranda Aristy (061330400323)
Nini Nadila (061330400326)
Ridhollahi (061330400331)
Robby Admiral Saputra (061330400332)
Kelas : 2 KB
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
2014
PENGUKURAN TEMPERATUR
KARAKTERISTIK ANEKA TERMOMETER
(TM 1)
1. TUJUAN PERCOBAAN
Mengetahui dan mempelajari karakteristik thermometer tekanan uap
Membandingkan respon thermometer uap dan thermometer merkuri.
2. DASAR TEORI
2.1 UMUM
Temperatur adalah ukuran panas atau dingin suatu benda. Kulit manusia
mampu merasakan apakah suatu benda panas atau dingin, namun rasa panas atau
dingintersebut relatif terhadap temperature kulit itu sendiri (tidak dapat teramati
secara kuantitatif). Temperature adalah besaran relative, tergantung pada acuan
yang digunakan. Berbagai besaran temperatur menggunakan suatu acuan sebagai
harga dasarnya. Beberapa sifat fisika benda yang digunakan sebagai acuan
pengukuran temperature dicantumkan pada tabel di bawah.
2.2 Macam Prinsip Alat Pengukur Temperatur
Besaran temperatur tidak diukur secara langsung. Ukuran temperatur
selalu berdasarkan perubahan sifat fisik benda tertentu akibat pengaruh perubahan
temperatur. Berbagai perubah yang digunakan sebagai prinsip dasar suatu
termometer, antara lain :
1. Perubahan dimensi benda, misalnya
a. Termometer cair dalam bulb (termometer air raksa), berdasarkan
prinsip perubahan volume cairan dalam bulb jika dihubungkan dengan
medium pada temperatur tertentu yang ingin diketahui.
b. Termometer bimetal, berdasarkan perbedaan koefisien ekspansi dua
buah plat logam yang direkatkan.
2. Perubahan tegangan listrik, berdasarkan perbedaan sifat termoelektrik dua
buah bahan, misalnya : thermocouple.
3. Perubahan tahanan listrik suatu benda, misalnya : RTD dan Thermistor.
4. Perubahan tekanan cairan dalam bulb, misalnya pressure termometer.
2.3 Termometer Air Raksa
Termometer 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.
2.3.1 Keunggulan Air Raksa Sebagai Alat Pengukur Suhu
1. Raksa dapat menyerap / mengambil panas dari suhu sesuatu yang diukur.
2. Raksa memiliki sifat yang tidak membasahi medium kaca pada
termometer.
3. Raksa dapat dilihat dengan mudah karena warnanya yang mengkilat.
4. Raksa memiliki sifat pemuaian / memuai yang teratur dari temperatur ke
temperatur.
5. Raksa memiliki titik beku dan titik didih yang rentangnya jauh, sehingga
cocok untuk mengukur suhu tinggi.
2.4 Termistor
Thermistor mempunyai sensitivitas lebih tingThermistor sering digunakan
sebagal sensor suhu, perubahan suhu atau alat pengaman pemanasan Perubahan
resistansi yang besar terhadap perubahan suhu membuat thermistor banyak
dipakai sebagai sensor suhu yang tinggi.
Thermistor dibentuk darl bahan oksida logam ckobalt, tembaga, besi, atau
nikel. Pemilihan bahaberpengaruh terhadap karakteristik thermistor. Dalam dunia
industri banyak digunakan thermistor berbentuk keping, batang, dan butiran. Tipe
keping umumnya dipasang dengan cara dilekatkan langsung pada benda yang
diukur panasnya. Hal ini banyak diterapkan pada pengukuran suhu yang tinggi.
thermistor menggunakan material ceramic semiconductor dimana responya
terbalik dengan temperatur. Sensor thermistor dapat mengukur temperatur dari –
40 ~ 150 ± 0.35 °C (-40 ~ 302 ± 0.63 °F). Bentuk dari thermistor probe dapat
berbentuk bead, washer, disk dan road seperti diperlihatkan pada gambar 3.33.
Resistance operasi dari thermistor adalah dalam range k Ohm, walaupun aktual
resistance terbentang dalam M Ohm hingga Ohm
2.4.1 Jenis – Jenis Termistor
1. Termistor yang mempunyai koefisien negatif, yang disebut NTC
(Negative Temperature Coefisient) NTC merupakan termistor yang
mempunyai koefisient negatif. Dimana bahannya terbuat dari logam
oksida yaitu dari serbuk yang halus kemudian dikompress dan disinter
pada temperatur yang tinggi. Kebanyakan pada material penyusun
termistor biasa mengandung unsur – unsur seperti Mn2 O3, NiO,CO2,.
Oksida-oksida ini sebenarnya mempunyai resistansi yang sangat tinggi,
tetapi dapat diubah menjadi bahan semikonduktor dengan menambahkan
beberapa unsur lain yang mempunyai valensi yang berbeda disebut
dengan doping dan pengaruh dari resistansinya dipengaruhi perubahan
temperatur yang diberikan. Thermistor logam oksida digunakan dalam
daerah 200K sampai 700K. Untuk digunakan pada temperatur yang
sangat tinggi, thermistor dibuat dari Al2O3 BeO MgO.
2. Temistor yang mempunyai koefisien positif yang disebut PTC (Positive
Temperature Coefisient) PTC merupakan termistor dengan koefisien
yang positif. Termistor PTC memiliki perbedaan dengan NTC antara
lain:Koefisien temperatur dari thermistor PTC bernilai positif hanya
dalam interfal temperatur tertentu, sehingga diluar interval tersebut akan
bernilai nol atau negative. Harga mutlak dan koefisien temperatur dari
termistor PTC jauh lebih besar dari pada termistor NTC.
2.4.2 Aplikasi Termistor
1. Pendeteksi dan pengontrol temperature
Contoh-contoh sederhana jarak dari alarm-alarm api pada pendeteksi
tumor. Kadang-kadang termistor merupakan bagian dari osilator dan
frekwensi keluarannya menjadi fungsi temperatur
2. Seperti pada relay temperatur dan saklar
Sebagai contoh, pengkarakteristikan dengan NTC bias digunakan untuk
mengatur tegangan dan pada penundaan dan waktu sirkuit.
Pengkarakterisasian dengan PTC digunakan untuk memproteksi
gelombang.
3. Pengukuran yang tidak langsung pada parameter-parameter lain.
Ketika termistor mengalami pemanasan atau ketika termistor berada
dekat dengan sumber kalor, termistor akan menilai perubahan yang
bergantung pada temperatur yang dilingkiupinya. Disini bisa dipakai
untuk mengatur tingkat pencairan, aliran gas, tingkat pemvakuman dan
lain sebagainya.
2.4.3. Kelebihan dan Kekurangan Termistor
Kelebihan
Accuracy tinggi ; ~±0.02 °C (±0.36°F). Lebih baik dari pada RTD dan
lebih baik lagi dari pada thermocouples.
Sensitivity tinggi ; ~10. Lebih baik dari pada RTD dan lebih baik lagi dari
pada thermocouples. Sebagai hasilnya, kesalahan akibat kabel yang
panjang dan self-heating adalah tidak berarti. Response time lebih pendek
dari RTD, hamper sama dengan thermocouple.Stabilitas dan repeatability
cukup baik.
Ukuran lebih kecil dibanding thermocouple
Kekurangan
Range temperature terbatas -100 ~ 150 °C (-148 ~ 302 °F).
Hubungan Resistance - Temperature ; nonlinear, tidak sama dengan RTD
dimana mempunyai suatu hubungan yang sangat linier.
2.5. Termometer Tahanan Platina
Tahanan (resistance) dari suatu material metal akan berubah terhadap
perubahan temperaturnya. Hal ini merupakan suatu dasar metoda deteksi
temperature. Bahan yang digunakan untuk sensor ini dibagi menjadi dua macam
yaitu bahan konduktor (logam) dan bahan semikonduktor. Bahan konduktor
ditemukan terlebih dahulu dan disebut “Resistance-Termometer” sekarang disebut
“Resistance Temperature Detector (RTD)”. Jenis semikonduktor muncul lebih
akhir dan diberi nama “thermistor”. Hubungan Resistance (R) dengan
Temperature (T) adalah sangat berperan didalam Resistance Temperature
Detector (RTD). Hubungan R-T dari beberapa bahan-bahan RTD digambarkan
sebagai berikut dimana y-axis adalah Resistance yang dinormalisir terhadap
Resistance pada 0 °C (32 °F) dan x axis adalah temperature.
2.5.1 Kelebihan dan Kekurangan Termometer Tahanan Platina
Kelebihan
Stabil dan akurat.
Linearity lebih baik dari pada thermocouples.
Signal-to-noise ratio : tinggi
Kekurangan
Biaya pengadaan awal : tinggi (lebih mahal)
Self heating.
Membutuhkan sumber arus listrik.
Response time tidak cukup cepat untuk beberapa aplikasi.
2.6 Termometer Tekanan Uap (Filled System Thermometer)
Jika bulb dipanaskan atau didinginkan, maka fluida didalamnya
mengembang atau berkontraksi, sehingga bourdon tube bergerak. Perpindahan
bourdon tube menggerakan pointer untuk membaca suhu. Cairan pengisi bulb:
mercury, ethyl alcohol, xylene, toluene. Koefisien ekspasi xylene adalah 6 kali
mercury.
Gambar Termometer Tekanan Uap
Ada dua tipe thermometer Tekanan Uap :
2.6.1. Liquid-filled Thermometer
Cairan pengisi bulb: mercury, ethyl alcohol, xylene, toluene.
Koefisian ekspasi xylene adalah 6 kali koef ekspansi mercury, jadi
memungkinkan perancangan bulb kecil. Kadang-kadang, air
digunakan sebagai pengisi bulb
Kriteria yang harus dipenuhi:
1. Tekanan sistem (di dalam bulb) harus lebih besar daripada
tekanan uap cairan pengisi, untuk mencegah penguapan.
2. Cairan pengisi tidak boleh membeku supaya tidak mengganggu
kalibrasi/pembacaan suhu.
2.6.2. Vapour Pressure Temprature
Bulb sebagian berisi cairan, kapiler dan bourdon berisi gas.
Cairan mendidih dan menghasilkan gas/uap yang mengisi kapiler dan
bourdon. Cairan terus mendidih sampai mencapai tekanan uapnya. Di
titik P cairan berhenti mendidih, kecuali jika suhu naik. Saat suhu
turun, sebagian uap mengembun, dan tekanan turun. Karena
perubahan tekanan ini, bourdon menggerakkan pointer yang dapat
mengindikasikan suhu.
Gambar Vapour Pressure Temprature
3. ALAT DAN BAHAN YANG DIGUNAKAN
3.1 ALAT YANG DIGUNAKAN
Satu set Temprature Measurment Bench
Termometer tekanan uap
Thermometer air raksa
Ketel
Botol aquadest
Stop watch
BAHAN YANG DIGUNAKAN
Aquadest
4. PROSEDUR PERCOBAAN
Termometer Tekanan Uap
1. Menyiapkan peralatan Temprature Measurment Bench.
2. Mengisi ketel dengan aquadest hingga 2/3 penuh, dan thermometer
merkuri, tekanan uap, dan thermometer lainnya diletakkan diatas tutup
ketel.
3. Mencatat tempratur awal yang ditunjukkan thermometer.
4. Mengatur power regulator pada posisi 5 (ditengah-tengah).
5. Memastikan ketel telah terpasang dengan baik dan saklar telah dihidupkan.
6. Menghidupkan power regulator, dan mencatat perubahan suhu setiap 2
menit.
7. Mematikan power setelah suhu tercapai 1000C atau suhu tidak naik lagi
pada thermometer raksa.
8. Melonggarkan tutup ketel untuk mempercepat pendinginan (ditambahkan
es jika diperlukan).
9. Mengukur penurunan suhu setiap 3 menit.
10. Menganalisa hasil percobaan.
Termometer Metal
1. Termometer merkuri, dan thermometer metal (platinum, termistor dan
termokopel dipasang pada tempatnya
2. Termometer dimasukkan pada ketel dan dicatat temperature awalnya
3. Menghidupkan power dan mencatat temperature setiap 2 menit
4. Power dimatikan setelah temperature air raksa mencapai 60oC
5. Analisis Hasil Percobaan
5. DATA PENGAMATAN
Termometer Tekanan Uap
No T (Menit)
Temperatur
Termometer Merkuri
(oC)
Temperatur Termometer
Tekanan Uap (oC)
1. 0 32 30
2. 2 48 42
3. 4 70 62
4. 6 82 77
5. 8 96 93
6. 8.53 100 96
Termometer Metal
No T (Menit)
Temperatur
Termometer
Merkuri (oC)
Temperatur Logam (oC)
Platinum Termistor
1. 0 29 29 32.7
2. 2 46 46.1 50.9
3. 3.83 60 60.1 59.8
6. ANALISA PERCOBAAN
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 40
10
20
30
40
50
60
70
Grafik 2. Hubungan Kenaikan Tempratur dan Waktu pada Termometer Air Raksa, Termistor dan
Tahanan Platina
Termometer Air RaksaTermistorTermometer Tahanan Platina
Waktu (Menit)
Tem
pra
tur
(°C
)
Catatan : Kurva Termometer Raksa dan Platina Selinear Sehingga Kurva Raksa Tidak Terlihat
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
20
40
60
80
100
120
32
48
7082
96 100
30
42
62
77
93 96
Grafik 1. Hubungan Kenaikan Tempratur dan Waktu pada Termometer Tekanan Uap dan
Termometer Raksa
Termometer Tekanan UapTermometer Air Raksa
Waktu (Menit)
Tem
pra
tur
(°C
)
Tujuan pada percobaan kali ini yaitu untuk membandingkan pengukuran
temperature dengan berbagai macam temperature Sebagai pembanding utama
digunakan thermometer raksa mengingat raksa mempunyai kesensitivitas yang
tinggi dan untuk pengukuran pada suhu yang rendah termometer raksa
mempunyai kelinierannya yang baik terhadap kenaikan suhu . Thermometer lain
yang digunakan antara lain yaitu thermometer Hg, termistor, thermometer
platinum dan thermometer tekanan uap. Thermometer pengukuran temperature
diletakkan dimasing – masing lubang dibagian tutup ketel yang berisi air, didalam
lubang yang tidak terpakai ditutup dengan tisu dan isolative agar uap dari air
didalam ketel tidak keluar dan temperature tepat.
Setelah dilakukan pengamatan, pada percobaan pertama yaitu
membandingkan antara thermometer raksa dengan thermometer tekanan uap
didapatkan bahwa suhu yang ditunjukkan oleh thermometer raksa ataupun
thermometer tekanan uap tidaklah linier namun penyimpangannya tidaklah terlalu
jauh. Sedangkan pada percobaan kedua menggunakan termistor, thermometer
tahanan platina dan thermometer raksa, didapatkan dari grafik respon
thermometer raksa dan thermometer tahanan platina sangatlah baik dan linier.
Keduanya bahkan menunjukkan angka yang hampir sama tiap menitnya dengan
perbedaan hanya ± 0,1 oC sedangkan untuk thermistor baru menunjukkan suhu
yang sama dengan thermometer lainnya pada menit ke-3. Hal ini sesuai dengan
teori karna raksa dan tahanan platina sangat sensitive untuk pengukuran suhu
rendah, sedangkan termistor kesensitivitasnya baru terlihat pada suhu yang sedikit
panas.
7. KESIMPULAN
Dari percobaan didapatkan :
1. Termometer raksa dan tahanan platina adalah yang paling baik untuk
pengukuran suhu dibawah suhu 100oC.
2. Thermometer Tekanan uap pengukurannya dipengaruhi oleh performance
bulbnya
3. Termistor baru menunjukkan respon yang baik pada suh diatas 58oC
DAFTAR PUSTAKA
Jobsheet.2013. Penuntun Praktikum Instrumentasi dan Teknik Pengukuran.
Politeknik Negeri Sriwijaya : Palembang.
Hermawan, Y. Dasar-dasar Instrumentasi Proses
Liptak, Bela. G.2003. Process Measurement and Analysis edisi ke-4 vol.1. CRC
Press : Washington D.C.
Beberapa sumber yang didownload dari Internet.
LAMPIRAN
\
GAMBAR ALAT