laporan tetap tm1 ridhobob 2 kb

23
LAPORAN HASIL KEGIATAN PRAKTIKUM 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

Upload: ccc

Post on 29-Dec-2015

128 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 2: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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.

Page 3: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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.

Page 4: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 5: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 6: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 7: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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:

Page 8: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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.

Page 9: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 10: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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.

Page 11: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 12: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

)

Page 13: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 14: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 15: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

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

Page 16: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

\

Page 17: Laporan Tetap TM1 Ridhobob 2 KB

GAMBAR ALAT