lapres dyah densitas dan porositas serbuk

7/24/2019 Lapres Dyah Densitas Dan Porositas Serbuk

1/5

JURNAL FISIKA LABORATORIUM BAHAN Vol:1, No.1, (2014)1-5 1

Abstrak Telah dilakukan percobaan berjudul analisis

densitas dan porositas pasir. Percobaan ini bertujuan untuk

mengetahui nilai densitas dan porositas serbuk pasir, dan untuk

mengetahui hubungan antara porositas dan densitas serbuk

pasir. Adapun jenis pasir yang digunakan sebagai sample yaitu

pasir bulu, pasir jenu, dan pasir regoyo. Prinsip kerja percobaan

ini untuk mencari nilai densitas serbuk digunakan piknometer.

Ditimbang massa piknometer, massan piknometer dan pasir,

massa piknometer dan air, serta massa piknometer, air, dan

pasir. Sedangkan untuk mencari porositas serbuk digunakan

beaker glass yang telah diukur jari-jari dalamnya, kemudian

diukur tinggi air, tinggi pasir, serta tinggi air dan pasir. Daridata tersebut dapat dihitung volume partikel dan volume total

yang dapat digunakan untuk mencari nilai porositas serbuk.

Dari percobaan ini didapatkan hasil nilai densitas () dan nilai

porositas () pasir bulu yaitu = 0.040879 gram/cm3dan yaitu

= 92.30769 %; untuk pasir jenu yaitu = 0.044396 gram/cm3

dan yaitu = 86.84211 %; untuk pasir regoyo yaitu =

0.041907 gram/cm3 dan yaitu = 86.48649%. Dari hasil

tersebut dapat diketahui hubungan antara densitas dan

porositas, semakin besar porositas suatu batuan maka

densitasnnya akan semakin kecil. Nilai porositas dan densitas

batuan berbanding terbalik.

Kata KunciDensitas, Piknometer, Porositas.

I.

PENDAHULUAN

ENGUKURAN densitas suatu material dapat dilakukan

dengan berbagai cara dan mempunyai suatu tujuan

tertentu. Untuk suatu material yang berbentuk serbuk seperti

pasir, dapat diukur densitasnya dengan menggunakan

piknometer. Densitas atau rapat massa () suatu zat

merupakan perbandingan antara massa material; dengan

volume total material tersebut. Nilai densitas dipengaruhi oleh

porositas materialnya. Porositas di

Porositas dedefinisikan

dengan perbandingan dari suatu volume ruang pori dengan

volume total sampel. Oleh karena itu, untuk mengukur

densitas perlu diketahui besar porositasnya[3].Pengukuran densitas sebuah material yang memiliki

banyak pori di dalamnya, seperti batuan, tidak sama dengan

pengukuran material-material seperti logam yang porositasnya

kecil. Massa jenis logam biasanya dilakukan dengan

menimbang berat logam tersebut dalam air. Perhitungan massa

jenisnya memanfaatkan prinsip Archimedes. Ketika ditimbang

dalam air, pori-pori tersebut memberikan gaya apung

tambahan terhadap batu, menyebabkan berat yang terukur

bukan berat batu murni dalam air, melainkan berat yang

terukur lebih kecil dari berat batu murni dalam air. Pengaruh

pori-pori dapat diminimalisir dengan merendam batu sebelum

ditimbang supaya air dapat mengisi seluruh pori yang ada,

namun proses perendaman ini akan memakan waktu yang

lama karena air membutuhkan lebih banyak waktu untuk

meresap ke dalam pori-pori yang tidak tersambung dengan

permukaan luar. Untuk mengatasi permasalahan dalam

pengukuran material berpori, terdapat alat sederhana yang

dinamakan piknometer. Sampel yang akan diukur massa

jenisnya dihaluskan terlebih dulu sampai berbentuk serbuk.

Piknometer ini merupakan alat untuk mengukur densitas suatu

material yang berbentuk serbuk. Dengan bentuk serbuk makapori-pori akan benar-benar hilang dalam sampel. Berikut

merupakan gambar piknometer yang dapat diamati pada

gambar dibawah ini :

Gambar 1.1 Piknometer berukuran 50 ml

Massa jenis sebuah sampel berbentuk serbuk sama dengan

massa serbuk dibagi volume yang ditempati serbuk. Secara

matematis dapat dinyatakan dalam persamaan berikut ini :

= ...(1.1)

Dengan massa M dapat ditulis sebagai berikut :

= + ( )..(1.2)

dimana adalah massa piknometer kosong.

Analisis Densitas Dan Porositas Pasir

Dyah Ayu Daratika, Rahmania Mawwasah, Ainul Millah AssyadiyahJurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh

Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesiae-mail: [email protected]

P


2/5


a b

Gambar 1.2 a) Air menempati piknometer seluruhnya

b) Vb menunjukkan volume yang ditempati oleh sampel.

Massa serbuk dapat dicari dengan mengurangkan massa

piknometer kosong dari massa piknometer plus serbuk. Pada

gambar 1.2 diatas dapat diketahui bahwa volume Vb

merupakan volume yang ditempati serbuk sampel ketika

dimasukkan dalam piknometer sementara Va adalah volumeair ketika bercampur dengan sampel. Berdasarkan gambar

tersebut maka didapatkan persmaaan yang dapat ditulis

sebagai berikut:

= = .(1.3)

Untuk menyederhanankan persamaan (1.3) diatas agar

persamaan tersebut lebih aplikatif dalam pengukuran yang

sesungguhnya, maka dapat ditambahkan beberapa suku

penting, sehingga persmaan (1.3) dapat dituliskan sebagi

berikut :

= + ( + + ) ( + ) (1.4)

Dengan mensubstitusikan persamaan (1.2) dan (1.4) kedalam

persamaan (1.1) didapatkan persamaan berikut ini :

= + + ( + + ) ( + )

. (1.5)

Untuk mendapatkan persamaan yang lebih sederhana, maka

dapat persaam tersebut dapat dituliskan sebagai berikut :

= 3

1

2 1 (4 3) . . (1.6)

Dimana :

= 1(1.7) + = 2..(1.8) + = 3.(1.9)

+ + = 4(1.10)

Secara umum porositas didefinisikan sebagai ruang kosong

dalam suatu batuan, yang merupakan perbandingan antara

volume ruang yang terdapat dalam suatu batuan yang berupa

pori-pori, retakan, rekahan, celah, dan lubang pada batuan

terhadap volume batuan secara keseluruhan. Besar-kecilnya

porositas suatu batuan akan menentukan kapasitas

penyimpanan fluida reservoir. Pori merupakan ruang di dalam

batuan yang selalu terisi oleh fluida, seperti udara, air

tawar/asin, minyak atau gas bumi. Pori-pori batuan yangsaling berhubungan ini biasa disebut dengan kapiler batuan.

Kapiler batuan ini akan tetap ada meskipun air yang

terperangkap didalamnya telah menguap, sehingga kapiler ini

akan mengurangi kepadatan suatu batuan. Dengan

bertambahnya volume pori maka nilai porositas batuan

tersebut juga akan semakin meningkat. Batuan dengan volume

pori maupun porositas yang sangat besar dapat memberikan

pengaruh yang buruk terhadap kekuatannya, Berikut adalah

persamaan untuk mencari nilai porositas pada suatu material :

% =Volume total Volume partikel

Volume totalx 100%................(1.11)

Dimana adalah porositas[1].

Nilai porositas suatu batuan (material) dapat dipengaruhi

oleh beberapa faktor sebagai berikut :

1.

Keseragaman butiran (distribusi batuan)

Dengan bentuk dan ukuran butiran penyusun suatu batuan

yang seragam maka akan membuat volume pori-pori

batuan semakin kecil, dikarenakan tidak adanya ukuran

butiran yang sangat besar yang dapat membuat butiran lain

tidak berada pada posisi yang seharusnya. Posisi butiran

yang tidak teratur ini menyebabkan volume pori-pori

(ruang kosong) dalam batuan semakin besar sehingga

porositasnya semakin besar pula. Namun kemungkinanlain yang dapat terjadi yaitu ketika terdapat suatu butiran

dengan ukuran yang sangat kecil dapat memperkecil nilai

porositas, dikarenakan butiran dengan ukuran kecil ini

memungkinkan untuk mengisi ruang kosong (pori)

diantara butiran-butiran lain dengan ukuran yang lebih

besar.

2.Sementasi

Sementasi merupakan proses dimana butiran-butiran

batuan direkatkan oleh material lain, dapat berasal dari air

tanah atau hasil pelarutan mineral-mineral dalam batuan

itu sendiri. Material semennya dapat berupa karbonat

(CO3), silika (Si), atau oksida (Fe). Maka apabila suatu

batuan dip roses sementasi maka butiran-butiran batuan

yang tadinya renggang dapat direkatkan kembali dengan

butiran yang lain sehingga dapat memperkecil volume

pori-pori batuan, dan nilai porositasnya pun akan semakin

kecil.

3.

Kompaksi

Kompaksi merupakan suatu proses pembebanan akibat dari

akumulasi beban lapisan batuan yang berada diatasnya,

sehingga menyebabkan hubungan antar butir menjadi lebih

dekat dan juga air yang terkandung dalam pori-pori lapisan

batuan tertekan keluar. Maka apabila suatu batuan diproses

kompaksi dengan baik maka dapat membuat ukuran pori-


3/5


pori batuan semakin kecil sehingga nilai porositas juga

akan semakin kecil. Kompaksi yang baik ini yaitu suatu

proses pembebanan yang dilakukan dengan beban yang

lebih berat sehingga pembebanan semakin dalam dari

permukaan batuan.

4.Derajat Angularitas

Apabila suatu batuan memiliki butiran penyusun memiliki

tingkat kebundaran (derajat angularitas) yang besar, maka

butiran ini akan memiliki bentuk yang jauh daripadabundar atau dengan kata lain butiran ini memiliki sudut

(menyudut) sehingga dalam penyusunannya lebih padat

dan rapat. Hal ini akan mengakibatkan volume pori-pori

batuan akan semakin kecil, sehingga nilai porositas batuan

pun akan berkurang[2].

Porositas suatu batuan sangat penting untuk diketahui dalam

eksplorasi dan eksploitasi baik dalam bidang perminyakan

maupun dalam bidang air tanah. Porositas berdasarkan asal

usulnya dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu:

1. Original (Primary) Porosity

Porositas yang terbentuk ketika proses pengendapan

batuan (deposisi) tanpa ada faktor lain. Padaumumnya terjadi pada porositas antar butiran pada

batupasir, antar Kristal pada batukapur, atau porositas

oolitic pada batukapur.

2. Induced (Secondary) Porosity

Porositas yang terbentuk setelah proses deposisi

batuan karena beberapa proses geologi yang terjadi

pada batuan tersebut, seperti proses intrusi, fault,

retakan, dan sebagainya. Proses tersebut akan

mengakibatkan lapisan yang sebelumnya non-

porosity/permeabelitas menjadi lapisan berporositas.

Contohnya retakan pada shale dan batukapur, dan

vugs atau lubang-lubang akibat pelarutan pada batu

kapur.

II.

METODE

Adapun cara kerja dalam percobaan ini, langkah pertama

yaitu dipersiapkan alat yaitu neraca digital, beaker glass,

sendok, penggaris dan piknometer. Sedangkan bahan yang

digunakan dalam percobaan ini adalah pasir bulu, pasir jenu,

pasir regoyo, dan air. Timbangan digital digunakan untuk

mengetahui massa pasir secara teliti. Piknometer berfungsi

untuk mengukur densitas serbuk. Gelas ukur berfungsi untuk

mengukur volume air serta volume air dan serbuk. Dalam

percobaan kali ini terdapat dua metode yaitu metode mencari

nilai densitas serbuk, dan mencari nilai porositas densitasserbuk.

Gambar 2.1Beaker glass dan piknometer

Gambar 2.2 Sample pasir yang akan dicari nilai densitas dan

porositasnya

Gambar 2.3 Neraca digital

A.

Mencari nilai densitas serbuk

Pada percobaan untuk mencari nilai densitas serbuk dari

sample, langkah pertama yang harus dilakukan adalah

menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan. Kemudian

masing-masing sample ditimbang dengan menggunakan

neraca digital sebanyak 2 gram. Selanjutnya ditimbang massa

piknometer + tutupnya, massa ini digunakan sebagai massam1. Pasir dimasukkan kedalam piknometer, lalu

pikonometer+tutup+pasir (serbuk) ini digunakan sebagai m3.

Kemudian piknometer ini dikosongkan kembali, lalu diisi

dengan air hingga hampir penuh, massa piknometer+tutup+air

ini sebagai m2. Dan yang terakhir, pasir sebanya 2 gram

dimasukkan kedalam piknometer yang berisi air yang hampir

penuh, massa piknometer+tutup+air+pasir ini sebagai m4.

Langkah diatas dilakukan untuk sample pasir lainnya, dan

dicatat hasilnya. Pada percobaan ini didapatkan data berupa

m1 , m2 , m3 , m4, sehingga dapat dilakukan perhitungan untuk

mencari nilai densitas dari pasir (serbuk) dengan

menggunakan persamaan berikut ini :

= 3121+(43) (2.1)

B.

Mencari nilai porositas serbuk

Pada percobaan untuk mencari nilai porositas serbuk dari

sample, langkah pertama yang harus dilakukan adalah

menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan. Diameter dan

tinggi beaker glass diukur. Kemudian pasir dimasukkan ke

dalam beaker glassdengan volume kira-kira tinggi beaker

glass, dan diukur tingginya serta dicatat. Pasir tersebut


4/5


kemudian dikeluarkan dari beaker glass, lalu beaker glass

diisi air kira-kira dari tinggi beaker glass, dan diukur

tingginya serta dicatat. Kemudian pasir dimasukkan kedalam

beaker glass yang berisi air tersebut, lalu diukur tingginya

serta dicatat. Langkah diatas dilakukan untuk kedua sample

lainnya. Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh data

yang berupa diameter, dan tinggi beaker glass, tinggi pasir,

tinggi air, dan tinggi aquades+air. Setelah diperoleh data ini,

dapat dilakukan perhitungan porositas serbuk denganmenggunakan persamaan untuk porositas serbuk sebagai

berikut :

% =Volume total Volume partikel

Volume totalx 100%................(2.2)

III. HASILDANPEMBAHASAN

Percobaan berjudul analisis densitas dan porositas pasir

bertujuan untuk mengetahui nilai densitas dan porositas serbuk

pasir, dan untuk mengetahui hubungan antara porositas dan

densitas serbuk pasir. Adapun jenis pasir yang digunakan

sebagai sample yaitu pasir bulu, pasir jenu, dan pasir regoyo.

Dan peralatan utama yang digunakan dalam percobaan ini

adalah piknometer, neraca digital, dan beaker glass.Piknometer merupakan alat untuk mengukur densitas suatu

material yang berbentuk serbuk. Neraca digital berfungsi

sebagai alat untuk menimbang material dengan ketelitian yang

tinggi, ketelitian neraca digital ini dapat mencapai empat

angka dibelakang koma (0,0001 gram). Dan beaker glass ini

berfungsi untuk mengukur ketinggian suatu material yang

berada didalamnya, dengan ketinggian ini maka dapat

diperoleh volume suatu material, yang selanjutnya dapat

digunakan untuk mencari nilai porositas serbuk. Pada

percobaan ini didapatkan dapat untuk percobaan mencari nilai

densitas serbuk yaitu m1, m2, m3, dan m4. Sedangkan data

yang didapatkan pada percobaan untuk mencari nilai porositas

serbuk yaitu diameter tabung, tinggi air, tinggi pasir, dan

tinggi air+pasir. Dengan data tersebut maka dapat diketahui

volume dari pasir, air, dan air+pasir. Data tersebut dapat

diamati pada table berikut ini :

Tabel 3.1 Data massa untuk mencari nilai densitas

NoJenis

Pasir

m1(gram)

m2(gram)

m3(gram)

m4(gram)

1. Bulu 22.7506 47.1320 24.7414 49.0600

2. Jenu 21.6783 44.0635 23.6663 46.0600

3. Regoyo 22.7555 46.4700 24.7373 48.3137

Tabel 3.2 Data pengukuran diameter dan tinggi untuk mencari

nilai porositas

NoJenis

Pasir

dtabug(cm)

tair(cm)

tpasir(cm)

tair+pasir(cm)

1. Bulu 3.5 2.6 1.3 3.6

2. Jenu 3.5 2.6 1.2 3.3

3. Regoyo 3.5 2.5 1.2 3.2

Dari data yang telah didapat diatas, maka dapat dicari nilai

densitas serbuk dengan menggunakan persamaan (2.1).

Sedangkan untuk mencari nilia porositas serbuk maka harus

dihitung dulu volume total dan volume partikel dengan

menggunakan persamaan volume tabung, dan kemudian dapat

dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai porositas

serbuk dengan menggunakan persamaan (2.2). Berikut

merupakan data perhitungan nilai densitas dan porositas

serbuk yang telah dilakukan :

Tabel 3.3 Data perhitungan nilai densitas serbuk pasir

NoJenis

Pasir

m1

(gram)

m2

(gram)

m3

(gram)

m4

(gram)

p(gr/

1. Bulu 22.7506 47.1320 24.7414 49.0600 0.04

2. Jenu 21.6783 44.0635 23.6663 46.0600 0.04

3. Regoyo 22.7555 46.4700 24.7373 48.3137 0.04

Pada table 3.3 diatas dapat diamati data perhitungan nilai

densitas serbuk masing-masing sample pasir dengan nilai

densitas air diketahui sebesar 1 gr/cm3. Dari data diatas dapat

diamati bahwa pasir bulu memiliki densitas yang paling kecil

dibandingkan dengan jenis pasir jenu, maupun pasir regoyo.

Hal ini menunjukkan bahwa pada pasir bulu memiliki

kerapatan butir penyusun yang lebih renggan disbanding yang

lain, dengan hasil ini maka dapat dipresiksi bahwa pasir bulu

memiliki pori-pori yang besar disbanding yang lain sehinggamenyebabkan volume porinya pun semakin besar. Apabila

volume pori semakin besar maka porositas pasir jenuh ini

seharusnya lebih besar dibandingkan dengan pasir jenis yang

lain. Dan dari data yang telah didapatkan dari percobaan

mencari nilai porositas serbuk, maka dapat dilakukan

perhitungan yang ditampilkan pada table dibawah ini :

Tabel 3.4 Data perhitungan nilai porositas serbuk pasir

No Jenis Pasirpartikel(cm3)

total(cm3)

pasir(%)

1 Bulu 2.884875 37.50338 92.30769

2 Jenu 4.808125 36.54175 86.84211

3 Regoyo 4.808125 35.58013 86.48649

Dari data pada table 3.4 diatas dapat diamati bahwa nilai

porositas yang paling besar yaitu pasir bulu. Hal ini sesuai

dengan prediksi diatas. Dari hasil ini dapat diketahui bahwa

porositas dan densitas memiliki hubungan berbanding terbalik.

Sesuai dengan perngertiannya, densitas merupakan kerapatan

massan butiran penyusun material, yang juga perbandingan

antara nilai massa suatu material dengan volume material

tersebut. Densitas suatu material tidak dipengaruhi oleh

bentuk (dimensi) material tersebut, meskipun bentuknya

berbeda dengan jenis material yang sama, maka sekalipun

dimensinya berbeda namun nilai densitasnya tetap sama.

Densitas suatu batuan dipengaruhi oleh beberapa factor sepertijenis dan jumlah mineral serta presentasenya, porositas, dan

fluida pengisi rongga dalam material tersebut, serta

keseragaman butiran-butiran penyusunnya. Material dengan

nilai densitas yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa

butiran penyusunnya tersebut renggang atau tidak rapat,

sehingga terdapat banyak ruang kosong dalam material

tersebut. Dikarenakan banyak ruang kosong yang mengisi

material ini, maka volume pori-pori (porus) besar sehingga

mengakibatkan nilai porositas batuan ini besar. Porositas

merupakan ruang kosong dalam suatu material, yang juga

merupakan perbandingan antara volume semua ruang


5/5


termasuk pori, rekahan (fracture), retakan(cracks), celah,

lubang terhadap volume total suatu material. Maka apabila

suatu material memiliki nilai porositas yang besar maka

didalam material tersebut terdapat banyak pori yang

menyebabkan volume pori didalam material tersebut besar,

sehingga kerapatan massa (densitas) butiran penyusun

material tersebut berarti mempunyai nilai yang kecil.

IV.

KESIMPULAN

Dari percobaan berjudul analisis densitas dan porositas pasir

dapat disimpulkan bahwa nilai densitas () dan nilai porositas

() pasir bulu yaitu = 0.040879 gram/cm3 dan yaitu =

92.30769 %; untuk pasir jenu yaitu = 0.044396 gram/cm3

dan yaitu = 86.84211 %; untuk pasir regoyo yaitu =

0.041907 gram/cm3 dan yaitu = 86.48649%. Dari hasil

tersebut dapat diketahui hubungan antara densitas dan

porositas, semakin besar porositas suatu batuan maka

densitasnnya akan semakin kecil. Nilai porositas dan densitas

batuan berbanding terbalik.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada asistenlaboratorium bahan, Rahmania Mawwasah, Ainul Millah

Assyadiyah (asisten dalam percobaan analisis densitas dan

porositas pasir), yang telah bersedia membantu baik sebelum

maupun pada saat percobaan hingga laporan ini selesai ditulis.

DAFTARPUSTAKA

[1] M. Irham Nurwidyanto, Ita Noviyanti, Sugeng Widod. Estimasi Hubungan

Porositas Dan Permeabilitas Pada Batupasir (Study Kasus

Formasi Kerek, Ledok, Selorejo).Berkala Fisika Vol.8, No.3,

Juli 2005, hal 87-90. ISSN : 14109662.

[2] Moore, C.H. : Carbonate Reservoirs : Porosity Evolution and Diagenesis

in a Sequence Stratigraphic Framework, Elsevier ScienceBooks, 1995.

[3]Teresa P. Santos, M. Fatima Vaz, Moises L. Pinto, Ana P. Carvalho.

Porosity characterization of old Portuguese ceramic tiles.Construction and Building Materials 28 (2012) 104110.

lapres dyah densitas dan porositas serbuk

Documents