Lap.tetap Tm 1 Yg Benar.docx

PENGUKURAN TEMPERATUR KARAKTERISTIK ANEKA TERMOMETER (TM 1)

I. TUJUAN PERCOBAAN Mengetahui dan mempelajari karakteristik thermometer tekanan uap. Membandingkan respon tekananuap dan thermometer merkuri.

II. ALAT DAN BAHAN 2.1 Alat yang digunakan : 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Temperatur Measurement Bench Temokopel Tekanan Udara Termometer Termistor Termometer air raksa Botol aquadest Stopwatch

: 1 set :1 :1 :1 :1 :1

2.2 Bahan yang digunakan : 1. Aquadest

: secukupnya

2. Es Batu

: secukupnya

III. DASAR TEORI Temperatur adalah derajat tingkat panas atau dingin suatu benda terhadap benda lain atau lingkungannya. Besaran temperatur tidak diukur secara langsung. Ukuran temperatur selaluberdasarkan

perubahan

sifat

fisik

benda

tertentu

akibat

pengaruh

perubahantemperatur. Berbagai perubah yang digunakan sebagai prinsip dasar suatutermometer, antara lain : 1.

Perubahan dimensi benda, misalnya  Termometer cair dalam bulb (termometer air raksa), berdasarkan prinsip perubahan volume cairan dalam bulb jika dihubungkan dengan medium padatemperatur tertentu yang ingin diketahui.

 Termometer bimetal, berdasarkan perbedaan koefisien ekspansi dua buah platlogam 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.

Pengukuran Suhu dengan Efek Mekanik Pengukuran suhu dengan efek mekanik adalah pengukuran suhu dengan instrumentasi yang bekerja atas dasar perubahan dimensi mekanik akibat perubahan suhu.  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).

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.

 Termometer Tekanan Uap Termometer tekanan uap mengkonversikan informasi suhu kedalam tekanan. Jika sebuah bejana tertutup diisi sebagian dengan cairan, maka ruangan diatas cairan tersebutakan terdiri dari uap dan cairan yang tekanannya tergantung pada suhu. Jika suhu dinaikkan, maka cairan yang menguap akan lebih bnyak dan tekanan akan meningkat. Penurunan suhu akan mengakibatkan terjadinya kondensasi sebagian uap dan tekanan akan turun. Jadi, tekanan uap tergantung pada suhu. Pengukuran Suhu dengan Efek Mekanik

Metode-metode listrik untuk pengukuran suhu sangat baik karena memberikan sinyal yang mudah dideteksi yang banyak dipergunakan untuk tujuan pengendalian.  Termistor Termistor adalah alat semikonduktor yang terbentuk dari oksida logam. Prinsip pengukuran suhu dengan thermistor adalah bahwa perubahaan resistensi terhadap perubahan suhu. Perubahan resistansi yang besar terhadap perubahan suhu membuat termistor banyak digunakan sebagai sensor suhu yang tinggi. Jenis – Jenis Termistor 1. PTC(Positive Temperature Coefisient) PTC merupakan termistor dengan koefisien yang positif. Nilai resistansi sebanding terhadap perubahan suhu. 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. NTC (Negative Temperature Coefisient) NTC merupakan termistor yang mempunyai koefisient negatif. Nilai resistansi berbanding terbalik terhadap nilai perubahan suhu. 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.  Termokopel Termokopel terdiri dari dua kawat logam berbeda, seperti besi dan konstantan, elektrik dihubungkan pada salah satu ujungnya. Menerapkan panas ke persimpangan dua logam yang menghasilkan tegangan antara dua kabel. Tegangan ini disebut ggl (gaya elektro-motif) dan sebanding dengan suhu. Termokopel memerlukan sebuah sambungan referensi, ini ditempatkan di seri dengan penginderaan persimpangan. Sebagai dua persimpangan berada

pada temperatur yang berbeda suatu emf termal dihasilkan. Sambungan referensi digunakan untuk memperbaiki persimpangan penginderaan pengukuran.

Tegangan thermocouple meningkat dengan meningkatnya suhu dan sesuai kalibrasi instrumen, mampu mengukur tegangan kecil, dapat digunakan untuk mengukur perubahan. Suhu proses diperoleh dari tegangan, baik dengan membaca grafik atau dengan menggunakan tabel termokopel. tabel daftar tegangan Thermocouple sesuai dengan temperatur masing-masing. Sebuah tabel diperlukan untuk setiap jenis termokopel. Hubungan antara milivolt dan suhu tidak linier. Dalam mikroprosesor, konversi dilakukan berdasarkan data yang disimpan dalam perangkat. Junction Referensi: Pensensoran, atau sambungan panas dimasukkan ke dalam wilayah di mana suhu akan diukur. Referensi, atau sambungan dingin biasanya dihubungkan dengan pengukuran instrumen dan diadakan pada 0'C.  Termometer Tahanan Listrik RTD(Resistance Temperature Detectors) RTD dibangun dari logam yang dipilih (biasanya Platinum), yang mengubah resistansi dengan perubahan suhu. Transduser adalah resistor sensitif temperatur itu sendiri, dengan sensor menjadi kombinasi dari transduser dan elektronik yang mengukur hambatan dari perangkat. Resistance temperature detector(RTD) mengukur konduktivitas listrik seperti variasi suhu. Hambatan listrik umumnya meningkat dengan temperatur, dan perangkat didefinisikan sebagai memiliki koefisien temperatur positif. Besarnya koefisien suhu

menentukan sensitivitas dari RTD. Selain Platinum, logam lain digunakan untuk RTD seperti Tembaga dan Nikel. Platinum adalah yang paling umum dan memiliki karakteristik terbaik linier dari tiga, meskipun nikel mempunyai koefisien suhu yang lebih tinggi memberikan sensitivitas yang lebih besar. Koefisien suhu menentukan berapa banyak perlawanan akan berubah untuk perubahan suhu, dan memiliki satuan ohm / oC. Semakin besar suhu koefisien, semakin resistensi akan berubah untuk perubahan yang diberikan pada suhu. Hal ini pada akhirnya menentukan bagaimana perangkat sensitif. RTD biasanya cukup linear, namun suhu koefisien tidak berubah seiring kisaran operasi. Sebagai indikasi, suhu koefisien untuk Platinum rata-rata sebesar 0,00385 selama rentang dari 00C hingga 1000C, tetapi bervariasi sekitar 2% dari kisaran ini. IV. PROSEDUR PERCOBAAN 1.1 Pemanas Air 1. Waterbatch di isi air (aquadest) sebanyak 1/3 bagian 2. Waterbatch ditutup den semua termometer diletakkan diatas tutup 3. Kabel pada temperatur measurement dihubungkan ke stopkontak 4. Main supply diputar pada posisi “on” sehingga lampu indikator main on akan menyala 5. Tombol hijau pada waterbatch ditekan 6. Tombol merah pada waterbatch diputar pada skala 100◦C dan stopwatch dihidupkan 7. Kenaikan temperatur setiap 1 menit pada semua termometer dicatat yang berlangsung selama 14 menit 8. Percobaan diulangi, kenaikan temperatur setiap per 10◦C pada semua termometer dicatat dengan termometer air raksa sebagai patokannya 9. Bila uap keluar dari tutup waterbatch maka tombol merah diputar ke skala nol dan tombol hijau ditekan 10. Alat dimatikan dengan memutar supply pada posisi “off” 11. Kabel dicabut dari stopkontak 1.2 Isoterm 1. Termos isoterm diisi dengan air es 2. Semua termometer diletakkan diatas tutup 3. Kabel pada temperature measurement dihubungkan ke stopkontak 4. Main supply diputar pada posisi “on” sehingga lampu indikator main on akan menyala 5. Pada saat main supply diputar pada posisi “on” dihidupkan stopwatch 6. Temperatur dicatat setiap 1 menit sampai waktu 15 menit 7. Alat dimatikan dengan cara memutar main supply pada posisi “off” 8. Kabel dicabut dari stopkontak

1.3 Pemanas Udara 1. Semua termometer diletakkan pada alat blower 2. Tombol pada electronic diputar pada suhu 60◦C 3. Kabel data measurement temperatur dihubungkan ke stopkontak 4. Main supply diputar pada posisi “on” sehingga lampu indikator main “on” akan menyala 5. Tombol stand by dan tombol warna hijau ditekan bersamaan dengan menghidupkan stopwatch 6. Kenaikan temperatur setiap 1 menit pada semua termometer dicatat 7. Percobaan diulangi, kenaikan temperatur per 10◦C dicatat dengan termometer air raksa sebagai patokannya 8. Stopwatch dimatikan bila termometer air raksa telah menunjukkan temperatur 60◦C

V. DATA PENGAMATAN Table 1. Kenaikan suhu termokopel, termistor, termoster air raksa dan bimetal setiap 1 menit Waktu (menit) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Air Raksa 26 31 34 43 43 54 54 60 70 76 81 87 93 97 103

Tek. Uap 26 29 34 39 44 44 54 59 64 70 75 82 87 94 98

Termokopel 26 30,7 37 42,6 47,7 53,4 59 64,6 70 75,4 80,8 86 90,8 97,5 100,1

Transmitor 26 31,7 35,2 40,2 45,6 51,2 56,3 61,6 67 72,4 77,7 82,2 87 92,2 96,1

Temperature ( C)

Grafik 1. Pemanas Air ( Water Batch ) 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Air Raksa Tek. Uap Termokopel Transmitor

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15

Waktu (menit)

Grafik hubungan kenaikan suhu termokopel, termistor, thermometer air raksa dan bimetal terhadap waktu

Tabel 2. Penurunan suhub termokopel, termistor, thermometer air raksa dan bimetal setiap 1 menit Waktu (menit) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Air Raksa 26 3 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Tekanan Uap Termokopel Transmitor 26 26 26 8 2,9 12,7 6 2,8 9,7 6 2,7 9,3 6 2,7 9,1 6 2,7 8,1 6 2,7 6,5 5 2,7 6,2 5 2,7 6,1 5 2,7 6,1 5 2,7 6,1 5 2,7 6,1 5 2,7 6 5 2,7 5,9 5 2,7 5,9 5 2,7 5,8

Grafik 2. Isoterm 30

Temperature (C)

25 20 Air Raksa

15

Tekanan Uap

10

Termokopel Transmitor

5 0 0

1

2

3

4

5

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Waktu (menit)

Grafik hubungan penurunan suhu termokopel, termistor, thermometer air raksa dan bimetal terhadap waktu

Tabel 3. Kenaikan suhu termokopel, termistor, thermometer air raksa dan bimetal setiap 1 menit Waktu (menit) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Termistor 25,5 37,6 49,7 56,1 61 65,4 69,4 71,7 72,7 73,7 74,1 74,2 74,4 74,9 75,4 75,9

Termokopel 26,5 53,4 59,9 61,6 62,6 64 66,2 66 66,8 66,8 65,7 67,7 65,7 64,5 67,4 65,9

Air Raksa 26 36 43 50 53 56 58 61 63 64 65 66 66 66 66,5 67

Tekanan Uap 26 46 50,5 61 64,5 67 69,5 71 72 73 74 74,5 74,5 75 75 75

Temperature (C)

Grafik 3. Pemanasan Udara 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

Termistor Termokopel Air Raksa Tekanan Uap

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Waktu (menit) Grafik hubungan kenaikan suhu termokopel, termistor, thermometer air raksa dan bimetal terhadap waktu

VI. ANALISIS PERCOBAAN Dari percobaan yang telah dilakukan dapat dianalisa mengenai perbedaan suhu yang ditunjukkan tiap menitnya oleh beberapa termometer yang digunakan. Hal ini disebabkan karena pada tiap termometer memiliki prinsip kerja yang berbeda, sehingga kekurangan dan kelebihan pada termometerpun akan mempengaruhi juga dalam proses pengukuran suhu tersebut. Pada percobaan ini, dilakukan menggunakan piranti pengukuran suhu efek mekanik, termometer yang digunakan yaitu termometer air raksa dan termometer yang digunakan yaitu termometer air raksa dan termometer tekanan uap. Sedangkan pada pengukuran suhu efek listrik, termometer yang digunakan yaitu termistor dan termokopel tipe K. Berdasarkan data dan grafik yang didapat dari hasil percobaan pada pemanas air (waterbatch), termometer air raksa memiliki sensitivitas suhu yang paling tinggi. Namun untuk tingkat kenaikan suhu yang linier pada grafik dimiliki oleh termokopel dan bukan termometer air raksa karena termometer air raksa mengalami titik konstan di dua kali suhu yang sama. Dan untuk transmitor kenaikan suhunya linier, akan tetapi tidak mencapai titik didih pada air di menit ke 14. Selain itu juga, didapat dianalisis berdasarkan grafik bahwasannya ke empat pengunaan termometer memiliki rentang suhu yang tidak berjauhan hal ini dikarenakan penggunaan air pada penentuan titik didih untuk termometer memiliki nilai yang konstan, sehingga pada dasarnya air dapat digunakan untuk kalibrasi pada termometer, atau dalam kata lain air pada dasarnya menjadi acuan sebagai batas atas dan batas bawah dari sebuah termometer sebelum penggunaannya. Selanjutnya pada percobaan isoterm dengan menggunakan es batu diperoleh bahwa termometer air raksa yang paling cepat mengalami penurunan suhu dengan suhu terendah yaitu 0,5◦C. Termokopel mempunyai sensitivitas yang hampir mendekati termometer air raksa. Pada menit pertama termokopel mengalami penurunan suhu yang hampir sama dengan air raksa yaitu 2,9◦C. Namun, kemampuan pengukuran suhu pada suhu rendah masih kurang baik dibandingkan air raksa. Sedangkan yang memiliki sensitivitas rendah yaitu transmitor dan termometer tekanan uap. Kedua termometer tersebut kurang mampu mengukur suhu yang lebih rendah dan waktu respon yang dibutuhkan lama. Pada masingmasing termometer diperoleh suhu konstan dengan angka yang berbeda-beda. Berdasarkan data dan grafik pengamatan pada pemanasan udara, dalam rentang waktu 1-5 menit awal kenaikan suhu pada termokopel sangat signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa termokopel sangat sensitif dalam pengukuran suhu pada saat pemanasan udara. Namun, 6-15 menit dimana termometer lain mulai stabil, terjadi penyimpangan pada termokopel. Suhu yang terukur pada termokopel mulai tidak stabil, terjadi penurunan dan kenaikan suhu yang tidak teratur. Ini menunjukkan bahwa termokopel kurang stabil dalam mengukur suhu saat pemanasan udara. Untuk termometer tekanan uap, dalam rentang 5 menit awal cenderung mengalami kenaikan yang cepat dalam artian cukup sensitif dalam mengukur suhu saat pemanasan udara, serta cukup stabil ketika mendekati titik akhir (pada rentang 6-15 menit). Sedangkan untuk termistor memiliki repon atau sensitifitas agak lambat dibandingkan dengan termometer tekanan uap namun lebih stabil

dibanding termometer tekanan uap. Karena kenaikan suhunya cukup stabil yaitu kisaran 13◦C setiap 1 menit. Jika dibandingkan dengan termometer air raksa yang cenderung memiliki respon yang lambat namun stabil maka termometer jenis termistor dan tekanan uap memiliki sifat yang lebih baik untuk mengukur suhu saat pemanasan udara.

VII. KESIMPULAN Berdasarkan praktikum dan analisa dapat disimpulkan bahwa : 1. Pengukuran suhu efek mekanik menggunakan air raksa dan termometer tekanan uap. 2. Pengukuran suhu efek listrik menggunakan termistor dan termokopel. 3. Ada 3 percobaan untuk membandingkan karakteristikvitas termpmeter tersebut yaitu pemanas air, isoterm dan pemanas udara. 4. Respon dari masing-masing termometer berbeda-beda tergantung dari material penyusunnya, jangkauan pengukuran atau rentang suhu yang dimiliki serta sensitivitasnya. 5. Proses kenaikan suhu yang lebih cepat daripada penurunan suhu dikarenakan proses kenaikan suhu, dipengaruhi oleh energi panas dan tekanan. 6. Pada suhu tinggi termometer yang baik digunakan adalah termokopel sedangkan pada suhu rendah air raksa dan pada uap panas adalah termistor dan tekanan uap.

VIII. PERTANYAAN 1. Analisis mengapa respon kenaikan temperatur pemanas air dan udara berbeda pada temperatur yang digunakan? Jawab : Pada pengukuran suhu terdapat beberapa metode antara lain yaitu pengukuran suhu efek mekanik dan pengukuran suhu efek listrik. Penyebab adanya perbedaan kenaikan antara efek listrik. Penyebab adanya perbedaan kenaikan antara temperatur pemanas air dan udara dikarenakan perbedaan karakteristik, responsif dan sensitivitas. Pada masing-masing termometer itu sendiri. Berdasarkan data pada pemanasan air dan uap hasil antara termometer termokopel, dan air raksa serta Pt100 hampir mirip. Namun Pt-100 termokopel lebih sensitivitas.

2. Apa yang dimaksud dengan isoterm? Jawab : Isoterm adalah garis yang menghubungkan tempat tempat yang mempunyai temperatur udara dengan nilai yang sama.

3. Untuk data-data isoterm sesuai atau tidak dengan pertanyaan? Jawab : Berdasarkan data-data isoterm yang di dapatkan dalam praktikum, pernyataan pada pertanyaan no 2 dapat dikatakan sesuai hal ini dikarenakan keadaan pada percobaan menunjukkan suhu yang stabil (konstan) .

IX. DAFTAR PUSTAKA Jobsheet. Praktikum Instrumentasi dan Teknik Pengukuran. 2018. Karakteristik aneka termometer.Palembang.Politeknik Negeri Sriwijaya. https://vony-tata.blogspot.com/2012/09/jenis-termometer-kelebihan-dan-kelemahan. Diakses pada tanggal 28 Maret pukul 10:40 https://www.academia.edu/makalahpengukuranefeklistrik/. Diakses pada tanggal 28 maret 2018 pukul 11:30

GAMBAR ALAT

1 set Temperature Measurement

Stopwatch

Termometer Bimetal

Botol Aquadest

Termometer air raksa