Makalah Pengukuran Transfort.docx

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami

panjatkan kehadirat ALLAH SWT karena berkat

rahmat dan karunianya kami dapat menyelesaikan makalah ini tepat waktu. Adapun makalah yang kami buat membahas tentang “Sifat-Transpor”. Kami membuat makalah ini dengan sungguh-sungguh dan penuh dengan semangat. Kami harap makalah yang kami buat dapat bermanfaat bagi para pembaca. Kami

menyadari

bahwa

didalam

makalah

ini

masih

banyak

kesalahan-kesalahan yang harus kami perbaiki. Maka dari itu, saran dan kritikan yang membangun sangat kami butuhkan demi perbaikan pembuatan-pembuatan makalah selanjutya.

Palembang, 16 april 2018

Penulis

1

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Beberapa jenis sifat termal (thermal property) sangat penting untuk perhitungan neraca energi dalam berbagai penerapan perpindahan kalor. Nilai sifat-sifat ini untuk berbagai jenis bahan sudah bisa didapatkan dalam tabel-tabel di dalam buku-buku pegangan. Akan tetapi, berhubung banyaknya bahan-bahan baru

yang

muncul

setiap

waktu,

perlulah

para

insinyur

memahami

metode-metode dasar untuk mengukur sifat-sifat itu. Pengukuran kebanyakan sifat termal menyangkut penentuan aliran kalor dan suhu. Perpindahan kalor biasanya diukur dengan membuat neraca energi untuk peranti yang sedang dikaji. Umpamanya kita mungkin memanaskan suatu plat logam dengan pemanas listrik sambil mencelupkan plat itu di dalam airselama berlangsungnya proses pemanasan. Rugi kalor konveksi dari plat itu lalu dapat ditentukan dengan melakukan pengukuran terhadap daya listrik yang dikeluarkan dari pemanas. Sebagi contoh lain, yakni pemanasan air dengan mengalirkan air itu melalui pipa panas. Perpindahan kalor konveksi dari dinding pipa ke air dapat ditentukaan dengan mengukur laju lairan massa airdan suhu-suhu masuk dan keluaran dari bagian pipa yang dipanaskan. Energi yang diterima air tentu sama dengan perpindahan kalor dari pipa, jika bagian luar pipa itu diisolasi dan tidak aa kehilangan yang terjadi. Konduktivitas termal dapat diklasifikasikan sebagai suatu sifat transpor (transport property) karena memebri petunjuk tentang transpor energi di dalam

2

fluida atau zat padat. Dalam gas dan zat cair transpor energi itu berlangsung melalui gerakan molekul, sedang dalam zat padat transpor energi oleh elektron bebas dan getaran kisilah yang penting. Viskositas fluida juga diklasifikasikan sebagai suatu sifat transpor, karena bergantung pada transpor momentum yang terjadi sebagai akibat gerakan molekul dalm fluida. Pengukuran perpindahan kalor termasuk di dalam judul umum kalorimeter. B. Rumusan Masalah 1. Apa sajakah pengukuran yang dilakukan dalam pengukuran sifat transpor? 2. Macam macam tipe viskositas ? 3. Apa itu pengukuran PH ? 4. Bagaimana pengukuran konduktivitas larutan itu ? C. Tujuan Penulisan 1. Mengetahui jenis-jenis pengukuran yang dilakukan dalam pengukuran sifat transpor 2. Mengetahui macam macam tipe viskositas 3. Mengetahui apa itu pengukuran PH 4. Mengetahui tentang pengukuran konduktivitas larutan D. Manfaat Penulisan 1.

Sebagai literature dan referensi dalam proses pembelajaran

2.

Pemenuhan tugas makalah sistem instrumentasi

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

 Viskositas Viskositas (kekentalan) dapat diartikan sebagai suatu gesekan di dalam cairan zat cair. Kekentalan itulah maka diperlukan gaya untuk menggerakkan suatu permukaan untuk melampaui suatu permukaan lainnya, jika diantaranya ada larutan baik cairan maupun gas mempunyai kekentalan air lebih besar daripada gas, sehingga zat cair dikatakan lebih kental daripada gas. Viskositas juga merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul sebagai akibat tumbukan antara molekul gas. Koefisien viskositas fluida atau disingkat sebagai perbandingan tegangan luncur F/A. Apabila suatu benda bergerak dengan kelajuan vdalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya

η, maka benda tersebut akan

mengalami gaya gesekan fluida sebesar Fs = k η v, dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda. Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun 1845, Sir George Stokes menunjukkan bahwa untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai k = 6 π r. Bila nilai dimasukkan ke dalam persamaan, maka diperoleh persamaan seperti berikut. Fs = 6 π η rv Persamaan di atas selanjutnya dikenal sebagai hukum Stokes. 4

Keterangan: Fs : gaya gesekan stokes (N), η : koefisien viskositas fluida (Pa s), r : jari-jari bola (m), v : kelajuan bola (m/s) Cara mengukur viskositas Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa viscometer yang sering digunakan untuk menentukan viskositas suatu larutan, yaitu : 1. Viskometer ostwald 2. Viskometer Hoppler 3. Viskometer Cup and Bo 4. Viskometer Cone and Plate (Brookefield) 1. Viskometer ostwald



Viskometer Ostwald yaitu dengan cara mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan dalam melewati 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald.



Untuk mengkalibrasi viskometer Ostwald adalah dengan air yang sudah diketahui tingkat viskositasnya.



Cara penggunaannya adalah : 1.

pergunakan viskometer yang sudah bersih.

5

2.

Pipetkan cairan ke dalam viskometer dengan menggunakan pipet.

3.

Lalu hisap cairan dengan menggunakan pushball sampai melewati 2 batas.

4.

Siapkan stopwatch , kendurkan cairan sampai batas pertama lalu mulai penghitungan.

5.

Catat hasil, Dan lakukan penghitungan dengan rumus.

6.

Usahakan saat melakukan penghitungan kita menggenggam di lengan yang tidak berisi cairan.

2. Viskometer Hoppler

6



Viskositas dapat juga ditentukan dengan cara hoppler, berdasarkan hukum stokes (berdasarkan jatuhnya benda melalui medium zat cair).



Prosedur Kerja Dengan Viskosimeter Hoppler 1.

Ukur diameter bola

2.

Timbang massa bola

3.

Ukur panjang tabung viscometer dari batas atas - batas bawah

4.

Tentukan massa jenis masing- masing cairan

5.

Ukur temperature alat viskositas Hoppler

6.

Isi tabung dengan aquades dan dimasukkan bola

7.

Pada saat bola diatas, stopwatch dihidupkan

8.

Pada saat bola dibawah, stopwatch dimatikan

9.

Catat waktu bola jatuh dari batas atas sampai batas bawah

10.

Tabung dibalik

11.

Ulangi prosedur 3 – 6 sebanyak 3 kali berturut- turut, pada temperature lain dan cairan yang lain

3. Viskometer Cup and Bob



Dalam viskometer ini sampel dimasukkan dalam ruang antara dinding luar bob/rotor dan dinding dalam mangkuk (cup) yang pas dengan rotor tersebut. Berbagai alat yang tersedia berbeda dalam hal bagian yang berputar, ada alat dimana yang berputar adalah rotornya, ada juga bagian mangkuknya yang berputar.



Alat viscotester adalah contoh viskometer dimana yang berputar adalah bagian rotor. Terdapat dua tipe yaitu viscotester VT-03 F dan VT- 04 F :

1. VT -04 F digunakan untuk mengukur zat cair dengan viskositas tinggi, 7

2. VT-03F untuk mengukur zat cair yang viskositasnya rendah. 

Prinsip pengukuran viskositas dengan alat ini adalah cairan uji dimasukkan kedalam mangkuk, rotor dipasang .kemudian alat dihidupkan. Viskositas zat cair dapat langsung dibaca pada skala .

4. Viskometer Cone and Plate (Brookefield)



Cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecapatan dan sampelnya digeser didalam ruang semit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.



Viscometer Cone/ Plate adalah alat ukur kekentalan yang memberikan peneliti suatu instrumen yang canggih untuk menentukan secara rutin viskositas absolut cairan dalam volume sampel kecil. Cone dan plate memberikan presisi yang diperlukan untuk pengembangan data rheologi lengkap.



Ada beberapa hal yang mempengaruhi akurasi dari alat ini, misalnya:

8

1.

Dipakai pada cone dan plate

2.

ukuran sample

3.

waktu yang dibutuhkan untuk memungkinkan sampel untuk menstabilkan pada pelat sebelum terbaca

4.

kebersihan kerucut dan plat

5.

jenis bahan, tinggi atau rendah viskositas, ukuran partikel

6.

tipe cone, cone rentang yang lebih rendah memberikan akurasi yang lebih tinggi

7. 

shear rate ditempatkan untuk sampel

Prosedur Kalibrasi untuk Cone/Plate Viscometer 1.

Atur jarak antara cone spindle dengan plate sesuai dengan Instruction Manual

2.

Pilih viscosity standard yang akan memberikan nilai pembacaan antara 10% hingga 100% dari Full Scale Range (FSR). Sebaiknya pilih standard dengan nilai mendekati 100% FSR.

3.

Masukkan sample ke dalam cup dan biarkan selama 15 menit untuk mencapai suhu setting

4.

Lakukan pengukuran dan catat hasilnya baik % Torque dan cP.

Catatan : ü

Spindle harus berputar minimum 5 putaran sebelum pengukuran diambil. ü



Penggunaan standard pada rentang 5 cP s.d 5.000 cP dianjurkan untuk instrument cone/plate. Jangan gunakan viscsity standard diatas 5.000 cP.

Toleransi dari viscometer Brookfield adalah 1% dari Full Scale Range (FSR). FSR adalah nilai maksium yang mampu diukur oleh alat dengan kombinasi setting Spindle dan Kecepatan putar spindle yang kita tetapkan. Sedangkan toleransi dari cairan standard adalah 1% dari nilai viscosity cairan yang bersangkutan.

9

Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas : 1. Suhu Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya. 2. Konsentrasi larutan Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang terlarut, gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula. 3. Berat molekul solute Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau member beban yang berat pada cairan sehingga manaikkan viskositas. 4. Tekanan Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu cairan. Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari adalah : 1. Mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena 2. Proses penggorengan ikan 3. Mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir ke rumah-rumah 4. Tingkat kekentalan oli pelumas

10

 Pengukuran pH pH suatu larutan ialah ukuran konsentrasi ion hidrogen CH, dn didefinisikan oleh : pH = Log CH Suatu meter pH yang biasa ditunjukkan pada gambar II. 15. Sebuah elektrode garis khusus yang mampu rembes terhadap ion hidrogen saja digunakan dalam alat ini. Dasarnya sangat tipis hingga dapat berfungsi sebagai membran. Pada larutan itu ditaruh pula suatu elektron rujukan dan kalomel.

Gambar II. 15. Skema pH meter Dengan menyisipkan konstanta-konstanta dan menggunakan definisi pHh,

didapat

: ∆vi = -1,98 x 10-4 T ( satuan pH ) Oleh karena tahanan membran gelas sangat tinggi dipergunakan penguat arus searah dengan impedans-masuka tinggi. Prinsip kerja alat pengukur pH Pada prinsipnya pengukuran suatu pH adalah didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat didalam elektroda gelas (membrane gelas) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat diluar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau diistilahkan dengan 11

potential of hidrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan suatu elektroda pembanding. Sebagai catatan, alat tersebut tidak mengukur arus tetapi hanya mengukur tegangan. Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari adalah : 1. natrium hidroksida/soda api. Sebagai bahan baku pembersih dalam rumah tangga. 2. Magnesium hidroksida dan alumunium hidroksida, terkandung dalam obat nyeri lambung 3. Amoniak, untuk pelarut desinfektan 4. Asam mineral adalah asam klorida yang digunakan secara luas di industri 5. Asam sitrat dalam buah jeruk

 Pengukuran Konduktivitas Larutan Daya Hantar Listrik Suatu Larutan Daya hantar ini bergantung pada jenis dan konsentrasi lain yang ada di dalam larutan.

Menurut hukum Ohm, arus (I) berbanding lurus dengan gaya listrik (E), yang digunakan tetapi berbanding terbalik dengan tahanan listrik (R). I = E/R G = I/R Daya hantar listrik (G) berbanding terbalik dengan tahanan sehingga mempunyai satuan ohms (ohm-1) atau Siemens (S). Bila arus listrik dialirkan ke suatu larutan melalui dua elektroda, maka daya hantar listrik berbanding lurus dengan luas bidang elektroda (A) dan berbanding terbalik dengan jarak kedua elektroda (l). G = 1/R = K.A/l A/l = tetapan sel K = konduktivitas ( ohm cm-1 atau Scm-1 ) Daya hantar suatu zat terlarut disebut daya hantar molar (L) yang bergantung pada konsentrasi larutan. 12

L = 1000.K/C ( S mol-1 ) Prinsip kerja conductivity meter menggunakan persamaan (3) di atas. Dimana besar tegangan listrik (V) ditentukan oleh sistem, besar arus listrik (I) adalah parameter yang diukur, serta konstanta (C) didapatkan sebelumnya dari proses kalibrasi conductivity meter dengan menggunakan larutan yang diketahui nilai konduktivitas spesifiknya.

Diagram Conductivity Meter

Kegunaan dalam kehidupan sehari hari 1.

Larutan Elektrolit



Oralit Oralit adalah larutan untuk merawat diare contoh diapet. Oralit diminum penderita diare supaya tidak mengalami dehidrasi atau kekurangan cairan tubuh. Cairan tubuh mengandung komponen larutan elektrolit untuk memungkinkan terjadinya daya hantar listrik yang diperlukan impuls saraf bekerja. Larutan ini mempunyai komposisi campuran Natrium klorida, kalium klorida, glukosa anhidrat, dan natrium bikarbonat. Akumulator (accu, aki) Akumulator (accu, aki) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik) dalam bentuk energi kimia. Aki dipakai untuk menstarter kendaraan, menggunakan larutan asam sulfat (H2SO4). 

13



Garam dapur Garam dapur berfungsi sebagai perangsang nafsu makan dan membantu untuk menonjolkan selera makan yang berbeda. Ini adalah bumbu yang terbaik jika digunakan dalam jumlah ideal yakni 5 gram/hari . Garam terdiri dari dua elemen alami – natrium dan klorin – yang bergabung untuk membentuk senyawa natrium klorida. Unsur-unsur natrium dan klorin bertanggung jawab untuk menyeimbangkan elektrolit dalam cairan dan sel-sel tubuh, dan memastikan kadar pH dalam kondisi baik. 

Air laut Air laut adalah sebagai sumber pembangkit listik. PLTA ini mengandalkan air laut, ombak dan pasang surutnya. Turbin-turbin yang dipasang akan berputar bila terkena aliran laut yang cukup deras. Dari perputaran turbin inilah akhirnya listrik dapat di hasilkan. 

Jeruk Nipis asam sitrat atau air jeruk nipis dapat menghambat proses pembentukan kristal (batu ginjal). Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan. 2.  

Larutan Non Elektrolit

Gula adalah suatu karbohidrat sederhana yang menjadi sumber energi dan komoditi perdagangan utama. Gula paling banyak diperdagangkan dalam bentuk kristal sukrosa padat. Gula digunakan untuk mengubah rasa menjadi manis dan keadaan makanan atau minuman. Gula sederhana, seperti glukosa, (yang diproduksi dari sukrosa dengan enzim atau hidrolisis asam), menyimpan energi, yang akan digunakan oleh sel.   Urea adalah suatu senyawa organik, yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Senyawa ini pada umumnya digunaan sebagai pupuk di bidang pertanian.   Alkohol dalam kehidupan sehari-hari digunakan sebagai pelarut, obat-obatan dan bahan bakar. Alkohol 70% biasa digunakan untuk disinfektan, larutan iodium dalam alkohol (iodium tinture) digunakan sebagai obat luka.   Air Suling Air suling/ air murni sangat baik untuk otak kita. Air juga berfungsi untuk mengurangi dehidrasi. Tanpa minum cukup air hasil dalam kulit kering, dan kulit yang tidak lembab. Minum untuk kesehatan setiap sel dalam tubuh. Setiap sel membutuhkan air untuk berfungsi dengan benar.   Sabun Sabun mangandung gliserin. Gliserin adalah tidak ada dalam sabun komersial keras. Komersial produsen sabun gliserin ekstrak, oleh-produk dalam pembuatan 14

sabun. Gliserin hadir dalam nabati dan lemak hewani. nabati dan hewani lemak adalah bahan dasar dalam membuat sabun termasuk sabun komersial.

MAKALAH INSTRUMENTASI DAN KONTROL PENGUKURAN SIFAT TRANSPORT

DISUSUN OLEH

AHMAD ARIF HIDAYAH

(061740411833)

KELAS : II EGD DOSEN PEMBIMBING : IDA FEBRIANA,S.Si.,MT

JURUSAN TEKNIK ENERGI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA 2018

15