JURNAL FISIKA BAHAN

Abstrak—Telah dilakukan percobaan Analisis Sifat fisis Material Batu Porus dengan Perhitungan Porositas dan Densitas yang memiliki tujuan untuk menentukan nilai densitas dan porositas dari beberapa jenis batu. Pada percobaan ini digunakan delapan macam batu porus yaitu batu aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu taman warna putih, batu kali, batu bata, dan batu marmer. Prinsip dalam percobaan ini adalah hukum archimedes serta dilakukan penimbangan dengan timbangan digital dan neraca pegas. Data yang didapatkan pada percobaan ini yaitu massa kering (Mk), massa basah (Mb), berat kering (Wk), dan berat basah (Wb). Dari data yang didapatkan, maka diperoleh nilai porositas (P) dan densitas (ρ) . besar densitas untuk batuan aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu taman warna putih, batu kali, batu bata, dan batu marmer secara berturut turut adalah 4112,4

gram/cm3; 17598 gram/cm3; 19489 gram/cm3; 21826 gram/cm3;

26184 gram/cm3; 9736 gram/cm3; 24188 gram/cm3 dan 24996

gram/cm3 . Sedangkan untuk nilai porositas untuk batuan aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu taman warna putih, batu kali, batu bata, dan batu marmer secara berturut turut adalah 31,79% ; 3,53% ;

11,85% ; 11,70% ; 0,67% ; 0,71% ; 20,24% dan 0,17%. Berdasarkan hasil perhitungan dapat disimpulkan bahwa sifat fisis batu porus salah satunya dapat diketahui dari densitas dan porositasnya. Semakin besar densitas maka porositasnya semakin kecil. Sebaliknya, jika densitasnya kecil maka porositas besar.

Kata Kunci—Densitas, Massa, Porositas.

I. PENDAHULUAN

uatu material pasti memiliki sifat fisis dan kimia tertentu yang berbeda satu dengan lainnya. Hal ini dikarenakan,

meterial tersebut merupakan suatu zat padat dari unsur kimia ataupun persenyawaan kimia yang dibentuk oleh proses-proses anorganik dan mempunyai susunan kimiawi tertentu dengan suatu penempatan atom-atom yang beraturan atau dikenal sebagai struktur kristal. Pengujian secara fisis terhadap sifat fisis material dapat membantu kita memperoleh informasi yang cukup penting sebelum kita menfaatkan material tersebut sesuai keinginan yang kita kehendaki. Setiap material memiliki banyak sifat fisis, misalnya bentuk ukuran, kerapatan (densitas), dan porositas[2].

S

Densitas, masa per satuan volume yang merupakan salah satu sifat dasar suatu material. hanya terbatas pada nomor parameter kontrol pada densitas batuan[1].Densitas atau biasa disebut massa jenis merupakan kerapatan massa suatu bahan. Secara umum densitas merupakan pembagian dari massa terhadap volume bahan[3]. Akan tetapi untuk bahan yang tidak beraturan seperti bongkahan dapat dicari volume dengan berbagai metode, misalnya untuk yang berbentuk bongkahan dengan mencelupkan bahan ke dalam air untuk mendapatkan volume atau mengukur berat kering dan berat basahnya dengan neraca pegas dan selanjutnya menggunakan prinsip hukum Archimedes. Banyak teknik yang digunakan untuk memperkirakan porositas dan menyoroti beberapa sifat geometris dari jaringan berpori. Teknik yang digunakan untuk pekerjaan ini adalah total saturasi dengan air. Evaluasi porositas material tidak dapat dilakukan secara langsung. Memang, estimasi volume kosong dalam bahan konten yang terhubung membutuhkan suntikan cairan yang sifat diketahui. Total saturasi oleh membasahi cairan (biasanya air) adalah cara termudah untuk mengakses nilai porositas[5]. Persamaan yang digunakan dalam menghitung densitas yaitu :

(gr/cm3)..............................(1.1)

Atau jika volume benda tidak diketahui bisa dihitung dengan mengukur massa kering benda dan massa basah benda serta berat kering dan berat basah benda yang kemudian dapat dicari massa jenisnya dengan persamaan :

(gr/cm3)...............................(1.2)

FA = wk-wb.........................................................(1.3)

dengan, ρ = densitas/massa jenis benda(gr/cm3) mk = massa kering benda (gr) wk = berat kering benda (gr) wb = berat basah benda (gr)

Porositas merupakan perbandingan antara ruang kosong dari suatu batuan dengan volume batuan itu sendiri. Porositas dapat ditentukan sebagai berikut :

Analisis Sifat Fisis Material Batu Porus Dengan Perhitungan Porositas dan Densitas

Fadil Adam Surya Basril, Maya Andansari, Astrid Adelia AJurusan Fisika, Fakultas IPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111E-mail: fadil12@mhs.physics.its.ac.id

1

JURNAL FISIKA BAHAN

% porositas= x 100%...(1.4)

Nilai porositas suatu bahan (batuan) dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut :1. Keseragaman butiran

Semakin seragam butir penyusun batuan maka nilai porositasnya akan semakin besar, dilain pihak apabila ukuran butiran tidak seragam maka butiran yang lebih kecil akan mengisi ruang kosong diantara butiran yang lebih besar sehingga nilai porositas akan turun.

2.  Derajat sementasiSemakin tinggi derajat sementasi maka pori-pori batuan yang tertutup semen akan semakin kecil, sehingga nilai porositas akan semakin kecil pula.

3. Derajat kompaksiSemakin besar tekanan yang diberikan ketika proses diagenesa batuan maka akan membuat ukuran pori-pori semakin kecil dan akibatnya nilai porositas juga akan semakin kecil.

4. Derajat angularitas Pada umumnya batuan dengan butiran yang memiliki roundness yang baik akan memiliki nilai porositas yang lebih baik daripada batuan dengan bentuk yang melancip[4].

Prinsip hukum Archimedes digunakan dalam percobaan ini, khususnya untuk material berbentuk bongkahan. Hukum Archimedes menyatakan bahwa “ketika sebuah benda seluruhnya atau sebagian di masukkan ke dalam zat cair, cairan akan memberikan gaya ke atas pada benda setara pada berat cairan yang di pindahkan benda. Hal ini disebabkan karena adanya gaya apung. Gaya apung terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda. tekanan fluida bertambah terhadap kedalaman. Semakin dalam fluida (zat cair), semakin besar tekanan fluida tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida, maka akan terdapat perbedaan tekanan antara fluida pada bagian atas benda dan fluida pada bagian bawah benda. Fluida yang terletak pada bagian bawah benda memiliki tekanan yang lebih besar daripada fluida yang berada di bagian atas benda[6].

II.METODE

Percobaan ini dilakukan dengan digunakan alat dan bahan yaitu oven, neraca pegas, timabangan digital, gelas ukur, benang wol, batu porus, dan air. Jenis batu porus yang digunakan pada percobaan ini yaitu batu aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu

taman warna putih, batu kali, batu bata, dan batu

marmer. Percobaan ini dilakukan 2 (dua) jenis percobaan yaitu percobaan menentukan porositas (P) batuan dan percobaan untuk menentukan densitas (ρ) batuan.

Gambar 2.1 Gambar Oven digunakan untuk memanaskan bahan

Gambar 2.2 Gambar susunan alat untuk menentukan densitas

Gambar 2.3 Gambar Neraca Digital untuk menentukan massa batuan

I. Menentukan Porositas Batuan.Pada percobaan 1 yaitu percobaan untuk menentukan

porositas (P) dilakukan dengan cara yaitu delapan jenis batu porus ditimbang dan kemudian dioven selama 10 menit dengan suhu 130,5ᵒC. Kemudian masing-masing batu porus ditimbang untuk mendapatkan masa keringnya. Untuk mendapatkan masa kering, batu porus dioven berulang-ulang sampai masa kering yang didapatkan konstan. Setelah itu dilanjutkan dengan mendapatkan masa basah dengan mencelupkan batu pada air yang terdapat pada gelas ukur. Kemudian batu ditimbang lagi dengan neraca ohaus untuk mendapatkan masa basah. Adapun contoh perhitungan untuk menentukan nilai porositas (P) pada batu granit yaitu sebagai berikut:Diketahui : Mk = 2,0562 gram

Mb = 2,71 gramDitanya : P =…………….?Dijawab : P = Mb –Mk x 100 %

MkP = 2,71 – 2,0562 x 100 %

2,0562P = 0,6538 x 100 %

2,0562

2

JURNAL FISIKA BAHAN

P = 0,3179x 100 %P = 31,79%

II. Menentukan Densitas Batuan.Dalam percobaan 2 yaitu percobaan untuk menentukan

densitas (ρ) dilakukan dengan cara yaitu delapan jenis batu porus ditimbang dan kemudian dioven selama 10 menit dengan suhu 130,5ᵒC. Kemudian masing-masing batu porus ditimbang untuk mendapatkan masa keringnya. Untuk mendapatkan masa kering, batu porus dioven berulang-ulang sampai masa kering yang didapatkan konstan. Setelah itu batu diukur berat kering (Wk) dengan menggatungkan masing – masing batu pada neraca pegas. Setelah itu dilanjutkan dengan mengukur berat basah masing-masing batu dengan cara menggantugkan batu yang ditali dengan benang wol pada statip lalu dicelupkan ke dalam gelas ukur yang telah diisi air tanpa menyenuh dasar gelas ukur. Pengukuran berat basah dilakukan sampai gelembung - gelembung pada batu tidak ada lagi. Adapun contoh perhitungan densitas (ρ) yaitu sebagai berikut :Diketahui : Mk = 36,91 gram

Mb = 2,71 gramWk = 0,5 NWb = 0 Ng = 1000 cm/s2

ρair = 1 gr/cm3

Ditanya : ρ =…………….?Dijawab : ρ = ρair x Mk x g

FA

ρ = ρair x Mk x g Wk -Wb

ρ = 1 x 2,71 x 1000 0,5 - 0

ρ = 2710 = 4112,4 0,5

Flowchart percobaan:

Gambar 2.4 Diagram Alir Percobaan

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Percobaan Analisis Sifat Fisis Material Batu Proses dengan Perhitungan Porositas dan Densitas yang bertujuan untuk menentukan nilai densitas dan porositas dari batu porus. Adapun jenis batu yang digunakan dalam percobaan ini yaitu. batu aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu taman warna putih, batu kali, batu bata, dan batu marmer .Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, maka didapatkan data untuk percobaan untuk menentukan porositas dan percobaan untuk menentukan densitas batu porus yaitu sebagai berikut :

Tabel 1. Data hasil percobaan menentukan porositas (P) dan densitas

(ρ) pada batu porus.No Jenis Batu Massa

Kering (gram)

Massa Basah (gram)

Berat Kering (N)

Berat Basah (N)

1 Batu Aquarium 2,0562 2,71 0,5 02 Batu Karang 26,397 27,33 3 1,53 Batu Batako 38,978 43,6 4 24 Batu Taman

Merah 10,913 12,19 1 0,55 Batu Taman

Putih 13,092 13,18 1 0,56 Batu Kali 4,868 4,903 0,5 07 Batu Bata 12,094 14,543 1 0,58 Batu Marmer 24,996 25,04 2,5 1,5

Berdasarkan data yang diperoleh dari hasil percobaan, baik percobaan menentukan nilai porositas (P) dan percobaan untuk menentukan nilai densitas ρ, maka dapat dilakukan perhitungan, sehingga didapatkan nilai porositas (P) dan

3

JURNAL FISIKA BAHAN

densitas (ρ) pada masing-masing batu porus yaitu sebagai berikut:

Tabel 2. Nilai Porositas (P) dan densitas (ρ) pada masing-masing batu porus

No Jenis Batu Densitas (gram/cm3 )

Porositas (%)

1 Batu Aquarium 4112,4 31,792 Batu Karang 17598 3,533 Batu Batako 19489 11,854 Batu Taman Merah 21826 11,705 Batu Taman Putih 26184 0,676 Batu Kali 9736 0,717 Batu Bata 24188 20,248 Batu Marmer 24996 0,17

. Berdasarkan data perhitungan nilai porositas (P) dan densitas (ρ) pada masing-masing batu porus yang digunakan pada percobaan didapatkan nilai porositas (P) pada batu aquarium lebih besar dibandingkan dengan nilai porositas dari batu porus yang lainnya. Sedangkan nilai densitas (ρ) pada batu taman warna putih lebih besar dibandingkan dengan batu porus lainnya. Hal yang mempengaruhi penentuan porositas dan densitas adalah oleh perubahan suhu, jenis material, pori-pori atau porus yang terdapat pada batu, dan massa material. Semakin seragam butir penyusun batuan maka nilai porositasnya akan semakin besar, dilain pihak apabila ukuran butiran tidak seragam maka butiran yang lebih kecil akan mengisi ruang kosong diantara butiran yang lebih besar sehingga nilai porositas akan turun. Pada derajat sementasi semakin tinggi derajat sementasi maka pori-pori batuan yang tertutup semen akan semakin kecil, sehingga nilai porositas akan semakin kecil pula. Sedangkan pada derajat kompaksi semakin besar tekanan yang diberikan ketika proses diagenesa batuan maka akan membuat ukuran pori-pori semakin kecil dan akibatnya nilai porositas juga akan semakin kecil. Pengaruh lain adalah pada derajat angularitas yaitu pada umumnya batuan dengan butiran yang memiliki roundness yang baik akan memiliki nilai porositas yang lebih baik daripada batuan dengan bentuk yang melancip

Penentuan densitas menggunakan prinsip archimedes dimana gaya angkat ke atas sangat dipengaruhi oleh berat kering dan berat basah. Hukum Archimedes menyatakan bahwa ketika sebuah benda seluruhnya atau sebagian di masukkan ke dalam zat cair, cairan akan memberikan gaya ke atas pada benda setara pada berat cairan yang di pindahkan benda. Hal ini disebabkan karena adanya gaya apung pada benda atau disini pada batu yang di uji. Gaya apung ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan fluida pada kedalaman yang berbeda. Tekanan fluida bertambah terhadap bertambahnya kedalaman benda pada dalam fluida. Semakin dalam fluida (zat cair), semakin besar tekanan fluida tersebut. Ketika sebuah benda dimasukkan ke dalam fluida, maka akan terdapat perbedaan tekanan antara fluida pada bagian atas benda dan fluida pada bagian bawah benda.

Dari hasil perhitungan yang di peroleh yaitu besar densitas untuk batuan aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu taman warna putih,

batu kali, batu bata, dan batu marmer secara berturut turut adalah 4112,4 gram/cm3; 17598 gram/cm3; 19489 gram/cm3; 21826 gram/cm3; 26184 gram/cm3; 9736 gram/cm3; 24188 gram/cm3 dan 24996 gram/cm3 . Sedangkan untuk nilai porositas untuk batuan aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu taman warna putih, batu kali, batu bata, dan batu marmer secara berturut turut adalah 31,79% ; 3,53% ; 11,85% ; 11,70% ; 0,67% ; 0,71% ; 20,24% dan 0,17%.

Secara teori densitas dan porositas nilainya berbanding terbalik. Ketika suatu bahan memiliki porositas tinggi maka bahan tersebut pasti memiliki densitas yang rendah. Densitas suatu bahan tidak dipengaruhi oleh dimensi bahan. Untuk bahan yang sama namun untuk dimensi yang berbeda maka nilai densitasnya tetap sama. Berdasarkan hasil perhitungan densitas dan porositas pada batu porus, diperoleh hubungan berbanding terbalik. Semakin besar densitas maka porositasnya kecil. Sebaliknya, jika densitasnya kecil maka porositas besar.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan Analisis Sifat fisis Material Batu Porus dengan Perhitungan Porositas dan Densitas dapat disimpulkan bahwa besar densitas untuk batuan aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu taman warna putih, batu kali, batu bata, dan batu marmer secara berturut turut adalah 4112,4 gram/cm3; 17598 gram/cm3; 19489 gram/cm3; 21826 gram/cm3; 26184 gram/cm3; 9736 gram/cm3; 24188 gram/cm3 dan 24996 gram/cm3 . Sedangkan untuk nilai porositas untuk batuan aquarium, batu karang, batu batako abu-abu, batu taman warna merah, batu taman warna putih, batu kali, batu bata, dan batu marmer secara berturut turut adalah 31,79% ; 3,53% ; 11,85% ; 11,70% ; 0,67% ; 0,71% ; 20,24% dan 0,17%. Berdasarkan hasil perhitungan dapat didaptkan pula bahwa sifat fisis batu porus salah satunya dapat diketahui dari densitas dan porositasnya. Semakin besar densitas maka porositasnya semakin kecil. Sebaliknya, jika densitasnya kecil maka porositas besar.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium bahan Jurusan Fisika FMIPA ITS khusunya kepada Maya Andansari selaku asisten pada praktikum ini yang telah memberikan bantuan berupa tenaga dan bimbingan sehingga praktikum dan jurnal ini dapat diselesaikan.

DAFTAR PUSTAKA[1] Consolmagno.G.J.2008.The Significance of Meteorite Density and

Porosity. Orlando; Departemen Of Physics, University of Central Florida

[2] Chang, Raymond, 2004. Kimia dasar Konsep-konsep Inti Jilid 1 Edisi ketiga. Jakarta: Erlangga

[3] Mashuri.2000.Modul Ajar Ilmu Bahan I. Surabaya ; Fisika FMIPA ITS[4] Nur Fithrah, Oscar.2008. Analisa Sifat Fisis Dan Mekanis Batu Bata

Berdasarkan Sumber Lokasi Dan Posisi Batu Bata Dalam Proses Pembakaran, Jurnal Rekayasa Sipil, Vol 4 NO. 2

4

JURNAL FISIKA BAHAN

5