MAKALAH

INSTRUMENTASI LINGKUNGAN

ALAT UKUR

KELEMBABABAN UDARA

DISUSUN OLEH KELOMPOK III :

Bahtiar (0710930011)

Dista Aris Tamalia (0710933002)

Fitri Oktafiani (0810933004)

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2010

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kelembaban udara adalah tingkat kebasahan udara karena dalam udara air selalu

terkandung dalam bentuk uap air. Kandungan uap air dalam udara hangat lebih banyak

daripada kandungan uap air dalam udara dingin. Kalau udara banyak mengandung uap air

didinginkan maka suhunya turun dan udara tidak dapat menahan lagi uap air sebanyak itu.

Uap air berubah menjadi titik-titik air. Udara yang mengandung uap air sebanyak yang dapat

dikandungnya disebut udara jenuh. Kejenuhan udara dapat terjadi apabila udara terus

ditambah uap airnya dan jika suhu udara turun atau didinginkan. Kandungan uap air

diatmosfir dinyatakan dalam Tekanan uap, Kelembaban spesifik, Kelembaban absolute dan

Kelembaban relative. Besaran yang sering dipakai untuk menyatakan kelembaban udara

adalah kelembaban nisbi yang diukur dengan psikometer atau hygrometer. Kelembaban nisbi

berubah sesuai dengan tempat dan waktu.  Adapun cara yang digunakan untuk mengukur

kelembaban udara adalah dengan menggunakan metode psikrometri. Metode ini

menggunakan dua buah transduser temperatur , sebuah transduser dibiarkan kering dan

disebut dry bulb, sedang transduser yang lainnya dililiti dengan kain basah dan disebut wet

bulb. Hubungan antara temperatur dry bulb, penurunan temperatur wet bulb, dan kelembaban

relatif ditabelkan dalam table psikrometri. Tranduser yang digunakan biasanya adalah IC LM

35.

1.2 Tujuan

Untuk mengetahui dan memahami cara mengukur kelembaban udara menggunakan alat

ukur Psikometer.

1.3 Batasan Masalah

Mengukur kelembaban udara dengan menggunakan metode Termodinamika yang berupa

alat ukur Psikometer

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengukuran Kelembaban

A. Kelembaban Absolut

Kelembaban absolute bergantung volume paket udara, meski kandungan air sama,

kelembaban absolute bisa berbeda. kandungan uap air (dpt dinyatakan dengan massa

uap air atau tekanannya) per satuan volume (kg/m3). Volume udara berubah ketika

udara naik/turun.

B. Kelembaban Spesifik

Kelembaban spesifik adalah pengukuran kelembaban yang paling banyak

digunakan dalam klimatologi. Kelembaban Spesifik merupakan masa uap air/masa

total paket udara satuan : g/g. Karena tidak dipengaruhi volume udara kelembaban

spesifik tidak dipengaruhi naik/turunnya udara.

C. Kelembaban Relatif (nisbi)

Merupakan perbandingan kandungan (tekanan) uap air aktual dengan keadaan

jenuhnya (g/kg). Kelembaban relative Paling umum digunakan tetapi sering disalah

Mengerti. Kelembababn ini tidak menunjukkan jumlah uap air yang sebenarnya di

udara. Kelembaban relative tergantung pada suhu udara. Udara yang panas memiliki

kemampuan yang besar dalam menampung uap air dibandingkan udara yang dingin.

Pada udara dingin air akan cenderung berbentuk cair bukan uap .

Massa udara lembab adalah total massa dari seluruh gas – gas atmosfer yang

terkandung, termasuk uap air. Jika massa uap air tidak diikutkan maka disebut sebagai

massa udara kering (dry air) Data klimatologi kelembaban nisbi (relatif) atau relative

humidity (disingkat RH) dan dinyatakan dalam% (persen).Kelembaban diukur sebagai

persen, relatif terhadap titik jenuh dimana udara tidak mampu lagi menampung

tambahan uap air (i.e. 100% kelembaban).

RH = [ρ a/ ρ s) x 100% atau (Pa/Ps) x 100%

ρ a = Pa = tekanan uap air aktual

ρ s = Ps = tekanan uap air pada kondisi jenuh

Jika udara jenuh dengan uap air maka ρ a = ρ s dan RH 100%

Kerapatan uap air ( v) = massa uap air per satuan volume udara yang mengandung

uap air tersebut

v = mv/V

Keterangan :

v = kerapatan uap air (kg.m-3)

mv = massa uap air (kg)

V = volume udara (m3)

nilai v pada daerah lembab & panas lebih tinggi daripada daerah kering & dingin.

Berdasar Hukum Gas Ideal,

P = n RT/ V

n = jumlah mol

R = tetapan gas konstan (8.3144 J K-1 mol-1)

T = suhu absolut (K)

V = volume udara (m3)

Jika jumlah mol n = m/Mv dan Mv = 18.016 (untuk air), serta v = mv/V maka Pa = mv

RT/ (18.016 V). Jadi tekanan uap dipengaruhi oleh kerapatan uap air dan suhu.

Tingkat kelembaban bervariasi menurut suhu. Semakin hangat suhu udara,

semakin banyak uap air yan dapat ditampung. Semakin rendah suhu udara, semakin

sedikit jumlah uap air yang dapat ditampung. Jadi pada siang hari yang panas dapat

menjadi lebih lembab dibandingkan dengan hari yang dingin. Kemampuan udara untuk

menampung uap air dipengaruhi oleh suhu. Jika udara jenuh uap air dinaikkan

suhunya,maka udara tersebut menjadi tidak jenuh uap air. Sebaliknya, jika udara tidak

jenuh uap air suhunya diturunkan dan kerapatan airnya dijaga konstan, maka udara

tersebut akan mendekati kondisi jenuh uap air. Jadi ketika udara hangat naik dan mulai

mendingin, lama kelamaan akan kehilangan kemampuan untuk menahan / menampung

uap air. Kelembaban udara sendiri dapat diukur dengan menggunakan alat ukur

kelembaban, salah satunya yaitu Psikrometer.

2.2 Alat ukur kelembaban dengan metode Psikrometer

Pengukuran kelembaban nisbi udara (relative humidity disingkat RH) biasanya

dilakukan dengan metode termodinamik yang membutuhkan psikrometer. Untuk kepentingan

agroklimatologi, alat pengukur kelembaban diletakkan di dalam sangkar cuaca.Psikrometer

pada dasarnya adalah alat pengukur RH yang bekerja berdasarkan persamaan termodinamik

sebagai berikut :

RH = P’/ Pw x 100%

P’ = Pw – A . P . (T-Tw)

Keterangan :

RH = kelembaban nisbi udara dalam persen

P’ = tekanan uap air aktual di udara

Pw = tekanan uap air jenuh pada suhu udara tersebut, yaitu pada suhu Tw

A = koefisien psikrometer atau tetapan psikrometer

P = tekanan udara

T = suhu udara

Tw = suhu termometer bola basah

Untuk suatu tekanan dan suhu tertentu,nilai Pw besarnya tertentu; pada kecepatan 3

meter perdetik koefisien A nilainya tertentu dan perubahan nilai P di udara lapisan bawah

relatif kecil. Sehingga dengan demikian melalui pengukuran T – Tw maka nilai RH dapat

diketahui. Nilai T diketahui dari termometer bola kering (termometer Hg biasa) dan nilai Tw

diketahui dari termometer bola basah. Sebagai termometer bola basah termometer Hg

dibungkus kain muslin pada bagian sensornya, dan terus menerus dibasahi aquadest. Kedua

termometer dipasang berdampingan. Termometer bola kering dibaca lebih dahulu kemudian

termometer bola basah. Setelah diperoleh suhu bola kering dan bola basah selanjutnya RH

dapat dihitung dari tabel atau dari mistar hitung RH (psikrometer rule). Psikrometer yang

banyak dikenal adalah psikrometer sangkar (stasionary psykrometer),psikrometer putar (sling

psychrometer) dan psikrometer aspirasi (aspirated psycrometer). Psikrometer aspirasi yang

terkenal adalah psikrometer Assmann.

Gb. 2.1 Psikrometer standar

2.3 Sistem Instrumen pada Psikrometer

Sistem instrumentasi pada Psikrometer terdapat bermcacam-macam, pada pengukurannya

dapat menggunakan sensor, tranduser dan prinsip yang berbeda. Salah satunya yaitu

Psikrometer dengan menggunakan sensor termistor. Pada Psikrometer untuk mengukur gejala

panas dapat digunakan Termistor. Termistor ini menggunakan prinsip jembatan wheatstone.

Sebuah termistor digunakan sebagai sensor temperature tabung kering yang mewakili

temperature udara sekeliling yang akan diukur kelembabannya. Termistor lain digunakan

sebagai sensor temperatur tabung basah. Selain itu termistor ini juga dilengkapi dengan

sebuah penguat differensial dengan low pass filter dan galvanometer. Jembatan wheatstone

dipilih sebagai rangkain utama untuk memenuhi fungsi kedua termistor sebagai sensor yang

harus bekerja secara simultan.

Perubahan temperatur udara lembab sekeliling menyebabkan perubahan tahanan salah

satu lengan jembatan dimana sistem sensor terpasang. Akibatnya jembatan seimbang keluar

dari keseimbangannya yang mengindikasikan adanya perbedaan tegangan pada bagian output

yang merupakan indikasi besaran kandungan kadar air disekitar itu. Tegangan ini diperkuat

dengan rangkaian penguat differensial. Disaring dengan low pass filter, ditayangkan dengan

indikator pada sebuah galvanometer sehingga secara keseluruhan dengan sistem elektronika.

Namun nilai yang keluar dari sistem ini masih berupa analog sehingga digunakan ADC

untuk mengkonversi hasil analog tadi kedalam bentuk digital setelah itu diolah pada

mikrokontroller yang hasilnya adalah besaran yang dapat diketahui dan dapat ditampilkan

pada display. Berikut adalah salah satu diagram pengukuran kelembaban udara.

Gb.2.2 Diagram sistem pengukuran kelembaban

2.3 Macam – macam Psikrometer

2.3.1.Psikrometer Sangkar

Psikrometer sederhana ini terdiri dari sepasang termometer (bola basah dan

bola kering), dipasang tegak di dalam sangkar cuaca dengan tinggi sensor 1,25 – 2

meter dari permukaan tanah. (Gambar 2.1.). Penggunaannya ditujukan untuk

kepentingan pengumpulan dara iklim. Pengamatan umumnya dilakukan tiga kali

sehari yaitu jam 07.30 ; 13.30 ; 17.30. Bila pengamatan RH juga dilakukan dengan

higrograf, maka data psikrometer ini dapat dijadikan sebagai penera. Penempatan di

dalam sangkar cuaca diharapkan agar sensornya terlindung dari sinar matahari,

tetesan hujan, dan tiupan angin kencang. Kecepatan angin yang diperlukan di waktu

pembacaan adalah antara 3 – 5 meter per detik. Beberapa hal pada termometer bola

basah perlu diperhatikan. Pemasangan kain muslin pada sensor harus merata dan

rapat, tetapi kain yang digunakan tidak boleh terlalu tebal. Apabila tidak tersedia

kain muslin dapat digunakan kain kassa. Pembungkus ini harus benar-benar

higroskopik maka sebaiknya dari bahan kapas. Sebelum digunakan hendaklah

dicuci dengan aquadest hingga bersih dan tidak berminyak. Penggantian kain

muslin dianjurkan seminggu sekali dan sebaiknya dilakukan setelah pengamatan

atau kira-kira 30 menit sebelum pengamatan.Pembasahan terus menerus pada kain

muslin dilakukan dengan mencelupkan ujungnya dalam tabung berisi aquadest yang

terletak tepat di bawah termometer bola basah. Jarak antar sensor dan permukaan

air sebaiknya antara 2 – 7 cm. Agar tida kotor tabung air sebaiknya ditutup dan

hanya diperlukan lubang sempit untuk mencelupkan muslin . Persediaaan air di

tabung reservoir harus selalu bersih dan jangan sampai habis. Psikrometer sangkar

ini umumnya diletakkan dalam sangkar cuaca bersama-sama dengan termometer

maksimum dan termometer minimum.

Gb 2.3 Pskroemeter Sangkar

Keterangan gambar :

A = Termometer

B = Kain muslin

B1 = Kain muslin khusus

B2 = Kain kassa dan benang kapas sebagai bahan pembuat muslin

C = Cawan berisi aquadest ; jarak antara sensor dan permukaan aquadest 2 – 7 cm

D = Tiang penggantung

2.3.2.Psikrometer Assmann

Pada psikrometer aspirasi ( psikrometer dengan system pengaliran

udara),udara dari luar dialirkan ke dalam tiap sensor termometer dengan

menggunakan baling-baling yang digerakkan oleh pegas atau dengan motor listrik.

(Gambar 1.2.) Sensor bola kering dan bola basah ditempatkan terpisah di dalam

tabung logam mengkilat. Udara ;liuar dihisap masuk dari bawah ke dalam tiap

sensor dengan kipas yang digerakkan oleh pegas. Psikrometer ini gunanya untuk

mengukur kelembaban nisbi udara di luar sangkar. Keuntungan pemakaian

psikrometer Assman adalah bahwa dengan sebuah alat dapat dilakukan pengukuran

kelembaban pada berbagai ketinggian dalam waktu singkat. Dalam hal ini

diperlukan tiang dan percabangannya pada berbagai ketinggian tertentu untuk

menggantungkan. Ketinggian pengukuran diukur dari sensor sampai permukaan

tanah. Pengukuran suatu seri profil RH dilakukan dengan memindah-mindahkan

psikrometer dari tiang terbawah sampai dengan teratas. Setelah digunakan alat ini

disimpan kembali pada kotak yang disediakan.

Gb. 2.4 Psikrometer Assmann

Keterangan Gambar :

A = Letak termometer

B = Kain muslin pada termometer bola basah

C = Kunci pemutar kipas angin

D = Letak kipas di dalam pelindung

E = Arah masuk udara

F = Pelindung sensor termometer

G = Celah untuk mengeluarkan udara

H = Cincin penggantung psikrometer

I = Tiang pengantung psikrometer dengan berbagai ketinggian : 5 cm , 10 cm, 20

cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm.

BAB III

KESIMPULAN

Salah satu unsur dari cuaca yaitu kelembaban udara. Kelembaban udara merupakan

banyaknya kadar air di dalam udara. Kelembaban udara terdiri atas 3 faktor yaitu

kelembaban absolute , kelembaban spesifik dan kelembaban relative (nisbah). Pengukuran

kelembaban udara dilakuakn dengan mengukur kelembaban nisbahnya. Dimana pengukuran

kelembaban ini dilakukan sesudai dengan metode termodinamika dan alat ukurnya disebut

Psikrometer.

Psikrometer yaitu alat ukur kelembaban udara dengan menggunakan dua termperatur

yaitu temperature kering dan temperature basah. Dimana hasil selisih dari kedua temperature

jika di lihat dalam table psikrometer maka akan menunjukkan besarnya RH (kelembaban

udara nisbah).

DAFTAR PUSTAKA

http://dewey.petra.ac.id/jiunkpe_dg_8831_5.html

http://digilib.petra.ac.id/viewer

Tim Pengajar Klimatologi FTP UB. 2010. Modul Praktikum Klimatologi. FTP UB; Malang.

Nawawi, Gunawan Ir., Ms.2001.Pengendalian Iklim Mikro. Departemen Pendidikan Nasional;

Jakarta