2011

Laboratorium of Physics: Geophysics, Rock Physics

Kelompok 1 Stevanus Kristianto Nugroho 1109100011 Indah Ayu 1109100003 Frischa Marcheliana W 1109100002 Roni Hidayat 1109100013 Iftihatur Rofi’ah 1109100006

I. PRINSIP DASAR

1.1 Porositas

Porositas didefinisikan sebagai perbandingan volume pori-pori (yaitu vo,ume yang ditempati

fluida) terhadap volume total batuan. Ada dua jenis parositan yaitu porositas antar butir dan porositas

rekahan. Pada kenyataannya, porositas dalam suatu sistem panas bumi sangat bervariasi. Contohnya di

dalam sistem reservoir rekah alami, porositas berkisar sedikit lebih dari nol, akan tetapi dapat berharga

sama dengan satu pada rejahannya. Pada umumnya porositas rata-rata dari suatu sistem media berpori

berharga antara 5%-30%.

1.2 Densitas Batuan

Densitas batuan dari batuan berpori adalah perbandingan antara berat terhadap volume (rata-rata

dari material tersebut). Densitas spesifik adalah perbandingan antara densitas material tersebut terhadap

densitas air pada tekanan dan temperatur yang normal, yaitu kurang lebih 103 kg/m3.

Secara sederhana, suatu batuan memiliki dua komponen, komponen padatan dan komponen

rongga (pori). Keberadaan komponen padatan maupun komponen rongga mempunyai nilai yang beragam

pada tiap-tiap batuan sehingga massa jenis dari suatu batuan berbeda dengan batuan yang lainnya.ilustrasi

pada gambat dubawah menunjukkan dua jenis batuan yang terdiri dari presentasi padatan dan rongga

yang berbeda-beda namun rongga yang terdapat pada batuan tersebuta juga dapat teeisi oleh fluida seperti

air, minyak, ataupun gan bumi. Presentasi rongga yang terisi oleh fluida dikenal dengan istilah kejenuhan

fluida untuk air dinamakan saturasi air (Sw), untuk hidrokarbon minyak dan gas bumi dikenal dengan

saturasi hidrokarbon (SHC).

1.2.1 Pengaruh Komponen Padatan Terhadap Densitas Batuan

Komponen padatan yang terdapat pada batuan juga dapat memiliki massa jenis yang berbeda-beda

juga. Massa jenis ini dikenal dengan densitas matriks, yang dapat dirumuskan melalui rumus

seperti demikian :

ρm= m/V …(1)

Apabila komponen padatan pada kedua batuan tersebut adalah kuarsa, maka densitas matriks (ρm)

untuk kedua batuan tersebut adalah densitas dari kuarsa (yaitu sekitar 2,65gr/cc atau 2,65 kg/l).

Perhatikan bahwa meskipun massa jenis di komponen kuarsa sama tetapi karena persen rongga

pada kedua komponen tersebut berbeda, maka densitas dari kedua batuan tersebut akan berbeda-

beda. Pada batuan yang pertama komponen padatannya 80% sedangkan pada batuan kedua 60%

sehingga densitas pada batuan yang komponen padatannya berupa kuarsa tersebuta adalah 80%.

2,65gr/cc = 2,12gr/cc untuk batuan yang pertama dan 60%. 2,6gr/cc = 1,59gr/cc untuk batuan

yang kedua. Dengan demikian hubungan antara densitas matriks dengan densitas total dari suatu

batuan dapat dirumuskan sebagai berikut :

ρ = ρm . (1-φ) … (2) dengan φ: persen rongga atau porositas

1.2.2 Pengaruh Saturasi Fluida Terhadap Densitas Batuan

Tiap-tiap fluida akan mempunyai densitas tertentu pula, nilai ini dapat berbeda ataupun sama

antara masing-masing fluida tergantung pada komponen fluida tersebut, temperatus dan

salinitasnya. Air, sebagai salah satu fluida yang merupakan fluida utama penyusun batuan

dikatakan memiliki densitas yang berbeda-beda pada temperatur dan salinitas yang berdeda-beda.

ρ = ρm . (1-φ) + ρf . φ . Sf … (3)

fluida berupa air ρ = ρm .(1-φ) + ρw . φ. Sw … (4)

saturasi air 100% ρ = ρm . (1-φ) + ρw . φ … (5)

mengandung HC ρ = ρm . (1-φ) + ρw . φ . Sw + ρHC . φ . (1-Sw) … (6)

Rumus di atas didapatkan dengan menganggap bahwa semua pori batuan sedimen terisi penuh oleh

fluida, maka besaran volume untuk tiap-tiap komponen penyusun batuan dapat dihitung dengan

menggunakan rumus berikut:

Sehingga untuk suatu bahan yang terdiri dari matriks, air, dan hidrokarbon, rumusnya dijabarkan sebagai

berikut :

Massa jenis batuan total = massa jenis batuan dari matriks+ massa jenis batuan dari air+massa jenis

batuan bari HC.

ρ = ρbat m + ρbat W + ρbat HC

ρ = mmatriks / Vbatuan + mair / Vbatuan + mHC / Vbatuan

ρ = mmatriks / (Vmatriks / (1- φ)) + mair / (VW / φ . SW) + mHC / (VHC / φ . (1-SW))

ρ = ρm . (1-φ) + ρw . φ . Sw + ρHC . φ . (1-Sw) …(6)

Sehingaa penyebab massa jenis batuan berbeda-beda adalah sebagai berikut :

1. tiap batuan memiliki komposisi matriks yang berbeda-beda

2. tiap batuan memiliki porositas yang berbeda-beda

3. tiap batuan terisi oleh fluida pada rongganya yang mungkin bebeda jenisnya dengan saturasi

yang berbeda pula, dan

4. tiap batuan memiliki kondisi fisik dan kimia yang berbeda-beda.

1.3 Perambatan Error

Jika z merupakan fungsi dengan variable ganda x dan y, diketahui dan yang masing-

masing adalah error dari pengukuran x dan y maka error untuk z ( ) nya adalah

II. Tujuan Percobaan

Tujuan dari percobaan ini adalah mengetahui cara mengukur rapat massa dan menentukan

besarnya porositas dan densitas dari batu bata (bata merah,bata ringan, bata kapur).

III. Metodologi Percobaan

Pengerjaan praktikum ini dimulai dengan beberapa tahap. Tahap pertama yaitu memotong batu

bata, batu kapur dan batu ringan dengan ukuran 3x3x3 ,karena pada proses pemotongan terjadi

pergeseran pada alat pemotongnya maka ukuran batu menjadi berubah, proses selanjutnya adalah

2

2

2

2

2

2

2

22222

2

11

yxz

yx

ii

z

sy

zs

x

zszhingga

sy

zs

y

z

nn

y

y

z

nn

x

y

zs

mengukur volume dari masing - masing batu dengan menggunakan penggaris untuk mengetahui panjang,

lebar dan tingginya. berikutnya massa batu kering ditimbang dengan timbangan digital.

Setelah didapatkan massanya, batu direndam kedalam air hingga mencapai massa jenuh,

perendaman dilakukan selama dua setengah hari. Tahap berikutnya adalah menimbang basah atau

menimbang massa batu setelah direndam dengan menggunakan neraca ohaus, penimbangan dilakukan

sebanyak lima kali dari masing – masing batu agar data yang diperoleh lebih akurat.

Langkah selanjutnya adalah mengukur densitas dari batu. Proses pertama yang dilakukan adalah

menghancurkan sampel dari masing – masing batu menjadi serbuk. Kemudian diukur densitasnya dengan

menggunakan piknometer. Langkah – langkah pengukuran densitas serbuk adalah : m1( massa dari pikno

+ tutup), m2(massa pikno+tutup+alcohol penuh), m3( massa pikno+tutup+bahan), m4(massa

pikno+tutup+bahan+alkohol). Setelah didapatkan m1,2,3,4 maka massa jenis bahan dapat dikeahui.

Percobaan di ulangi dengan serbuk batu yang lain.

Tahap 1

• mengukur dan memotong batu dengan ukuran 3x3x3

• mengukur kembali volume batu yang telah dipotong dengan menggunakan penggaris

• menimbang massa batu kering

Tahap 2

• merendam batu hingga mencapai massa jenuh

• menimbang massa batu setelah direndam

Tahap 3

•menghancurkan batu menjadi serbuk

•menghitung densitas serbuk dengan menggunakan piknometer

IV. Hasil dan Analisis

Dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh

Jenis Batu

m1

(gram)

m2

(gram)

m3

(gram)

Batu bata 77.1 77.2 77.2

Batu kapur 32.5 32.5 32.5

Batu

ringan 4.3 4.3 4.3

Jenis

Batuan

m1

(gram)

m2

(gram) m3 (gram)

m4

(gram)

ρ alcohol

(gram/cm^3)

Batu

ringan 16.9426 25.113 19.2927 26.702 0.8

16.9427 25.1111 19.2928 26.6985 0.8

16.9428 25.11 19.2929 26.6961 0.8

16.9428 25.10092 19.2929 26.6931 0.8

16.9425 25.109 19.293 26.6932 0.8

batu kapur 16.9393 25.1108 20.0749 27.3533 0.8

16.9394 25.1095 20.0748 27.3485 0.8

16.9394 25.1085 20.0747 27.3462 0.8

16.9394 25.1079 20.0748 27.3435 0.8

16.9394 25.1051 20.0749 27.3415 0.8

Batu bata 16.9454 25.1388 20.9652 27.8922 0.8

16.9453 25.1374 20.965 27.8905 0.8

16.9453 25.1363 20.9653 27.8846 0.8

16.945 25.1353 20.965 27.8837 0.8

16.945 25.1344 20.9651 27.882 0.8

Jenis Batu

m1

(gram)

m2

(gram) m3 (gram)

m4

(gram)

m5

(gram)

Batu Merah 96.18 96.0538 96.16 96.1486 96.0585

Batu kapur 57.2724 57.2875 57.3331 57.2541 57.372

batu ringan 26.1106 26.1012 26.1127 26.1257 26.1058

Tabel 1 Massa Kering Batuan

Tabel 3 Pengukuran Massa Jenis Batuan dengan Piknometer

Tabel 4 Massa Jenuh Air Batuan

Dari data yang diperoleh dilakukan perhitungan

1. Densitas

Sesuai dengan dasar teori bahwa densitas ( adalah

=

sehingga

Tabel 5 Massa Matrix

sedangkan dan didapat dari

lalu error dari volume dan densitas didapat dari perambatan error pengukuran massa

contoh perhitungan:

Diketahui :Batu bata

1 =96.18 gram

2 =96.0538 gram

3 =96.16 gram

4 =96.1486 gram

5 =96.0585 gram

1=77.1 gram

2=77.2 gram

3=77.2 gram

Massa

kering m1 m2 m3 Average Error

Batu bata 77.1 77.2 77.2 77.166667 0.1

Batu kapur 32.5 32.5 32.5 32.5 0.1

Batu

ringan 4.3 4.3 4.3 4.3 0.1

Tabel 6 Pengukuran Densitas Matrix Batu Bata Menggunakan Piknometer

\

Ditanyakan: Densitas batuan=…?

Jawab: =

∑

=

= 96.1202 gram

dengan error sebesar 0.0001 gram (error alat ukur)

=

∑

=

= 77.2 gram

dengan error sebesar 0.1 gram (error alat ukur)

maka

18.95 cm3

dengan perambatan error didapat

=√

=√

= 0.1 cm3

maka 18.95 cm3

sedangkan didapat dari pengukuran piknometer

Jenis

Batuan m1 m2 m3 m4

Batu bata 16.9454 25.1388 20.9652 27.8922

16.9453 25.1374 20.965 27.8905

16.9453 25.1363 20.9653 27.8846

16.945 25.1353 20.965 27.8837

16.945 25.1344 20.9651 27.882

2.539356 gram/cm3

Tabel 7 batu bata dengan menggunakan piknometer

Jenis

Batuan m1 m2 m3 m4

ρ

alkohol ρ matrik

Batu bata 16.9454 25.1388 20.9652 27.8922 0.8 2.539356

16.9453 25.1374 20.965 27.8905 0.8 2.538892

16.9453 25.1363 20.9653 27.8846 0.8 2.528898

16.945 25.1353 20.965 27.8837 0.8 2.529097

16.945 25.1344 20.9651 27.882 0.8 2.527371

= 2.53 gram/cm3

sedangkan error ( ) adalah standar deviasinya yaitu 0.002631 gram/ cm

3

maka volume matrixnya adalah

= 30.48 cm

3

sedangkan errornya( ) adalah

(

)

(

)

……

……..

(

)

(

)

(

)

(

)

0.05 cm

3

maka densitas batu bata

=

=

= 1.562 gram /cm

3

error dari √

√

√ = 0.11 cm

3

sedangkan error densitas batu bata

(

)

(

)

……

……..

(

)

(

)

(

)

(

)

=0.000013

gram/cm

3

jadi densitas batu bata 1.562 gram/cm3

Tabel 8. Densitas Batuan

Jenis

Batu

error

batu bata 1.561402433 0.003

Batu

kapur 0.892158551 0.03

batu

ringan 0.18255272 0.04

b. Porositas

dari bagian a didapat

30.46786903 cm3

18.95 cm3

= 38.35 %

error adalah

= (

)

(

)

= (

( )

)

(

( )

)

= (

)

(

)

=3.7 x10

-4 x 100%=0.03%

sehingga porositas batuan

Tabel 9. Porositas Batuan

Jenis Batu Porositas (%) Error (%)

batu bata 38.35083607 0.03

Batu kapur 68.08904653 0.07

batu ringan 92.59753247 0.16

V. Pembahasan

Pada praktikum densitas dan porositas ini, telah dilakukan percobaan dengan tujuan untuk

menentukan densitas dan porositas dari suatu bahan yaitu batu bata, batu kapur, dan batu ringan.

Peralatan yang digunakan untuk melakukan prakikum ini antara lain adalah piknometer, neraca ohauss,

neraca analitik, penggaris, gergaji, mortar, alu, jangka sorong, gelas, alkohol 80%, batu bata merah, batu

kapur, batu ringan dan air.

Tahap pertama untuk melakukan praktikum porositas adalah memotong batu bata, batu kapur, dan

batu ringan dengan dimensi panjang, lebar, dan tinggi yaitu 3x3x3. Setelah dipotong, dimensi dari sample

dihitung kembali menggunakan jangka sorong karena saat pemotongan terjadi retakan-retakan yang

menyebabkan dimensi sample tidak sesuai dengan yang diinginkan. Lalu volume sample dihitung dengan

informasi dimensi yang telah didapatkan dan dibandingkan dengan nilai volume yang didapatkan dari

perhitungan volum porus ditambah volum matriks, setelah itu massa kering sample ditimbang dengan

menggunakan neraca analitik. Kemudian sample direndam sampai mencapai massa jenuh yaitu selama 65

jam. dan ditimbang massa jenuhnya. Dari pengukuran massa jenuh, dapat diamati bahwa setiap batuan

memiliki tigkat resapan air yang brbeda-beda. Hal ini dapat diketahui dengan mengamati perbandingan

dari massa kering dan massa jenuh, juga lama waktu yang diperlukan setiap sample untuk jenuh. Setelah

massa jenuh diketahui, dapat dihitung volume porus dari sample dengan mengurangi volume jenuh dan

volum kering. Volum matriks dari sample dapat diketahui dengan cara menghancurkan sample yaitu

ditumbuk dan ditimbang massa sample tersebut menggunakan piknometer dan neraca analitik. Setelah

volum porus dan matriks diketahui, dapat dicari nilai porositas seperti pada perhitungan.

Poru setiap batuan berbeda-beda. Porus pada batuan tebagi menjadi dua yaitu porus yang

tersambung dan porus yang tidak tersamgung. Sehingga selisih antara massa jenuh dan massa kering

yang kecil belum berarti bahwa porositas sample tersebut kecil. Karena porus yang tidak tersambung idak

dapat mengalirkan air.

Setelah percobaan dan perhitungan dilakukan, didapat nilai porositas yaitu porositas batubata

sebesar 38,34%, batu kapur sebesar 68,09%, dan batu ringan sebesar 92,59%.

Untuk melakukan percobaan densitas, pertama kali dilakukan penghancuran sample yaitu batu

bata, batu kapur, dan batu ringan menjadi serbuk sama seperti pada percobaan porositas. Sebelum sample

batuan tersebut dihancurkan, batuan tersebut di oven pada suhu 700C selama 5 jam. Pada percobaan ini,

massa serbuk sample dihitung menggunakan piknometer. Massa serbuk dihitung pada saat basah dan

massa tercelup yaitu serbuk dicampur dengan alkohol. Pertama kali di ukur adalah massa piknimeter dan

tutup piknometer (m1). Kedua massa piknimeter, tutup, dan alkohol (m2). Ketiga massa piknometer,

tutup, dan serbuk bahan (m3). Keempat massa piknometer, tutup, serbuk bahan, dan alkohol. Dari

pengurangan m3-m1 didapatkan nilai massa serbuk bahan, dari pengurangan m2-m1 didapatkan nilai

massa alkohol, dan dari pengurangan m4-m3 didapatkan nilai massa alkohol. Sehingga didapatkan massa

serbuk bahan dan massa alkohol murni dan yang sudah terkotori oleh serbuk bahan. Setelah itu, densitas

bahan didapatkan sepewrti rumus dan peritungan yang terdapat pada sub bab perhitungan. Pada

praktikum ini digunakan alkohol karena sifat alkohol yang mudah menguap. Sehingga untuk

membersihkan dan menunggu piknometer untuk kering tidak terlalu lama berdasarkan sifat alkohol yang

cepat menguap. setelah perhitungan dilakukan, didapatkan nilai densitas batubata sebesar 1,562gr/cm3

dengan error sebesar 0,003, batu kapur sebesar 0,892gr/cm3 dengan error sebesar 0,03, dan batu ringan

0,183gr/cm3 dengan error seberas 0,04.

Dari hasil perhitungan densitas dan porositas di atas, dapat diketahui hubungan densitas dan

porositas yaitu semakin besar densitas porositas akan semakin kecil. Sebaliknya, semakin kecil densitas,

maka porositas akan semakin besar.

VI. Kesimpulan

Setelah percobaan dan perhitungan dilakukan, didapatkan di :

1. Pada percobaan ini didapatkan porositas dari perbandingan antara volume pori-pori pada batu

bata/batu kapur / batu ringan terhadap volume total batuan(pori-pori dan matriks).

2. Percobaan kedua diperoleh densitas pada tiap batuannya dengan cara . Sehingga Hal yang

mempengaruhi percobaan ini adalah batuan yang digunakan kemudian diperoleh massa jenis,

massa, volume dan pori-pori batuannya.

3. Porositas berbanding terbalik dengan densitas. Semakin besar densitas maka semakin kecil

porositas. Sebaliknya, semakin kecil densitas maka semakin besar porositas.

4. Selisih masa jenuh dan massa kering yang kecil belum tentu menunjukkan porositas yang

besar karena terdapat porus yag tidak tersambung, dan sebaliknya.

VII. Daftar Pustaka

http://www.slideshare.net/winalda/sifat-batuan

http://weiminhan.wordpress.com/tag/densitas/

Djonoputro,B Darmawaaan. 1984. Teori ketidakpastian. Penerbit ITB: Bandung.

VIII. Lampiran

Kritik dan Saran

- Untuk percobaan ini, kami memberikan nilai 8

- Banyak hal yang kami dapat pada percobaan ini misalnya memperhatikan tingkat keeroran

pada tiap langkah yang dilakukan dan selalu kreatif dalam membuat metodologi percobaan.

Kami juga diajak untuk memikirkan dan mengembangkan praktikum yang dilakukan secara

fisis dan lebih meluas.

- Lebih menjelaskan sistematika praktikum.