LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

(Menghitung dan Mengukur Tekanan Campuran Gas)

Oleh :

Nama : Rifayani Fadhilah

NPM : 240110130068

Shift/ Kelompok : TMIP B1/1

Hari, Tgl Praktikum : Senin, 21 April 2014

Asisten Dosen : Billy Hagantha S.

Dhanti Hanifa Muslimah

LABORATORIUM SUMBERDAYA AIR

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2014

ii

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI i

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan Praktikum 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2

2.1 Hukum Tekanan Parsial Dalton 2

2.2 Gas 3

2.3 Tekanan 4

2.4 Volume 5

2.5 Tabung Bourdon 5

BAB III METODE PRAKTIKUM 7

3.1 Alat 7

3.2 Bahan 7

3.3 Prosedur Praktikum 7

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 9

4.1 Hasil 9

4.1.1 Hasil Pengukuran 9

4.1.2 Hasil Perhitungan 9

4.1.3 Grafik 10

4.2 Pembahasan 11

BAB V KESIMPULAN 13

DAFTAR PUSTAKA 14

LAMPIRAN 15

i

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada tahun 1801, John Dalton mengatakan bahawa tekanan campuran gas

pada suhu tetap dalam suatu ruangan sama dengan jumlah tekanan tiap gas itu

masing-masing dalam ruangan tersebut. Gas adalah bagian dari fase suatu zat

yang termasuk dalam fluida compressible. Gas memiliki interaksi yang lemah

antara partikel-partikel penyusunnya sehingga perilaku termalnya relative

sederhana. Kondisi gas ditentukan oleh tiga factor yaitu, tekanan, volume dan

suhu. Tekanan campuran gas adalah penjumlahan dari tekanan parsial masing-

masing komponen campuran gas.

Percobaan kali ini akan membuktikan kebenaran dari teori Dalton yang

berbunyi : “Tekanan campuran gas pada suhu tetap dalam suatu ruangan sama

dengan jumlah tekanan tiap gas itu masing-masing dalam ruangan tersebut.” Teori

ini merupakan salah satu dari dasar-dasar teori yang dapat diaplikasikan dalam

pembuatan alat dan mesin pertanian. Contoh mesin yang menggunakan teori dasar

tersebut adalah mesin dua tak.

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum menghitung dan mengukur tekanan campuran gas

adalah sebagai berikut :

1. Praktikan dapat mengukur tekanan udara di tiap tabung dan

menghitung tekanan campuran gas.

2. Praktikan dapat memahami dan menerjemahkan hukum Dalton

kedalam persamaan matematis.

3. Praktikan mengetahui faktor apa saja yang mempengaruhi tekanan

campuran.

1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Hukum Tekanan Parsial Dalton

Pada tahun 1801 John Dalton mengemukakan bahwa tekanan campuran

gas adalah penjumlahan total dari tekanan parsial masing-masing komponen

campuran gas. Hukum ini dapat diterangkan dengan menggunakan teori kinetik

gas dengan anggapan bahwa gas bersifat ideal, yaitu memenuhi hukum Boyle-Gay

Lusaac, dan tidak ada reaksi kimia antara bagian-bagian gas.

Gambar 1. Ilustrasi Tekanan Parsial Gas Berdasarkan Hukum Dalton

Sumber: http://kimtek.brinkster.net/kimia_teknik/bab%204.htm

Hukum Dalton dapat digunakan untuk menghitung tekanan total campuran

gas. Tekanan campuran gas pada suhu tetap dalam suatu ruangan sama dengan

jumlah tekanan tiap gas itu masing-masing dalam ruangan tersebut. Atau dengan

kata lain tekanan campuran gas dalam suatu ruangan sama dengan jumlah

perkalian tekanan dan volume tiap gas itu masing-masing bagi dengan volume

ruangan tersebut. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :

2

Pc=P1V 1+P2 V 2+P3V 3+…+PnV n

V campuran

atau,

Ptotal=∑i=1

n

Pi

Dimana : P = Tekanan (kg/m2)

V = Volume (m3)

2.2 Gas

Gas adalah materi fluida yang termampatkan. Sifat ini di sebabkan

Interaksi yang lemah dan jarak yang daling berjauhan antar partikel–partikel

penyusunnya sehingga perilaku termalnya relatif sederhana. Dalam memepelajari

perilaku tersebut, pengertian yang jelas dari sifat–sifat makroskopik seperti suhu,

tekanan, dan volume ialah besaran–besaran yang dapat diukur dengan alat ukur.

Gas memiliki sifat – sifat yang khas, yaitu:

1. Gas bersifat transparan.

2. Gas terdistribusi merata dalam ruang apapun bentuk ruangnya.

3. Gas dalam ruang akan memberikan tekanan ke dinding.

4. Volume sejumlah gas sama dengan volume wadahnya. Bila gas tidak

diwadahi, volume gas akan menjadi tak hingga besarnya, dan

tekanannya akan menjadi tak hingga kecilnya.

5. Gas berdifusi ke segala arah tidak peduli ada atau tidak tekanan luar.

6. Bila dua atau lebih gas bercampur, gas-gas itu akan terdistribusi

merata.

7. Gas dapat ditekan dengan tekanan luar. Bila tekanan luar dikurangi,

gas akan mengembang.

8. Bila dipanaskan gas akan mengembang, bila didinginkan akan

mengkerut.

Dari berbagai sifat di atas, tekanan gas merupakan yang terpenting. Misalkan

suatu cairan memenuhi wadah. Bila cairan didinginkan dan volumenya berkurang,

cairan itu tidak akan memenuhi wadah lagi. Namun, gas selalu akan memenuhi

ruang tidak peduli berapapun suhunya. Yang akan berubah adalah tekanannya.

3

Teori kinetik gas yang telah kita bahas berlaku untuk gas murni,namun

pada kenyataannya di alam gas terdapat dalam bentuk campuran dan jarang

ditemukan dalam bentuk gas murni. Sebagai contoh udara di atsmosfir yang

merupakan campuran dari bermacam – macam gas seperti oksigen, nitrogen,

karbondioksida, argon dan sebagainya. Oksigen murni yang kita kenal pun masih

terdapat sejumlah kecil gas – gas pengotor yang sulit untuk dihilangkan.

2.3 Tekanan

Tekanan adalah besarnnya gaya yang bekerja pada benda tiap satuan luas

permukaan bidang tekan dimana satuannya adalah N

m2atau bentuk lain dari Pa

(Pascal). Apabila gaya terdistribusi secara merata kepada suatu luasan, maka

besarnya tekanan adalah gaya dibagi luas. Yang dapat dinotasikan sebagai berikut:

P= FA

Dimana F adalah gaya dengan satuan Newton dan A adalah luas

penampang dengan satuan m2. Namun pada tekanan zat cair dirumuskan :

P= ρ gh=γ h

Dengan P adalah tekanan, ρ adalah massa jenis cairan dengan satuan kg

m3 ,

g adalah percepatan gravitasi dengan satuan m

s2 , h adalah kedalaman zat cair

dengan satuan meter dan ᵞ adalah kerapatan jenis dengan satuanN

m3 .

Tekanan digunakan untuk mengukur kekuatan dari fluida. Tekanan

berhubungan dengan volume dan suhu. Semakin tinggi tekanan di dalam suatu

tempat dengan volume yang sama, maka suhu akan semakin tinggi. Hal ini dapat

digunakan untuk menjelaskan mengapa suhu di pegunungan lebih rendah dari

pada di dataran rendah, karena di dataran rendah tekanan lebih tinggi.

Akan tetapi pernyataan ini tidak selamanya benar. Untuk uap air, apabila

tekanan ditingkatkan maka akan terjadi perubahan dari gas kembali menjadi cair.

Rumus dari tekanan dapat juga digunakan untuk menerangkan mengapa pisau

4

yang diasah dan permukaannya menipis menjadi tajam. Semakin kecil luas

permukaan, dengan gaya yang sama akan dapatkan tekanan yang lebih tinggi.

Ada dua jenis tekanan yaitu tekanan Hidrostatis dan tekanan Udara.

Tekanan Hidrostatik adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi

karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan.

Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang

dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.

Tekanan Udara atau Tekanan atmosferik adalah massa atmosfer yang

menekan permukaan bumi. Atmosfer adalah lapisan yang melindungi bumi.

Lapisan ini meluas hingga 1000 km ke atas bumi dan memiliki massa 4.5 x 1018

kg. Tekanan udara di permukaan laut adalah 76 cmHg. Gas memberikan tekanan

ke permukaan yang bersentuhan dengannya karena molekul gas bergerak bebas

dan selalu menumbuk permukaan yang bersentuhan dengannya. Manusia sangat

beradaptasi dengan tekanan gas (udara) dipermukaan bumi sebesar 1 bar. Tetapi

manusia akan mengalami kesulitan bila tekanan udara turun atau naik melebihi 1

bar. Bila manusia berada di ruang hampa dengan tekanan udara yang mendekati 0

bar maka darah akan keluar dari pori – pori kulit menusia, sedangkan bila tekanan

udara sangat tinggi maka akan dapat memecahkan gendang telingan manusia

dengan mudah.

2.4 Volume

Volume atau kapasitas adalah penghitungan seberapa banyak ruang yang

bisa ditempati dalam suatu objek. Objek itu bisa berupa benda yang beraturan

ataupun benda yang tidak beraturan. Benda yang beraturan misalnya kubus, balok,

silinder,limas, kerucut, dan bola. Benda yang tidak beraturan misalnya batu yang

ditemukan di jalan. Volume digunakan untuk menentukanmassa jenis suatu

benda.

2.5 Tabung Bourdon

Tabung bourdon adalah perangkat sensor pengukuran tekanan non-liquid.

Tabung bourdon mempunyai daerah pengukuran cukup besar (0 – 700 atm) dan

harganya cukup murah.

5

Tabung bourdon banyak digunakan untuk mengukur tekanan statis yang

diperlukan. Tabung bourdon terdiri dari sebuah tabung tipis yang diratakan

diametral pada sisi berlawanan untuk menghasilkan luas penampang berbentuk

elips, memiliki dua sisi datar panjang dan dua sisi bulat pendek. Tabung bourdon

terbuat dari pipa pendek lengkung yang salah satu ujungnya tertutup.

Apabila terdapat tekanan dalam tabung tersebut, akan terjadi doformasi

elastik pada tabung, yang dalam keadaan ideal sebanding dengan tekanan. Ujung

pengukur ini dihubungkan dengan suatu penghubung berpegas yang memperbesar

perpindahan dan mengubahnya menjadi gerakan putar pada jarum penunjuk.

Penghubung itu dibuat sedemikian rupa sehingga mekanisme tersebut dapat

diukur untuk memberikan kelinieran optimum.

Gambar 2. Tabung Bourdon

Sumber: www.efunda.com

Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung Bourdon akan

menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabung tersebut

ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya akala meter tekanan

ini dikalibrasi dalam beberapa ukuran antara lain: Psi, kPa, Bar, Kg/cm2. Tekanan

gauge merupakan ukuran relatif. Misalnya gauge menunjukkan skala : 0 Psi, ini

bukan berarti di dalam bejana yang diukurnya vakum atau tidak ada gas. Secara

absolut didalam bejana yang diukurnya masih ada gas tetapi tekanannya sama

dengan tekanan atmosfir atau 1bar. Tekanan tersebut sebagai tekanan absolut.

Dari fenomena tersebut maka dapat ditentukan hubungan antara tekanan gauge

6

dan tekanan absolut yaitu: Tekanan (absolut) = Tekanan (atmosfir) + Tekanan

(gauge).

7

BAB III

METODE PRAKTIKUM

3.1 Alat

Alat yang digunakan dalam praktikum menghitung dan mengukur tekanan

campuran gas adalah sebagai berikut :

1. Tabung 1 (Orange), tempat menampung gas.

2. Tabung 2 (Merah), tempat menampung gas.

3. Pipa, untuk mengatur arah aliran gas.

4. Kran, untuk mengatur banyaknya gas yang akan ditransfer.

5. Alat Pengukur Tekanan, untuk menunjukan besarnya tekanan yang

terjadi.

6. Pompa, untuk menambah gas keladam tabung.

7. Pentil, untuk tempat keluarnya udara dan penghubung antara tabung

udara dan pompa.

3.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum menghitung dan mengukur

tekanan campuran gas adalah gas yang mengisi tabung.

3.3 Prosedur Praktikum

Prosedur pelaksanaan praktikum menghitung dan mengukur tekanan

campuran gas adalah sebagai berikut :

1. Alat-alat yang akan digunakan disiapkan.

2. Kran yang terdapat pada pipa penghubung ditutup.

3. Tabung 1 diisi dengan gas menggunakan pompa hingga tekanan

tertentu.

4. Secara perlahan, kran pada tabung 1 dibuka sampai tabung 2 dimasuki

gas.

5. Kran ditutup.

6. Tekanan awal pada kedua tabung gas dibaca lalu dicatat.

8

7. Kran dibuka hingga alat pengukur tekanan menunjukan bahwa tekanan

gas di kedua tabung stabil.

8. Tekanan campuran gas yang ditunjukan oleh kedua alat pengukur

tekanan dibaca dan dicatat.

9. Pekerjaan diulang sebanyak tiga kali.

10. Tekanan teoritis campuran dihitung sesuai dengan teori Dalton.

9

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

4.1.1 Hasil Pengukuran

Tabel 1. Data Hasil Percobaan

No.

Tabung 1 Tabung 2 Campuran

P1

(kg/c

m2)

V1

(c

m3)

P2

(kg/c

m2)

V2

(c

m3)

Pc

Pengukura

n

Vc

Pc

Teoroti

s

1. 0.95 V 1.2 V 1.075 2V 1.075

2. 0.75 V 1.1 V 0.925 2V 0.925

3. 0.85 V 0.6 V 0.7 2V 0.725

4. 0.7 V 2.4 V 1.15 2V 1.55

5. 1.35 V 1. V 1.175 2V 1.175

6. 1.15 V 0.8 V 0.975 2V 0.975

7. 1.9 V 1 V 1.4 2V 1.45

8. 1.4 V 1.2 V 1.3 2V 1.3

9. 1.3 V 0.7 V 1 2V 1

Sumber Data : Hasil Praktikum di Lab. SDA FTIP (21 April 2014)

4.1.2 Hasil Perhitungan

Pc teoritis=( P1 ×V 1 )+(P2× V 2)

V campuran

¿V (P¿¿1+P2)

2 V¿

¿P1+P2

2

Dimana : Pc = Tekanan Campuran

P1 = Tekanan di Tabung 1

P2 = Tekanan di Tabung 2

10

V1 = V2 = V tabung

1. Pc 1=0.95+1.2

2=1.075

2. Pc 2=0.75+1.1

2=0.925

3. Pc 3=0.85+0.6

2=0.725

4. Pc 4=0.7+2.4

2=1.55

5. Pc 5=1.35+1

2=1.175

6. Pc 6=1.15+0.8

2=0.975

7. Pc 7=1.9+1

2=1.45

8. Pc 8=1.4+1.2

2=1.3

9. Pc 9=1.3+0.7

2=1

4.1.3 Grafik

1.451.85

1.95 22.15

2.35 2.6 2.9 3.10

0.20.40.60.8

11.21.41.6

Grafik Tekanan Campuran Pen-gukuran terhadap Tekanan Total

Hubungan antara Tekanan Campuran Pengukuran terhadap Tekanan TotalLinear (Hubungan antara Tekanan Campuran Pen-gukuran terhadap Tekanan Total)

∑P = P1 + P2

Pc P

engu

kura

n

Grafik 1. Hubungan antara Pc Pengukuran dan ∑P

11

1.451.85

1.95 22.15

2.35 2.6 2.9 3.10

0.20.40.60.8

11.21.41.61.8

Grafik Tekanan Campuran Teoritis teradap Tekanan Total

Hubungan antara Tekanan Campuran Teoritis dengan Tekanan TotalLinear (Hubungan antara Tekanan Campuran Teori-tis dengan Tekanan Total)

∑P= P1 + P2

Pc T

eoriti

s

Grafik 2. Hubungan antara Pc Teoritis dengan ∑P

4.2 Pembahasan

Praktikum menghitung dan mengukur tekanan campuran gas ini bertujuan

untuk mengukur tekanan udara di tiap tabung dan menghitung tekanan campuran

gas, memahami dan menerjemahkan hukum Dalton kedalam persamaan

matematis, dan mengetahui hubungan antara tekanan dan volume. Digunakan

pompa dan 2 buah tabung silinder yang dilengkapi dengan alat pengukur tekanan,

pentil, pipa penghubung dan kran. Selain sebagai tempat keluarnya udara pentil

adalah alat pada tabung yang digunakan sebagai penghubung antara tabung udara

dan pompa sehingga pada saat diberikan gas dari pompa, gas dapat masuk

kedalam tabung, sehingga tekanannya naik. Sedangkan untung pipa penghubung

selain sebagai saluran gas yang berpindah dari tabung yang satu ke tabung lainnya

juga berfungsi sebagai penyeimbang tekanan, sehingga pada saat kran ditutup,

tekanan yang dimiliki masing-masing tabung berbeda tetapi pada saat krannya

dibuka, tekanan akan mencapai keseimbangan dan pada akhirnya terdapat tekanan

campuran.

Pada percobaan pertama tabung 1 terisi gas dengan tekanan 0.95 kg/cm2

dan tabung 2 terisi gas dengan tekanan 1.2 kg/cm2, lalu saat kran dibuka tekanan

setimbang di 1.075 kg/cm2 , apabila dihitung secara teoritis maka hasilnya adalah

sama, yaitu 1.075 kg/cm2. Begitu pula dengan percobaan kedua mendapatkan

12

hasil yang sesuai antara tekanan campuran praktik dan tekanan campuran teoritis.

Namun pada percobaan ke-3, ke-4 dan ke-7 didapatkan hasil yang tidak relevan,

tekanan praktik lebih kecil dibandingkan tekanan teoritis. Namun hal ini tidak

cukup untuk menyalahkan Hukum Dalton, karena anomali tersebut bisa saja

terjadi karena kelalaian praktikan karena skalanya yang terlalu besar atau

kerusakan alat sehingga ada udara yang keluar saat kran penghubung dibuka.

Untuk mendapatkan tekanan teoritis, digunakan hukum Dalton. Pada

praktikum kali ini volume di tabung 1 dan volume di tabung 2 dianggap sama.

Maka rumusan hukum Dalton menjadi :

Pc teoritis=( P1 ×V 1 )+(P2× V 2)

V campuran

Pc teoritis=V (P¿¿1+P2)

2V¿

¿P1+P2

2

Dimana : P1 = tekanan di tabung 1

P2 = tekanan di tabung 2

V1 = V2 = V silinder

Maka dari percobaan yang telah dilakukan dapat kita lihat bahwa apabila

suhu dianggap sama maka perubahan tekanan campuran gas dipengaruhi oleh

beberapa faktor, yaitu volume dan besar tekanan.

13

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan, yaitu menghitung dan mengukur

tekanan campuran gas, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Praktikan dapat mengukur tekanan udara di tiap tabung dengan

membaca skala di tabung bourdon dan menghitung tekanan campuran

gas menggunakan Hukum Dalton yang dirumuskan secara matematis.

2. Tekanan campuran gas didalam suatu ruangan sama dengan jumlah

perkalian tekanan dan volume tiap gas itu masing-masing dibagi

dengan volume ruangan tersebut.

Secara matematis Hukum Dalton dapat dirumuskan sebagai berikut :

Pc=P1V 1+P2 V 2+P3V 3+…+PnV n

V campuran

3. Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan campuran adalah volume

dan besar tekanan masing-masing tiap gas.

14

DAFTAR PUSTAKA

Fadhilah, Rifayani. 2014. LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA :

Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.

Jatinangor : Laboratorium Sumber Daya Air Jurusan Teknik dan

Manajemen Industri Pertanian Fakultas Teknologi Industri Pertanian

Universitas Padjadjaran.

Sistanto, Bambang Aris. 2014. PETUNJUK PRAKTIKUM MATA KULIAH :

MEKANIKA FLUIDA. Jatinangor : Laboratorium Sumber Daya Air

Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian Fakultas Teknologi

Industri Pertanian Universitas Padjadjaran.

Anonim. 2007. Gas dan Sifat-sifatnya. Terdapat pada: http://kimtek.

brinkster.net/kimia_teknik/bab%204.htm(diakses pada tanggal 23 April

2014 pukul 19.59 WIB)

Anonim. 2010. Tekanan Pada Zat Serta Hukumnya. Terdapat pada:

http://klikbelajar.com/umum/tekanan-pada-zat-serta-hukumnya/ (diakses

pada tanggal 23 April 2014 pukul 19.15 WIB)

Anonim. 2012. Hukum Dalton. Terdapat pada:

http://indonesiaindonesia.com/f/89897-hukum-dalton/ (diakses pada

tanggal 23 April 2014 pukul 19.52 WIB)

Ernawatini. 2008. Bab 2. Terdapat pada: http://digilib.unimus.

ac.id/files/disk1/17/jtptunimus-gdl-s1-2008-ernawatini-817-3-

bab2.pdf(diakses pada tanggal 23 April 2014 pukul 20.10 WIB)

Takeuci, Yoshito. 2008. Hukum Gas Ideal. Terdapat pada: http://www.chem-is-

try.org/materi_kimia/kimia_dasar/gas1/hukum-gas-ideal/(diakses pada

tanggal 23 April 2014 pukul 10.00 WIB)

15

LAMPIRAN

Gambar 3. Tabung 1 (orange) dan Tabung 2 (merah)

Sumber : Dokumen Pribadi, 2014.

Gambar 4. Pompa

Sumber : Dokumen Pribadi, 2014.

16