[Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

10
MODUL 02 TEKNIK VAKUM Muhammad Zaki, Siti Nur Annisa, Nur Afif Zaki Lathif Arifin, Ardi Mohamad, Martha Eva Yohana 10213015, 10213028, 10213026, 10213018, 10213044 Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia Email: [email protected] Asisten: Riatmi / 10212050 Tanggal Praktikum: 7 Oktober 2015 Abstrak Percobaan berhubungan pemvakuman. Tujuannya mencapai pemahaman proses pemvakuman, menentukan perubahan fasa, menentukan perubahan laju pemvakuman, konstanta kebocoran, konduktansi selang dan tekanan residu. Vakum ideal berarti tidak ada gas, sedangkan vakum praktik bertekanan jauh lebih kecil dari tekanan lingkungan/atmosfer. Sesuai dengan diagram fasa zat cair butuh tekanan yang lebih rendah daripada zat cair untuk menguap. Pemvakuman dipengaruhi oleh laju pemvakuman, volume total terhisap, tekanan residu, troughput, konduktansi selang, dan konstanta kebocoran. Percobaan kali ini melakukan pemvakuman dan mengamati kebocoran dengan berbagai zat cair. Lalu memperhatikan perubahan volume sarung tangan dan botol dalam sistem vakum. Dari percobaan ini didapat tabel tekanan dan temperatur terhadap waktu, grafik tekanan terhadap waktu dari proses pemvakuman dan kebocoran, tabel nilai variabel yang mempengaruhi pemvakuman, grafik tekanan terhadap temperatur tiap zat cair, dan volume akhir tiap zat cair. Grafik tekanan terhadap waktu dari pemvakuman menurun secara eksponensial, konduktansi selang berbanding lurus dengan laju pemompaan, kebocoran terjadi karena celah, perubahan wujud dari cair menjadi gas karena tekanan rendah, anomali alkohol konsentrasi tinggi mudah menguap. Sarung tangan membesar dalam ruang vakum. Perubahan fasa dari liquid ke gas terjadi oleh vakum (tekanan rendah). Laju pemompaan/pemvakuman, konstanta kebocoran sistem vakum, konduktansi selang ada pada tabel7 dan tekanan residu ada pada tabel6. Kata kunci: diagram fasa, konduktansi, tekanan, temperatur, vakum I. Pendahuluan Percobaan kali ini berhubungan dengan pemvakuman suatu ruangan. Tujuan yang ingin dicapai pada percobaan ini adalah hasil pemahaman terhadap proses pemvakuman, menentukan perubahan fasa yang terjadi dari suatu zat cair akibat pemvakuman dengan prinsip termodinamika, dan menentukan perubahan laju pemompaan/pemvakuman terhadap tekanan, konstanta kebocoran sistem vakum, konduktansi selang, serta tekanan residu dari sebuah proses pemvakuman. Vakum berasal dari bahasa latin vacua’ yang berarti ‘kosong’. ‘Kosong’ tersebut adalah benar-benar tidak ada udara, ataupun partikel lain, atau disebut dengan empty space. Namun pada kenyataannya keadaan tersebut belum pernah terjadi maka keadaan tersebut dinamakan vakum ideal atau vakum teoritik. Secara praktik, vakum hanyalah kosong parsial, dimana partikel, atom, dan molekul gas yang berada di ruang vakum jauh lebih sedikit dari atmosfer luar ruangan itu, atau dimana tekanan ruang vakum jauh lebih rendah dari tekanan atmosfer di luar ruang vakum tersebut [1] . Pada suatu sistem, tekanan absolut (P abs ) adalah tekanan sebenarnya dari suatu sistem tersebut dan tekanan atmosfer (P atm ) adalah tekanan dari sebuah permukaan yang dikenai gaya

description

Laporan praktikum Teknik Vakum

Transcript of [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

Page 1: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

MODUL 02

TEKNIK VAKUM Muhammad Zaki, Siti Nur Annisa, Nur Afif Zaki Lathif Arifin, Ardi Mohamad, Martha Eva

Yohana

10213015, 10213028, 10213026, 10213018, 10213044

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

Email: [email protected]

Asisten: Riatmi / 10212050

Tanggal Praktikum: 7 Oktober 2015

Abstrak

Percobaan berhubungan pemvakuman. Tujuannya mencapai pemahaman proses pemvakuman,

menentukan perubahan fasa, menentukan perubahan laju pemvakuman, konstanta kebocoran,

konduktansi selang dan tekanan residu. Vakum ideal berarti tidak ada gas, sedangkan vakum praktik

bertekanan jauh lebih kecil dari tekanan lingkungan/atmosfer. Sesuai dengan diagram fasa zat cair

butuh tekanan yang lebih rendah daripada zat cair untuk menguap. Pemvakuman dipengaruhi oleh laju

pemvakuman, volume total terhisap, tekanan residu, troughput, konduktansi selang, dan konstanta

kebocoran. Percobaan kali ini melakukan pemvakuman dan mengamati kebocoran dengan berbagai zat

cair. Lalu memperhatikan perubahan volume sarung tangan dan botol dalam sistem vakum. Dari

percobaan ini didapat tabel tekanan dan temperatur terhadap waktu, grafik tekanan terhadap waktu

dari proses pemvakuman dan kebocoran, tabel nilai variabel yang mempengaruhi pemvakuman, grafik

tekanan terhadap temperatur tiap zat cair, dan volume akhir tiap zat cair. Grafik tekanan terhadap

waktu dari pemvakuman menurun secara eksponensial, konduktansi selang berbanding lurus dengan

laju pemompaan, kebocoran terjadi karena celah, perubahan wujud dari cair menjadi gas karena

tekanan rendah, anomali alkohol konsentrasi tinggi mudah menguap. Sarung tangan membesar dalam

ruang vakum. Perubahan fasa dari liquid ke gas terjadi oleh vakum (tekanan rendah). Laju

pemompaan/pemvakuman, konstanta kebocoran sistem vakum, konduktansi selang ada pada tabel7 dan

tekanan residu ada pada tabel6.

Kata kunci: diagram fasa, konduktansi, tekanan, temperatur, vakum

I. Pendahuluan

Percobaan kali ini berhubungan

dengan pemvakuman suatu ruangan.

Tujuan yang ingin dicapai pada

percobaan ini adalah hasil pemahaman

terhadap proses pemvakuman,

menentukan perubahan fasa yang terjadi

dari suatu zat cair akibat pemvakuman

dengan prinsip termodinamika, dan

menentukan perubahan laju

pemompaan/pemvakuman terhadap

tekanan, konstanta kebocoran sistem

vakum, konduktansi selang, serta

tekanan residu dari sebuah proses

pemvakuman.

Vakum berasal dari bahasa latin

‘vacua’ yang berarti ‘kosong’. ‘Kosong’ tersebut adalah benar-benar tidak ada

udara, ataupun partikel lain, atau disebut

dengan empty space. Namun pada

kenyataannya keadaan tersebut belum

pernah terjadi maka keadaan tersebut

dinamakan vakum ideal atau vakum

teoritik. Secara praktik, vakum hanyalah

kosong parsial, dimana partikel, atom,

dan molekul gas yang berada di ruang

vakum jauh lebih sedikit dari atmosfer

luar ruangan itu, atau dimana tekanan

ruang vakum jauh lebih rendah dari

tekanan atmosfer di luar ruang vakum

tersebut[1]

.

Pada suatu sistem, tekanan

absolut (Pabs) adalah tekanan sebenarnya

dari suatu sistem tersebut dan tekanan

atmosfer (Patm) adalah tekanan dari

sebuah permukaan yang dikenai gaya

Page 2: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

berat oleh atmosfer. Sedangakan tekanan

terukur/gage (Pgage) adalah tekanan suatu

sistem yang diukur oleh alat ukur relatif

terhadap tekanan atmosfer[2]. Maka

didapat persamaan ketiganya adalah,

= � � + . . . (1)

Keterangan:

Pabs : Tekanan absolut

Pgage : Tekanan gage/terukur

Patm : Tekanan atmosfer

Pada berbagai keadaan tekanan

dan temperatur, tiap zat memiliki

karakteristik keadaan fisisnya, termasuk

juga saat keadaan tekanan vakum.

Diagram fasa P-T adalah diagram yang

menggambarkan keadaan fasa zat pada

tekanan dan temperatur tertentu. Pada

air dan zat lain diagramnya adalah,

Gambar 1. (a) Diagram fasa dari air (b)

Diagram fasa dari zat cair pada umumnya

dengan mengambil contoh CO2[3]

Dilihat dari grafiknya, titik lebur dari zat

cair selalu meningkat seiring dengan

peningkatan tekanan, sedangkan pada air

titik lebur menurun. Hal ini

menyebabkan pada tekanan tinggi, air

cenderung berada dalam fasa cair

(liquid), sedangkan zat cair lainnya

cenderung berada dalam fasa padat

(solid). Perbedaan yang terjadi juga

terdapat pada digram fasa dari golongan

alkohol.

Gambar 2. Perbandingan digram fasa air

dan alkohol[3]

Pada alkohol, titik uapnya rendah

dibandingkan dengan air dan zat cair

lainnya, sehingga alkohol mudah sekali

untuk menguap.

Tekanan yang rendah pada sistem

vakum harus direalisasikan dengan

pemompaan gas/udara yang berada

dalam sistem tersebut ke luar sistem.

Pompa pemvakuman terdiri dari dua

jenis yaitu gas transfer vacuum pump

dan entrapment vacuum pump. Gas

transfer vacuum pump memompa udara

menggunakan aliran jet air atau bilah

berkecepatan putar tinggi untuk

mementalkan udara dari dalam sistem

vakum keluar, konsepnya mirip dengan

kipas angin yang menyalurkan udara

dari belakang kipas ke depan kipas.

Entrapment vacuum pump memompa

udara dengan cara menangkap partikel

Page 3: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

udara menggunakan reaksi kimia, dan

keadaan atau bahan yang dapat

menyerap udara[4]

. Berbagai teknik

pemompaan vakum ini memiliki laju

pemvakuman/pemompaan (S) dalam

satuan cm3/s, yaitu volume udara yang

dipompakan tiap detik, dengan

persamaan,

� = − � . . . (2)

Keterangan:

S : Laju pemvakuman

dV : Volume sesaat

dt : Waktu sesaat

Nilai negatif menandakan volume

berkurang dari sistem pemvakuman tiap

waktunya[5]

.

Karena pada vakum praktik,

tekanan tidak dapat mencapai titik nol

yaitu vakum teoritik, maka sistem

vakum praktik akan mencapai keadaan

dengan tekanan jauh di bawah tekanan

atmosfer yang disebut tekanan residu

(Pr). Bisa dikatakan juga bahwa tekanan

residu adalah tekanan akhir terendah

yang dapat dicapai oleh pemompaan.

Hubungan laju pemvakuman dan

tekanan adalah,

� = − �� = − ��� � − ∫ � . ��� ℎ�� � = ∫ �. �ℎ�

Karena Pawal merupakan tekanan sesaat

pada waktu t tersebut, maka diganti

dengan P, kemudian karena Pakhir adalah

tekanan akhir terendah yang dapat

dicapai oleh sistem vakum, maka Pakhir

adalah Pr. Integral tersebut adalah

integral dengan ∂ maka variabel lain dianggap konstan.

− � . � ℎ� − � � = � −

Vakhir lebih kecil dibanding Vawal. Dan

jika kita nyatakan V sebagai volume

total dari udara yang terpompa maka

V=Vawal - Vakhir, Vawal > Vakhir. Kita

kalikan persamaan di atas dengan (-1),

− � . � � − � ℎ� = � − − � . � = � −

− = �� − . . . (3)

atau = − �� − �� � + . . . (4)

atau � = �� �� �− �− � ) . . . (5)

Keterangan :

S : Laju pemvakuman (L/s)

V : Volume total yang dipompa (L)

P : Tekanan sesaat (mbar)

Pr : Tekanan residu (mbar)

Po : Tekanan awal (mbar)

t : Waktu sesaat (s)

Troughput (Q) adalah kuantitas

udara/gas yang mengalir melalui elemen

pipa[5]

. Besarnya troughput adalah,

= �. . . . (6)

dan konduktansi selang (F) adalah

seberapa bisa volume udara/gas

mengalir melalui elemen pipa, memiliki

hubungan,

= � − . . . (7)

Keterangan :

Q : Troughput (mbar.L/s)

F : Konduktansi selang (L/s)

Dalam sistem vakum yang tidak

ideal, akan terjadi kebocoran dengan

konstanta kebocoran (QL)[5]

. Persamaan

(3) memiliki penambahan jika adanya

kebocoran menjadi,

Page 4: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

− = �� − + �� . . . (8) = − �� . . . (9)

Keterangan :

QL : Konstanta kebocoran (mbar.L/s)

Kebocoran pada sistem vakum

haruslah dideteksi. Banyak cara untuk

mendeteksinya, salah satunya dengan

cara pressure rise test. Uji ini dilakukan

dengan mengamati tekanan pada ruang

vakum selama beberapa waktu. Jika

terjadi kebocoran, akan ada penaikan

tekanan secara linear pada sistem yang

disebabkan oleh masuknya udara dari

luar ke dalam sistem vakum melalui

celah bocor[5]

.

Gambar 3. Grafik tekanan terhadap waktu

akibat kebocoran dan outgassing[5]

Garis nomor 1 menandakan

adanya kebocoran. Kenaikan tekanan

secara linear dan gradien (m) dari garis

tersebut merupakan konstanta kebocoran

(QL) per volume total udara terhisap (V).

Aplikasi teknik vakum awalnya

diterapkan pada bohlam lampu untuk

membuat loncatan elektron pada logam-

logam di dalam bohlam tersebut.

Sekarang, teknik vakum banyak

digunakan pada instrument elektronik.

II. Metode Percobaan

Konsep percobaan kali ini adalah

melakukan pemvakuman pada suatu

sistem menggunakan pompa vakum

LEYBOLD TRIVAC Type D1, B6

dengan laju aliran volume 1.6 m3/jam

dan tekanan akhir < 4 x 10-4

mbar (Sp =

4 x 10-4

mbar), lalu mengamati

kebocoran dari sistem vakum.

Percobaan pertama. Pada

awalnya, cawan petri kosong beserta

thermometer dimasukkan ke dalam

tabung vakum. Lalu katup ditutup dan

pompa vakum yang sudah terhubung

dengan tabung vakum dinyalakan.

Lonjatan tekanan pada awal dicatat

sebagai Po. Kemudian pemvakuman

diteruskan sampai 1 menit dengan

pencatatan tekanan dan temperatur tiap

10 detik. Saat sudah 1 menit, pompa

langsung dimatikan, tetapi pencatatan

tekanan dan temperatur masih dilakukan

1 menit setelah pompa dimatikan dengan

interval waktu pencatatan 10 detik.

Selanjutnya, cawan petri yang

dimasukkan ke dalam tabung vakum

diisi dengan aquades 10 ml. Lalu

percobaan yang dilakukan sama seperti

sebelumnya, hanya saja diakhir, ukur

kembali aquades yang tersisa. Kemudian

diulangi kembali langkah-langkah

sebelumnya menggunakan zat cair yang

berbeda yaitu gliserol, alkohol 70%, dan

alkohol 96%. Jangan lupa untuk

mencuci cawan petri tiap pergantian zat

cair.

Percobaan kedua. Sebelum

melakukan pemvakuman, bahan berupa

botol plastik yang sudah diremas dan

ditutup rapat serta sarung tangan karet

yang sudah diikat ujungnya dipersiapkan

terlebih dahulu. Kemudian botol

dimasukkan ke dalam tabung vakum.

Sesudah itu katup ditutup, kemudian

pompa vakum dinyalakan. Selama

proses pemvakuman, perubahan volume

botol diamati. Pemvakuman dihentikan

Page 5: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

sampai kira-kira botol mencapai

perubahan volume maksimum. Lalu

percobaan diulangi menggunakan sarung

tangan karet yang sudah diikat

ujungnya.

Hipotesis dari percobaan pertama

adalah saat pemvakuman, hubungan

tekanan dan waktu akan memenuhi

persamaan eksponensial pangkat negatif,

dimana tekanan sebagai sumbu-y dan

waktu sebagai sumbu-x. Dari situ bisa

didapatkan laju pemvakuman, S dan

konduktansi selang, F. Hipotesis setelah

pompa dimatikan adalah proses yang

terjadi hanya kebocoran sistem vakum,

dengan akibat peningkatan tekanan

linear terhadap waktu. Kemiringan

linear peningkatan tekanan tersebut

adalah QL/V sehingga didapat nilai QL,

konstanta kebocoran, dari sistem vakum

tersebut dengan V adalah volume total

sistem vakum. Setelah mendapatkan QL,

didapat pula tekanan sesaat, Ps, sebesar

Pr – (QL/S). dengan mengetahui Ps, dapat

dicari Q = S x Ps. Hipotesis untuk

adanya zat cair pada cawan petri adalah

perubahan fasa dari tiap-tiap zat cair,

sehingga volume zat cair sebelum dan

sesudah proses pemvakuman akan

berkurang.

Hipotesis percobaan kedua adalah

volume dari botol plastik dan sarung

tangan karet akan meningkat,

disebabkan oleh tekanan yang rendah di

lingkungan botol dan sarung tangan,

dalam kasus ini adalah tekanan di dalam

ruang vakum, membuat tekanan di

dalam botol harus menyesuaikan. Sesuai

dengan teori gas idea: P x V = n x R x T,

jika T diasumsikan tidak berubah atau

perubahannya sangatlah kecil, maka saat

P hendak turun, V haruslah naik.

III. Data dan Pengolahan Data

Data perubahan tekanan dan

temperatur tiap 10 detik proses

pemvakuman tanpa zat, dengan aquades,

gliserol, alkohol 70%, dan alkohol 96%

beserta grafik regresi exponensial P

terhadap t dari proses pemvakuman dan

tabel konstantanya adalah sebagai

berikut :

Tabel 1. Perubahan tekanan dan temperatur

tiap 10 detik dari pemvakuman tanpa zat

t (s) P (V) T (oC)

0 900 27

10 440 27

20 260 27

30 180 26.5

40 120 26.5

50 100 26.5

60 90 26

Gambar 4. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses pemvakuman tanpa zat

Tabel 2. Perubahan tekanan dan temperatur

tiap 10 detik dari pemvakuman dengan

aquades

t (s) P (V) T (oC)

0 960 27.8

10 460 27.8

20 275 26.5

30 175 26.1

40 140 26

50 110 25.5

60 100 23

Page 6: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

Gambar 5. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses pemvakuman dengan aquades

Tabel 3. Perubahan tekanan dan temperatur

tiap 10 detik dari pemvakuman dengan

gliserol

t (s) P (V) T (oC)

0 880 27.5

10 460 27.5

20 270 27.1

30 178 27

40 130 27

50 105 27

60 96 27

Gambar 6. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses pemvakuman dengan gliserol

Tabel 4. Perubahan tekanan dan temperatur

tiap 10 detik dari pemvakuman dengan

alkohol 70%

t (s) P (V) T (oC)

0 900 25.5

10 480 25

20 290 24.5

30 190 24.2

40 130 23.5

50 115 21.8

60 110 19.5

Gambar 7. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses pemvakuman dengan alkohol

70%

Tabel 5. Perubahan tekanan dan temperatur

tiap 10 detik dari pemvakuman dengan

alkohol 96%

t (s) P (V) T (oC)

0 900 25.8

10 460 25.5

20 280 25.1

30 180 24.9

40 135 24

50 110 22.1

60 110 17

Gambar 8. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses pemvakuman dengan alkohol

96%

Tabel 6. Konstanta grafik regresi dari

proses pemvakuman

Bahan A B C=Pr R-square

Tanpa zat 807.3 0.07961 89.28 0.9989

Aquades 855 0.08346 101.9 0.9992

Gliserol 790.4 0.07419 88.34 0.9999

Alkohol 70% 804.2 0.07243 94.98 0.9996

Alkohol 96% 798.6 0.07718 99.55 0.9993

Setelah pemvakuman, didapat

grafik kebocoran (peningkatan tekanan)

tiap 10 detik :

Page 7: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

Gambar 9. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses kebocoran tanpa zat

Gambar 10. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses kebocoran dengan aquades

Gambar 11. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses kebocoran dengan gliserol

Gambar 12. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses kebocoran dengan alkohol 70%

Gambar 13. Grafik tekanan terhadap waktu

dari proses kebocoran dengan alkohol 96%

Vtotal didapatkan dari perhitungan

volume tabung vakum. Sesuai dengan

persamaan (4) dan data dari persamaan

grafik pada gambar 4 sampai 8, didapat

hubungan laju pemvakuman adalah Vtotal

dikali konstanta B. Dari grafik

kebocoran terhadap waktu, didapat

hubungan QL adalah kemiringan grafik

dikali dengan Vtotal. Dari persamaan (4)

didapatkan Pr sama dengan C, dan dari

persamaan (9) didapatkan nilai Ps. Lalu

dengan mengetahui S dan Sp didapat F.

Dan dengan persamaan (6) didapat nilai

Q.

Tabel 7. Nilai Vtotal, S, QL, Ps, F, dan Q

untuk percobaan vakum

Bahan Vtotal (L) S (L/s) QL (mbar

L/s)

Tanpa Zat 8.37 0.6663357 13.35852

Aquades 8.37 0.6985602 23.73732

Gliserin 8.37 0.6209703 24.00516

Alkohol

70% 8.37

0.6062391 23.31882

Alkohol

96% 8.37

0.6459966 19.87875

Bahan Ps (mbar) F(L/s)

Q(mbar

L/s)

Tanpa Zat 69.2322673 -1.29537 46.1319313

Aquades 67.91965013 -1.18876 47.44596438

Gliserin 49.68249899 -1.50979 30.8513563

Alkohol

70% 56.51527544 -1.60459 34.26176972

Alkohol

96% 68.77777922 -1.37982 44.43021153

Dari grafik pada gambar 9 sampai

13 didapat data P1, P2, dan R2 :

Page 8: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

Tabel 8. Nilai P1, P2, dan R2 dari grafik

regresi linear kebocoran

Bahan P1 =

QL/Vtotal

P2 R2

Tanpa Zat 1.596 87.54 0.9458

Aquades 2.836 123.2 0.9967

Gliserin 2.868 120.4 0.9989

Alkohol

70% 2.786 131.4 0.9988

Alkohol

96% 2.375 134.5 0.9979

Dari percobaan didapat data

volume awal dan volume akhir dari tiap

zat cair:

Tabel 9. Data Vawal dan Vakhir dari tiap zat

Zat Vawal(mL) Vakhir(mL)

Aquades 10 9.8

Gliserin 10 9.4

Alkohol 70% 10 8.4

Alkohol 96% 10 8.6

Dari data pemvakuman, didapat

grafik P-T dari tiap zat cair:

Gambar 14. Grafik P-T tanpa zat

Gambar 15. Grafik P-T aquades

Gambar 16. Grafik P-T gliserol

Gambar 17. Grafik P-T alkohol 70%

Gambar 18. Grafik P-T alkohol 96%

Percobaan kedua menghasilkan 4

gambar dari sarung tangan karet yang

diikat ujungnya dan botol plastik yang

sudah diremas lalu ditutup lubangnya di

dalam tabung vakum, sebelum dan

sesudah pemvakuman.

Gambar 19. Botol plastik yang diremas lalu

ditutup di dalam tabung vakum sebelum

pemvakuman

Page 9: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

Gambar 20. Botol plastik yang sudah

diremas lalu ditutup di dalam tabung vakum

sesudah pemvakuman

Gambar 21. Sarung tangan yang sudah

diikat ujungnya di dalam tabung vakum

sebelum pemvakuman

Gambar 22. Sarung tangan yang sudah

diikat ujungnya di dalam tabung vakum

setelah pemvakuman

IV. Pembahasan

Grafik tekanan terhadap waktu

untuk masing-masing cairan

menunjukkan bahwa proses

pemvakuman menurunkan tekanan

secara eksponensial, asimtot horizontal

mendekati nilai tekanan residu, sesuai

dengan persamaan (4). Pada tabel 6,

dapat dilihat bahwa nilai konstanta A, B,

dan C masih dekat jika dibandingkan

seluruh zat. Maka volume zat 10 ml

belum berpengaruh besar terhadap

penurunan tekanan karena pemvakuman.

Namun seharusnya dengan zat yang

berbeda, akan berbeda penurunan

volumenya karena untuk menurunkan

tekanan zat dengan tekanan uap yang

berbeda, beda kuatnya pompa yang

dibutuhkan. Sedangkan setelah

pemvakuman selesai, adanya

peningkatan tekanan yang bisa didekati

secara linear. Hal ini terjadi karena

adanya kebocoran.

Konduktansi selang berbanding

lurus dengan laju pemvakuman /

pemompaannya. Hal ini karena dengan

selang yang memiliki kemampuan

mengalirkan udara lebih baik, udara

akan lebih cepat mengalir dari tabung

vakum, sehingga laju pemvakuman lebih

besar.

Setelah pemvakuman, terjadi

kebocoran karena tekanan di dalam

tabung vakum lebih kecil daripada

tekanan lingkungannya sehingga udara

memaksa masuk ke dalam tabung

vakum untuk menyamakan tekanan.

Kebocoran ini dapat disebabkan oleh

silicon grease yang kurang karena

dipakai berkali-kali atau terdorong oleh

udara yang ingin masuk ke dalam

tabung sehingga batas antara tabung

vakum dan dudukannya bercelah, lalu

adanya celah pada katup di bagian

bawah dudukan, adanya celah pada

katup di dalam pompa, ataupun arus

balik aliran udara dari tabung vakum

melalui pompa. Konstanta kebocoran

relatif sama kecuali pada percobaan

tanpa zat. Hal ini dikarenakan untuk

percobaan dengan zat cair, ada volume

zat cair yang lebih susah untuk

Page 10: [Modul 02 - Teknik Vakum] Muhammad Zaki 10213015

dikompres, sehingga tekanan di dalam

tabgun vakum dengan zat cair sedikit

lebih besar dan udara yang masuk dari

lingkungan lebih lambat.

Sesuai dengan teori gas ideal,

P.V=n.R.T, untuk volume yang konstan,

P berbanding lurus dengan T, sehingga

saat temperatur membesar, tekanan pun

ikut membesar.

Sesuai dengan diagram fasa dari

zat cair, ketika tekanan rendah, kondisi

fasa zat cair mendekati titik uapnya,

sehingga saat tekanan diturunkan secara

perlahan, sedikit demi sedikit volume

dari zat cair berkurang dan berubah fasa

menjadi gas. Hal tersebut dapat

dibuktikan dengan adanya embun pada

permukaan tabung vakum dan volume

zat cair yang berkurang sesudah proses

pemvakuman. Perbedaan volume yang

menjadi uap disebabkan perbedaan

diagram fasa dan titik uap dari masing-

masing zat cair.

Untuk zat cair yang sama,

diagram fase P-T yang dimiliki akan

sama. Namun pada alkohol, grafik

peningkatan tekanan terhadap waktunya

berbeda untuk konsentrasi yang berbeda.

Pada konsentrasi tinggi, tekanan alkohol

lebih lama kenaikannya terhadap

kenaikan temperatur. Akibatnya jika kita

plotkan pada diagram fasa alkohol,

untuk temperatur yang sama, alkohol

konsentrasi yang lebih tinggi selalu

memiliki tekanan yang yang lebih

rendah dan akibatnya pada digram fasa

untuk konsentrasi tinggi cenderung ada

di bagian bawah diagram, yaitu fasa uap.

Maka dari itu, alkohol konsentrasi tinggi

lebih mudah menguap dibanding alkohol

konsentrasi rendah.

Kemudian, pada percobaan

terakhir, volume sarung tangan karet dan

botol plastik membesar saat

pemvakuman dilakukan. Hal ini karena

pemvakuman menyebabkan turunnya

tekanan di lingkungan sarung tangan

karet dan botol plastik (dalam kasus ini

tekanan di dalam tabung vakum).

Sehingga adanya udara yang tersisa di

dalam sarung tangan dan botol memaksa

untuk menyamakan tekanan dengan cara

memperbesar volumenya. Sesuai dengan

teori gas ideal, P.V=n.R.T, saat P

menurun untuk menyamakan tekanan,

dengan temperature yang konstan (atau

perubahannya sangat kecil), V harus

membesar.

V. Kesimpulan

Perubahan fasa dari liquid ke gas

terjadi saat zat cair berada dalam

lingkungan yang divakumkan karena

karateristik zat cair pada diagram fasa

dengan tekanan rendah. Nilai laju

pemompaan/pemvakuman, konstanta

kebocoran sistem vakum, konduktansi

selang dari proses pemvakuman ini ada

pada tabel 7 dan tekanan residu dari

proses pemvakuman ini ada pada tabel

6.

VI. Pustaka

[1] Marquardt, Niels. (1999).

Introduction to the Principles of

Vacuum Physics. Institute for

Accelerator Physics and

Synchrotron Radiation, University

of Dortmun, Germany.

[2] Engineering Archives. Absolute,

Gage, Vacuum, and Atmospheric

Pressure. Tersedia :

www.engineeringarchives.com

[10 Oktober 2015]

[3] Columbia University in the City of

New York. Phase Diagram of

Water. Tersedia :

www.columbia.edu [6 Oktober

2015]

[4] Professor Susan Burkett. Different

Type of Vacuum Pumps. Tersedia

: burkett.eng.ua.edu [6 Oktober

2015]

[5] Umrath, Walter. 2007. Fundamentals

of Vacuum Technology. Oerlikon

Leybold Vacuum.