TEKNIK VAKUM

Handi Pandriantama, Ade Ria S, Imam Taufik, Miftahudin, M, Hafiz Taufik,

Norman Swarzkop, Ridwan Andrianto,

1209703013, 1209703002, 1209703018, 1209703023, 1209703024,

1209703029, 1209703033

Program Studi Fisika, Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung, Indonesia

E-mail: tama_dielz11@rocketmail.com

Asisten: Nuha (10207054)

Tanggal Praktikum: 18-12-2010

Abstrak

Pada praktikum ini, kita memvakumkan dalam tabung vakum dengan cara memompa (disedot) ke luar tabung vakum sehingga tekanan yang berada didalamnya akan berubah. Dengan mengamati gejala fisis, suhu dan tekanannya. Dengan melakukan percobaan ini kita dapat mengetahui perubahan laju terhadap tekanan, proses evaporasi, laju kebocoran sistem vakum dan konduktansi selang.

Kata kunci : vakum, evaporasi, kebocoran

I. Pendahuluan

Tujuan

a) Memahami proses pemakuman.b) Memahami hubungan antara

jumlah partikel dengan tekanan (volume) melalui persamaan gas ideal maupun persamaan van der waals.

c) Mengamati : Perubahan laju pemomaan

terhadap tekanan. Proses evaporasi suatu unsur

akibat pemvakuman dan menjelaskannya melalui prinsip-prinsip termodinamika.

Laju kebocoran sistem vakum.

II. Teori Dasar

Ruang vakum merupakan ruang yang tidak ada suatu materi apaun didalamnya. Dipermukaan bumi ruangan yang mendekati ruang vakum yaitu dengan cara penghisapan (pemompaan) molekul udara keluar ruangan. karena kemampuan alat vakum masih terbatas, jadi dikatakan mendekati.

Alasan-alasan menggunakan keadaan vakum diantaranya:

1. Memindahakn partikel-partikel atmosfer agar rekasi fisika dan kimia dapat berlangsung. Seperti vacuum melting padalogam reaktif sperti titanium.

2. Untuk mengganggu keadaan setimbang pada keadaan normal.

Seperti pemindahan gas terlarut atau cairan yang mudah menguap dari sejumlah materi (degassing minyak) penyerapan gas dari suatu permukaan

(pembersihan tabung mikrowave dan perakitan akselerator partikel, tabung televisi, lampu neon.

3. Untuk meregangkan jarak tempuh partikel sebelum saling bertumbukan agar partikel-partikel dari sumber ke target bergerak tanpa tumbukan seperti akselerator partikel, tabung televisi, lampu neon dan lain-lain.

4. Mengurangi jumlah tumbukan molekular per detik sehingga memperkecil kontaminasi permukaan ruang yang akan divakumkan seperti pembuatan thin film/lapisan tipis.

Teknik Dasar

Secara umum sistem terdiri dari pompa, selang dan tabung (vessel) dan memiliki laju pemvakuman S dalam satuan cm3/second. Laju S bergantung pada tekanan, yang memilki batas terendah (Ultimate pressure/Residual pressure) yang berbeda untuk masing-masing sistem. Hubungannya sebagai berikut :

−dPdt

= SC

(P−Pr ) (1)

Dengan P adalah tekanan sesaat , V volume total yang akan dihisap, Pr tekanan akhir. Bila S dianggap konstan maka akan diperoleh hubungan :

P=(Po−Pr )expV (– t SV )+P r (2)

t=VSlnPo−PrP−P r

(3)

Dengan Po = tekanan awal pemompaan pada saat t = 0. Laju system ditentukan oleh pompa vakum (Sp) yang digunakan dan selang yang menghubungkan pompa vakum dengan tabung (vessel). Selanjutnya didefinisikan “Troughput” (Q) sistem yaitu volume gas yang masuk atau keluar / satuan waktu dikalikan tekanan.

Q=SP (4)

Dan konduktansi (F) selang penghubung vessel dengan pompa didefinisikan sebagai

Q = F (P1-P2) (5)

Dimana P1 dan P2 adalah tekanan pada ujung selang.

Volume vessel dihubungkan ke pompa yang memiliki laju SP dan konduktansi selang F. dan tekanan pada pompa PP didapat :

Q = SP

QP = SP PP

Dimana

QP = Q = F (P-PP) (6)

1S= 1SP

+ 1F (7)

Memberikan hubungan dasar antara laju pemvakuman SP dari pompa yang digunakan dan laju sistem.

Pada sistem vakum yang sangat tingggi dan ultra tinggi. Konduktansi sangat mempengaruhi ketelitian tingkat kevakuman. Konduktansi F bergantung pada jenis gas yang mengalir melalui selang dan faktor geometri sistem.

III. Langkah Percobaan

Bagian pertama

Untuk memulai percobaan, siapkan terlebih dahulu peralatan dan bahan praktikum. Setelah disiapkan pertama kita mulai dengan tanpa ada apa-apa dalam tabung vakum. Ukur suhunya,tekanannya dan perubahan fisis yang terjadi pada saat sebelum, sesudah, dan pemvakuman berlangsung setiap 10 s. Ulangi langkah percobaan ini dengan memasukan cawan petri berisi aqua DM, ethanol 70%, 90% dan glycerine.

Bagian kedua

Pada percobaan kedua buka kran tabung vakum, dimasukan sarung tangan kedalam tabung vakum. Setelah dimasukan tutup kembali kran tabung, lalu hidupkan pompa vakum. Diamati gejala yang erjadi.

IV. Data dan Pengolahan data

1. Tanpa zata. P vs t

General model:

f(x) = a*exp(-b*x)+c

where x is normalized by mean 80 and std 44.72

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 73.05 (53.36, 92.75)

b = 1.48 (1.307, 1.653)

c = 60.55 (40.21, 80.9)

b. P vs T

General model Exp1:

f(x) = a*exp(b*x)

where x is normalized by mean 25.53 and std 0.6399

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 196.7 (125.8, 267.6)

b = 0.6185 (0.4056, 0.8314

1. Cawan petri berisi air.a. P vs t

General model:

f(x) = a*exp(-b*x)+c

where x is normalized by mean 70 and std 38.94

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 23.67 (14.69, 32.66)

b = 1.92 (1.67, 2.17)

c = 91.61 (79.54, 103.7)

b. P vs T

General model Exp1:

f(x) = a*exp(b*x)

where x is normalized by mean 21 and std 3.512

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 154.7 (60.11, 249.3)

b = 0.6013 (-0.1408, 1.343)

2. cawan petri berisi ethanol 70%a. P vs t

General model:

f(x) = a*exp(-b*x)+c

where x is normalized by mean 70 and std 38.94

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 10.61 (0.6501, 20.57)

b = 2.468 (1.848, 3.088)

c = 97.48 (76.34, 118.6)

b. P vs T

General model Exp1:

f(x) = a*exp(b*x)

where x is normalized by mean 16.23 and std 7.395

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 129.9 (40.98, 218.9)

b = 0.7713 (0.1135, 1.429)

3. Cawan petri ethanol 96%a. P vs t

General model:

f(x) = a*exp(-b*x)+c

where x is normalized by mean 60 and std 33.17

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 41.63 (15.63, 67.63)

b = 1.645 (1.233, 2.057)

c = 81.29 (52.66, 109.9)

b. P vs T

General model Exp1:

f(x) = a*exp(b*x)

where x is normalized by mean 11.45 and std 8.825

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 32.2 (-35.03, 99.43)

b = 2.439 (0.4037, 4.475)

4.Cawan petri berisi glyserin

a. P vs t

General model:

f(x) = a*exp(-b*x)+c

where x is normalized by mean 65 and std 36.06

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 17.32 (10.73, 23.91)

b = 2.109 (1.857, 2.362)

c = 75.36 (65.25, 85.47)

b. P vs T

General model Exp1:

f(x) = a*exp(b*x)

where x is normalized by mean 26 and std 1

Coefficients (with 95% confidence bounds):

a = 156.7 (67.34, 246)

b = 0.9058

no zat S Ql Po F1 Tanpa

zat0.01239 -0.2409 133.6 0,01248517

2 0.005178 -0.41424 196.7 0,00518685

3 Air 0.016076 - 0.144691 115.28 0,01232448

4 0.005034883 -0.503483 5.407 0,005051224

5 Ethanol 70%

0.020665 -0.052076 108.09 0.00209354

6 0.006455 -0.645583 108.09 0.00648109

7 Ethanol 96%

0.013774 -0.25826 122.8 0,0138937

8 0.020422 -2.0422 32.2 0,02068603

9 glyserin 0.016905753 -1.3524602 17.32 0,0170855

10 0.00758456 -0.6067648 156.7 0,0076284

V. Pembahasan

Bila dilihat dari hasil percobaan, tekanan berbanding lurus dengan suhu. Semakin rendah tekanan, semakin rendah juga suhunya.

Tekanan juga mempengaruhi fase zat. Tekanan yang berada di dalam vakum lebih rendah dibandingkan dengan di luar tabung vakum. Peristiwa ini akan menyebabkan proses evaporasi. Inilah sebabnya fase zat berubah dari cair menjadi uap.

Sarung tangan yang dimasukan kedalam tabung vakum akan mengalami Pengembangan, ini disebabkan karena udara yang bertekanan tinggi yang berada didalam sarung tangan mendorong ke arah luar sarung tangan yang bertekanan rendah sehingga sarung tangan pun mengembang, sesuai dengan prinsip hukum termodinamika.

VI. Kesimpulan

a) Proses pemvakum terjadi bila udara yang berada di tabung vakum

dipompa (disedot) keluar dari tabung vakum, maka materi yang ada di dalam tabung vakum mengurang sehingga tekanan yang ada di dalam tabung menjadi rendah.

b) Molekul udara yang da di dalam tabung lebih sedikt, sehingga tekanan pun akan mengurang.

c) Laju pemompaan tergantung dengan tekanan awal dengan tekanan residunya.

d) Menurut prinsip hukum termodinamika, tekanan rendah berbanding terbalik dengan titik didihnya. Semakin rendah tekanan maka titik didih suatu zat akan semakin tinggi.

e) Laju kebocoran dapat diketahui dengan

C = Ps + Qls

Dimana C dicari dengan menggunakan matlab.

VII. Daftar pustaka

a). Modul Praktikum Eksferimen Fisika 1 laboratorium fisika lanjut fakultas MIPA ITB 2010.

b). Zemansky, sears.1962.Fisika unuk universitas 1.Yaysan Dana Buku Indonesia. Jakara-New York.