Dosen Pembimbing Zulfansyah,ST,MT LAPORAN PRAKTIKUM INSTRUMENTASI & KONTROL I PENGUKURAN TEMPERATUR

Kelompok

: I ( Satu ) (1007035293) (1007033756)

Nama Kelompok :1.BONITA RESTANA M 2.NOVERIANA ELISABETH (1007035358) 3.OKLI MARTIN

Tanggal Praktikum : 3 Mei 2012 Tanggal Pemasukan Laporan : 9 Mei 2012 LABORATORIUM INSTRUKSIONAL DASAR PROSES DAN OPERASI PABRIK JURUSAN TEKNIK KIMIA UNIVERSITAS RIAU 2012 Abstrak Praktikum ini bertujuan untuk menentukan karakteristik temperatur dan tegangan y ang dihasilkan oleh beberapa alat temperatur yang berbeda. Pada praktikum ini, a lat untuk mengukur suhu menggunakan termometer (alkohol dan air raksa) dan term okopel, dimana setiap alat ukur ini memiliki karakteristik masing-masing. Pada t ermometer, prinsipnya berdasarkan perubahan volume suatu bahan, tekanan, tahanan dan gaya gerak listrik. Sedangkan pada termokopel bekerja karena adanya perbeda an temperatur pada ujung termokopel sehingga menimbulkan gaya gerak listrik. Pen gukuran temperatur dilakukan pada saat pendidihan air dan pencairan es dengan se lang waktu 30 detik. Dari percobaan yang telah dilakukan dapatlah temperatur pen cairan es yang dimana suhu pada termometer raksa 08C, pada termometer alkohol 07 C dan termokopel 08.5C serta tegangannya 8,13Volt. Dan kemudian dapatlah tempera tur pendidihan air yang dimana suhu dengan termometer raksa 096.5C, termometer a lkohol o99C dan termokopel 083.7C serta teganganya 83.7 Volt. Dapat disimpulkan bahwa hubungan antara tegangan dengan temperatur adalah semakin tinggi temperatu r suatu zat cair maka semakin besar tegangan yang digunakan pada alat termokopel .

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Tujuan Percobaan Setelah melaksanakan praktikum ini, mahasiswa akan dapat: 1. Menggunakan beberapa alat ukur temperatur. 2. Menentukan karakteristik temperatur/tegangan yang dihasilkan perbedaan temperatur. 1.2. Teori Temperatur adalah konsep yang menyatakan panas atau dinginnya keadaan su atu bahan. Prinsip pengukuran temperatur dapat berdasarkan perubahan volume suat u bahan, tahanan, dan gaya gerak listrik. Tekanan dan volume umumnya akan beruba h jika temperatur berubah, demikian juga dengan besarnya tahanan dan gaya gerak listrik. Sebagai contoh, termometer raksa merupakan salah satu alat ukur tempera tur yang bekerja berdasarkan perubahan volume air raksa (Hg) akibat adanya kenai kan ataupun penurunan temperatur dan alat ini cukup luas penggunaannya. Temperatur merupakan salah satu dari empat besaran dasar yang diakui ole h sistem Pengukuran Internasional. Tidak seperti panjang, massa, dan waktu yang merupakan besaran ekstensif, temperatur merupakan besaran intensif. Yakni, kombi nasi dari dua benda dengan temperatur yang sama menghasilkan temperatur yang bes arnya sama. Lord Kelvin (1848) mengusulkan skala temperatur termodinamika yang membe rikan dasar teoritis yang tidak tergantung pada sifat bahan manapun dan didasark an pada siklus Carnot. Suatu angka dipilih untuk menjelaskan temperatur dari tit ik tetap yang ditentukan. Skala lain adalah Celcius, Fahrenheit, Kelvin, Rankine . Pada dasarnya, ada empat metode pengukuran temperatur: 1. Pemuaian panas. 2. Termolistrik 3. Resistansi 4. Radiasi Metode yang dipilih akan tergantung pada faktor-faktor seperti ketelitia n, persyaratan rekaman, persyaratan pengendalian, temperatur, lokasi, biaya dan kondisi luar yang penting. Alat ukur suhu yang biasanya digunakan adalah termome ter, termokopel, dan temistor. 1.2.1 Termometer 1.2.1.1 Termometer Cairan Pada termometer cairan, pengukuran didasarkan pada pemuaian cairan yang volumeny a sangat tergantung pada temperatur. Cairan harus tidak boleh membeku atau mengu ap atau di daerah ukur, misalnya menggunakan air raksa, pentana, alkohol dan tol uena. Termometer air raksa harus digunakan dengan hati-hati. Bila terjadi kerusa kan/kebocoran, air raksa dapat meracuni produk farmasi, mempengaruhi reaksi kimi a dan menyebabkan terjadi paduan logam-logam lain. Raksa digunakan sebagai pengisi termometer karena raksa mempunyai keunggulan yai tu: 1. raksa penghantar panas yang baik 2. pemuaiannya teratur 3. titik didihnya tinggi 4. warnanya mengkilap 5. tidak membasahi dinding Alkohol digunakan sebagai pengisi termometer karena alkohol mempunyai keunggula n yaitu: 1. titik bekunya rendah 2. harganya murah 3. pemuaiannya 6 kali lebih besar dari pada raksa sehingga pengukuran mudah

diamati Termometer cairan terbagi dua yaitu : Termometer Gelas Cairan Termometer gelas cairan merupakan termometer yang paling sering digunakan di lab oratorium. Di pabrik digunakan untuk pengukuran sekali-sekali (hanya untuk pemba caan lokal) ataupun untuk menguji alat ukur yang lain.

Gambar 1.1 Termometer Gelas Cairan (Lienda, 1995) Termometer Pegas Cairan Termometer pegas cairan merupakan termometer yang sering digunakan dalam ketel reaksi.

Gambar 1.2 Termometer Pegas Cairan (Lienda, 1995) 1.2.1.2 Termometer Pegas Tekanan Gas Dan Tekanan Uap Termometer pegas tekanan gas, sistem ini diisi dengan gas (misalnya nitrogen ata u helium), terutama digunakan dalam trasmiter pneumatic atau pengaturan, sering juga sebagai skalar membran yang terdiri atas membran yang bersifat pegas dan ko ntak listrik. Termometer pegas tekanan uap merupakan alat yang sering digunakan sebagai alat u kur penunjuk atau dalam transmiter dan pengatur. Gambar 1.3 Termometer Pegas Tekanan gas Dan Termometer Pegas Tekanan Uap (Lienda, 1995) 1.2.1.3 Termometer Pemuaian Logam Termometer ini bekerja berdasarkan muai panjang dari dua material yang mempunyai koefisien muai yang berbeda. Terdapat jenis termometer bimetal dan termometer b atang, termometer tersebut digunakan sebagai alat penunjuk atau digunakan dalam saklar, transmiter dan pengendalian. Termometer bimetal Termometer yang murah, tetapi tidak terlalu teliti, digunakan untuk pengukuran t emperatur ruangan, instalasi energi, lemari pengering, juga untuk pengukuran tem peratur dalam saluran pipa

Gambar 1.4 Termometer bimetal (Lienda, 1995) Termometer batang Termometer ini biasanya digunakan dengan pengendali temperatur pneumatic atau li strik.

Gambar 1.5 Termometer batang (Lienda, 1995) 1.2.1.4 Termometer Tahanan Merupakan termometer yang bekerja berdasarkan tahanan listrik dari logam semikon duktor yang berubah seiring dengan berubahnya temperatur. Dengan demikian, arus listrik yang mengalir dalam material tersebut tergantung pada temperatur. Instru men ini merupakan pengukur temperatur yang paling akurat dan dapat mencatat atau mengukur perubahan temperatur yang sangat kecil. Sensor kecil dengan waktu yang sensitif yang singkat.

Gambar 1.6 Termometer Tahanan (Lienda, 1995) 1.2.2 Termokopel Selain termometer, alat yang sering digunakan untuk pengukuran temperatur adalah termokopel. Termokopel terdiri dari dua logam (misalnya nikel khrom/nikel), yan g disambung dengan cara pengelasan atau disolder. Termokopel adalah suatu alat pengukur temperatur berdasarkan elektrik. Apabila d itunjukkan adanya penambahan arus listrik, berarti terjadi kenaikan temperatur. Kombinasi logam dasar untuk termokopel sering dipakai karena lebih sensitif, mur ah dan karakternya hampir linier. Untuk pengukuran temperatur tinggi diperlukan termokopel logam jarang, karena titik leburnya tinggi dan tahan oksidasi. Jika k edua ujung termokopel masing-masing dimasukkan ke dalam dua wadah yang berbeda t emperaturnya, maka akan timbul gaya gerak listrik (GGL). Gaya gerak listrik dipe ngaruhi oleh temperatur kedua ujungnya, umumnya salah satu ujung digunakan sebag ai temperatur rujukan, sedangkan ujung yang lain digunakan sebagai temperatur ya ng diukur. Alat ini cocok untuk temperatur tinggi.

Prinsip Pengukuran Termokopel

Gambar 1.7. Sistim Pengukuran Temperatur dengan Thermocouple Elemen sensor sebuah thermocouple merupakan dua jenis logam konduktor yang berbe da yang disebut termo-element, satu sama lain diisolasi kecuali pada bagian junc tion. Kabel ekstensi thermocouple yang dapat digunakan adalah sepasang kabel yan g mempunyai karakteristik temperatur-emf relatif terhadap thermocouple-nya sehin gga pada saat digunakan tidak memberikan pengaruh negativ (penyebab kesalahan) t erhadap hasil pengukuran. Ketika akurasi tinggi dibutuhkan, kawat thermocouple harus dibuat lebih panjang hingga ke instrumen display temperatur, hal ini akan mengeliminasi kesalahan yan g mungkin ada akibat penggunaan kawat ekstensi yang tidak memiliki karakteristik temperature-emf identik dengan thermocouple-nya. Jika koneksi langsung tidak dimungkinkan kawat ekstensi dapat digunakan. Kabel e kstensi harus mempunyai temperature-emf yang ekuivalen dengan range temperature yang akan diukur. Untuk kabel ekstensi thermocouple W3Re25 pada tungku sinter da pat digunakan paduan logam dengan grade temperatur 0 260 oC (32 500oF). Semua saklar yang digunakan dengan thermocouple harus memiliki kontruksi kuat (dalam hal kon eksi) dan didisain untuk menghubungkan dua kawat thermocouple ke rangkaian berik utnya. Saklar harus ditempatkan pada lokasi yang tidak dimungkinkan terjadinya f luktuasi temperatur yang disebabkan oleh udara atau radiasi sumber panas. 1.2.3 Termistor Termistor merupakan instrumen pendeteksi/pengukur temperatur dengan menggunakan prinsip timbulnya resistivity (tahanan listrik) dari suatu bahan karena adanya p erbedaan temperatur. Bahan yang digunakan adalah bahan semi konduktor yang mengh asilkan NTC (Negative temperature Coefficient). Artinya semakin tinggi temperatu r maka tahanan listrik semakin kecil. Dengan demikian arus listrik yang mengalir dalam material tersebut tergantung pada temperatur.

BAB II METODOLOGI PERCOBAAN 2.1 Alat Alat dan 1. 2. 3. dan Bahan bahan yang Termokopel Termometer Termometer digunakan dalam praktikum ini yaitu : dan Display digital air raksa alkohol

4. 5. 6.

Es Voltmeter Alat pemanas (hot plate)

Gambar 2.1 Skema Peralatan Praktikum Pengukuran Temperatur 2.2 Prosedur Kerja Langkah kerja yang dilakukan dalam praktikum ini adalah : 1. Wadah diisi dengan es (sebagai bahan yang akan diukur temperaturnya), se mentara itu rangkailah termometer digital dan voltmeter. 2. Probe termokopel (bagian dari termometer digital) dan termometer cairan dimasukkan dalam wadah yang telah berisi bahan yang akan diukur temperaturnya. 3. Nyalakan catu daya termometer digital, dan amati kedua alat ukur, baik t ermokopel maupun termometer cairan, catat angka yang diperlihatkan display dan a ngka pada termometer cairan setiap 30 detik. (Pencatatan sebaiknya dilakukan ket ika bacaan termometer sudah tetap), sementara itu, catat juga angka pada display voltmeter. 4. Biarkan es mencair, karena pengaruh udara luar, dan aturlah pencatatan a ngka pada kedua alat ukur temperatur dan voltmeter (seperti langkah 3), sampai e s mencair seluruhnya. 5. Ganti es yang telah mencair dengan air wadah yang berisi air, kemudian d iletakkan diatas pemanas. 6. Lakukan kembali langkah 2 dan 3. 7. Nyalakan catu daya pemanas, dan aturlah pemanas yang tidak terlalu cepat . 8. Catat angka display pada termometer digital dan termometer cairan, beser ta angka pada voltmeter. 9. Lakukan kembali langkah 4, tetapi dengan pemanasan air, sampai air mulai mendidih. Catat lah temperature pada setiap thermometer dan termokopel pada set iap 30 detik. 10. Bila data yang diambil dianggap cukup, matikan pemanas dan catu daya ter mometer digital. 11. Lepaskan kembali rangkaian alat praktikum dan bersihkan alat-alat yang d igunakan, serta rapikan tempat kerja yang digunakan. BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Tabel pengukuran alat ukur Waktu (t) Alat Ukur Suhu Termometer Raksa T (oC) T (oC) T (oC) 30 0 0 -0.5 60 0 0 -0.6 90 0 0 -0.5 120 0 0 -0.4 150 1 0 -0.1 180 1 0 0.4 210 1 0 1 240 1 0 1.3 270 1 0 1.8 suhu dan tegangan pada waktu es mencair yang Digunakan Multimeter Termometer Alkohol Termokopel 2.62 2.66 2.75 2.79 2.83 2.86 2.91 2.95 2.98

300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440 1470 1500 1530 1560 1590 1620 1650 1680 1710 1740 1770 1800 1830 1860 1890 1920 1950 1980 2010 2040 2070

1 1 1 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 2 2 2 2 2 2 2 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 4 4 4 4 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 5 5 5 5 5 5 5 5.5. 5.5 5.5 5.5 6 6 6 6 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5

0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4 4 4 4 4 4 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 6 6 6 6 6 6 6

2.4 2.5 3 3.5 3.8 4.2 4.4 4.6 5 5.1 5.2 5.2 5.2 5.2 5.2 5.3 5.3 5.3 5.7 5.8 5.8 5.9 5.9 5.9 6 6 6 6 6 6.1 6.1 6.1 6.1 6.1 6.2 6.2 6.2 6.2 6.2 6.3 6.3 6.3 6.3 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.4 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 7 7 7 7 7

3.02 3.15 3.31 3.46 3.56 3.6 3.62 3.77 3.87 3.98 4.03 4.17 4.21 4.33 4.43 4.55 4.62 4.68 4.72 4.76 4.87 4.96 5.08 5.17 5.25 5.31 5.42 5.5 5.52 5.53 5.55 5.57 5.7 5.85 5.97 6.05 6.2 6.28 6.35 6.55 6.7 6.75 6.81 6.88 6.9 6.96 7 7.03 7.05 7.1 7.15 7.2 7.25 7.3 7.4 7.45 7.47 7.51 7.53 7.57

2100 2130 2160 2190 2220 2250 2280 2310 2340 2370 2400 2430 2460 2490 2510 2540 2570 2600 2630 2660 2690 2710 2740

6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7.5 7.5 7.5 8

6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 7 7 7 7

7 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 8 8 8 8.5

7.6 7.65 7.68 7.71 7.76 7.78 7.8 7.82 7.83 7.85 7.86 7.86 7.88 7.89 7.89 7.9 7.91 7.92 7.92 7.98 7.98 7.99 8.13

Grafik 3.1 Grafik Hubungan Tegangan dan Temperatur Pada Alat Ukur Termokopel Dari Grafik 3.1 Grafik Hubungan Tegangan dan Temperatur pada Alat Ukur Termokope l dapat dijelaskan bahwa es yang mencair suhunya akan naik dari suhu yang renda h ke suhu yang lebih tinggi. Pada penggunaan beberapa jenis alat ukur suhu tampa k ada perbedaan pembacaan suhu, hal ini disebabkan karena setiap alat ukur memil iki karakteristik masing-masing sehingga pembacaan suhu menjadi berbeda-beda. Pa da saat es mencair termometer raksa menunjukkan suhu 80C, termometer alkohol men unjukkan suhu 70C, termokopel jenis menunjukkan suhu 8.50C. Semakin besar suhu p ada termokopel maka tegangan yang dihasilkan akan semakin besar pula. Hal ini di sebabkan oleh adanya perbedaan temperatur dari ujung termokopel sehingga menimbu lkan tegangan yang dapat diukur dengan voltmeter. Hubungan antara tegangan denga n temperatur dimana semakin tinggi temperatur suatu zat cair maka semakin besar tegangan yang digunakan pada alat termokopel. 3.2 Tabel pengukuran alat ukur Waktu (t) Alat Ukur Suhu Termometer Raksa T (oC) T (oC) T (oC) 30 33 33 32 60 37 38 36 90 39 39.5 37 120 42 41 38 150 43 42 40 180 45 44 41 210 47 45 42 240 50 48 43 270 53 50 44 300 55 53 45 330 58 55 46 360 59 58 47 390 63 61 48 420 67 63 49 450 70 67 51 480 73 71 53 suhu dan tegangan pada waktu air mendidih yang Digunakan Multimeter Termometer Alkohol Termokopel 59 59 59 60 60 60 61 61 61 61 62 62 63 63 64 64

510 540 570 600 630 660 690 720 750 780 810 840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080 1110 1140 1170 1200 1230 1260 1290 1320 1350 1380 1410 1440 1470 1500 1530 1560 1590 1620 1650 1680

76 80 83 85 88 89 90 91 91 92 92 92 92 92 93 93 93 93 93 94 94 94 94 95 95 95 95 95 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96.5 96.5 96.5

73 75 79 81 84 87 88 89 90 92 92 93 93 94 94 94 95 95 95 96 97 97 97 97 97 97 97 98 98 98 98 98 98 99 99 99 99 99 99 99

54 55 56 58 59 60 62 63 64 66 67 68 70 71 72 73 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96.5 97 98 99

64 65 65 65 66 66 66 67 67 68 68 68 68 68 69 69 69 69 69 70 71 71 72 73 73 73 75 76 77 77 78 78 79 80 80.3 81 82 83.1 83.3 83.7

Grafik3.2 Grafik Hubungan Tegangan dan Temperatur Pada Alat Ukur Termokopel Dari Tabel 3.2 Tabel Pengukuran Alat Ukur Temperatur dan Tegangan pada w aktu Air Mendidih dapat dijelaskan bahwa semakin lama waktu yang digunakan untuk memanaskan air maka suhu yang dihasilkan pada setiap alat ukur semakin besar. N amun pada setiap alat ukur ini menghasilkan suhu yang berbeda-beda hal ini diseb abkan oleh setiap alat ukur ini memiliki karakteristik masing-masing. Pada saat air mendidih termometer raksa menunjukkan suhu 96.50C, termometer alkohol menunj ukkan suhu 990C, termokopel jenis menunjukkan suhu 990C. Pada Grafik 3.2 Hubungan Tegangan dan Temperatur pada Alat Ukur Termometer dapa t dijelaskan bahwa, semakin besar suhu pada termokopel maka tegangan yang dihasi lkan akan semakin besar pula. Tegangan yang dihasilkan pada termokopel adalah 83 .7 Volt. Hal ini disebabkan oleh adanya perbedaan temperatur dari ujung termoko pel sehingga menimbulkan tegangan yang dapat diukur dengan voltmeter. Tegangan y ang dihasilkan oleh termokopel ini disebabkan oleh adanya perbedaan temperatur d ari ujung termokopel sehingga menimbulkan tegangan diantara kedua kawat yang be rbeda.

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan Dari tiga alat ukur yang digunakan, alat ukur yang yang paling sensitif terhadap perubahan temperatur adalah termometer raksa. Pengukuran temperatur pada termom eter raksa lebih akurat karena suhu lebih cepat mengalami perubahan. Hubungan an tara tegangan dengan temperatur adalah semakin tinggi temperatur suatu zat cair maka semakin besar tegangan yang digunakan pada alat termokopel. Tegangan yang d ihasilkan oleh termokopel ini disebabkan oleh adanya perbedaan temperatur dari ujung termokopel sehingga menimbulkan tegangan diantara kedua kawat yang berbeda . 4.2 Saran Pada saat pelaksanaan praktikum ini disarankan agar praktikan teliti dal am pembacaan temperatur pada termometer dan termokopel, agar data yang diperoleh lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA Doebelin, e.o.1991. Sistem Pengukuran Aplikasi Dan Perancangan. Jakarta : Univer sitas Indonesia. Lienda. 1995. Teknologi kimia Bagian I. Jakarta : PT. Pradya Paramita. Tim penulis penuntun praktikum. 2010. Penuntun Praktikum Instrumentasi dan Kontr oli Pekanbaru : Laboratorium Instruksional Dasar Proses & Operasi Pabrik: Jurusa n Teknik Kimia Universitas Riau, McGee, Thomas (1988). "9". Principles and Methods of Temperature Measurement . " 9". Prinsip-prinsip dan Metode Pengukuran Suhu. ANONIM, Instrumenstation Handbooks , Siva & Associates Inc., 77 coulter Avenue Toronto. (www. Siva-Associates.com).