modul instrumentasi tekanan

7/24/2019 Modul Instrumentasi Tekanan

1/28

ModulInstrumentasi dan SOP Tekanan

oleh:Bambang Murdaka Eka Jati

I. Instrumentasi tekanan1.1 Pendahuluan 1.6 Kalibrasi Tekanan1.2 Besaran Tekanan 1.7 Pemilihan Sensor Tekanan1.3 Ragam Cara Kera Sensor Tekanan 1.! "ks#erimen Tekanan1.$ Ka%asan &kur Tekanan 1.!.1 'ukum Bo(le1.) Ragam Sensor Tekanan Kon*ensional 1.!.2 Termometer +as

II. S,P Tekanan2.1 Pendahuluan2.2 S,P 'ukum Bo(le2.3 S,P Termometer +as

I. Instrumentasi Tekanan

1.1 Pendahuluan

Bersama dengan besaran suhu- tekanan meru#akan besaran isika (ang #enting

dalam kehidu#an sehari/hari. 0ingkungan terasa gerah bila bersuhu dan berkelemba#an

besar- serta terasa dingin bila bersuhu rendah. Inormasi uaa selalu memuat inormasi

suhu (ang menadi salahsatu #erhatian mas(arakat khususn(a di daerah (ang

mem#un(ai $ musim. Selain itu- inormasi uaa uga memuat inormasi tentang

keberadaan badai. Badai berhubungan erat dengan nilai tekanan atmosir di sebuah

tem#at.

Tekanan meru#akan #arameter isika (ang biasa dium#ai #ada #ema#aran

termodinamika- aerodinamika- akustik- mekanika luida- dan bioisika. Inormasi nilaitekanan di#erlukan #ada beragam enis #embangkit tenaga- misaln(a #embangkit listrik

tenaga air- nuklir- angin- dan #anas bumi. Pada #embangkit itu selalu melibatkan sistem

monitor dan #engontrol tekanan. Sebagai #arameter (ang #enting- #ada o#erasi

manuaktur- nilai tekanann(a selalu dikontrol. Pada o#erasi itu- sistem kontrol tekanan

bolehadi sudah terotomatisasi atau dio#erasikan oleh seorang o#erator. Termasuk

1

1


2/28

robot- uga selalu melibatkan sensor tekanan. Sistem itu selalu melibatkan instrumentasi

(ang didalamn(a melibatkan sensor tekanan.

Sensor tekanan da#at dibedakan berdasarkan ka%asan ukurn(a. Ka%asan ukur

tekanan itu dari tekanan terkeil ultra high vacuums4 hingga tekanan terbesar ultra

high pressure4. 5ari #engukuran nilai tekanan- nilai itu da#at din(atakan sebagai 14

nilai mutlak absolut4- dan 24 nilai relati. ilai tekanan mutlak diartikan sebagai nilai

tekanan relati terhada# *akum ruang ham#a4- dan nilai tekanan relati adalah nilai

tekanan relati terhada# tekanan atmosir. Bedatekanan antara 2 titik #ada medium

da#at dihubungkan dengan karakteristik isik misaln(a suhu4 dan kimia misaln(a

korosi4.

1.2 Besaran Tekanan

Tekanan meru#akan salahsatu besaran isika. Sebagai salahsatu besaran isika-

sehingga tekanan din(atakan dalam angka #ada satuan tekanan tertentu. 5ikenal bahan

(ang sensiti terhada# #erubahan nilai tekanan. Bahan itu biasa di#erankan sebagai

sensor tekanan. 5ikenal seumlah model sensor tekanan- baik untuk tekanan mutlak-

relati- atau#un dierensial.

Besaran tekanan berbeda dengan ga(a- sebab tekanan adalah ga(a #er satuan

luas. Beratn(a benda meru#akan ukuran ga(a- sementara itu sakitn(a kaki kita bila

keatuhan benda meru#akan ukuran tekanan. Pada ga(a (ang sama- #ada luasan (ang

lebih keil- memberikan tekanan (ang lebih besar- sehingga da(a tembusn(a uga lebih

besar. +a(a dan massa biasa di#akai #ada mekanika #artikel- sementara itu tekanan

dan massa enis massa #er satuan *olume4 biasa di#akai #ada mekanika luida.

Pemakaian besaran tekanan dan massa enis #ada luida siatn(a lebih #raktis- sebab

#engamat tidak mungkin men(aksikan ga(a atau massa oleh setia# molekul luida- dan

(ang mungkin han(alah ga(a #er satuan luas tekanan4 dan massa #er satuan *olume

massa enis4.

Berikut ini di#a#arkan tentang tekanan (ang teradi #ada luida. 8luida dimaksud

bisa beru#a 9at air- atau#un gas. :ika terda#at elemen ga(a Fd (ang bekera dalam

arah normal #ada elemen luasan #ermukaan Ad maka luida di dalam %adah itu

menderita tekanan P 4

dA

FdP= 14

2

2


3/28

Persamaan 14- selain memberi gambaran bah%a tekanan meru#akan ga(a #er satuan

luas- uga memberi gambaran bah%a besar tekanan bisa ditentukan bila besar ga(a dan

luas di tem#at ga(a itu bekera telah diketahui nilain(a.

Berhubung tekanan meru#akan besaran isika- maka besaran tekanan da#at

teradi #ada seumlah #eristi%a isika. ;isaln(a saa- tekanan #ada luida statis dan

dinamis- serta tekanan #ada gas. Selain itu- dikenal #ula istilah tekanan atmosir- dan

tekanan bernilai 1 atmosir 1 meter di atas #ermukaan

laut. 5ikenal seumlah satuan tekanan- dan hubungan kesetaraan antarsatuan itu

di#erlihatkan #ada Tabel 1.

Tabel 1Seumlah satuan dari tekanan

Pasal

Pa4

bar

bar4

/6 Satuan standar internasional

1 bar 1>) 1 =-!6=?1>/1 1 bar meru#akan tekanan

atmosir standar1 kg@m2 =-!>3=?1>$ =-!>3?1>/1 =-!6?1>/1 Satuan lama

1 132)?1>

)

1->133 1 Tekanan atmosir normal1 m air =!->$ =-!>?1>/$ =-6!?1>/$

1 mm 'g 1-33?1>2 1-333?1>/3 1-316?1>/3 :ika massa enis 'g 13-)=)=32

kg@dm3maka 1 mm'g 1 Torr

1 ini 'g 3.3!6?1>3 3-3!6?1>/2 3.3$2?1>/2

1 #si 6-!=>?1>3 6-!=?1>/2 6-!=?1>/2 Pound #er ini2

5itinau luida statis tidak mengalir4 (ang bermassa enis dan di

#ermukaann(a bertekanan atmosir Po4 serta diketahui bah%a di tem#at itu

ber#ere#atan gra*itasi bumi g. Tekanan #ada luida itu P4 #ada kedalaman hadalah

P PoA gh 24

Pada #eristi%a ini- gh disebut tekanan hidrostatik- dan P semakin besar #ada

kedalaman h4 (ang semakin besar #ula.


4/28

Ph4 #ada ketinggian hdi atas Po- #ada massa enis udara u dan #ere#atan gra*itasi

bumi g- maka Ph lebih keil dari Po. Itu din(atakan #ada kaitan Ph Po / ghu .

Persamaan itu- ika ra#at udara homogen- da#at digunakan sebagai dasar #enentuan

ketinggian tem#at relati terhada# #ermukaan laut.

Pada luida dinamis mengalir4- nilai tekanann(a disebut tekanan total Pt4

meru#akan hasil umlah dari tekanan statis Ps#ersamaan 24 dan tekanan dinamis Pd4.

:ika luida itu bermassa enis dan mengalir #ada kelauan v- maka Pdmemenuhi

2

2

1vP

d = 3a4


5/28

Sensor ini +ambar 14 melibatkan sebuah diaragma dari bahan #adat dan

lentur4 dan ruangan (ang dibuat *akum berada di dalam sensor4. :ika tekanan

$ambar 1Sebuah sensor tekanan absolut.

di luar sensor Pbisa beru#a tekanan atmosir atau tekanan mekanis (ang ingin

diukur4 begitu besar dan menekan diaragma maka #ermukaan diaragma

melengkung ke ba%ah. Sebalikn(a- bila Pmengeil maka #ermukaan diaragma

kembali datar. Besarn(a sim#angan #ermukaan diaragma (ang melengkung ke

ba%ah adalah sebanding dengan P.

b4 Sensor tekanan relati

Sensor ini menggunakan tekanan auan Po4 sehingga nilai ukur tekanan statis-

dinamis- atau total4 bersiat relati terhada# Po.


6/28

$ambar 3Bagan sensor tekanan dierensial.

(ang diukur adalah P P1 P24. Se#erti haln(a sensor tekanan absolut- nilai

tekanan sensor ini di#erlihatkan #ada sim#angan lengkung #ada #ermukaan

diaragma.

1.% "a&asan 'kur Tekanan

Pom#a *akum selalu menggunakan sensor tekanan untuk mengukur tekanan

gas (ang auh lebih keil dari tekanan gas dalam keadaan normal. Pada masalah ini

dikenal #arameter umlah molekul rerata di dalam %adah #er satuan *olume. &mumn(a-

tekanan *akum din(atakan dalam $ ka%asan tekanan- (aitu tekanan *akum #rimer-

*akum medium- *akum lanut- dan ultra*akum Tabel 24.

Tabel 2Beragam ka%asan tekanan *akum

Tekanan *akum

#rimer kasar4

akum

medium

akum lanut &ltra/*akum

Ka%asan tekanan

seara #endekatan4

1>)/ 1>2Pa

1>3 1 mbar

1>2 1>/1Pa

1 1>/3mbar

1>/1 1>/)Pa

1>/3 1>/7mbar

D 1>/)Pa

D 1>/7mbar

:umlah molekul #er

m3

1>1=/ 1>16 1>16/ 1>13 1>13/ 1>= D 1>=

:arak antartumbukan 1>/6 1>/3m 1>/3 1m 1 1>$m E 1>$

Ragam aliran Putaran kental4 ;edium ;olekuler ////

Pengeilan tekanan gas di dalam %adah sehingga disebut *akum memerlukan#om#a (ang disebut #om#a *akum. ;etode utama dalam #engaturan tekanan *akum

#rimer adalah berdasar eek dari #emanasan gas di dalam %adah. :ika %adah

di#anaskan maka tekanan gas membesar. Kemudian- gas diionisasi dan selanutn(a

di#om#a keluar. Cara kera #om#a *akum di#isahkan menadi 3 kelom#ok.

Pengelom#okan itu dilandasi oleh eek isikan(a Tabel 34. Pada eek mekanika- sensor

6

6


7/28

tekanann(a beru#a #erubahan sim#angan karena adan(a tarikan gas keluar seara

mekanik. "ek karakteristik kelistrikan gas di dalam %adah dihubungkan seara

langsung dengan umlah molekul gas di dalam %adah dan umlah ion (ang teradi

karena adan(a arus listrik antara 2 elektroda. "ek #emanasan termal4 didasari oleh

#anasn(a elemen sensor- dimana tekanan itu bergantung #ada suhu lingkungann(a.

Pada Tabel 3- #engelom#okan itu disebut enis kon*ersi- (ang meli#uti mekanika- listrik-

dan termal.

Tabel 3Perbedaan enis kon*ersi (ang digunakan#ada #engukuran tekanan *akum.

:enis

Kon*ersi

Proses 8isika Keterangan

;ekanika Pom#a tabung Bourdon

Pom#a diaragma akti

Pom#a diaragma #ie9oresisti

1. 'argan(a murah- tidak teliti- untukinstalasi (ang statis.

2. 'argan(a murah- tidak teliti- e#at

tangga#- untuk tekanan *akum seara

kasar.

3. Industri (ang memanaatkan tekanan

*akum- termasuk keselamatan sistem

*akum.

0istrik Ionisasi 5irekomendasi untuk #engukuran

tekanan *akum hingga 1>/!Pa.

Termal Pom#a #irani

Pom#a termoko#el

1. Sensiti*itas #om#a direkomendasi

#ada #engukuran tekanan keil.

2.Tidak terlalu teliti- berukuran keil.

Ka%asan nilai tekanan menengah adalah antara 1>2Pa hingga 1>!Pa. Ka%asan

nilai tekanan itu biasa di#akai #ada beragam #roses #ada industri.


8/28

:enis Kon*ersi Proses 8isika Keteranganariasi

tahanan

Strain gauge #ie9oresisti

Potensiometer

'arga murah- di#akai #ada altimeter-

barometer- #roses #emantau

keselamatan.5igunakan #ada #engukuran tekanan

rendah- misaln(a barometer statis.

ariasi

ka#asitansi

Sensor ka#asiti untuk

tekanan standar

Sensor tekanan #ada ka%asan lebar

ariasi

induktansi

Sensor ka#asiti #ada #elat

ti#is ilm4

Induksi diri dan timbal/balik

;engukur tekanan #ada dinding atau

#anas lingkungan- analisis #ada

*ariasi tekanan (ang e#at.

Peka #ada gerak bergetar.

,silatorelektromekanis

,silator dengan kristal

,silator dengan

menggetarkan tabung

Stabil teta#i nilai terbaa ada ralat-biasa di#akai #ada anemobarometer.

&ntuk anemometer #ada #esa%at

,#tika 8otolistrik

8iber o#tik

Pengukuran tekanan di laboratorium.

5i#akai #ada industri min(ak- energi-

dan mesin.Sensor

#engontrol

kesetimbangan

Kesetimbangan ga(a Teliti untuk skala laboratorium- di#akai

#ada alat ukur anemobarometer- dan

teliti ketika digunakan untuk

mengukur tekanan statis.

Tekanan disebut besar dan sangat besar adalah 1>! Pa atau lebih. Se#erti

haln(a #ada ka%asan tekanan menengah- nilai tekanan ini din(atakan dalam #ulsa

listrik- sehingga sistem #om#a dan #engukurann(a bersiat elektronis. amun-

berhubung sensor (ang digunakann(a untuk tekanan besar maka enis dan siatn(a

bersiat khas Tabel )4. Bahan sensor (ang digunakan beru#a #ie9oelektrik atau osilator

elektromekanis. Pie9oelektrik dilandasi oleh adan(a tekanan #ada bahan men(ebabkankera#atan muatan listrik berubah- dan biasa di#akai #ada sensor tekanan #ada sistem

(ang bersiat statis. Sementara itu- osilator elektromekanis digunakan untuk mengukur

tekanan sistem (ang bersiat dinamis- misaln(a tekanan oleh gelombang #ermukaan air.

Tabel (Ti#e kon*ersi #ada nilai tekanan tinggi.

8

8


9/28

:enis Kon*ersi Proses 8isika Keterangan"ek

#ie9olistrik

Pie9o listrik Pada instrumentasi #engukuran

tekanan besar- misaln(a #ada ui

mesin.&ntuk #engukuran tekanan (ang

dinamis sehingga %aktu tangga#n(a

e#at dalam orde millisekon4.,silator

elektromekanik

+elombang #ermukaan Pengukuran nilai tekanan absolut dan

sistem stabil- dan biasa digunakan

#ada sistem (ang di dalamn(a

terda#at mikro#rosesor.

1.( agam Sensor Tekanan "on)ensional

Sensor tekanan kon*ensional dimaknai sebagai sensor (ang telah biasa di#akai

#ada beragam enis alat ukur tekanan dan telah biasa dikenal oleh mas(arakat a%am.

Sensor (ang digunakan berlandaskan siat mekanika bahan- misaln(a ga(a- sim#angan-

atau siat elastisitas bahan. :ika alat ukur ini bersiat elektronis- di#astikan sonsor itu

terhubung dengan sebuah untai sehingga berkeluaran tegangan listrik- dan untai itu

disebut transduser.


10/28

$ambar %Seumlah transduser tekanan elastis.

mengau +ambar $- diukur berdasarkan #ergeseran di uungn(a. Sensor tekanan

se#erti itu biasa ditera#kan #ada alat ukur tekanan beru#a tabung bourdan.

;engau +ambar $- saat ini- diaragma meru#akan sensor tekanan (ang #aling

#o#uler. Sensor itu beru#a membran lentur- (ang sim#angann(a da#at terhubung

dengan ka#asitor- induktor- atau strain gaugeSG4. Sim#angan membran dari #usatn(a

?4 bersiat mengubah ka#asitansi #ada ka#asitor- induktansi #ada induktor- dan

resistansi #ada SG. Pada #eristi%a ini- sim#angan membran 4 meru#akan ungsi linear

terhada# tekanan P4. :ika tebal membran bermodulus elastisitas !- #ada ketebalan t-

diameter d- dan rasio #oisson maka di#enuhi #ersamaan

3

42

256

)1(3

Et

Pdx

=)4

Persamaan )4 berlaku #ada ka%asandari > sam#ai dengan setengah tebal membran

F t4.

Selanutn(a- sensor tekanan dari membran di atas biasa dilengka#i untai sehingga

menadi sebuah transduser tekanan +ambar )4. +ambar ) mem#erlihatkan tekanan

oleh gas mele%ati #i#a sebelah kiri. Pi#a itu mendorong kantung (ang ber#ermukaan

membran diaragma4- sehingga membran itu menekan #egas terkalibrasi (ang berada

di sebelah kanan kantung. 5orongan #ada #egas men(ebabkan logam di dalam

induktor disebut inti4 bergeser ke kanan. Pergeseran inti di dalam induktor

men(ebabkan induksi diri induktor berubah sehingga ggl induksin(a uga berubah. Pada

#eristi%a ini- semakin besar tekanan maka sim#angan diaragma ?4 semakin besar dan

inti semakin tergeser ke kanan dan akibatn(a #erubahan ggl uga semakin besar.

Sebalikn(a- bila tekanan keil maka #egas di sebelah kanan membran enderung

menarik inti ke kiri. 5ari ggl induksi #ada induktor dihubungkan #ada untai #engubah

10

10


11/28

sin(al sehingga di#eroleh sin(al keluaran. Transduser ini tidak han(a da#at digunakan

sebagai dasar #engukuran tekanan seara elektronis- teta#i uga bisa digunakan untuk

meng/ukur tinggi 9at air level meter4. :ika 9at air itu bermassa enis #ada

#ere#atan gra*itasi bumi g4- maka kedalaman dari #ermukaan 9at air hbertekanan P-

$ambar (Bagan sebuah transduser tekanan.

dan di#eroleh hubungan

P gh 64

'ubungan linear antara P dengan h- dimanaatkan mengukur h sebagai level meter4

atas dasar #engukuran P.

ilai tekanan (ang sebanding dengan #ergeseran #ada inti di dalam induktor

+ambar )4 ditera#kan #ada transduser tekanan dengan tabung Bourdon +ambar 64.

Pada transduser ini salahsatu uung tabung dihubungkan dengan inti "V#T. Ketika

tekanan #ada tabung bertambah maka tabung bergerak men(usut. Sebalikn(a- bila

tekanan bertambah maka tabung mengembang. Pen(usutan dan #engembangan

tabung men(ebabkan inti "V#T tertekan atau tertarik. Tentusaa #en(usutan atau

#eregangan tabung meru#akan ungsi linear terhada# nilai tekanan. Pada #eristi%a ini-

#erubahan #osisi inti men(ebabkan timbuln(a ggl #ada keluaran "V#T.

11

11


12/28

$ambar *Tabung Bourdon

1.* "alibrasi Tekanan

Pengukur besaran isika- termasuk tekanan- ketika #engukur membaa hasil

ukurn(a selalu bertan(a- a#akah hasil ukur ini benar dan a#akah ketelitian #engukuran

ini bisa di#era(aG 'asil ukur dari sebuah #engukuran disebut benar bila nilai ukur itu

sesuai nilai ukur auann(a. ilai ukur auan adalah nilai standar dari #engukuran

besaran itu. Proses #engeekan nilai skala alat ukur terhada# nilai standar disebut

kalibrasi atau #eneraan. ilai standar #ada kalibrasi bergantung #ada enis besarann(a.

;isaln(a- suhu berdasar es menair sebagai bersuhu >oC dan air mendidih sebagai

1>>oC- bila bahan itu berasal dari air murni dan bertekanan teta# 1


13/28

di#eroleh maka dari bedaketinggian tangki kiri dan kanan da#at digunakan untuk

menentukan P.

:ika airan 'g itu bermassa enis dan bedaketinggian antara tangki kiri dan

kanan adalah h- tekanan auan #ada tangki di sebelah kanan Pr 1>/2 Pa4-

serta ditem#at itu ber#ere#atan gra*itasi bumi g- maka da#at di#eroleh

hubungan antara P- Pr- - dan hdalam bentuk

ghPP r += 74

$ambar +Cara kera manometer standar.

b4 Tekanan standar orde tinggi

Kalibrator tekanan model ini melibatkan 2 buah #iston- (aitu sebuah #iston #rimer

*ertikal4 dan sebuah #iston sekunder di sisi kanan +ambar !4. Piston #rimer

terhubung dengan sebuah #emberat dan silinder tandon. Sementara itu- #istonsekunder terhubung sebuah #enguni beru#a sebuah skru#.


14/28

ilai Padalah nilai tekanan (ang sebenarn(a- dan di#akai sebagai nilai tekanan

standar #ada alat itu. ilai itu dibandingkan dengan nilai tekanan terbaa #ada alat

ukur tekanan (ang diui. 'al itu dilakukan #ula nilai Poleh nilai m#ada #emberat

(ang lain. :ika terda#at selisih antara Pdengan nilai terbaa #ada alat (ang diui-

selisih itu bernilai teta#- #ada berbagai nilai P (ang di#erankan sebagai standar-

maka selisih nilai tekanan itu meru#akan ralat sistematis dari alat ukur tekanan (ang

diui atau dikalibrasi.

$ambar ! Bagan kalibrasi alat ukur tekanan.

1.+ Pemilihan Sensor Tekanan

Telah dikenal seumlah sensor (ang da#at digunakan sebagai sensor tekanan.

Setia# enis sensor- sebagai sensor tekanan- memiliki keunggulan dan kelemahan

tersendiri- dan itu terutama bergantung #ada ka%asan ukurn(a. Pemilihan sensor

tekanan- (ang nantin(a digunakan sebagai bahan utama #embuatan alat ukur tekanan

seara elektronis- memerlukan seumlah #ertimbangan. Itu dimaksudkan agar alat ukur

tekanan (ang dibuat da#at bekera eekti dan eisien dengan hasil ukur ter#era(a-

(ang #ada akhirn(a menguntungkan bagi #emakain(a.

Setia# membuat alat ukur elektronis- termasuk alat ukur tekanan- selalu

melibatkan sensor dan seumlah untai. 5ua hal (ang #erlu di#erhatikan dalam

#embuatan alat- (aitu #emilihan sensor- dan standar #roduksi. 8aktor aktor (ang #erlu

di#ertimbangkan dalam memilih enis sensor tekanan meli#uti #engaruh sensor dan

seluruh untai transdusern(a terhada# ketelitian- %aktu tangga#- selang %aktu kalibrasi-

ke#ekaan terhada# #engaruh luar- dimensi- keselamatan- kekom#atibelan- dan

hargan(a. Sementara itu- setia# #roduk (ang dihasilkan harus memenuhi standar

14

14


15/28

#roduksi. Standar #roduksi meli#uti standar kualitas dan standar #enam#ilan. Standar

kualitas teradi adan(a riset #engembangan terhada# #roduk itu- dan #ada #roduk

tersebut di#erlihatkan adan(a inormasi s#esiikasi dan karakterisasi dari #roduk.


16/28

1.+ Eks,erimen Tekanan

"ks#erimen tekanan- #ada modul ini- diontohkan dalam bentuk 2 to#ik

eks#erime. Pertama- eks#erimen 'ukum Bo(le. "ks#erimen ini dimaksudkan untuk

mengukur tekanan atmosir berdasar metode analisa graik melalui titik #otong #ada

salahsatu sumbun(a. %edua- eks#erimen Termometer +as. Pada eks#erimen ini

besaran tekanan di dalam ruang tertutu# digunakan untuk mengukur suhu di dalam

ruang tadi. Kedua eks#erimen itu berdasar hukum Bo(le/+a( 0ussa. Pesan dari kedua

ontoh eks#erimen ini 14 terda#at beragam metode #engukuran tekanan- dan 24

tekanan da#at digunakan sebagai #eubah untuk menentukan besaran isika lainn(a.

1.-.1 ukum Bo/le

0a Tu#uan ,erobaan

;enentukan tekanan atmosir di laboratorium- dengan metode graik

0b asar teori

meter. Inormasi nilai tekanan udara berguna untuk

ramalan uaa- sebab bila di satu tem#at bertekanan auh lebih rendah dari

seharusn(a maka sebentar lagi teradi badai. Selain itu- nilai tekanan atmosir

berguna #ula untuk menentukan tinggi tem#at relati terhada# #ermukaan laut-termasuk uga menentukan tinggi #esa%at udara.

+as dibedakan menadi 2- (aitu gas ideal dan gas seati. +as ideal teradi di dalam

%adah #ada tekanan rendah. 5itinau gas ideal di dalam tabung tertutu# *olume V-

16

16


17/28

#ada tekanan P- suhu T- umlah mol gas n- dan teta#an gas umum &- dikuasai oleh

hukum Bo(le

PV n&T 1.!.1.14

:ika ndan Tteta#- maka n&Tsama dengan sebuah teta#an C- sehingga #ersamaan

1.!.1.14 menadi

PV C 1.!.1.24

Persamaan 1.!.1.24 da#at digunakan untuk menentukan tekanan atmosir tekanan

udara luar4 di laboratorium Po4- dan din(atakan dalam m'g.

0 Metode ,erobaan

.1


18/28

$ambar 1.-.1.1Bagan alat #raktikum $ambar 1.-.1.2Penentuan tekanan atmosir.

0d 5nalisa data

&ntuk eari #i#a r- #ada tekanan udara luar Po- massa enis 'g adalah (- dan

#ere#atan gra*itasi bumi g- maka tekanan di dalam #i#a kiri #ada keadaan kran

tertutu#4 adalah

P PoA(gh 1.!.1.34


19/28

1

2

3

$

)

6

7

!

=

1>

;engetahui tgl HHHHH

Instruktur-

HHHHHHHHHH..4

1.-.2 Termometer $as

0a Tu#uan ,erobaan

;enentukan nilai koeisien tekanan- oleh hubungan antara tekanan dengan suhu gas

#ada *olume teta#.

0b asar teori

Termometer gas berguna untuk mengukur suhu gas (ang din(atakan oleh

tekanan gas itu. ;etode ini biasa digunakan #ada industri (ang memerlukan inormasi

suhu gas di %adah tertutu#- misaln(a di #abrik gula. Tentu saa #eristi%a ini dikuasai

oleh hukum Bo(le/+a(lussa.

&ntuk ka%asan tekanan tertentu- gas (ang *olumen(a dibuat teta#- maka nilai

tekanan gas itu berubah seara linear terhada# #erubahan suhun(a. Ketika gas bersuhu

>oC tekanann(a Pom'g4 dan #ada suhu toC4 bertekanan Pt- #ada koeisien tekanan

*- maka di#enuhi kaitan

19

19


20/28

Pt Po1A*t4

1.!.2.14

Persamaan 1.!.2.14 digunakan sebagai dasareks,erimentermometer gas.

Termometer gas +ambar 1.!.2.14

melibatkan sebuah %adah & ber*olume

teta#. adah itu terhubung dengan #i#a

#enghubung &+4- serta #i#a manometer terbuka $ dan B. Kedua #i#a $ dan B4

terhubung dengan sebuah #i#a karet %. % da#at uga diganti dengan reser*oir

#enadang4 ber#enghisa# (ang da#at ditarik atau didorong dengan #emutar.

$ambar 1.-.2.1Bagan sebuah termometer gas.

5isebabkan oleh *olume gas di &adalah teta#- sehingga #erubahan suhu gas di &

men(ebabkan tinggi #ermukaan air raksa 'g4 di < turun- sedangkan #ermukaan 'g

di Bnaik. Ini men(ebabkan tinggi #ermukaan 'gdi B hB4 dan di$ h$4 berselisih

ht hB h$4. &ntuk tekanan udara luar di B4 adalah Pb- maka tekanan gas di &

#ada suhu tadalah

Pt PbA ht 1.!.2.24

Kombinasi #ersamaan 1.!.2.14 dan 1.!.2.24 memberikan kaitan

ht h$ hB Po1A*t4 Pb 1.!.2.34

Persamaan 1.!.2.34 da#at ditulis dalam bentuk

ht Po*tA C 1.!.2.$4

dimana C Po Pb. Persamaan 1.!.2.$4 da#at digunakan untuk menentukan nilai

Po dan * dengan metode graik. +raik di#lot ht *s. T- dan C di#eroleh dari titik

#otong garis dengan sumbu ht. Pb dibaa #ada barometer (ang ter#am#ang di

dinding laboratorium. Suhu gas dibaa #ada termometer (ang di#asang #ada ruang

di sekitar &. ilai htdiukur dari selisih tinggi #ermukaan 'gdi$dengan di B. 'asil

20

20


21/28

#embaaan barometer Pb4 dan C dari graik- men(ebabkan Po bisa di#eroleh.

->>>.>2$3@oC.

2- Pemuaian Penghubung &+

Seharusn(a suhu &+sama dengan &- teta#i ken(ataann(a &+bersuhu sama dengan

suhu ruangan. Ini men(ebabkan nilai tekanan udara di &+ berbeda dengan (ang

dihara#kan. :ika diketahui *olume &+adalah V&+bersuhu Tkel*in4- dan &ber*olume

V&serta bersuhu T&- maka dengan hukum II 5alton memberikan koreksi tekanan

sebesar

+

+ )1(1'

'

RRR

R

T

T

VV

V1.!.2.)4

Berhubung V&+DD V&- maka #ersamaan 1.!.2.)4 da#at didekati dengan

+

RR

R

T

T

V

V '1 1.!.2.64

oC4. Kombinasi #ersamaan 1.!.2.1 dengan 1.!.2.7 dan !4

memberikan

21

21


22/28


23/28

6. ;enghitung *olume ruang &.

a4 &kurlah diameter dan tinggi mantel ruang &.

b4 Isilah mantel itu dengan air hingga #enuh- kemudian keluarkanlah untuk

diukur *olumen(a. olume ruang &adalah selisih antara *olume mantel

dengan *olume air.

7. ;enghitung *olume &+.

&kurlah diameter luar dari #i#a #enghubung. Kira/kirakan diameter

dalamn(a- ukurlah #anang #i#a #enghubung- dan kemudian hitunglah

*olumen(a.

d. 5nalisa ata

Plotlah graik dengan memilih t sebagai absis sumbu datar4 dan ht sebagai

ordinatn(a sumbu tegak4. &kurlah Pbdengan membaa sika# barometer di dinding

ruangan laboratorium. Tentukan Cmelalui titik #otong garis linear graik di sumbu ht.

Kemudian- tentukan Po. 'itunglah slo#e graik ht*s t- dan tentukan*. Koreksilah nilai

Podengan #ersamaan 1.!.2.!4. ilai*dikoreksi dengan mengambil salahsatu nilai t

dan menera#kann(a #ada #ersamaan 1.!.2.1>4. ilai * hasil ukur adalah nilai *

terkoreksi.

T5BE6 5T5 E"SPEIME7

TEMOMETE $5S

ama Praktikan IP

ama Partner IP

Prodi@8ak 'ari@Tanggal

Pb HHHH..m'g

V& HHHHHm3J

V&+ HHHHHm3J d HHHHmJ t HHHHHm

T HHHHHK

o toC4 T&K4 hBm4 h$m4 htm4

1

2

3

$

23

23


24/28

)

6

7

!

=

1>

;engetahui tgl HHHHH

Instruktur-

HHHHHHHHHH..4

II. SOP Tekanan

2.1 Pendahuluan

Standard ,#erasional Proedure S,P4 untuk besaran tekanan melibatkan 2

as#ek S,P. Kedua as#ek itu adalah a4 saranan(a disebut S,Pa44- dan b4

#engukurn(a disebut S,Pb44. S,Pa4 meli#uti tersedian(a alat- #erangkat- lingkungan-

orang bertugas- dan #rosedur #elaksanaann(a.


25/28

standar bagi #etugas- #elaku atau #engukur- dan hasiln(a beru#a indikasi dan ukuran

ketram#ilan dari #engukur. Tingkat ketram#ilan #engukur din(atakan dalam nilai

#eringkat dari terburuk dengan nilai >- hingga terbaik dengan nilai $4.


26/28

;aksimum 2) 1>>

2.3 SOP Termometer $as

1. S,Pa4

S,P Termometer +asPengertian

Tuuan

Kebiakan

Petugas

Peralatan

ProsedurPelaksanaan

2. S,Pb4

o. 1 2 3 $

1 Pra eks#erimen )2 "ks#erimen 1>

3 Pen(elesaian eks#erimen 3$ Pera%atan alat 2

) 5okumentasi )

;aksimum 2) 1>>

a4tar Pustaka

Pur%adi- B.- dkk- 1==6 Panduan Praktikum .isika #asar- hal 3 9 *- 0aboratorium

8isika 5asar- 8;IP< &+;- og(akarta.+abriel- :.8.- 1==6 8isika Kedokteran- Penerbit Buku Kedokteran "+C- :akartaPo#le- S.- 1==3 !plaining Physics- +CS" "dition- ,?ord &ni*ersit( Press- ,?ord

26

26


27/28

Ri#ka- P.- Ti#ek- >7 /odern Sensors 'anbook- > /easurement0 nstrumentation and !periment

#esign in Physics and !ngineering- Prentie 'all o India Pri*ate 0imited-e% 5elhi

&sher- ;.:.- 1=!) Sensors and Transducers- ;a ;illan- "duation 0td.- 0ondon

htt#@@ka#uk#kusolo.om@2>@>@>[email protected] diakses 2> Se#tember 2>1>

27

27
http://kapukpkusolo.com/20/0/08/SP.Pressurehttp://kapukpkusolo.com/20/0/08/SP.Pressure


28/28

28

modul instrumentasi tekanan

Documents