19
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume Oleh : Nama : Kingdomen Pandiangan NPM : 240110120072 Hari, Tanggal Praktikum : Senin, 18 Maret 2013 Asisten Dosen : Andy Pratama Caesar A. Graha Fahmi K. Alamsyah M. Hanifan Ginggi Yofa Sugara Zaitun Firdausiyah Z

Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Mata Kuliah Mekanika Fluida

Citation preview

Page 1: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan

Volume

Oleh :

Nama : Kingdomen Pandiangan

NPM : 240110120072

Hari, Tanggal Praktikum : Senin, 18 Maret 2013

Asisten Dosen : Andy Pratama

Caesar A. Graha

Fahmi K. Alamsyah

M. Hanifan Ginggi

Yofa Sugara

Zaitun Firdausiyah Z

LABORATORIUM SUMBERDAYA AIR

JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2013

Page 2: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

DAFTAR ISI

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang......................................................................................1

1.2 Tujuan Praktikum.................................................................................1

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teri Gas ...............................................................................................2

2.2 Hukum Boyle........................................................................................3

III. METODE PRAKTIKUM

3.1 Alat.......................................................................................................4

3.2 Bahan....................................................................................................4

3.3 Prosedur Praktikum..............................................................................4

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil......................................................................................................5

4.2 Pembahasan..........................................................................................9

V. KESIMPULAN........................................................................................10

DAFTAR PUSTAKA....................................................................................... i

LAMPIRAN..................................................................................................... ii

Page 3: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seperti yang kita ketahui bahwa didunia ini ada 3 bentuk zat yaitu padat,

cair, dan gas. Dari ketiga zat tersebut selain zat padat dua zat lainnya termasuk

kedalam fluida atau zat yang dapat mengalir. Fluida sendiri terbagi menjadi 2

jenis dalam hal pemampatan, yaitu fluida yang dapat dimampatkan (compressible)

yaitu zat gas dan fluida yang tidak dapat dimampatkan (incompressible) yaitu zat

cair. Partikel pada zat gas mempunyai kerengangan yang besar itulah sebabnya zat

gas dapat dipadatkan hingga kepadatan yang menyerupai zat cair pada kondisi

tertentu.

Praktikum ini mengukur perubahan tekanan udara akibat perubahan

volume ini pada intinya bertujuan supaya kita memahami hubungan antara

volume dan tekanan.

1.2 Tujuan Praktikum

1. Mengukur perubahan tekanan udara akibat perubahan volume.

2. Mengetahui faktor yang mempengaruhi perubahan tekanan

3. Mengetahui penggunaan hukum Boyle

4. Mengetahui hubungan perubahan volume terhadap tekanan

5. Menghitung tekanan udara dengan menggunakan hukum Boyle 

Page 4: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Gas

Gas adalah materi yang encer. Sifat ini di sebabkan interaksi yang lemah

diantara 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 ideal adalah gas yang memenuhi asumsi-

asumsi sebagai  berikut :

1. Jumlah partikel gas banyak sekali tetapi tidak ada gaya tarik menarik antar

partikel

2. Setiap partikel gas selalu bergerak dengan arah sembarang

3. Ukuran partikel gas dapat diabaikan terhadap ukuran wadah

4. Setiap tumbukan yang terjadi bersifat lenting sempurna

5. Partikel gas terdistribusi merata pada seluruh ruangan dalam wadah

6. partikel gas memenuhi hukum newton tentang gerak

            Teori kinetik gas membahas hubungan antara besaran-besaran yang

menentukan keadaan suatu gas. Jika gas yang  diamati berada didalam ruangan

tertutup, besaran-besaran yang menentukan keadaan gas tersebut adalah Volume

(V),  Tekanan (P), dan Suhu gas (T). Menurut Proses dan perlakuan yang

diberikan pada gas, terdapat 3 jenis proses, yaitu : isotermal, isobarik, dan

Ishokorik

2.2 Hukum Boyle

Robert Boyle (1627-1691) menyatakan tentang sifat gas bahwa massa gas

(jumlah mol) dan temperature suatu gas dijaga konstan, sementara volume gas

diubah ternyata yang dikeluarkan gas juga berubah sedemikian hingga perkalian

antara tekanan (P) dan volume (V), selalu mendekati konstan. Dengan demikian

suatu kondisi bahwa gas tersebut adalah gas sempurna (ideal). Kemidan hukum

ini dikenal dengan Hukum Boyle, dengan persamaan :

Rumus :

Page 5: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

P1 . V1 = selalu konstan

Atau jika P1 dan V1 adalah tekanan awal dan volume awal,s edangkan P2 dan V2

adalah tekanan dan volume akhir, maka :

P1.V1 = P2.V2 = konstan

Dengan gabungan dari Hukum Boyle dan Gay Lussa, maka dengan keadaan

massa gas konstan, merlaku rumus :

P1V1 = P2.V2 = konstan

T2 T2

Dimana P1,V1 dan T1 adalah tekanan, volume dan temperaturpada keadaan awal

dan P2, V2 dan T2 adalah tekanan, volumedan temperatur pada gas dimana sistem

pada keadaan akhir.

Syarat berlakunya Hukum Boyle adalah bila gas berada dalam keadaan

ideal (gas sempurna), yaitu gas yang terdiri satu atau lebih atom-atom dan

dianggap identik satu sama lain. Setiap molekul tersebut bergerak secara acak,

bebas, dan merata, serta memenuhi persamaan gerak Newton. Yang dimaksud gas

sempurna (ideal) dapat di definisikan bahwa gas yang perbandingannya PV/nT,

dapat didefinisikan sama dengan R pada setiap nesar tekanan. Dengan kata lain,

gas sempurna pada tiap besar tekanan bertabiat sama seperti gas sejati pada

tekanan rendah.

Persaman gas sempurna :

P.V = n.R.T

Keterangan :

P : tekanan gas (Pa)

V : volume gas (m3)

n : jumlah mol gas (mol)

T : temperatur mutlak ( Kelvin)

R : konstanta gas universal (0,082 liter.atm.mol-1.K-1)

Page 6: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

BAB IIIMETODE PRAKTIKUM

3.1. Alat1. Manometer Pipa U

2. Penggaris plastic

3. Alat suntik (pompa)

4. Selang (penghubung manometer pipa U dengan suntikan)

3.2. Bahan

1. Air raksa

3.3. Prosedur Pelaksanaan1. Suntikan pemompa udara yang belum terhubung ke manometer pipa U

(volume diatur sesuai keinginan)

2. Suntikan disambungkan ke manometer pipa U

3. Perhatikan keseimbangan tinggi air raksa pada kaki kiri dan kaki kanan

manometer pipa U

4. Catat volume udara pada suntikan

5. Tangkai suntikan ditekan, sehingga terjadi perubahan udara pada suntikan.

6. Perhatikan perubahan tinggi air raksa yang terjadi

7. Catat volume akhirnya

8. Ulangi langkah tersebut sampai 5 kali percobaan

Page 7: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

NOAwal Akhir

P1 (pascal) V1 (m3) F1 (N) P2(pascal) V2 (m3) F2 (N)1 1.0 13x105  15 x10-6 31,8182  1,18x105 13 x10-6  37,052

2 1.013x105  14 x10-6 31,8182  1,20x105  12 x10-6 37,68

3 1.013x105  12 x10-6 31,8182  1,23x105 10 x10-6 38,622

4 1.013x105  10 x10-6 31,8182  1,28x105 8 x10-6 40,192

5 1.013x105  8 x10-6 31,8182  1,37x105  6 x10-6  43,018

1 atm = 1.013x105 pascald =2 x 10-2 mA=π r2 = 3.14 x (1x10-2)2 = m2

Pada masalah ini dapat kita terapkan Hukum Boyle, sebagai berikut:P1V1 = P2V2

1. P1V1 = P2V2

1,013.105 . 15.10-6 = P2 . 13.10-6

P2 = 1,18.105N/m2

2. P1V1 = P2V2

1,013.105 . 14.10-6 = P2 . 12.10-6

P2 = 1,20.105N/m2

3. P1V1 = P2V2

1,013.105 . 12.10-6 = P2 . 10.10-6

P2 = 1,23.105N/m2

4. P1V1 = P2V2

1,013.105 . 10.10-6 = P2 . 8.10-6

P2 = 1,28.105N/m2

5. P1V1 = P2V2

1,013.105 . 8.10-6 = P2 . 6.10-6

P2 = 1,37.105N/m2

Untuk menghitung F harus diketahui terlebih dahulu P dan A terlebih dahulu,

sebagai berikut:

1 atm = 1.013x105 pascal

Page 8: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

d =2 x 10-2 m ( r = 1x10-2 m)A=π r2 = 3.14 x (1x10-2)2 = 3,14 10-4 m2

1. F1 = P1. A

F1 = 1,013.105 .3,14 10-4 = 31,8182 N

F2 = P2. A

F2 =1,18.105 .3,14 10-4 = 37,052 N

2. F1 = P1. A

F1 = 1,013.105 . 3,14 10-4 = 31,8182 N

F2 = P2. A

F2 = 1,20.105. 3,14 10-4 = 37,68 N

3. F1 = P1. A

F1 = 1,013.105 . 3,14 10-4 = 31,8182 N

F2 = P2. A

F2 = 1,23.105. 3,14 10-4 = 38,622 N

4. F1 = P1. A

F1 = 1,013.105 . 3,14 10-4= 31,8182 N

F2 = P2. A

F2 = 1,28.105. 3,14 10-4 = 40,192 N

5. F1 = P1. A

F1 = 1,013.105 . 3,14 10-4 = 31,8182 N

F2 = P2. A

F2 = 1,37.105. 3,14 10-4 = 43,018 N

Page 9: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

15 14 12 10 80

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

P1=....x105 Pa

V1=.

...x1

0-6m

3

Grafik 1. Perbandingan Volume awal (V1) terhadap tekanan awal (P1)

13 12 10 8 61.05

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

1.4

P2 = ....x105 Pa

V2=

....x

10-

6 m

3

105

Grafik 2. Perbandingan Volume akhir (V2) terhadap tekanan akhir (P2)

Page 10: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

15 14 12 10 80

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

V1= ....x10-6m3

P1 =

....x

105

Pa

105

Grafik 3. Perbandingan Tekanan awal (P1) terhadap Volume awal (V1)

13 12 10 8 61.05

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

1.4

V2=....x10-6 Pa

P2=

....x

105

Pa

105

Grafik 4. Perbandingan Tekanan Akhir (P2) terhadap Volume akhir (V2)

4.2 Pembahasan

Page 11: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

Praktikum yang akan dilaksanakan menggunakan pipa manometer U

sebagai alat yang akan diisi oleh bahan air raksa. Pipa manometer U disambung

menggunakan selang ke alat suntikan yang difungsikan sebagai pompa.

Penggunaan alat suntik sebagai pompa dikarenakan kita akan mengukur

perubahan tekanan terhadap perubahan volume.

Pertama catat volume awal raksa pada kondisi dimana tidak ada gaya yang

mempengaruhi air raksa pada manometer akan memiliki ketinggian yang

seimbang, lalu setelah diberikan tekanan kepada air raksa tersebut dengan cara

menyuntikan udara atau mendorong suntikan yang berisi udara ke pipa

manometer tersebut maka akan terjadi perbedaan ketinggian yang berarti adanya

perubahan volume pada air raksa tersebut.

Kebocoran pada alat yang digunakan akan mempengaruhi tekanan pada air

raksa, jadi alat yang kita gunakan harus terhindar dari kerusakan agar tidak

mengganggu praktikan menyelesaikan praktikum.

Setelah melakukan 5 kali pengukuran dengan ketinggian yang berbeda-

beda, maka dengan menggunakan rumus p1 x v1 = p2 x v2 = pn x vn. Setelah

mendapatkan data V1 dan V2, kita bisa mencari P2 dengan rumus P2 =

P1.V1/V2.untuk P1, sudah dijelaskan sebelumnya bahwa tekanannya sama. Jadi P1

= 1 atm = 1.013x105.

Selain mencari P2, kita juga harus mencari F. F kita bisa dapatkan dengan

rumus F = P.A . A adalah π r2 . Diameter dari suntikan tersebut adalah 2.0 cm.

Jadi r= 1.0 cm. Kita bisa langsung memasukan angka ke rumus dari data-data

yang sudah didapat sebelumnya.

Jika semua data penghitungan sudah didapat, kita bisa langsung membuat

grafik dari data tersebut. Selain itu dalam melakukan pengukuran diperlukan

ketelitian yang tinggi sehingga hasil yang di peroleh merupakan hasil yang akurat.

BAB V

KESIMPULAN

Pada praktikum mengukur perubahan tekanan udara akibat perubahan

volume dapat di simpulkan bahwa :

Page 12: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

1. Pada praktikum ini bahwa Hukum Boyle adalah sebagai dasar dari

perhitungan.

2. Sejumlah gas dengan massa,suhu dan berat tetap, perkalian antara tekanan

dan volumenya adalah konstan.

3. Perubahan tekanan yang terjadi sangat di pengaruhi oleh perubahan

volume.

DAFTAR PUSTAKA

Aris, Bambang. 2003. “Mekanika Fluida”.Bandung. ( Diakses pada Kamis 20 Maret 2013 Pukul 21:35 WIB)

Halliday Resnick dan Pantyr Erwin Sucipto Buku Mekanika Gluida Terdapat pada http://yefrichan.wordpress.com/2010/08/16/perubahan-tekanan-udara/_(Diakses pada Jumat , 21 Maret 2013. Pukul 22.30 WIB)

Dwisusilo Terdapat pada http://www.belawan.co.cc/r/rumus-debit-aliran-dalam-pipa.html ( Diakses pada Minggu , 24 Maret 2013. Pukul 20.30 WIB)

Page 13: Mengukur Perubahan Tekanan Udara Akibat Perubahan Volume.docx

-