Upload
kingdom-pandiangan
View
123
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Mata Kuliah Mekanika Fluida
Citation preview
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
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
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
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 :
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)
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
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
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
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)
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
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 :
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)
-