(Kelompok 6) Aplikasi Hukum 2 Termodinamika_Air Conditioning (AC)

Proses Pembuatan Pedang

Termodinamika

HUKUM TERMODINAMIKA II

Hukum 1 Termodinamika

Aplikasi Hukum Termodinamika 1 (Balon)

Mesin Stirling Sederhana (Aplikasi Hukum Termodinamika)

Goesmart - Termodinamika

suhu dan kalor

TERMOMETER

        Alat untuk mengukur suhu adalah trmometer. Termometer memanfaatkan sifat termometrik zat untuk mengukur suhu. Sifat termometrik zat adalah sifat fisis zat yang berubah ketika dipanaskan, misalnya volume zat cair, panjang logam, hambatan listrik seutas kawat platina, tekanan gas pada volume tetap, dan warna pijar kawat (filamen) lampu.

      Ada beberapa jenis termometer, tetapi pengoprasiannya selalu bergantung pada jumlah kandungan unsur yang berubah dengan temperatur. Termometer yang paling umum bergantung pada pemuaian bahan sesuai peningkatan temperatur.

Jenis-jenis Termometer yaitu :

a) Termometer berdasarkan isinya :

1) Termometer zat padat

     Termometer zat padat menggunakan prinsip perubahan hambatan logam konduktor terhadapap suhu sehingga sering juga disebut sebagai termometer hambatan. Biasanya termometer ini menggunakan kawat platina halus yang dililitkan pada mika dan dimasukkan dalam tabung perak tipis tahan panasp.

2) Termometer zat cair

          Termometer zat cair dibuat berdasarkan perubahan volume. Zat cair yang digunakan biasanya raksa atau alkohol. Keduanya dipilih karena masing-masing mempunyai kelebihan yaitu:

1. Raksa

Kelebihan :

Ø Raksa membeku pada suhu -39°C dan mendidih pada suhu 357°C sehingga termometer raksa paling tepat untuk mengukur suhu-suhu tinggi sampai dengan 357°C

Ø Raksa mengkilap sehingga mudah untuk dilihat

Ø Raksa tampak jelas saat naik atau turun akibat memuai atau menyusut karena mengalami pemanasan atau pendinginan.

Ø Tidak membasahi dinding

Ø Raksa merupakan penghantar panas yang baik

Ø Pemuainnya teratu

Kekurangan:

Ø Bila pecah dapat menimbulkan bahaya

Ø Harga mahal

2. Alkohol

Kelebihan :

Ø Alkohol membeku pada suhu –114,9°C dan mendidih pada suhu 78°C sehingga termometer alkohol paling sesuai untuk mengukur suhu-suhu rendah sampai dengan –144,9°C

Ø Pemuaiannya 6 kali lebih besar daripada raksa sehingga pengukuran mudah diamati

Ø bahaya yang ditimbulkan sangat kecil ketika terjadi kasus kerusakan pada termometer

Ø harganya lebih murah

Kekurangan :

Ø membasahi dinding kaca

Ø pemuaiannya tidak teratur

Ø tidak dapat digunakan untuk mengukur suhu tinggi

Ø tidak berwarna sehingga susah untuk dilihat

3) Termometer gas

      Termomter gas menggunakan prinsip pengaruh suhu terhadap tekanan. Bagan alat ini sama seperti nanometer. Pipa U yang berisi raksa mula-mula permukaannya sama tinggi. Jika salah satu ujungnya dihubungkan dengan ruangan yang bersisi gas bertekanan, maka akan terjadi selisih tinggi.

b) Termometer berdasarkan penggunaannya yaitu:

1)   termometer klinis

      Termometer ini khusus digunakan untuk mendiaknosa penyakit dan bisanya diisi dengan raksa atau alkhohol. Termometer ini mempunyai lekukan sempit diatas wadahnya yang berfungsi untuk menjaga supaya suhu yang ditunjukkan setelah pengukuran tidak berubah setelah termometer diangkat dari badan pasien. Skala pada termometer ini antara 35°C sampai 42°C.

2) termometer laboratorium

       Termometer ini menggunakan cairan raksa atau alkhohol. Jika cairan bertambah panas maka raksa atau alkhohol akan memuai sehingga skala nya bertambah. Agar termometer sensitif terhadap suhu maka ukuran pipa harus dibuat kecil (pipa kapiler) dan agar peka terhadap perubahan suhu maka dinding termometer (reservoir) dibuat setipis mungkin dan bila memungkinkan dibuat dari bahan yang konduktor.

3)   termometer ruangan

        Termometer ini berfungsi untuk mengukur suhu pada sebuah ruangan. Pada dasarnya termometer ini sama dengan termometer yang lain hanya saja skalanya yang berbeda. Skala termometer ini antara -50°C sampai 50°C .

4)   termometer digital

        Karena perkembangan teknologi maka diciptakanlah termometer digital yang prinsip kerjanya sama dengan termometer yang lainnya yaitu pemuaian. Termometer digital menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaiannya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang langsung bisa dibaca

Referensi
Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga

SIFAT ANOMALI AIR

        

        Kebanyakan zat memuai ketika dipanaskan. Akan tetapi hal itu tidak berlaku untuk air pada rentang suhu 0 °C hingga 4C°. Jika air dipanaskan pada rentang suhu ini, air tidak memuai justru menyusut seiring kenaikan suhu. Di atas suhu 4°C, air memuai jika dipanaskan. Perlaku aneh air ini dinamakan sifat anomali air. Pada gambar disamping menunjukkan volum yang ditempati 1 g air sebagai fungsi suhu. Nampak bahwa volum air minimum terjadi pada suhu 4°C. Karena massa jenis zat berbanding terbalik dengan volumnya, maka massa jenis air maksimum terjadi 4°C. Air juga memuai saat membeku menjadi es. Itulah sebabnya es mengapung pad permukaan air.

       

        Sifat anomali air mempunyai efek penting pada kehidupan hewan dan tumbuhan air selama musim dingin. Ketika suhu air danau berada di atas 4°C dan mulai mendingin karena kontak dengan udara dingin di atasnya, air dipermukaan tenggelam karena mempunyai massa jenis yang lebih besar dan digantikan oleh air yang lebih hangat di bawahnya. Proses ini berlangsung sampai suhunya mencapai 4 °C. Ketika suhu permukaan turun menjadi kurang dari 4 °C, massa jenis air di dekat permukaan menjadi lebih kecil daripada massa jenis air yang lebih hangat dipermukaannya. Akibatnya, aliran ke bawah berhenti dan air didekat permukaan tetap terjaga lebih dingin daripada air dibawahya. Pada saat air dipermukaan membeku, es terapung karena mempunyai massa jenis yang lebih kecil daripada air. Air di dasar tetap terjaga 4°C sampai seluruh air danau membeku.

        

        Jika air beprilaku seperti zat lain, penyusutan akan terjadi terus-menerus pada saat pendinginan dan pembekuaan. Sehingga air di dasar danau akan membeku terlebih dahulu. Sirkulasi akibat perubahan massa jenis akan terus mengalirkan air yang hangat kepermukaan untuk pendinginan secara efesien. Sehingga danau akan membeku dengan mudah. Tentu saja hal ini akan membinasakan dengan segera seluruh kehidupan hewan dan tumbuhan yang tidak tahan beku. Jadi, dengan adanya sifat anomali ini jarang air membeku seluruhnya. Lapisan es dipermukaan akan bertindak sebagai isolator untuk mengurangi aliran kalor dari air ke udara dingin di atasnya. Sifat aneh air tetapi menakjubkan ini memungkinkan adanya kehidupan di dasar danau pada daerah-daerah yang mengalami musim dingin.

Referensi

Ruwanto, Bambang.2007.Asas-asas Fisika. Jakrata:Erlangga

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta:Erlangga

PENERAPAN KALOR PADA LEMARI ES

         Aplikasi dalam bidang teknologi yang menggunakan prinsip bahwa pada waktu menguap diperlukan kalor adalah pada lemari es dan pendingin ruangan. Udara yang ditiupkan melalui eter mempercepat penguapan eter. Untuk menguap, eter memerlukan kalor yang diambil dari eter cair itu sendiri sehingga eter cair mendingin, yaitu di bawah C. Pada saat yang sama, karena suhu eter rendah maka terjadi perpindahan kalor dari air ke eter, sehingga pada akhirnya air membeku menjadi es.

         Prinsip kerja mesin pendingin seperti penguapan eter. Jika pada kegiatan tersebut eter yang menguap menghilang, maka pada lemari es, zat pendingin yang telah menguap tidak dibuang tetapi dimampatkan oleh sebuah pompa sehingga mencair kembali. Alat pendingin lemari es terdiri dari pompa pembeku, penukar panas, dan katup pemuaian.

       

         Pompa menarik uap freon yang keluar dari pembeku, memampatkannya dan meneruskannya ke penukar panas pada tekanan tinggi. Suhu uap freon sekarang menjadi lebih besar daripada suhu udara sekitar penukar panas sehingga uap freon akan melepaskan kalornya ke udara sekitar, dan uap freon mengembun menjadi cair. Bukti dari pelepasan kalor ke udara sekitar adalah tangan kita yang akan merasa panas ketika menyentuh sirip-sirip penukar panas pada bagian belakang lemari es.

         

         Freon cair yang keluar dari kondensor menuju ke katup pemuaian. Disini freon cair memuai dan kelajuan pemuaiannya diatur oleh katup pemuaian. Akibat pemuaian, freon cair akan menyerap kalor dari bahan yang disimpan di dalam lemari es sehingga bahan tersebut akan mendingin, sedangkan freon cair akan menguap. Uap freon yang keluar dari pembeku kemudian ditarik oleh pompa untuk mengulangi siklus berikutnya.

         

           Siklus akan berulang terus-menerus sehinga lemari es seakan-akan berfungsi mengambil kalor dari bahan-bahan makanan dalam lemari es dan membebaskan kalor-kalor ini ke lingkungan.

PERPINDAHAN KALOR SECARA KONDUKSI

Perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor pada suatu zat tanpa disertai dengan perpindahan molekul-molekul zat yang menjadi perantaranya. Contohnya:
Peristiwa memanasnya ujung besi akibat ujung satunya dipanaskan dengan api. Dalam peristiwa tersebut, molekul-molekul besi tidak mengalami perpindahan, melainkan hanya menghantarkan kalornya saja.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Perpindahan Kalor Secara Konduksi yaitu:

1. Beda suhu diantara kedua permukaan DT =T1-T2

(makin besar beda suhu makin cepat perpindahan kalor)

2. Ketebalan dinding d

(makin tebal dinding makin lambat perpindahan kalor)

3. Luas permukaan A

(makin luas permukaan makin cepat perpindahan kalor)

4. Konduktivitas termal zat k

Merupakan ukuran kemampuan zat menghantara n kalor , makin besar nilai k makin cepat perpindahan kalor

Dengan persamaan:

Keterangan:

T1 = ujung batang logam bersuhu tinggi (0C)

T2 = ujung batang logam bersuhu rendah (0C)

A = luas penampang hantaran kalor dan batang logam (m2)

l = panjang batang (m)

k = konduktivitas kalor (J/s m 0C)

Perpindahan Kalor Secara Konduksi Dalam Kehidupan Sehari-hari yaitu:

Konduktor dan Isolator pada panci untuk memasak

Konduktor dan isolator pada setrika listrik

PERPINDAHAN KALOR SECARA RADIASI

PERPINDAHAN KALOR SECARA RADIASI

         Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor yang tidak memerlukan perantara apapun. Contohnya: ketika kita duduk dan mengelilingi api unggun, kita  merasakan hangat walaupun kita tidak bersentukan dengan apinya secara langsung. Dalam kedua peristiwa di atas, terjadi perpindahan panas yang dipancarkan oleh asal panas tersebut sehingga disebut dengan Radiasi.

Contoh lainnya yaitu ketika kita mendekatkan tangan kita pada bola lampu yang sedang menyala. Rasa panas lampu akan memengaruhi tangan kita sehingga tangan kita terasa panas. Hal ini menunjukkan bahwa rasa panas dari lampu dipindahkan secara radiasi atau pancaran.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Laju Perpindahan Kalor Secara Radiasi

Tetapan Stefan Boltzmann

Luas permukaan A, makin besar luas permukaan makin cepat perpindahan kalor

Suhu, makin besar beda suhu makin cepat perpindahan kalor

Emisivitas

dengan persamaan :

Keterangan : H = laju aliran kalor tiap satuan waktu (J/s atau watt)

Q = kalor yang dialirkan (J)

t = waktu (s)

A = luas (m2), luas permukaan lingkaran = 4.p.r2

T = suhu (K)

e = emisivitas benda (tanpa satuan)

(e bernilai 1 untuk benda hitam sempurna, dan bernilai 0 untuk benda tidak hitam sama sekali. Pengertian benda hitam sempurna disini adalah benda yang memiliki kemampuan menyerap semua kalor yang tiba padanya, atau mampu memancarkan seluruh energi yang dimilikinya).

Contoh:

1. Benda hitam sempurna luas permukaannya 0,5 m2 dan suhunya 27 ºC. Jika suhu sekelilingnya 77 ºC, hitunglah:
a. kalor yang diserap persatuan waktu persatuan luas
b. energi total yang dipancarkan selama 1 jam.

Jawab:

Benda hitam, maka e = 1

T1 = 300 K

T2 = 350 K

= 5,672.10 s -8 watt/m2K4

a. R = e s ( T24 - T14)
= 1. 5,672.10-8 (3504 - 3004)
= 391,72 watt/m2

b. R = Q/A.t

Q = R. A. t
Q = 391,72. 0,5. 3600 = 705060 Joule

Perpindahan Kalor Secara Radiasi Dalam Kehidupan Sehari-hari

Pendiangan rumah

Rumah kaca dan efek rumah kaca

Panel surya

PEMUAIAN ZAT

PEMUAIAN ZAT PADAT

Pemuaian zat padat sering menimbulakan masalah. Pada kehidupan sehari-hari kita dapat mengamati apabila kaca jendela secara terus menerus terkena panas maka kaca jendela tersebut dapat pecah karena mengalami memuai. Oleh karena itu, bingkai kaca jendela selalu didesain ukurannya sedikit lebih besar daripada ukuran kacanya. Contoh lainnya pada rel kereta api.

Apabila rel secara terus menerus mengalami pemanasan, maka akan menyebabkan rel melengkung. Oleh karena itu, desain awal sambungan rel kereta menyediakan celah di antara sambungan du batang relnya.

Dari penjelasan di atas, dapatkah Anda menyebutkan beberapa contoh lagi masalah-masalah yang ditimbulkan pemuaian zat padat dan cara mengatasinya ?

Selain itu pemuaian juga dapat dimanfaatkan . perbedaan pemuaian antara dua keping logam yang berbeda koefisien muainya pada keping bimetal dimanfaatkan pada saklar termal, termostat bimetal, termometer bimetal, dan lampu sen mobil. Keping bimetal sangat peka terhadap perubahan suhu ketika dipanaskan keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih kecil (invar). Sebaliknya ketika didinginkan keping melengkung ke arah logam yang koefisien muainya lebih besar (perunggu).
perhatikan gambar di bawah ini

zat atau benda padat mengalami pemuaian kesegala arah. Untuk kasus zat padat yang ukuran lebar dan tingginya relatif kecil ddaripada ukuran panjangnya, pemuaian hanya dianggap terjadi pada arah panajng. Pemuaian jenis ini disebut pemuaian panajang. Biasanya pemuaian panjang terjadi pada kawat logam.

Adapun untuk kasus zat padat yang ketebalannya relatif kecil daripada diameternya, pemuaian dianggap terjadi pada luas benda tersebut. Pemuaian disebut pemuaian luas. Biasanya pemuaian luas terjadi pada lempengan atau plat. Luas merupakan besaran turunan dari besaran panjang. Hal ini berarti pemuaian luas pada dasarnya adalah pemuaian panjang juga. Begitu pula untuk dengan volume benda tertentu. Akan mengalami pemuaian volum yang pada dasarnya merupakan pemuaian panjang.

Pemuaian pada zat padat ada 3:

1. Pemuaian panjang

Jika suatu benda padat dipanaskan,benda tersebut akan memuai kesegala arah. Dengan kata lain ukuran panajng, luas dan volum benda bertambah. Untuk benda padat yang panjang tetapi luas penampangnya kecil, misalnya jarum rajut,kita dapat hanya memperhatikan pemuaian zat padat ke arah memanjangnya.

Untuk membandingkan muai panjang dari bebagai logam yang berbeda jenis ketika dipanaskan kita dapat menggunakan alat Muschenbrock. Misalnya, ketika tiga batang logam yang berbeda jenis (aluminium, tembaga dan besi) dan sama panjang dipanaskan, maka walaupun ketiga batang yang panjangnya sama ini mengalami kenaikan suhu yang sama, tetapi pertambahan panjang ketiganya ini berbeda. Perbedaan pertambahan panjang ini disebabkan oleh perbedaan koefisiea muai panjang

koefisien muai panjang adalah (a) suatu bahan adalah perbandingan antara pertambahan panjang (Dl) terhadap panjang awal benda (lo) per satuan kenaiakn suhu (DT). Secara sistematis ditulis :

2. Pemuaiana luas

Pemuaian luas adalah pertambahan ukuran luas suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian luas terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang dan lebar, sedangkan tebalnya sangat kecil dan dianggap tidak ada. Contoh benda yang mempunyai pemuaian luas adalah lempeng besi yang lebar sekali dan tipis. Pada pemuian luas faktor yang mempengaruhi pemuaian luas adalah luas awal, koefisien muai luas, dan perubahan suhu. Karena sebenarnya pemuaian luas itu merupakan pemuian panjang yang ditinjau dari dua dimensi maka koefisien muai luas besarnya sama dengan 2 kali koefisien muai panjang.

3. Pemuaian volum

Pemuaian volum adalah pertambahan ukuran volume suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian volume terjadi pada benda yang mempunyai ukuran panjang, lebar dan tebal. Contoh benda yang mempunyai pemuaian volume adalah kubus, air dan udara. Volume merupakan bentuk lain dari panjang dalam 3 dimensi karena itu untuk menentukan koefisien muai volume sama dengan 3 kali koefisien muai panjang.

Referensi

Mundilarto, dkk.2007.Fisika 1 untuk SMP Kelas VII.Jakarta:Yudhistira

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga

http://alljabbar.wordpress.com/2008/03/30/pemuaian/

SKALA TERMODINAMIKA

SKALA PADA TERMOMETER

Suhu merupakan derajat panas atau dinginnya suatu benda. Suhu termasuk besaran skalar dengan satuan pokoknya adalah Kelvin (K). Namun ada beberapa jenis skala yang dibuat oleh para ilmuwan yaitu:

a) Skala Fahrenheit

        Saat ini, kebanyakan dari beberapa orang awan lebih sering menggunakan temometer Merkuri. Termometer Merkuri pertama kali dibuat oleh Daniel G. Fahrenheit. Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandungan Merkuri di ujung bawahnya. Karena untuk pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, maka merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Pada skala Fahrenheit titik beku air bernilai 32 dan titik didih air diberi angka 212. Suhu es yang dicampur dengan garam ditetapkan sebagai 0ºF. Di antara titik beku dan titik didih dibagi 180 skala.

b) Skala Reamur

        Skala Reamur adalah skala suhu yang dinamai menurut penemunya yaitu Rene Antoine Ferchault de Reaumur. Pada tahun 1731 Reamur mengusulkan titik beku air 0 derajat dan titik didih air 80 derajat Reamur. Jadi, satu derajat Reamur sama dengan 1,25 derajat Celsius atau kelvin. Skala ini mulanya dibuat dengan alcohol. Skala Reamur digunakan secara luas di Eropa, terutama di Perancis dan Jerman. Namun kemudian digantikan oleh Celsius. Saat ini skala Reamur jarang digunakan kecuali di industri permen dan keju.

c) Skala Celcius

         Skala suhu yang paling banyak dipakai di seluruh dunia adalah Skala Celcius. Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu yaitu dengan nilai 0 untuk titik beku dan nilai 100 untuk titik didih. Pada tahuntersebut pula Anders Celsius mempublikasikan sebuah buku berjudul “Penemuan Skala Temperatur Celsius” yang sebagian isinya menjelaskan metoda kalibrasi alat termomometer

d) Skala Kelvin

          Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut dengan kondisi nol mutlak. Namun, skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini. Lord Kelvin (1842 - 1907) adalah orang pertama yang mengusulkan skala mutlak dari suhu. Studinya terhadap teori Carnot (teori tentang mesin ideal dengan efisiensi mendekati 100%) menuntunnya ke ide bahwa kalor tidak pernah berpindah secara spontan dari benda bersuhu rendah ke benda bersuhu tinggi.Teori ini dikenal sebagai hukum kedua termodinamika. Pada skala Kelvin, tidak ada skala negatif karena titik beku air ditetapkan sebesar 273 K dan titik didih air ditetapkan sebesar 373 K. Hal ini berarti suhu 0 K sama dengan –273 °C. Yang kemudian suhu ini dikenal sebagai suhu nol mutlak. Para ilmuwan yakin bahwa pada suhu nol mutlak, molekul-molekul diam atau tidak bergerak. Dengan alasan inilah skala Kelvin sering digunakan untuk keperluan ilmiah. Skala Kelvin merupakan satuan internasional untuk temperatur.

Jarak skala termometer

· C = 100-0 ; 100:20 = 5

· R = 80-0 ; 80:20 = 4

· F = 212-32 ; 212:20 = 9

· K= 373-273 ; 373:20 = 5

·

Untuk mengubah dari X ke skala Y dapat dilakukan dengan cara angka perbandingan dikalikan dengan “P” ditambah titik beku

· C = 5P + 0

· R = 4P + 0

· F = 9P + 32

· K= 5P + 273

Referensi

Kanginan, Marthen.2006.Fisika untuk SMA Kelas X.Jakarta:Erlangga
Seran, Goris. 2004. Fisika SMA/MA Kls X. Jakarta : Grasindo.
http://fisikarudy .com/2010/04/01/termometer-suhu-dan-kalor-1/

Kalor dan Termodinamika (6/7)

Alat ukur tekan Pressure Gauge

 A.ALAT PENGUKUR TEKANAN ( PRESSURE GAUGE)

 Apa itu pressure gauge?

Pressure gauge adalah alat yang digunakan untuk mengukur tekanan fluida (gas atau liquid) dalam tabung tertutup. Satuan dari alat ukur tekanan ini berupa psi (pound per square inch), psf (pound per square foot), mmHg (millimeter of mercury), inHg (inch of mercury), bar, atm (atmosphere), N/m^2 (pascal).

Sebelum melangkah ke pembahasan tentang pressure gauge, ada baiknya kita bahas tentang tekanan itu sendiri. Tekanan dibagi menjadi beberapa, antara lain :

Absolute Pressure yaitu tekanan yang dihitung berdasarkan tekanan referensi 1 atm. Besaran tekanan absolute lebih dikenal dengan PSIA. (PSIA = PSIG + Patm).

Gauge pressure yaitu tekanan positif terhadap tekanan referensi 1 atm, yang berarti tekanan ini lebih besar dari 1 atm. Besaran tekanan gauge lebih dikenal dengan PSIG. Dalam kondisi ini maka PSIG > 1 atm.

Vaccum pressure yaitu tekanan negatif terhadap tekanan atmosfir atau bisa juga dikatakan tekanan vaccum ini berada dibawah tekanan atmosfir sehingga bernilai negatif. PSIA < 1 atm.

Hydrostatic pressure yaitu tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan ini terjadi karena adanya berat air yang membuat cairan tersebut mengeluarkan tekanan. Tekanan sebuah cairan bergantung pada kedalaman cairan di dalam sebuah ruang dan gravitasi juga menentukan tekanan air tersebut.Hubungan ini dirumuskan sebagai berikut: "P = ρgh" dimana ρ adalah masa jenis cairan, g (10 m/s2) adalah gravitasi, dan h adalah kedalaman cairan.

Differential pressure yaitu tekanan yang diukur terhadap tekanan lain. Besarannya PSID.

Untuk mengukur pressure / tekanan terdapat beberapa elemen pengukur, yaitu :

1. Bourdon Tube.

Bourdon tube adalah tabung dengan ujung tertutup yang apabila diberikan pressure, bentuknya akan meregang sesuai besarnya pressure yang diberikan, serta dapat kembali ke bentuk semula. Terdapat beberapa bentuk bourdon tube, yaitu:

Bourdon C : Bourdon tube dengan bentuk menyerupai huruf “C”.

Bourdon Spiral : Bourdon tube dengan bentuk spiral.

Bourdon Helix : Bourdon tube dengan bentuk helical.

2. Bellows

Bellows adalah elemen pengukur tekanan yang mampu ber-defleksi (mengembang). Bellows akurat untuk digunakan mengukur tekanan gage (Pgage) dengan range antara absolute zero sampai 350 kPa. Terdiri atas sebuah tubing metal yang bisa mengembang searah mengikuti panjangnya. Bellows dengan diameter yang lebar bisa membaca low pressure lebih baik daripada bourdon tube.

3. Diafragma

Diafragma adalah piringan fleksible (flexible disc) yang bisa berbentuk tipis (flat diaphragm) atau memiliki lipatan konsentris (corrugated diaphragm) seperti ditunjukkan pada gambar di atas.

4. Capsule Diafragma

Capsule tersusun atas dua buah diafragma yang dilas bersama-sama di sekitar lingkarannya. Sensitivitas capsule meningkat proporsional dengan diameternya, yang pada umumnya berdiameter secara konvensional bervariasi antara 25 sampai 150 mm.

Berbagai macam produk pressure gauge di lapangan, menggunakan salah satu dari keempat elemen tersebut diatas. Pressure gauge dipasang untuk mengukur tekanan di dalam pipa atau tangki. Jenis-jenis pressure gauge bisa berupa pressure gage mekanik atau digital.

.

ALAT UKUR TEKANAN ( MANOMETER )

   A. MANO METER

Definisi manometer. Manometer adalah alat pengukur tekanan udara di dalam ruang tertutup. Ada beberapa macam manometer sebagai berikut :

1. Manometer zat cair

Manometer zat cair biasanya merupakan pipa kaca berbentuk U yang berisi raksa. Manometer jenis ini dibedakan menjadi manometer raksa yang terbuka dan manometer raksa yang tertutup.

a. Manometer raksa ujung terbuka 

Manometer raksa ujung terbuka digunakan untuk mengukur tekanan gas dalam ruang tertutup bila tekanannya sekitar 1 atmosfer. Pada pipa U berisi raksa, pada salah satu ujungnya dihubungkan dengan ruangan yang akan diukur tekanannya, sedangkan ujung yang lain berhubungan dengan udara luar (atmosfer). Sebelum digunakan, permukaan raksa pada kedua pipa U adalah sama tinggi. Setelah dihubungkan dengan ruang yang akan diukur tekanannya, maka permukaan raksa pada kedua pipa menjadi tidak sama tingginya. 

Jika tekanan gas dalam ruanagn tertutup lebih besar dari pada tekanan udara luar, maka akan mendorong raksa dalam pipa U. permukaan raksa pada pipa terbuka lebih tinggi daripada permukaan raksa pada pipa yang berhubungan dengan ruang tertutup. Misalkan selisih tinggi raksa adalah Δh, maka tekanan ruangan sebesar  

                                                              P = Bar + Δh .  

Jika tekanan dalam gas dalam ruangan tertutup lebih rendah daripada tekanan udara luar, maka permukaan raksa pada pipa terbuka akan lebih rendah daripada permukaan raksa pada pipa yang berhubungan dengan ruang tertutup. Misalkan selisih tinggi raksa adalah Δh, maka tekanan gas dalam ruang an sebesar

                                                             P = Bar . Δh 

Keterangan : 

Bar : tekanan udara luar 

Δh : tekanan gas dalam ruang tertutup

B. Manometer raksa ujung tertutup 

Manometer ini pada prinsipnya sama dengan manometer ujung terbuka, tetapi digunakan untuk mengukur tekanan ruangan lebih dari 1 atmosfer. Sebelum digunakan, tinggi permukaan raksa sama dengan tekanan di dalam pipa tertutup 1 atmosfer. Jika selisih tinggi permukaan raksa pada kedua pipa adalah Δh cm, maka tekanan ruang tersebut sebesar :

                                                          P₂ = (P₁+Δh) cmHg

Kteterangan : 

P₁ : tekanan udara mula-mula dalam pipa 

Dh : selisih tinggi permukaan raksa kedua pipa 

P₂ ; besarnya tekanan udara yang diukur

2. Manometer logam
Manometer logam digunakan untuk mengukur tekanan gas yang sangat tinggi, misalnya tekanan gas dalam ketel uap.

Cara kerja manometer ini didasarkan pada plat logam yang bergerak naik turun bila ada perubahan tekanan. Gerak ujung plat logam diterusakan oleh jarum jam penunjuk skala. Beberapa manometer logam antara lain manometer Bourdon, manometer Shaffer Budenberg, dan manometer ban.

3. Manometer Mac Leod
Manometer mac leod digunakan untuk mengukur tekanan udara yang lebih kecil dari 1 mmHg. Cara kerja manometer ini pada prinsipnya sama seperti manometer raksa ujung tertutup. Jika selisih tinggi raksa di pipa S dengan pipa E adalah Δh cmHg, maka tekanan yang terukur sebesar P = 1 / 10.000 x Δh cmHg

ALATPENGUKUR TEKANAN

aA.Pengertian Barometer

 Definisi barometer adalah alat untuk mengukur tekanan udara luar (tekanan atmosfer). Barometer sederhana adalah barometer raksa atau barometer Torricelli. Pengukur tekanan dengan barometer ini dengan cara menghitung tinggi permukaan raksa pada bejana (bentuk lurus) atau selisih tinggi permukaan raksa pada bejana (bentuk J).

Barometer Torricelli ditemukan oleh ilmuwan fisika berkebangsaan Italia, bernama Evangelista Torricelli (1608 – 1647)  mula-mula tabung kaca yang panjangnya 1 meter diisi raksa, kemudian tabung kaca diubalik dan dipasang pada statif. Ternyata, sebagian raksa turun ke bejana dan pada bagian atas tabung terdapat ruang hampa yang disebut ruang hampa Torricelli. Tinggi raksa dalam tabung adalah 76 cm. tekanan raksa setinggi 76 cm inilah yang dimaksudkan tekanan 1 atmosfer.

Jenis barometer yang lain adalah barometer logam atau barometer aneroid.

Barometer berita terkini hanya di penting, panas, perlu dan seruu. Itu adalah salah satu contoh yang digunakan sebagai suatu tolak ukur. Jangan lupa menyimak artikel saya yang lainnya yaitu penting, panas, perlu dan seruu

TEKANAN

TEKANAN

Dua orang yang kekuatan ototnya sama memasang paku pada sebuah kayu, yang satu menggunakan paku yang ujungnya runcing dan yang lain menggunakan paku yang ujungnya tumpul. Ternyata, paku yang ujungnya runcing akan menancap lebih dalam daripada paku yang ujungnya tumpul. Mengapa paku yang ujungnya tumpul tidak dapat menancap lebih dalam daripada paku yang ujungnya runcing? Apakah peristiwa tersebut memiliki hubungan dengan konsep tekanan?

Jika kamu perhatikan, balon udara dan kapal selam memiliki ukuran yang relatif sangat besar. Namun demikian, balon udara mampu terbang dan melayang ke angkasa, sedangkan kapal selam dapat dikendalikan supaya mampu tenggelam, melayang, bahkan mengapung di permukaan laut. Mengapa hal itu bisa terjadi? Prinsip apakah yang berlaku pada balon udara dan kapal selam? Pelajarilah bab ini dengan saksama karena kamu akan menemukan jawabannya.

A. Pengertian Tekanan

Berhati-hatilah jika kamu memegang benda tajam, seperti pisau atau jarum. Mengapa demikian? Benda-benda tersebut selain sangat dibutuhkan untuk memudahkan melakukan usaha, juga dapat menyebabkan tubuh kamu terluka. Adapun pisau tumpul ataupun jarum tanpa ujung runcing sukar untuk dapat digunakan melakukan kerja. Mengapa demikian?

Apabila kamu perhatikan kaki-kaki unggas, seperti ayam, itik, ataupun burung yang lainnya, ternyata memiliki bentuk yang berbeda-beda. Mengapa demikian? Tuhan telah menciptakan kaki binatang tersebut sedemikian rupa sesuai dengan fungsinya. Ada yang berfungsi untuk berjalan, mencengkeram, dan berenang. Jika ayam dan itik berjalan di jalan yang berlumpur, ternyata kedua bekas kaki unggas tersebut memiliki kedalaman yang berbeda. Bekas kaki apakah yang lebih dalam?

Beberapa peristiwa tersebut sangat berhubungan dengan salah satu konsep Fisika, yaitu tekanan. Jadi, apakah tekanan itu?

B. Tekanan pada Zat Padat

Ketika kamu mendorong uang logam di atas plastisin, berarti kamu telah memberikan gaya pada uang logam. Besarnya tekanan uang logam pada plastisin bergantung pada besarnya dorongan (gaya) yang kamu berikan dan luas bidang tekannya. Semakin besar gaya tekan yang kamu berikan,
semakin besar pula tekanan yang terjadi. Namun, semakin besar luas bidang tekan suatu benda maka semakin kecil tekanan yang terjadi. Dengan demikian, tekanan berbanding lurus dengan gaya tekan dan berbanding terbalik dengan luas bidang tekan. Secara matematis, besaran tekanan dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut:

P=F/A

dengan: 

p = tekanan (N/m2)
F = gaya tekan (N)
A = luas bidang (m2)

Satuan tekanan dalam Sistem Internasional (SI) adalah N/m2. Satuan ini juga disebut pascal (Pa). 1 Pa = 1 N/m2. Setelah mengetahui bahwa besar tekanan dipengaruhi oleh gaya dan luas bidang, sekarang kamu dapat menjelaskan mengapa bekas kaki ayam lebih dalam daripada bekas kaki itik jika keduanya berjalan di atas lumpur. Untuk memudahkan usaha (kerja), kamu harus membuat pengiris bawang (pisau) atau jarum lebih runcing. Oleh sebab itu, dengan memperkecil luas bidang tekan merupakan upaya untuk memperbesar tekanan. Alat-alat berikut sengaja dibuat dengan memperkecil luas bidang tekanannya untuk mendapatkan tekanan yang jauh lebih besar.

C. Tekanan pada Zat Cair

Berenang adalah kegiatan yang sangat menyenangkan. Ketika kamu mencoba untuk menyelam ke dasar kolam, semakin dalam kamu menyelam maka kamu akan merasa gaya yang menekan ke tubuhmu semakin besar. Kamu dapat menyimpulkan bahwa semakin dalam posisi zat yang diam maka semakin besar tekanannya berarti tekanan hidrostatis sebanding dengan kedalaman (h).

Bagaimanakah tekanan hidrostatis pada kedalaman tertentu untuk jenis zat cair berbeda? Apakah sama? Kamu sudah mengetahui bahwa yang membedakan suatu jenis zat tertentu adalah massa jenis. Semakin besar massa jenis suatu zat cair, semakin besar pula tekanan pada kedalaman tertentu. Dengan kata lain, tekanan suatu zat cair sebanding dengan besarnya massa jenis.

Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa tekanan berbanding lurus dengan massa jenis zat cair dan kedalaman di dalam zat cair. Pada umumnya, tekanan pada kedalaman yang sama dalam zat cair yang serba sama adalah sama. Pada dunia teknik bendungan, para arsitek membuat suatu bendungan dengan memperhitungkan tekanan hidrostatis. Hal ini ditunjukkan dengan semakin menebalnya dinding bendungan ke arah dasar permukaan air.

D. Tekanan Udara

Tuhan Yang Mahakuasa telah menciptakan langit sebagai "atap yang terpelihara" yang disebut atmosfer. Atmosfer ini diciptakan Tuhan dengan sesempurna mungkin sehingga dapat menjaga dari seluruh kemungkinan yang dapat merusak bumi yang kamu cintai ini. Misalnya, meteor-meteor yang jatuh ke bumi akan hangus terbakar digesek oleh lapisan atmosfer, angin matahari yang sangat berbahaya bagi manusia dibelokkan oleh medan magnet bumi serta radiasi ultraviolet yang juga berbahaya sebagian diserap oleh atmosfer sehingga kadarnya jadi bermanfaat bagi manusia. Dengan kata lain, atmosfer atau disebut juga udara diciptakan khusus untuk kehidupan manusia. Atmosfer memiliki tekanan seperti halnya zat cair.

Tekanan udara sangat memengaruhi cuaca. Terjadinya angin merupakan salah satu hal yang disebabkan oleh perbedaan tekanan atmosfer di dua daerah yang berdekatan. Angin bersifat meratakan tekanan udara. Semakin besar perbedaan tekanan udaranya, semakin kencang angin yang berhembus sehingga terjadi keseimbangan tekanan. Perbedaan tekanan ini dipicu oleh perbedaan suhu akibat pemanasan sinar matahari.

Sisten Termodinamika yang dapat di ukur

Sifat termodinamika yang dapat diukur:

A. Densitas dan Volume Jenis
        Densitas untuk suatu zat kontinyu pada suatu titik adalah kg/m kubik dan volume jenis merupakan sifat intensif dan dapat bervariasi dari satu titik ke titik lainnya.

B. Tekanan
        Sebagaimana telah diketahui bahwa tekanan adalah gaya per satuan luas. Tekanan fluida pada suatu titik ada dua, yaitu:
1. Fluida Diam : tekanan pada suatu titik adalah sama pada orientasi apapun
2. Fluida Bergerak : Tekanan adalah gaya normal dibagi dengan luas.

Tekanan atmosfir merupakan berat atau gaya molekul udara di atas lokasi per satuan luas, bergantung pada temperatur dan tekanan.

Alat pengukur tekanan:
1. Barometer : Alat pengukur tekanan absolut udara
2. Manometer : Alat pengukur perbedaan tekanan
3. Bourdon tube gage : Alat pengukur tekanan secara mekanik, dapat mengukur tekanan gage maupun absolut
4. Piezoelektrik : Alat pengukur tekanan dinamis berdasarkan arus listrik


C. Temperatur
     Berasal dari panas dan dingin akibat sentuhan dengan tangan, tidak dapat diskalakan
     Kesetimbangan Termal merupakan dua blok tembaga disatukan ada sifat yang berubah. dapat terjadinya kesetimbangan termal ini disebabkan oleh sifat temperatur yang sama.

Perpindahan panas dapat diperlambat dengan dinding isolator yaitu dinding Adiabatik merupakan dinding dengan sifat isolasi termal yang sempurna sehingga tidak terjadi perpindahan panas melewatinya.

Hukum Termodinamika ke Nol
" Bila dua benda disatukan dalam kesetimbangan termal dengan benda ketiga, maka ketiga benda tersebut kan berada dalam kesetimbangan termal yang temperaturnya sama"

Hukum ini menjustifikasi fungsi alat pengukur temperatur yaitu termometer sebagai benda ketiga yang dapat digunakan untuk mengukur temperatur dua benda dan menyatakan bahwa kedua benda tersebut dalam keadaan setimbang secara termal.

Sifat termometrik zat yaitu sifat yang berubah berdasarkan temperaturnya yang dapat djadikan ukuran temperatur.
Untuk menentukan skala suhu mula-mula dipilih sifat termometrik X yang besarnya berubah dengan perubahan suhu. Untuk mendefinisikan skala suhu, kita dapat memilih hubungan antara suhu T dari suatu termometer berbanding lurus dengan sifat termometrik X. Setiap sistem yang berada pada kesetimbangan termal dengan termometer tersebut berlaku:
                       

  T = α.p

dimana: α = 273,16 K/ Xtp
Sehingga:
                           T (X) = 273,16 K( X / Xtp)

Alat Pengukur Temperatur:
1. Termometer Bola, sifatnya pemuaian zat
2. Termometer gas volume konstan, sifatnya tekanan gas
3. Termokopel, sifatnya ggl dari dua metal yang berbeda
4. RTD, sifat tahanan metal
5. Termistor, sifat tahanan bahan
6. Pirometer ( radiasi dan optikal )


Daftar Bacaan:
Soelaiman, Dr.Ir.T.A Fauzi. 2011. Termodinamika Teknik I. Bandung : ITB
Sulistiati, Ainie Khuriati Riza. 2010. Termodinamika. Yogyakarta: Graha Ilmu