[modul 3 teknik vakum]zulfikar lazuardi maulana 10212034

8/10/2019 [Modul 3 Teknik Vakum]Zulfikar Lazuardi Maulana 10212034

http://slidepdf.com/reader/full/modul-3-teknik-vakumzulfikar-lazuardi-maulana-10212034 1/9

MODUL 3

TEKNIK VAKUMZulfikar Lazuardi Maulana, Faridz Ilham Maulana, Jeremia Bonifasius Manurung, Chandra

Widiananda Winardhi

10212034, 10212098, 10212058, 10212076

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

Email: [email protected]

Asisten: Astari Rantiza / 10211034

Tanggal Praktikum: (20-10-2014)

Abstrak

Percobaan Teknik Vakum kali ini bertujuan untuk mengamati proses perubahan fasa yang terjadi dari suatu

zat cair yang berbeda akibat pemvakuman, serta menentukan perubahan laju pemompaan terhadap

tekanan, konstanta kebocoran system vakum, laju pemvakuman, konduktansi selang dan tekanan residu.

Vakum adalah keadaan gas yang memiliki konsentrasi molekul yang lebih rendah dari konsentrasi molekul

udara di atmosfer disekitar permukaan bumi. Untuk mendapatkan keadaan vakum, kita akan menggunakan

pompa vakum. Pompa vakum adalah sebuah alat untuk mengeluarkan molekul-molekul gas dari dalam

sebuah ruangan tertutup untuk mencapai tekanan vakum. Percobaan dibagi menjadi 2, percobaan pertama

adalah mengukur tekanan dan suhu dari cairan yang dimasukan ke ruang vakum. Cairan tersebut adalah

aquadm, alcohol 70%, alcohol 90%, serta glyserin. Pada percobaan kali ini, perhitungan dilakukan selama 60

detik pertama serta 60 detik berikutnya setelah pompa dimatikan. Percobaan yang kedua adalah mengamati

sarung tangan yang dimasukan ke ruang vakum. Hasil yang didapat dari kedua percobaan ini adalah fasa zat

cair berubah menjadi uap dan sarung tangan mengembang. Perubahan fasa zat ini sesuai dengan diagram

fasa P-T.

Kata Kunci : Fasa, Pompa Vakum , Selang, Tabung Vakum, Vakum.

1. Pendahuluan

Pada praktikum ini, ki ta akan melakukan

dan memahami percobaan pemvakuman,

mengamati proses perubahan fasa dari suatu

zat cair akibat pemvakuman dengan prinsiptermodinamika, serta menentukan

perubahan laju pemompaan terhadap

tekanan, konstanta kebocoran system

vakum, laju pemvakuman, konduktansi

selang, dan tekanan residu.

Vakum adalah keadaan gas yang memiliki

konsentrasi molekul yang lebih rendah dari

konsentrasi molekul udara di atmosfer

disekitar permukaan bumi. Pengukuran dan

proses fisika biasanya dilakukan dalam

keadaan vakum untuk memindahkanpartikel-partikel atmosfer sehingga dapat

menyebabkan reaksi fisika maupun kimia,

untuk mengganggu keadaan setimbang yang

ada pada keadaan ruang normal, untuk

meregangkan jarak tempuh partikel sebelum

saling bertumbukan, dan mengurangi jumlah

tumbukan molecular per detik sehingga

memperkecil kontaminasi permukaan ruang

yang akan divakumkan.

Alat untuk membuat keadaan menjadi

vakum adalah pompa vakum. Pompa vakum

adalah sebuah alat untuk mengeluarkan

molekul-molekul gas dari dalam sebuah

ruangan tertutup untuk mencapai tekanan

vakum.

Berdasarkan prinsip kerjanya, pompa

vakum diklasifikasikan menjadi 3 yaitu:

1.

Positive Displacement :

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



menggunakan cara mekanis untuk

mengekspansi sebuah volume secara

terus-menerus, mengalirkan gas

melalui pompa tersebut, men-sealing

ruang volume sistem, dan

membuang gas ke atmosfer.2. Pompa Momentum Transfer :

menggunakan sistem jet fluida

kecepatan tinggi, atau menggunakan

sudu putar kecepatan tinggi untuk

menghisap gas dari sebuah ruang

tertutup.

3. Pompa Entrapment :

menggunakan suatu zat padat atau

zat adsorber tertentu untuk mengikat

gas di dalam ruangan tertutup.[1]

2. Metode Percobaan

Percobaan kali ini dibagi menjadi 2.

Percobaan pertama adalah percobaan

pemvakuman. Langkah pertama dari

percobaan ini adalah dengan meletakan

cawan kosong dengan thermometer pada

ruangan vakum. Simpan thermometer

dengan posisi yang dapat diamati saat tabung

ditutup. Nyalakan pompa vakum, saat terjadi

loncatan jarum pertama catat sebagai P0 nya,

lalu catat perubahan P dan T setiap 10 detik

sehingga P stabil selama 1 menit.

Pengambilan data tiap 10 detik bertujuan

agar sampel yang diambil dapat mewakilkan

data selama 1 menit. Ketika setelah 1 menit,matikan pompa vakum dan catat P dan Tnya

tiap 10 detik selama 1 menit. Lakukan

percobaan ini dengan cawan diisi dengan

aquades, alcohol 70%, alcohol 90%, dan

gliserin. Percobaan kedua adalah percobaan

mengamati sarung tangan karet yang akan

dimasukan ke dalam ruang vakum. Langkah

pertama adalah masukkan sarung tangan

karet kedalam tabung vakum. Nyalakan

pompa dan amati perubahan volume yang

terjadi pada sarung tangan tersebut, sudahi

percobaan pada volume sarung tangan sudah

maksimal.

3. Data dan Pengolahan Data

3.1. Data Tekanan Vs Waktu saat

Pemvakuman

Tabel 1. Pemvakuman Kosong

Pemvakuman Kosong

t (s) P (mb)

0 900

10 470

20 280

30 180

40 140

50 105

60 98

Gambar 1. Tekanan vs Waktu Kosong

Tabel 2. Pemvakuman AquadmPemvakuman Aquadm

t (s) P (mb)

0 920

10 470

20 270

30 180

40 130

50 105

60 100



Gambar 2. Tekanan vs Waktu Aquadm

Tabel 3. Laju Pemvakuman Alkohol 70%

Pemvakuman Alkohol 70%

t (s) P (mb)

0 940

10 480

20 260

30 190

40 120

50 120

60 105

Gambar 3. Tekanan vs Waktu Alkohol 70%

Tabel 4. Laju Pemvakuman Alkohol 95%

Pemvakuman Alkohol 95%

t (s) P (mb)

0 960

10 500

20 290

30 190

40 140

50 120

60 105


Tabel 5. Laju Pemvakuman Glycerin

Pemvakuman Glycerin

t (s) P (mb)

0 960

10 470

20 280

30 185

40 130

50 105

60 90



Gambar 5. Tekanan vs Waktu Glycerin

Dan dari hasil curve fitting menggunakan

matlab, didapat konstanta-konstanta

eksponensialnya sebagai berikut,

Tabel 6. Nilai A,B,C dan R2 dari hasil plotting

Bahan A B C

Rsquar

e

Kosong 807,5 0,0738 90,74 0,999

Aquad

m 826,8 0,0772 92,08 0,999

Alkohol

70% 841,5 0,0799 98,81 0,999

Alkohol

95% 860,6 0,0756 98,71 0,999

Glycerin 865 0,0787 91,17 0,999

3.2. Data Tekanan Vs Waktu saat Setelah

Pemvakuman

Tabel 7. Setelah Pemvakuman Kosong

Setelah Kosong

t (s) P (mb)

0 98

10 110

20 120

30 170

40 190

50 220

60 240

Gambar 6. Tekanan vs Waktu Kosong

Tabel 8. Setelah Pemvakuman Aquadm

Setelah Aquadm

t (s) P (mb)

0 100

10 120

20 140

30 160

40 180

50 208

60 213

Gambar 7. Tekanan vs Waktu Aquadm

Tabel 9. Setelah Pemvakuman Alkohol 70%

Setelah Alkohol 70%

t (s) P (mb)

0 105

10 120

20 145

30 165

40 190

50 210

60 230




Tabel 10. Setelah Pemvakuman Alkohol 95%

Setelah Alkohol 95%

t (s) P (mb)

0 105

10 130

20 150

30 180

40 200

50 225

60 250


Tabel 11. Setelah Pemvakuman Glycerin

Setelah Glycerin

t (s) P (mb)

0 90

10 110

20 130

30 150

40 175

50 200

60 220

Gambar 10. Tekanan vs Waktu Glycerin

Dari hasil diatas didapat konstanta plotting

sebagai berikut,

Tabel 12. P1, P2, dan R2 setelah pemvakuman

Bahan P1 P2 Rsquare

Kosong 2,557 87,29 0,9722

Aquadm 1,982 100,7 0,9899

Alkohol

70% 2,143 102,1 0,9978

Alkohol

95% 2,411 104,8 0,9987

Glycerin 2,196 87,68 0,998

Setelah didapatkan nilai-nilai konstanta

A,B,C,P1, dan P2 kita pun dapat mengolah

data sebagai berikut,

= . (1)

= Pr (2)

1 = 1

1 (3)

= . (4)

Keterangan :

S = laju pemvakuman

Ps = tekanan

Pr = tekanan residu

Q = throughput

V = volume sistem (volum tabung vessel)

Dan didapatkan hasilnya,

Tabel 13. Hasil Pengolahan Data

BahanVtotal

(L)

S

(L/s)

Ps

(mbar)

QL

(mbar

L/s)

F

(L/s)

Q

(mbar

L/s)



Kos ong 8,373 0,618 86,604 21,41 -1,6 53,546

Aquadm 8,373 0,646 89,013 16,60 -1,4 57,517

Alkohol

70%8,373 0,669 95,608

17,94-1,3 63,997

Alkohol

95%8,373 0,633 94,902

20,19-1,5 60,083

Gl ycerin 8,373 0,659 87,836 18,39 -1,4 57,853

3.3. Data Tekanan Vs Suhu

Gambar 11. Tekanan vs Suhu Kosong

Gambar 12. Tekanan vs Suhu Aquadm

Gambar 13. Tekanan vs Suhu Alkohol 70%

Gambar 14. Tekanan vs Suhu Alkohol 95%

Gambar 15. Tekanan vs Suhu Glycerin

Tabel 14. Volume awal sebelum pemvakuman

dan setelah

Bahan Vawal (ml) Vakhir (ml)

Aquadm 10 9,7

Alkohol 70% 10 9,1



Alkohol 95% 10 8,4

Glycerin 10 9,8

3.4. Balon dan Botol

Pada percobaan balon dan botol

didapat hasilnya sebagai berikut

Gambar 16. Sarung Tangan Sebelum Berada

dalam Keadaan Vakum

Gambar 17. Sarung Tangan Setelah Berada

dalam Keadaan Vakum (mengembang)

Gambar 18. Botol Plastik Sebelum Berada dalam

Keadaan Vakum

Gambar 19. Botol Plastik Setelah Berada dalam

Keadaan Vakum (mengembang)

4. Pembahasan

Pada grafik P-T (gambar 1-5) yang

dihasilkan dari percobaan ini bisa kita

dapatkan hubungan antara tekanan dan

suhu. Grafik yang dihasilkan menurun dan

berbentuk eksponensial dengan persamaan

regresi sebagai berikut.

= − +

Dari persamaan regresi tersebut didapat nilaiA, B, dan C.



Persamaan regresi diatas setara dengan

persamaan

[ ( + )] = [ ( +

)] −

A mewakil i P0 – (Ps + Ql/S), B merupakan nilai

tekanan residu, dan C adalah Ps + Ql/S.

Dimana S laju pemvakuman, V volume total

(volume tabung vessel), Ql konstantakebocoran, Ps tekanan sistem per zat.

Fenomena penurunan tekanan pada grafik P-

T ini disebabkan karena tekanan

mengeluarkan partikel-partikel gas yang ada

di dalamnya. Laju penurunan tekanan secara

eksponensial terjadi pada saat memulai

pemvakuman.

Konduktansi selang merupakan

kemampuan selang meloloskan atau

melepaskan partikel-partikel gas dari tabung

vakum tiap satuan waktu. Kemampuanmeloloskan partikel ini berpengaruh

terhadap kecepatan penurunan tekanan

pada tabung vakum. Semakin besar

konduktansi selang, maka akan semakin

cepat juga penurunan tekanan pada tabung

vakum. Jika semakin kecil konduktansi selang,

maka akan semakin lambat juga penurunan

tekanan pada tabung vakum. Ketika

konduktansi berpengaruh dalam penurunan

tekanan, maka konduktansi juga dapat

berpengaruh terhadap plotting grafik.

Pada saat pompa vakum dimatikan,

terjadi kebocoran. Kebocoran dilihat dengan

penaikan tekanan yang sebelumnya vakum.

Kebocoran ini terjadi pada selang yang

menghubungkan pompa vakum dengan

tabung vakum. Hal ini dapat terjadi karena

material penyusun pada selang memiliki

diameter yang tidak terlalu kecil

dibandingkan diameter dari partike l molekul

gas. Oleh karena itu, ada gas yang keluar

melalui sela-sela material selang. Nilai

konstanta kebocoran tiap keadaan

pemvakuman didapatkan dari hasil plotting

grafik perubahan tekanan tiap satuan waktu.

Selain itu faktor yang dapat menyebabkan

kebocoran adalah sil icon grease tidak merata.

Karena tidak meratanya silicon grease,

partikel gas dapat keluar melalui selah-selah

tabung yang tidak terdapat silicon grease.

Faktor selanjutnya adalah tabung vakum

yang tidak homogeny menyebabkan terdapatpartikel gas yang dapat keluar.

Perubahan tekanan terhadap suhu tiap

satuan waktu pada percobaan kali ini

menunjukan hasi l yang menurun. Bisa dilihat

pada gambar grafik Gambar. 11, 12, 13, 14,

15. Sedangkan pada referensi, perubahan

tekanan terhadap temperaturemenggunakan grafik diagram fasa. Pada

diagram fasa, setelah titik triple, diagram

akan turun seperti meluruh. Maka antara

percobaan dengan referensi sesuai.

Ketika dilakukan pemvakuman, partikel-

partikel pada cairan mengalami penurunan

tekanan dan temperature sehingga berubah

fasa menjadi uap (embun). Pada diagram

fasa, ketika tekanan diturunkan, maka cairan

yang kita ukur akan menjadi uap karena

tekanan turun dan tanpa perubahan suhu.Aplikasi dalam pemvakuman adalah

pembungkus makanan. Makanan akan

membusuk ketika ada reaksi antara molekul

makanan dengan molekul yang diudara yang

menyebabkan reaksi redoks. Maka aplikasi

vakum membuat udara disekitar makanan

dalam bungkus tersebut vakum dan makanan

tidak bias membusuk dengan jangka waktu

yang cukup lama.

Sarung tangan diikatkan di bagian ujung

dan dimasukkan ke dalam tabung vakum.

Dilakukan pemvakuman dan didapatkan

volume sarung tangan semakin membesar .

Fenomena ini terjadi ketika dilakukan proses

pemvakuman, tekanan dalam tabung vakumakan menurun, namun tidak pada sarung

tangan karet. Sarung tangan karet memiliki

udara yang terjebak didalamnya. Sarung

tangan berbahan karet digunakan karena

bahan karet itu berfungsi menjaga udara

yang berada didalamnya dari pengaruh

pemvakuman. Sehingga dalam pemvakuman

ini, partikel-partikel udara yang dipindahkan

ke luar sistem adalah partikel dalam tabung

saja. Karena tekanan dalam tabung yang

semakin mengecil, maka tekanan yang

diberikan kepada sarung tangan semakin

kecil pula. Tekanan dalam sarung tangan

menjadi lebih besar dibandingkan

lingkungannya (tabung vakum). Akibatnya

partikel-partikel udara dalam sarung tangan

akan dapat bergerak secara lebih bebas.

Dengan pergerakan partikel-partikel udara

dalam sarung tangan ini akan membuat

volume sarung tangan semakin membesar.



5. Kesimpulan

Proses pemvakuman yang dilakukan

menggunakan sistem yang terdiri atas pompa

vakum, selang, dan tabung vakum. Prinsip

kerja pompa vakum adalah membuangpartikel-partikel gas yang ada di dalam

tabung ke lingkungan. Dengan pelepasan

partikel-partikel gas ke lingkungan, tekanan

dalam tabung akan semakin menurun.

Penurunan tekanan tiap satuan waktu juga

diiringi dengan perubahan suhu.

Perubahan fasa yang terjadi akibat

pemvakuman dari zat cair menjadi uap air.

Perubahan fasa tersebut mengikuti diagram

fasa. Pada diagram fasa, ketika tekanan

diturunkan, maka cairan yang kita ukurmenjadi uap air. Hasil percobaan kali ini

ditunjukan pada table 13.

6. Pustaka[1] http://artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-

pompa-vakum/ [Diakses pada tanggal 22

Oktober 2014]

http://artikel-teknologi.com/prinsip-kerja-pompa-vakum/





[modul 3 teknik vakum]zulfikar lazuardi maulana 10212034

Documents