MODUL 4 TEKNIK VAKUM Muhammad Ilham, Rizki, Moch. Arif Nurdin,Septia Eka Marsha Putra, Hanani, Robbi Hidayat. 10211078, 10210023, 10211003, 10211022, 10211051, 10211063. Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia E-mail: muhammad_ilham@students.itb.ac.id Asisten: (Ghina Kamila/10210043) Tanggal Praktikum: (17-10-2013) Abstrak Vakum didefinisikan sebagai ruangan tanpa materi di dalamnya. Akan tetapi pada kenyataannya, ruang vakum adalah ruangan yang tekanannya berada jauh dari tekanan atmosfer normal. Pada praktikum kali ini,dilakukan 2 bagian percobaan mengenai keadaan vakum. Bagian pertama diukur keadaan dari waktu, tekanan, dan temperatur pemvakuman beberapa bahan untuk menghitung laju pemvakuman, tekanan residu, throughput, konstanta kebocoran, konduktansi selang, termasuk adanya kebocoran yang terjadi. Bagian kedua percobaan memperlihatkan keadaan dari suatu barang yang ditempatkan dalam tabung yang divakumkan. Dari kedua bagian percobaan yangdilakukan, menjelaskan dan menggambarkan aspek-aspek dalam keadaan vakum baik secara kuantitatif maupunsecara kualitatif. Kata Kunci : Laju pemvakuman, Troughput, Konstanta kebocoran, Konduktansi selang I. Pendahuluan 1.1 Tujuan Tujuan dari praktikum ini adalah membuktikan fenomena efek seebeck dan efek peltier serta menentukan koefisien seebeck dari suatu semikonduktor. 1.2 Teori Dasar Vakum adalah keadaan gas yang memiliki konsentrasi molekul yang lebih rendah dari konsentrasi molekul udara di atmosfer di sekitar permukaan bumi. Pengukuran dan proses fisika biasanya dilakukan dalam keadaan vakum untuk memindahkan partikel - partikel atmosfer sehingga dapat menyebabkan reaksi fisika maupun kimia, untuk mengganggu keadaan setimbangyang ada pada keadaan ruang normal, untuk meregangkan jarak tempuh partikel sebelum saling bertumbukan, da n mengurangi jumlah tumbukan mo lekular per detik sehingga memperkecil kontaminasi permukaan ruang yang akandi vakumkan. Pada teknik vakum, terdapat laju pemvakuman S. Laju S bergantung padatekanan, yang memiliki batas terendah yang berbeda untuk masing-masing sistem, den gan hubungan : = (P - P T )....... (1) P = (P 0 P t ) exp ( ) + P r..(2) P = adalah tekanan sesaa V = volume total saat dihisap P r = tekanan akhir Dengan P 0 adalah tekanan awal pemompaan saat t = 0. Jika memperhitungkan kebocoran, maka persamaannya : = (P - P T ) +....... (3) 1
P = [ P 0 ( P r + ) ] exp( ) + ( P r + )..... (4) II. Metode Percobaan Percobaan pertama yang dilakukan dalam praktikum ini adalah menentukan laju pemompaan dari berbagai bahan yang diberikan. Sistem vakum yang digunakan pertama-tama dibersihkan terlebih dahulu lalu bagian bawah sistem vakum diolesidengan vacuum grease setipis mungkin. Bahan yang pertama digunakan adalah cawan petri kosong. Setelah sistem vakum dinyalakan, tekanan dan temperatur yang teramati serta gejala fisis yang terjadi, dicatat setiap 10 detik hingga tercapai tekanan residu. Kemudian, sistem vakum dimatikan dan terus dicatat tekanan dan temperatur yang teramati, serta gejala fisis yang terjadi tiap 10 detik dalam selang waktu 1 menit. Langkah-langkah di atas kemudian diulangi untuk cawan petri berisi 10 ml aqua dm, 10 ml alkohol 70%, 10 ml alkohol 96%,dan 10 ml gliserin. Percobaan kedua yang dilakukan dalam praktikum ini adalah melakukan proses pemompaan pada sarung tangan karet yang diikat ujungnya. Sarung tangan karet kemudian dimasukkan ke dalam vacuum chamber, lalu sistem vakum dinyalakan dan gejala fisis yang terjadi diamati dan dicatat tekanan pompa saat tekanan pompa sudah tidak dapat turun lagi. Gambar 1. Grafik tekanan- suhu tanpa zat Gambar 2. Grafik tekanan- suhu Aqua dm Gambar 3. Grafik tekanan- suhu Alkohol 70% III. Data dan Pengolahan Pada percobaan teknik vakum ini, didapatkan hasil: a) Saat Pemvakuman 2
Gambar 4. Grafik tekanan- suhu Alkohol 96% Gambar 7. Grafik tekanan- suhu Aqua dm Gambar 5. Grafik tekanan- suhu Gliserin Bahan A B C R 2 Tanpa Zat 0,3881-35,36 864,8 0,9742 Aqua dm 0,3512-32,68 831 0,977 Alkohol 70% 0,3631-33,89 864,8 0,9745 Alkohol 96% 0,369-33,86 853,1 0,9627 Gliserin 0,369-34,21 856,7 0,9501 Tabel 1. Data Konstanta percobaan a) Gambar 8. Grafik tekanan- suhu Alkohol 70% b) Setelah Pemvakuman Gambar 9. Grafik tekanan- suhu Alkohol 96% Gambar 6. Grafik tekanan- suhu Tanpa zat 3
Gambar 10. Grafik tekanan- suhu Gliserin Gambar 12. Grafik P-T Alkohol 70% c) Tabel Konstanta Gambar 13. Grafik P-T Alkohol 96% Tabel 2.Data Variabel percobaan Vakum d) Grafi P-T tiap cairan Gambar 14. Grafik P-T Gliserin IV. Pembahasan Gambar 11. Grafik P-T Aqua dm Grafik tekanan terhadap waktu seperti dilihat pada gambar 1 s/d 5, mempunyai hubungan eksponensial negatf, semakin besar waktu tekanan makin mendekati tekanan minimum (Troughput). Dilihat pada data, laju vakum jelas dipengaruhi oleh konduktansi selang dikarenakan konduktansi selang 4
mempengaruhi jumlah debit yg bisa dikeluarkan oleh pompa dari ruang vakum. Konstanta kebocoran (Q l ) dapat dilihat pada gradien grafik tekanan-waktu percobaan ini, dilihat pada data, (Q l ) setiap percobaan memiliki angka diatas 0, ini berarti terjadi kebocaran atau ada gas yang masuk pada ruang vakum saat percobaan. Ini dimungkinkan bila terjadinya perubahan fasa cairan (cair ke gas) saat percobaan, mengakibatkan adanya perbedaan pembacaan tekanan saat dan setelah pemompaan. Saat cairan divakumkan, akan terjadi berubahan fasa menjadi gas(uap), dikarenakan tekanan udara luar sistem (ruang vakum) lebih tinggi dibandingkan tekanan dalam ruang vakum, memaksa partikel cairan ditarik keluar menjadi gas. Anomali alkohol terjadi dalam bentuk larutannya dengan air sehingga mengalami kontraksi volume. Alkohol yang dicampur air menghasilkan volume yang lebih kecil dibanding jika volume alkohol di jumlah volume air sesungguhnya, semakin tinggi konsentrasinya, semakin tinggi anomalinya. Volume balon ini membesar dikarenakan tekanan diluar sistem balon lebih besar dibanding didalamnya, sehingga gas dalam balon berusaha keluar, balon inipun terlihat mengembang. Tekanan dan volume berbanding terbalik VI. Pustaka [1] Zemansky & Dittman (1986). Kalor da Termodinamika. Bandung : Penerbit ITB (terjemahan) [2]http://htmlimg2.scribdassets.com/377g tv8ce8q4yh8/images/6-3baba34e04.png V. Simpulan Suatu ruangan dikatakan sebagai sistem vakum apabila dalam ruangan tersebut terdapat tekanan yang jauh lebih rendah dengan tekanan atmosfer. Keadaan vakum dapat dibuat dengan pompa vakum. Tekanan berbanding lurus dengan temperatur. Tekanan dan waktu memiliki hubungan eksponensial negatif. Pada tekanan tertentu larutan dapat berubah fasa. 5