Makalah Pengukuran Suhu

MAKALAH TEMPERATUR SUHU

Disusun oleh : NAMA

: GANJAR RIFAI

NIM

: 151331076

JURUSAN

: TEKNIK MESIN D-3

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND YOGYAKARTA 2016

1

DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang.......................................................................................................1 Rumusan Masalah..................................................................................................1 Tujuan Penulisan....................................................................................................1

BAB II PEMBAHASAN Definisi Temperatur...............................................................................................3 Skala Temperatur...................................................................................................4 Jenis Jenis Termometer..........................................................................................6 Expantion thermometer..........................................................................................9 BAB III PENUTUP 1. 2.

Kesimpulan..........................................................................................................10 Saran…………………………………………………………………………….10

2

BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas atau dingin suatu benda dan untuk mengukur derajat panas atau dingin tersebut biasanya di gunakan alat ukur suhu yaitu termometer. Dalam proses pengolahan minyak dan gas bumi,merupakan suatu hal yang sangat lumrah dan wajib selalu berkaitan dengan pengukuran suhu. Baik mulai dari hilir hingga ke hulu.pengukuran dalam proses ini dlakukan agar hasil yang di dapat dari fraksinasi sesuai dengan yang di kehendaki dan tidak mengalami masalah yang di sebabkan oleh over vapour ( kelebihan suhu yang di gunakan) Oleh karena hal itu, disini saya akan menbahas tentang pengukuran suhu secara menyeluruh dalam proses pengolahan minyak dan gas.baik dari segi fungsional dan ekonomisnya. 2

Rumusan Masalah 1. 2. 3. 4.

Apa yang di maksud dengan alat ukur suhu ( termometer ) ? Ada berapa macam alat ukur suhu yang di gunakan dalam proses pengolahan migas ? Bagaimana prinsip kerja dari alat ukur suhu di proses pengolahan migas ? Apa kelemahan dan keuntungan dari macam macam alat ukur suhu ?

3. Tujuan penulisan Agar pembaca dapat memahami tentang alat ukur suhu yang di gunakan dalam proses pengolahan minyak dan gas,mulai dari arti dari alat ukur suhu yang di maksud,macam macam alat ukur suhu berdasarkan kinerjanya dan alasan yang pasti mengapa alat ukur suhu tersebut di gunakan.

BAB II PEMBAHASAN 1.

Definisi Temperatur

Temperatur adalah ukuran panas-dinginnya suatu zat baik berupa gas,cair,dan padat. Panas-dinginnya suatu zat-zat ini berkaitan dengan energi termis yang terkandung dalam zat-zat 3

tersebut. Makin besar energi termisnya, makin besar temperaturnya. Temperatur disebut juga suhu. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer yang paling dikenal adalah Celsius, Reumur, Fahrenheit dan Kelvin dan ada juga termometer tambahan seperti rankine. Perbandingan antara satu jenis termometer dengan termometer lainnya mengikuti aturan sebagai berikut ( cara dasar mengubah skala suhu agar mudah ): 0

C : 0R : 0(F-32) = 5 : 4 : 9 K= 0C + 273,15 R = 0F + 459,67 1. 1000C pada Fahrenheit bersuhu..? a. (9/5 x 100) + 32 = 2120 F 2. 770F pada Celcius bersuhu...? a. 5/9 x (77-32) = 250 C Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau panasnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan termometer. Suhu dapat diukur dengan menggunakan termometer yang berisi air raksa atau alkohol. Kata termometer ini diambil dari dua kata yaitu thermo yang artinya panas dan meter yang artinya mengukur (to measure). Untuk temperatur yang sering di gunakan di indonesia ialah temperatur Celcius,hal ini di karenakan untuk mempermudahkan dalam mengkonversikan ke satuan lainnya,sedangkan di amerika yang sering di gunakan adalah fahrenheit karena meiliki satuan yang banyak sehingga lebih teliti terhadap perubahan suhu,dan dalam inggri sering digunakan rankine karena untuk dapat menentukan suhu terbawah yang dapat di capai. Keuntungan dan kerugian dari beberapa skala termometer yakni.: 1.Celcius ,kelvin& Reamur : -mudah dalam mengkonversikan ke skala suhu lainnya -untuk keakurasi skala kurang dapat menghitung perubahan suhu kecil. 2.fahrenheit & Rankine: -dapat menampilkan satuan yang banyak sehingga ke akuratan terhadap perubahahan suhu yang kecil cukup efisien -dapat menentukan titik suhu zero absulute,dimana semua fase berubah menjadi 100% padat. -dalam mengkonversikan nilai skalanya,agak sedikit rumit karena dapat di hasilkan nilai desimal 4

-umumnya untuk termometer rankine dan fahrenheit di gunakan pada waktu melakukan pengukuran penting terhadap pekerjaan 2. Skala Temperatur Suhu yang kita ukur dinyatakan dalam suatu skala pengukuran. Setiap negara menggunakan skala pengukuran suhu yang berbeda-beda, tetapi hasil pengukuran suhu tetap dinyatakan dalam derajat.Skala pengukuran suhu yang telah dikenal ada empat, yaitu skala Celcius, skala Kelvin, skala Fahrenheit, skala rankine dan skala Reamur. -

Skala Celcius: Skala Celcius ini dikemukakan oleh Anders Celcius, seorang astronom Swedia. Anders Celcius pertama kali mempresentasikan tentang skala Celcius yang dirumuskannya pada 1742, dalam publikasinya “the origin of the Celsius temperature scale”. Skala Celcius ditetapkan berdasarkan titik lebur es dan titik didih air pada tekanan 1 atmosfer (atm).di desain agar titik beku jatuh pada suhu 0 0C dan jatuhnya titik didih air pada 1000C Titik lebur es digunakan sebagai titik tetap bawah dan titik didih air digunakan sebagai titik tetap atas. Es yang digunakan untuk menetapkan titik tetap bawah skala Celcius haruslah es murni. Jika es tidak berasal dari air murni, titik leburnya bisa lebih rendah daripada seharusnya. Skala pengukuran suhu dengan skala Celcius dinyatakan dalam derajat Celcius yang dilambangkan dengan °C. Skala Celcius merupakan skala pengukuran yang biasa digunakan di Indonesia.

- Skala Kelvin: Skala Kelvin dikemukakan oleh Lord Kelvin, seorang ilmuwan fisika yang berasal dari negara Inggris. Dengan meneliti energi kinetik suatu partikel yang dihubungkan dengan kenaikan suhu, Kelvin menemukan bahwa pada suhu -273°C, partikel berhenti bergerak. Akibatnya, tidak ada lagi suhu yang dapat diukur karena energi kinetik partikel sama dengan nol. Sehingga penemuan angka ini menjadi dasar angka untuk kelvin yakni 273 K di mana air mengalami pembekuan dan pada suhu 373 K air mengalami pendidihan.jadi,dalam penulisan konversinya hanya perlu di tambah dengan temperatur kelvin yang berjumlah 273 dan temperatur Celcius yang telah terkondisi .Berdasarkan penemuan ini, Kelvin mengusulkan adanya nol mutlak, yaitu suhu terendah yang mungkin dapat dimiliki oleh sebuah benda. Pengukuran suhu yang menggunakan skala pengukuran Kelvin dinyatakan dalam derajat Kelvin dengan lambang K. -

Skala Fahrenheit: Skala Fahrenheit dikemukakan oleh seorang ilmuwan dari Jerman bernama Gabriel Fahrenheit. Skala pengukuran Fahrenheit dinyatakan dalam derajat Fahrenheit yang dilambangkan dengan °F.skala fahrenheit ini lebih akurat di bandingkan dengan skala celcius maupun reamur di karenakan rentang dari satuan sklanya yang cukup banyak antara (212 – 5

32 ) 180 sehingga untuk perubahan suhu yang kecil dapat terukur.walaupun memiliki titik keakurasian yang tinggi tetapi bila terjadi pengkonversian kepada temperatur lain maka dapat di hasilkan nilai yang tidak stabil terhadap temperatur yang di tuju maupun dari berbagai macam temperatur menuju ke fahrenheit.akan tetapi prinsip Sama halnya dengan skala Celcius, skala Fahrenheit juga menggunakan titik lebur es untuk titik tetap bawah dan titik didih air untuk titik tetap atas. Bedanya, pada skala Fahrenheit, titik lebur es diberi angka 32 °F dan titik didih air diberi angka 212 °F. Skala Fahrenheit biasa digunakan di negara Amerika Serikatdan eropa. -

Skala Reamur: Skala Reamur dikemukakan oleh René Antoine Ferchault de Réaumur, seorang ilmuwan dari Prancis, pada 1731. Titik beku air pada skala Reamur sama dengan skala Celcius, yaitu 0 (nol) derajat. Namun, titik didih air diberi angka 80 derajat. Dengan demikian, 1 °R sama dengan 1,25°C atau K.rentang yang di dapat dari termometer reamur ialah hanya 80,sehingga untuk ke akuratan terhadap perubahan suhu yang kecil kurang dapat terukur dengan baik. Termometer skala Reamur pertama kali dibuat menggunakan cairan alkohol. Dulunya, alat ini banyak digunakan di negara-negara Eropa, terutama di Jerman dan Prancis. Sekarang, termometer Reamur telah digantikan oleh termometer. Celcius sehingga termometer Reamur relatif jarang ditemukan, kecuali di industri permen dan keju.

-

Skala Rankine : adalah skala suhu termodinamis yang dinamai menurut insinyur Skotlandia William John Macquorn Rankine, yang mengusulkannya pada 1859. Lambangnya adalah °R (atau °Ra untuk membedakannya dari Rømer danRéaumur). Seperti skala Kelvin, titik nol pada skala Rankine adalah nol absolut, tapi satu derajat Rankine didefinisikan sama dengan satu derajat Fahrenheit. 459.67 °R sama dengan 0 °F.

B. Jenis Jenis Termometer Berbagai jenis termometer dimaksudkan untuk digunakan mengukur berbagai jenis lingkungan untuk pengaturan suhu. Memilih termometer yang tepat untuk suatu tugas penting agar mendapatkan pembacaan yang akurat pada benda yang Anda ukur. Ada berbagai termometer yang tersedia, masing-masing dengan penggunaan tertentu. Memahami bagaimana termometer yang berbeda bekerja akan membantu Anda untuk menemukan termometer yang akan paling cocok untuk kebutuhan Anda. Hal ini akan membantu untuk memastikan bahwa hasil yang Anda berikan sangat kredibel sehingga Anda dapat mempercayai informasi yang Anda gunakan untuk membuat keputusan. Disini akan di pilah termometer berdasarkan beberapa perbedaan yakni : bahan pengisinya,mekanisme kerja sistem termometer tersebut,sifat sifat yang di gunakan untuk ketiga fas ( gas,cair,dan padat). 6

1.

Expantion thermometer (termometer yang memuai ) Sebagian besar material di alam ini memiliki sifat yang akan berekspansi memuai apabila terjadi kenaikan temperatur di lingkungan sekitarnya.Besar ekspansi yang terjadi berbanding lurus dengan kenaikan temperatur yang terjadi. Sifat ini dapat digunakan sebagai alat ukur selanjutnya

-

Ekspansi pada Gas

Pemuaian pada gas dijabarkan kedalam rumusan berikut : Pvm = R x T Keterangan : -

P = tekanan absolut (lb/ft2) vm = volume (ft3/mole gas) R = konstanta gas (1545 ft lb/mole) T = temperatur absolut (R=oF + 460)

Nitrogen menjadi gas yang paling umum digunakan untuk termometer yang menggunakan prinsip kerja ekspansi ini. Nitrogen dapat digunakan dalam rentang temperatur -129 sampai 538oC. Konstruksi dari temperatur ini persis sama dengan termometer vapour pressure, hanya saja media kerjanya yang diganti dengan gas nitrogen. Pemuaian dari gas nitrogen yang dipanaskan meningkatkan tekanan sistem dan mengaktuasi indikator temperatur.

-

Ekspansi terhadap Cairan Pemuaian zat cair dapat digunakan sebagai termometer dengan jalan menggunakan bulb dan pipa kapiler. Pada termometer jenis ini bulb dan pipa kapiler diisi penuh dengan cairan dan dikalibrasi dengan menggunakan pressure gauge. Salah satu jenis zat yang paling umum digunakan untuk termometer jenis ini adalah mercury, yang dapat bekerja pada renta suhu -40 hingga 538oC. Termometer jenis liquid ini sangat simpel, murah, dapat langsung dibaca, dan bersifat portabel. Namun termometer ini memiliki ketelitian yang rendah. Termometer jenis ini dengan bulb yang tidak terlindungi apapun, hanya cocok untuk digunakan di lingkungan laboratorium saja dan tidak untuk di lingkungan industri berat. Untuk penggunaan di dunia industri, dibutuhkan sedikit modifikasi dengan penggunaan pelindung metal pada sisi bulb 7

termometer. Namun hal ini menjadikan termometer ini lebih lambat untuk merespon terjadinya perubahan suhu dalam rentan waktu yang pendek. - Ekspansi terhadap Padat Termometer tipe selanjutnya yang menggunakan prinsip kerja pemuaian adalah pada benda padat. Tipe ini menggunakan media kerja logam bimetal. Logam bimetal adalah logam tipis dari dua jenis logam yang memiliki koefisien pemuaian berbeda, dan digabungkan menjadi satu. Pada saat terjadi perubahan panas, logam bimetal ini akan melengkung karena adanya perbedaan koefisien pemuaian antara kedua logam tadi. Prinsip inilah yang dapat digunakan sebagai alat ukur temperatur. B. Termometer dengan isi cairan Termometer yang di isi dengan berbagai macam cairan yang bertujuan untuk mendapatkan sebuah alat ukur suhu yang dinginkan untuk di gunakan pada trayek trayek suhu tertentu serta mulai dari nilai ekonomisnya. Cairan cairan yang biasanya di gunakan di sesuaikan dengan sifat fisika cairan tersebut, yaitu berdasarkan titik didih dan titik kebekuannya.beberapa cairan yang sering di gunakan untuk mengisi termometer ialah air raksa,alkohol dan tekanan uap -

Termometer alkohol adalah termometer yang menggunkan alkohol sebagai media pengukur, yang merupakan alternatif dari termometer air raksa dengan fungsi yang sama. Tetapi tidak sama seperti air raksa dalam termometer kaca. Isi termometer alkohol tidak beracun dan akan menguap dengan cukup cepat. Ruang di bagian atas cairan merupakan campuran dari nitrogen dan uap dari cairan. Dengan meningkatnya suhu maka volumenya naik. Cairan yang digunakan dapat berupa etanol murni atau asetat isoamyl, tergantung pada produsen dan pekerjaan yang berhubungan dengan suhu. Karena termometer ini adalah transparan, maka cairan yang dibuat harus terlihat dengan penambahan pewarna merah atau biru. Thermometer ini hanya bisa mengukur suhu badan makhluk hidup (manusia dan hewan). Thermometer ini tidak bisa mengukur yang tinggi suhunya di atas 78 °C. Satu setengah dari gelas yang mengandung kaplier biasanya diberi label yang berlatar belakang bewarna putih dan kuning untuk membaca skala. Dalam penggunaan termometer alkohol ini diatur oleh titik didih cairan yang digunakan. Batas dari termometer etanol ini adalah 78° C, dan bermanfaat untuk mengukur suhu di siang hari, malam hari dan mengukur

-

Termometer tekanan uap Jika sebuah bejana tertutup diisi sebagian dengan cairan, maka ruang di atas cairan tersebut akan terdiri dari uap dan cairan yang tekanannya tergantung pada suhu. Jika suhu 8

dinaikkan, maka cairan yang menguap akan lebih banyak dan tekanan meningkat. Penurunan suhu akan mengakibatkan terjadinya kondensasi sebagian uap dan tekanan turun. Pengukuran Termometer Air Raksa Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Celsius memakai dua titik penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada thermometer yaitu pada uap air yang mendidih. Saat dikeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung). Jadi pegukuran suhu celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan. Titik didih Celcius yaitu 0 °C (212 °F) dan titik beku pada 100 °C (32 °F). Tetapi peneliti lain -Frenchman Jean Pierre Cristin– mengusulkan versi kebalikan skala celsius dengan titik beku pada 0 °C (32 °F) dan titik didih pada 100 °C (212 °F). Dia menamakannya Centrigade. Cara kerja Termometer Air Raksa Alat ini terdiri dari pipa kapiler yang menggunakan material kaca dengan kandun gan air raksa di ujung bawah. Untuk tujuan pengukuran, pipa ini dibuat sedemikian rupa sehingga hampa udara. Jika temperatur meningkat, Merkuri akan mengembang naik ke arah atas pipa dan memberikan petunjuk tentang suhu di sekitar alat ukur sesuai dengan skala yang telah ditentukan. Adapun cara kerja secara umum adalah sbb ; 1. Sebelum terjadi perubahan suhu, volume air raksa berada pada kondisi awal. 2. Perubahan suhu lingkungan di sekitar termometer direspon air raksa dengan perubahan. 3. Volume merkuri akan mengembang jika suhu meningkat dan akan menyusut jika suhu 4. Skala pada termometer akan menunjukkan nilai suhu sesuai keadaan lingkungan. Prinsip Kerja Termokopel (Thermocouple) Prinsip kerja Termokopel cukup mudah dan sederhana. Pada dasarnya Termokopel hanya terdiri dari dua kawat logam konduktor yang berbeda jenis dan digabungkan ujungnya. Satu jenis logam konduktor yang terdapat pada Termokopel akan berfungsi sebagai referensi dengan suhu konstan (tetap) sedangkan yang satunya lagi sebagai logam konduktor yang mendeteksi suhu panas.

BAB III PENUTUP A.

Kesimpulan

9

Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu(temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti bahang dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam

10