No : 935TAFST-USDTMJanuari2010 TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

PEMBANGKIT HIDROGEN UNTUK MOTOR BENSIN 4

TAK 110 cc 1 SILINDER

No : 935/TA/FST-USD/TM/Januari/2010

TUGAS AKHIR

  

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

  

Disusun oleh :

ANDI NOVIANTO

NIM : 045214035

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

HIDROGEN BOOSTER FOR GASOLINE ENGINE 110cc 4

STROKE 1 SILINDRE

Final Project

  

Presented as particial fulfillment of the requirement

To obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

by:

  

ANDI NOVIANTO

NIM : 045214035

Mechanical Engineering Study Program

Mechanical Engineering Department

  

Science And Technology Faculty

Sanata Dharma University

Yogyakarta

2010

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

INTISARI

Hidrogen merupakan salah satu bahan bakar yang potensial dijadikan bahan

alternatif pengganti minyak bumi. Hidrogen akan dimanfaatkan sebagai bahan tambah

bahan bakar. Sebagai objek adalah motor bensin, salah satu jenis motor pembakaran yang

banyak digunakan sebagai sumber tenaga dari kendaraan. Penelitian ini yang bertujuan

untuk membandingkan motor standard dengan motor yang dipasang pembangkit

hydrogen.

  Pada penelitian ini pembangkit hidrogen menggunakan proses elektrolisis, dimana

menggunakan variasi arus 3A dan 5A. Untuk mendapatkan hasil daya dan torsi

digunakan alat dynotest. Sedangkan untuk mendapatkan perbandingan pemakaian

komsumsi bahan bakar digunakan test uji jalan.

  Hasil pengujian menunjukan bahwa daya motor mengalami kenaikan 3,70 % untuk

pembangkit hidrogen 3A dan 5,55 % untuk pembangkit hidrogen 5A. Torsi motor

mengalami penurunan sebesar 8,86 % untuk pembangkit hidrogen 3A dan 8,18 % untuk

pembangkit hidrogen 5A. Penurunan torsi disebabkan karena torsi sudah dikonversi

menjadi putaran (kecepatan). Konsumsi bahan bakar motor dengan mengunakan

pembangkit hidrogen 3A lebih irit 22,68 % dan 47,28 % lebih irit dengan pembangkit

hidrogen 5A.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas karunia dan rahmatn-Nya,

sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas Akhir. Dengan judul “PEMBANGKIT

HIDROGEN UNTUK MOTOR BENSIN 4 TAK 110cc 1 SILINDER”. Tugas akhir ini

merupakan salah satu mata kuliah prasyarat untuk memperoleh gelar sarjana.

  Dalam tugas akhir ini penulis membahas mengenai hasil penelitian torsi, daya dan

komsumsi bahan bakar yang dihasilkan dari motor bensin 4 langkah 110 cc sebelum

memakai pembangkit hidrogen dan setelah memakai pembangkit hidrogen.

  Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan,

saran, fasilitas, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Penulis mengucapkan terima

kasih kepada:

  1. Budi Sugiharto, S.T.,M.T. selaku ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Yosef Agung Cahyanta,S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing I dalam Tugas Akhir yang selalu membimbing kami dalam menyelesaikan Tugas akhir ini.

  3. Ir.FX.Agus Unggul Santosa selaku dosen yang selalu membimbing kami dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  4. Orang tua dan keluarga yang selalu memberikan dorongan moril dan material.

  5. Semua pihak yang telah membantu terselesainya tugas akhir ini.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................. iii HALAMAN PENGESAHAN............................................................................ iv

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI....................................................... vii

KATA PENGANTAR........................................................................................ viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... x

DAFTARGAMBAR.......................................................................................... xiii

DAFTAR TABEl................................................................................................ xv BAB I PENDAHULUAN

  1 1.1 Latar Belakang.......................................................................................

  1 1.2 Permasalahan ........................................................................................

  2 1.3 Tujuan Penelitian...................................................................................

  2 1.4 Manfaat Penelitian.................................................................................

  3 BAB II LANDASAN TEORI 4 2.1 Tinjauan Pustaka...................................................................................

  4 2.2 Dasar Teori.............................................................................................

  5

2.2.1 Hidrogen........................................................................................

  5

2.2.2 Bahan Bakar Hidrogen................................................................

  6

2.2.3 Elektrolisa......................................................................................

  7

2.2.4 Hukum Faraday............................................................................

  8

2.2.5 Stainless Steel................................................................................

  9

  2.2.6 Elektrolit........................................................................................ 10

  

3.4 Pelaksanaan Penelitian.......................................................................... 31

  

5.1 Kesimpulan............................................................................................. 50

  50

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  

4.2 Konsumsi Bahan Bakar......................................................................... 48

  

4.1 Daya dan Torsi....................................................................................... 38

  38

  37 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  3.3.2 Pengambilan Data...................................................................... 35 3.5 Kesulitan-Kesulitan...............................................................................

  3.3.1 Penyiapan Bahan Uji................................................................. 31

  30

  2.2.7 Larutan Elektrolit......................................................................... 11

  

3.2 Alat Penelitian........................................................................................ 27

3.3 Diagram Penelitian................................................................................

  26

  BAB III METODE PENELITIAN 26 3.1 Bahan Penelitian....................................................................................

  2.2.14 Bahan Bakar............................................................................... 24

  2.2.13 Proses Pembakaran.................................................................... 22

  19

  17

2.2.12 Pembakaran................................................................................

  14

2.2.11 Siklus Sebenarnya Motor Otto Empat Langkah.....................

  2.2.9 Entalpi Penguraian....................................................................... 13

2.2.10 Prinsip Kerja Motor Empat Langkah......................................

  2.2.8 Entalpi Pembakaran..................................................................... 12

  

5.2 Saran....................................................................................................... 51

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR PUSTAKA

  53 LAMPIRAN

  54 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Susunan Sel Elektrolis .................................................................

  8 Gambar 2.2 Prinsip kerja mesin 4 langkah..................................................... 14 Gambar 2.3 Torak mesin TMB dan TMA......................................................

  16 Gambar 2.4 Hubungan diagram pengatur katup dengan grafik tekanan vs volume.......................................................................................

  19 Gambar 2.5 Perjalanan pembakaran..............................................................

  21 Gambar 3.1 Multimeter....................................................................................

  27 Gambar 3.2 Roller on Wheel Dynotest............................................................

  29 Gambar 3.3 Speedo meter ................................................................................ 29

Gambar 3.4 Diagram alir penelitian ............................................................... 30Gambar 3.5 Anoda dan katoda spiral.............................................................. 31 Gambar 3.6 Pemasangan anoda dan katoda pada tabung reaktor..............

  32 Gambar 3.7 Saluran tabung reaktor...............................................................

  32 Gambar 3.8 Filter pada tabung reaktor..........................................................

  33 Gambar 3.9 Skema saluran tabung reaktor.................................................... 33 Gambar 3.10 Skema pemasangan tabung reaktor ........................................

  34 Gambar 3.11 Pemasangan tabung reaktor pada motor................................. 35

Gambar 3.12 Pengambilan data....................................................................... 36Gambar 4.1 Grafik daya dan torsi mesin standard....................................... 39Gambar 4.2 Grafik daya dan torsi mesin dengan pembangkit hidrogen

  3A................................................................................................... 41

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 4.3 Grafik daya dan torsi mesin dengan pembangkit hidrogen

  5A................................................................................................... 43

Gambar 4.4 Grafik perbandingan daya mesin standard dengan mesin dengan pembangkit hidrogen 3A dan 5A.................................. 45Gambar 4.4 Grafik perbandingan torsi mesin standard dengan mesin dengan pembangkit hidrogen 3A dan 5A.................................. 47

  

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Sifat Kimia dan Fisika Hidrogen.....................................................

  6 Tabel 2.2 Entalpi Pembakaran dari Berbagai Zat pada 298 K, 1 atm.........

  13 Tabel 4.1 Daya dan Torsi Mesin Standard...................................................... 38 Tabel 4.2 Daya dan Torsi Mesin Dengan Pembangkit 3A.............................

  40 Tabel 4.3 Daya dan Torsi Mesin Dengan Pembangkit 5A.............................

  42 Tabel 4.4 Perbandingan Daya mesin Standard, deangan Pembangkit Hidroge 3A dan 5A..........................................................................

  44 Tabel 4.5 Perbandingan Torsi mesin Standard, deangan Pembangkit Hidroge 3A dan 5A..........................................................................

  46 Tabel 4.6 Konsumsi Bahan Bakar ..................................................................

  48

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam yang banyak digunakan untuk menggerakkan atau sebagai sumber tenaga dari kendaraan darat. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder, dimana dengan pembakaran campuran udara dan bahan bakar ini akan timbul panas yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder untuk mengembang. Karena gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka tekanan di dalam silinder akan naik. Tekanan inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya dapat menggerakkan kendaraan.

  Sejalan dengan teknologi banyak terjadi penyempurnaan dan pengembangan motor bakar dalam penggunaan harian. Penyempurnaan dan pengembangan siklus antara lain untuk meningkatkan daya motor. Banyak cara yang dapat ditempuh untuk meningkatkan daya, misalnya merubah sektor pengapian, mengoptimalkan saluran masuk dan buang, menambah bahan bakar lain selain bensin dan meningkatkan kapasitas volume silinder. Dalam penelitian ini penulis ingin meningkatkan daya pada motor dengan siklus empat langkah dengan cara menambah bahan bakar selain bensin.

  Bahan bakar yang non-solid termasuk minyak dan gas (keduanya mempunyai subjenis yang beragam di antaranya adalah bahan bakar alam dan bensin). Bahan bakar yang sekarang merupakan bahan bakar yang memiliki

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  potensi besar ialah hidrogen. Hidrongen adalah suatu bahan bakar yang unsur pembentuk utamanya adalah air dan gas. Kita ketahui bersama bahwa air memiliki jumlah yang begitu besar maka air bisa dikategorikan sebagai energi terbarukan. Hidrogen (H ) didapatkan dari senyawa H O yang jika diuraikan 2H dan O .

  2

  2

  2

  2 Salah satu cara penguraian dengan cara elektrolisis H O pada tabung reaktor

  2 hidrogen.

  Penelitian ini perlu dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan tabung reaktor hidrogen pada motor bensin ditinjau dari daya dan konsumsi bahan bakar bahan bakar motor yang memakai tabung reactor hidrogen dan motor yang tidak memakai. Tujuanya adalah diperoleh data teknis daya dan konsumsi bahan bakar motor bensin memakai tabung reaktor hidrogen dengan variasi arus pada proses elektrolisisnya.

  1.2 Permasalahan

  Hidrogen merupakan salah satu bahan bakar yang potensial dijadikan bahan alternatif pengganti minyak bumi. Hidrogen akan dimanfaatkan sebagai bahan tambah bahan bakar. Informasi tentang pembangkit hidrogen dan pengaruhnya terhadap prestasi motor belum diketahui secara pasti.

  1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah.

• Membandingkan daya yang dihasilkan dari motor standar bahan bakar bensin dengan motor modifikasi menggunakan pembangkit hidrogen (yang ditambah gas hidrogen dengan variasi arus listrik (3A dan 5A) yang mengalir pada proses elektrolisis ).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

• Membandingkan konsumsi bensin pada motor standard dan motor yang sudah dimodifikasi dengan pembangkit hydrogen dengan variasi arus..

1.4 Manfaat Penelitian

  Dengan teknologi yang murah dan mudah dapat meningkatkan daya dan torsi kendaraan sepeda motor serta pengiritan bahan bakar yang signifikan.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

  Menurut Danny (2009), bila menggunakan zat aditif pada bahan bakar torsi naik sebesar 12,91% - 17,64%, dibandingkan bila tidak menggunakan zat aditif yang terjadi pada rentang putaran 1054 – 2003 1/min. Bila menggunakan zat aditif pada bahan bakar konsumsi bahan bakar naik sebesar 7,5% - 16,23%, dibandingkan bila tidak menggunakan zat aditif yang terjadi pada rentang putaran 815 – 2003 1/min. Bila menggunakan zat aditif pada bahan bakar spesifik turun sebesar 13,58% - 13,85% dibandingkan bila tidak menggunakan zat aditif yang terjadi pada rentang putaran 815 – 2003 1/min. Penggunaan zat aditif paling berpengaruh pada rentang putaran 1214 – 2003 1/min dengan konsentrasi zat aditif 0,5 º/v.

  Menurut Saputra (2008), dengan memodifikasi volume silinder dapat meningkatkan daya motor. Peningkatan kapasitas volume silinder dapat ditempuh dengan dua cara, yang pertama yaitu bore-up atau dengan memperbesar diameter piston dalam silinder. Cara ke dua yaitu stroke-up atau dengan memperpanjang langkah piston dalam silinder. Dalam penelitian tersebut didapatkan hasil daya naik sebesar 33,38% untuk bore-up dan 41,15% untuk stroke-up. Torsi naik sebesar 15,17% untuk bore-up dan 15,41% untuk stroke-up.

  Meningkatkan daya pada motor bakar dengan cara menganti diameter katup isap dan katup buang dengan ukuran diameter katup yang lebih besar juga terbukti dalam penelitian Hermawan (2009). Dalam penelitian ini daya yang dihasilkan dari motor bensin 4 langkah 110 cc adalah 16,1 hp pada 10000 rpm lebih tinggi 7,3 % dari daya motor sebelum modifikasi yaitu 15,0 hp pada 10000 rpm. Torsi yang dihasilkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  dari motor bensin 4 langkah 110 cc adalah 12,81 N.m pada 8000 rpm lebih tinggi 2,8 % dari motor sebelum modifikasi yaitu 12,46 N.m pada 8000 rpm

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Hidrogen

  Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.

  Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.

  Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol.

2 Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:

  2 H (g) + O (g) O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol) (2.1)

  2 2 → 2 H

2 Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3 Konduktivitas Listrik 0 x 10

  6 ohm

Tabel 2.1 Sifat kimia dan fisika hidrogen

  Sifat Keterangan

  

Simbol H

Radius Atom 2.08 Å Volume Atom 14.1 cm

  3 /mol Massa Atom 1.00794

  Titik Didih

  20.28 K Radius Kovalensi 0.32 Å Strutur Kristal Heksagonal Massa Jenis 0.0899 g/cm

• -1
• -1
• -1
• -1
• -1
• -1

  sumber: en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen

2.2.2 Bahan Bakar Hidrogen

• Energi (2.2) Pada dasarnya hal serupa dapat terjadi bila unsur zat air hidrogen (H) bersenyawa dengan unsur zat asam (O) terbentuk apa yang kita kenal sebagi air (H

2 CO

  2H

  kemudian membentuk air kembali. Pada oksidasi H hanya terjadi air yang rumus

  2

  dan O

  2

  Rumus diatas merupakan perputaran suatu siklus air dipisah menjadi H

  2 O + Energi (2.3)

  2H

  2

  2

  2 O) dengan

  membebaskan energi :

  cm

  2

  ) dengan membebaskan energi sebagai berikut C + O

  2

  Pembakaran pada dasarnya adalah proses oksidasi. Pada proses pembakaran terdapat energi yang dibebaskan berupa panas. Pada pembakaran hidrokarbon maka unsur zat arang (C) bersenyawa dengan unsur zat asam (O) membentuk karbon dioksida (O

  Entalpi Penguapan 0.4581 kJ/mol

  K

  1 Kapasitas Panas 14.304 Jg

  13.81 K Bilangan Oksidasi

  Potensial Ionisasi 13.598 V Titik Lebur

  K

  Elektronegativitas 2.1 Konfigurasi Elektron 1s1 Formasi Entalpi 0.00585 kJ/mol Konduktivitas Panas 0.1815 Wm

• O

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  kimianya H

2 O dan yang bukan merupakan suatu polutan atau pengotor lingkungan.

  Bahkan H

2 O merupakan bagian alamiah dari lingkungan. Pada pusat listrik konversi

  listrik menjadi hidrogen dapat dilakukan dengan elektrolisa. Dengan demikian maka pusat listrik yang letaknya jauh dari pusat beban akan dapat bekerja dengan efisien.

2.2.3 Elektrolisa

  Proses Elektrolisis (reaksi peruraian yang terjadi ketika listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit), terdiri dari reaksi katoda yaitu reduksi dan reaksi anoda yaitu oksidasi. Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H

  2

  dan ion hidrokida (OH

• ). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O
• serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H
• dan

  ), melepaskan 4 ion H

• mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut
• 2e 2OH
• H
₂

  OH

  (l)

  (aq)

  (g)

  (2.4) Anode : 2H ₂ O

• 4H

  (l)

  O

  2 (g)

  (aq)

Gambar 2.1 susunan sel elektrolisis

  2

  Reaksinya : Katode : 2H ₂ O

• 4e

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2.4 Hukum Faraday

  Akibat aliran arus listrik searah ke dalam larutan elektrolit akan terjadi perubahan kimia dalam larutan tersebut. Menurut Michael Faraday (1834) lewatnya arus 1 F mengakibatkan oksidasi 1 massa ekivalen suatu zat pada suatu elektroda (anoda) dan reduksi 1 massa ekivalen suatu zat pada elektroda yang lain (katoda).

  Hukum Faraday I : Massa zat yang timbul pada elektroda karena elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah listrik yang mengalir melaui larutan.

  w ~ Q w ~ I . t . . w = e I t gek . . I t

  =

  F Ar . I . t

  = (2.5)

  n . F

  Dengan t = waktu (dt) w = massa zat yang diendapkan (g) Q = jumlah arus listrik = muatan listrik (C) e = tetapan = (gek : F) I = kuat arus listrik (A) gek = massa ekivalen zat (gek) Ar = massa atom relatif n = valensi ion F = bilangan faraday = 96 500 C

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2.5 Stainless Steel

  Stainless steel dapat bertahan dari serangan karat berkat interaksi bahan-bahan campurannya dengan alam. Stainless steel terdiri dari besi, krom, mangan, silikon, karbon dan seringkali nikel and molibdenum dalam jumlah yang cukup banyak.

  Elemen-elemen ini bereaksi dengan oksigen yang ada di air dan udara membentuk sebuah lapisan yang sangat tipis dan stabil yang mengandung produk dari proses karat/korosi yaitu metal oksida dan hidroksida. Krom, bereaksi dengan oksigen, memegang peranan penting dalam pembentukan lapisan korosi ini. Pada kenyataannya, semua stainless steel mengandung paling sedikit 10% krom.

  Keberadaan lapisan korosi yang tipis ini mencegah proses korosi berikutnya dengan berlaku sebagai tembok yang menghalangi oksigen dan air bersentuhan dengan permukaan logam. Hanya beberapa lapisan atom saja cukup untuk mengurangi kecepatan proses karat selambat mungkin karena lapisan korosi tersebut terbentuk dengan sangat rapat. Lapisan korosi ini lebih tipis dari panjang gelombang cahaya sehingga tidak mungkin untuk melihatnya tanpa bantuan instrumen modern.

  Besi biasa, berbeda dengan stainless steel, permukaannya tidak dilindungi apapun sehingga mudah bereaksi dengan oksigen dan membentuk lapisan Fe O atau

  2

  3

  hidroksida yang terus menerus bertambah seiring dengan berjalannya waktu. Lapisan korosi ini makin lama makin menebal dan kita kenal sebagai ‘karat’. Stainless steel, dapat bertahan ‘stainless’ atau ‘tidak bernoda’ justru karena dilindungi oleh lapisan karat dalam skala atomik.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2.6 Elektrolit

  Larutan merupakan fase yang setiap hari ada disekitar kita. Suatu sistem homogen yang mengandung dua atau lebih zat yang masing-masing komponennya tidak bisa dibedakan secara fisik disebut larutan, sedangkan suatu sistem yang heterogen disebut campuran. Biasanya istilah larutan dianggap sebagai cairan yang mengandung zat terlarut, misalnya padatan atau gas dengan kata lain larutan tidak hanya terbatas pada cairan saja.

  Komponen dari larutan terdiri dari dua jenis, pelarut dan zat terlarut, yang dapat dipertukarkan tergantung jumlahnya. Pelarut merupakan komponen yang utama yang terdapat dalam jumlah yang banyak, sedangkan komponen minornya merupakan zat terlarut. Larutan terbentuk melalui pencampuran dua atau lebih zat murni yang molekulnya berinteraksi langsung dalam keadaan tercampur. Semua gas bersifat dapat bercampur dengan sesamanya, karena itu campuran gas adalah larutan.

  Jenis-jenis larutan :

• Gas dalam gas – seluruh campuran gas
• Gas dalam cairan – oksigen dalam air
• Cairan dalam cairan – alkohol dalam air
• Padatan dalam cairan – gula dalam air
• Gas dalam padatan – hidrogen dalam paladium
• Cairan dalam padatan – Hg dalam perak
• Padatan dalam padatan – alloys

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2.7 Larutan Elektrolit

  Berdasarkan kemampuan menghantarkan arus listrik (didasarkan pada daya ionisasi), larutan dibagi menjadi dua, yaitu larutan elektrolit, yang terdiri dari elektrolit kuat dan elektrolit lemah serta larutan non elektrolit. Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghantarkan arus listrik, sedangkan larutan non elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.

  a. Larutan Elektrolit Kuat

  Larutan elektrolit kuat adalah larutan yang mempunyai daya hantar arus listrik, karena zat terlarut yang berada didalam pelarut (biasanya air), seluruhnya dapat berubah menjadi ion-ion dengan harga derajat ionisasi adalah satu ( α = 1). Yang tergolong elektrolit kuat adalah :

• Asam kuat, antara lain: HCl, HClO , HClO , H SO , HNO dan

  3

  4

  2

  4

  3 lain-lain.

• Basa kuat, yaitu basa-basa golongan alkali dan alkali

  tanah, antara lain : NaOH, KOH, Ca(OH) , Mg(OH) , Ba(OH)

  2

  2

  2 dan lain-lain.

• Garam-garam yang mempunyai kelarutan tinggi, antara lain : NaCl, KCl, KI, Al (SO ) dan lain-lain.

  2

  4

  3

  b. Larutan Elektrolit Lemah

  Larutan elektrolit lemah adalah larutan yang mampu menghantarkan arus listrik dengan daya yang lemah, dengan harga derajat ionisasi lebih dari nol tetapi kurang dari satu (0 <

  α < 1). Yang tergolong elektrolit lemah adalah:

• Asam lemah, antara lain: CH COOH, HCN, H CO , H S

  3

  2

  3

  2 dan lain-lain.

• Basa lemah, antara lain: NH OH, Ni(OH) dan lain-lain.

  4

  2

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

• Garam-garam yang sukar larut, antara lain: AgCl, CaCrO , PbI

  4

  2 dan lain-lain.

c. Larutan non-Elektrolit

  Larutan non-elektrolit adalah larutan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, hal ini disebabkan karena larutan tidak dapat menghasilkan ion-ion (tidak meng-ion). Yang termasuk dalam larutan non elektrolit antara lain :

• Larutan urea
>Larutan suk
• Larutan glukosa
• Larutan alkohol dan lain-lain

2.2.8 Entalpi Pembakaran

  Reaksi suatu zat dengan oksigen disebut reaksi pembakaran. Zat yang mudah terbakar adalah unsur karbon, hidrogen, belerang, dan berbagai senyawa dari unsur tersebut. Pembakaran dikatakan sempurna apabila karbon (C) terbakar menjadi CO2, hidrogen (H) terbakar menjadi H2O, belerang (S) terbakar menjadi SO2.

  Perubahan entalpi pada pembakaran sempurna 1 mol suatu zat yang diukur pada 298 K, 1 atm disebut entalpi pembakaran standar (standard enthalpy of combustion), yang dinyatakan dengan . Entalpi pembakaran juga dinyatakan

  ∆Hc

• 1

  dalam kJ mol .Harga entalpi pembakaran dari berbagai zat pada 298 K, 1 atm diberikan pada tabel 2.2 berikut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Tabel 2.2 Entalpi Pembakaran dari berbagai zat pada 298 K, 1 atm

  Sumber : http://www.chem-is-try.org/Entalpi_Pembakaran)

  2.2.9 Entalpi Penguraian

  Reaksi penguraian adalah kebalikan dari reaksi pembentukan. Oleh karena itu, sesuai dengan azas kekekalan energi, nilai entalpi penguraian sama dengan entalpi pembentukannya, tetapi tandanya berlawanan.

  H2O (l) = -286 kJ mol -1, maka entalpi penguraian H2O (l) menjadi gas ∆Hf

• 1

  hidrogen dan gas oksigen adalah + 286 kJ mol H2O (l) ——> H2 (g) + ½ O2 (g) (2.6)

  ∆H = + 286 kJ

  2.2.10 Prinsip Kerja Motor Empat Langkah

  Motor Otto empat langkah / motor bensin menghisap campuran udara dan bensin sebagai bahan bakar pada saat terjadi langkah isap. Terjadi perubahan tekanan pada proses kerja di dalam ruang di atas piston. Bila piston berada di TMB, volume

  V _{L s} + ruang ini adalah yang terbesar yaitu V dengan : V = Volume langkah _L V = Volume ruang sisa _s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Bila piston berada di TMA, volume ruang di atas piston adalah yang terkecil yaitu V . Mesin bensin empat langkah menjalani satu siklus yang tersusun atas empat _s tahap/ langkah seperti Gambar 2.2. berikut:

Gambar 2.2 Prinsip kerja mesin 4 langkah

  (Sumber : Arismunandar. 1988. Halaman 8) Keterangan :

  KI = Katup isap TMA = Titik mati atas KB = Katup buang TMB = Titik mati bawah

  1. Langkah isap Campuran udara dan bahan bakar dihisap ke dalam ruang bakar. Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB). Katup isap terbuka dan katup buang tertutup. Di dalam silinder terjadi kehampaan akibat gerakan piston ke bawah tersebut. Disebabkan karena adanya tahanan aliran yang dialami campuran baru yang mengalir melalui sistem isap, maka isiannya tidak pernah mencapai 100%. Pada frekuensi putar yang lebih tinggi tekanan tersebut akan semakin rendah sehingga peningkatan daya yang diberikan tidak dapat sebanding dengan frekuensi putarnya.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  2. Langkah kompresi Kedua katup tertutup. Piston bergerak menuju TMA. Sesaat sebelum piston mencapai TMA, bunga api dipercikan dan bahan bakar mulai terbakar. Pembakaran terjadi pada volume hampir tetap (dianggap tetap) sampai tekanan maksimum. Mesin bensin memerlukan percikan bunga api (spark) untuk mengawali pembakaran didalam silinder maka sering disebut spark ignition engine. Bunga api dipercikan dalam ruang bakar sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA), sehingga terjadi pembakaran yang diikuti oleh naiknya energi kalor gas dalam ruang bakar. Makin kecil ruang V terhadap ruang V akan semakin besar pemampatannya. Hal ini _{s L} sangat tergantung pada perbandingan pemampatan ( perbandingan kompresi).

  Pebandingan pemampatan adalah perbandingan antara dua macam volume, yaitu :

• Volume di atas piston pada kedudukan TMB
• Volume di atas piston pada kedudukan TMA (Gambar)
Gambar 2.3 Isi diatas torak; torak pada TMB, torak pada TMA

  (Sumber : Arend, BPM & Berenschot, H.1980, Halaman 8) Perbandingan pemampatan dinyatakan dengan symbol r, dalam persamaan menjadi :

• V _{L s}

  V r = V _s

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  3. Langkah usaha Setelah mencapai TMA, piston akan didorong oleh gas bertekanan tinggi menuju TMB. Tekanan mekanis ini diteruskan ke poros engkol. Penghentian pembakaran gas terjadi pada TMA atau sedikit sesudahnya. Ini disebabkan oleh pengembangan gas terbesar akibat suhu tertinggi terjadi pada volume terkecil ( V ) _c sehingga piston mendapatkan tekanan terbesar. Sesaat sebelum mencapai TMB, katup terbuka, gas hasil pembakaran mengalir keluar dan tekanan dalam ruang bakar turun dengan cepat.

  4. Langkah buang Piston bergerak dari TMB menuju TMA serta mendorong gas di dalam silinder ke saluran buang lewat katup buang. Tidak semua gas bekas dapat dikeluarkan. Ruang bakar yang kecil ( V ) atau perbandingan pemampatan yang besar _c akan memperbaiki keadaan tersebut. Di samping itu periode overlapping mempunyai peranan penting. Periode overlapping adalah periode dimana katup isap dan katup buang terbuka secara bersamaan yang dikarenakan perpanjangan pembukaan katup selama proses pengisapan dan pembuangan.

2.2.11 Siklus Sebenarnya Motor Otto Empat Langkah

  Dalam kenyataannya terjadi penyimpangan dari siklus udara (ideal) karena terjadi kerugian antara lain disebabkan oleh hal berikut :

  1. Kebocoran fluida kerja karena penyekatan oleh cincin torak dan katup tidak sempurna

  2. Pembukaan dan penutupan katup tidak tepat di TMA dan TMB karena pertimbangan dinamika mekanisme katup dan kelembaman fluida kerja.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Kerugian tersebut dapat diperkecil bila saat pembukaan dan penutupan katup disesuaikan dengan besarnya beban dan kecepatan torak

  3. Fluida kerja bukanlah udara yang dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang konstan selama proses siklus berlangsung

  4. Pada motor bakar torak yang sebenarnya, pada waktu torak berada di TMA, tidak terdapat proses pemasukan kalor seperti pada siklus udara, kenaikan tekanan dan temperatur fluida kerja disebabkan oleh proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder

  5. Proses pembakaran memerlukan waktu (tidak berlangsung sekaligus). Hal ini mengakibatkan proses pembakaran berlangsung pada volume ruang bakar yang berubah-ubah karena gerakan torak. Dengan demikian proses pembakaran harus sudah dimulai beberapa derajat sudut engkol sebelum torak mencapai TMA dan berakhir beberapa derajat sudut engkol sesudah torak bergerak kembali dari TMA ke TMB. Jadi proses pembakaran tidak berlangsung pada volume konstan. Disamping itu pada kenyataannya tidak pernah terjadi pembakaran sempurna, sehingga daya dan efisiensinya sangat tergantung pada perbandingan campuran bahan bakar dan udara, kesempurnaan bahan bakar dan udara tersebut bercampur dan timing penyalaan

  6. Terdapat kerugian kalor yang disebabkan oleh perpindahan kalor dari fluida kerja ke fluida pendingin, terutama pada langkah kompresi, ekspansi dan pada waktu gas buang meninggalkan silinder, perpindahan kalor tersebut karena terdapat perbedaan temperatur antara fluida kerja dengan fluida pendingin. Fluida pendingin diperlukan untuk mendinginkan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  bagian-bagian mesin yang menjadi panas akibat proses pembakaran, untuk mencegah kerusakan pada bagian-bagian mesin tersebut

  7. Terdapat kerugian energi kalor yang dibawa oleh gas buang dari dalam silinder ke udara luar. Energi tersebut tidak dapat dimanfaatkan untuk melakukan kerja mekanik

  8. Terdapat kerugian karena gesekan antara fluida kerja dengan dinding salurannya.

  Berdasarkan hal-hal diatas, bentuk diagram PV dari siklus sebenarnya tidak sama dengan bentuk diagram siklus ideal. Siklus yang sebenarnya tidak pernah merupakan siklus volume konstan (untuk motor bensin). Gambar 2.4 Menunjukkan bentuk diagram PV dari sebuah motor torak 4 langkah yang sebenarnya.

  .

  

Gambar2.4

  Hubungan antara diagram pengatur katup dengan grafik tekanan vs volume untuk motor empat langkah (Sumber : Arismunandar. 1988. Halaman 31)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

2.2.12 Pembakaran

  Pembakaran diawali dengan loncatan api busi pada akhir pemampatan. Pada keadaan biasa kita mendapatkan pembakaran teratur dimana selalu terdapat dua tahapan ialah bagian yang tidak terbakar dan bagian yang terbakar, keduanya dibatasi oleh api pembakaran (fron api). Suhu pembakarannya berkisar antara 2100 K sampai 2500 K.

  Pada pembakaran teratur yang lamanya kira-kira tiga milidetik (0,003 s), terjadi juga perjalanan tekanan teratur diatas piston dan dalam beberapa kasus, suhu dari gas yang belum terbakar menjadi terlalu tinggi sehingga dapat menyebabkan pembakaran sendiri dimana sebagian dari isi silinder terbakar dalam waktu yang sangat singkat. Disebabkan oleh singkatnya pembakaran, tekanan dalam seluruh ruang bakar tidak sama sehingga terjadi gangguan keseimbangan, dengan tekanan tinggi setempat.

  Pembakaran yang tidak teratur mengakibatkan pembebanan terlalu berat dari mekanismenya. Gerakan dari gas terhadap logamnya memberi suara seperti pukulan yang disebut detonasi. Penyebab utama detonasi adalah suhu yang terlalu tinggi dari gas yang dimanfaatkan atau ruang bakar tidak memenuhi syarat.

  Detonasi yang berulang-ulang dalam waktu yang lama dapat merusak bagian ruang bakar, terutama bagian tepi kepala torak tempat detonasi terjadi. Di samping itu detonasi mengakibatkan bagian ruang bakar (misalnya busi atau kerak yang ada) sangat tinggi temperaturnya, atau pijar, sehingga dapat menyalakan campuran bahan bakar dan udara sebelum waktunya. Penyalaan yang terlalu awal ini dapat mengurangi daya dan efisiensi mesin, sedangkan tekanan maksimum gas pembakaran juga akan bertambah tinggi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Detonasi dapat dicegah dengan beberapa cara yaitu :

• Mengurangi tekanan dan temperatur bahan bakar dan udara yang masuk ke ruang bakar
• Mengurangi perbandingan kompresi
• Memperlambat saat penyalaan
• Mempertinggi angka oktan bensin
• Pendinginan gas yang belum terbakar
• Membuat konstruksi ruang bakar yang sedemikian rupa sehingga bagian yang terjauh dari busi mendapat pendinginan yang lebih baik.
• Busi ditempatkan di pusat ruang bakar yaitu di antara katup buang

  (bagian yang panas) dan katup isap (tempat kemungkinan besar terdapat campuran yang kaya)

• Menaikkan kecepatan torak atau putaran poros engkol untuk memperoleh arus turbulen pada campuran di dalam silinder yang mempercepat rambatan nyala api
• Saluran buang dibuat relatif pendek sehingga bahaya terbakar sendiri akan berkurang. Dalam hal ini gas yang belum terbakar tidak ada waktu untuk menaikkan suhunya, karena bersamaan dengan itu api telah memasuki seluruh ruang bakar. Keadaan menguntungkan ini terjadi bila busi dipasang di pusat ruang bakar, bila bentuk ruang bakarnya berbentuk setengah bulat.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Gambar 2.5 Perjalanan pembakaran normal (a-d)

  dan selama pembakaran terjadi pembakaran sendiri (e-h) (Sumber : Arend, BPM & Berenschot, H. 1980. Halaman 60)

2.2.13 Proses Pembakaran

  Proses pembakaran dikatakan normal apabila pembakaran didalam silinder terjadi karena nyala api ditimbulkan oleh percikan bunga api oleh busi, dengan bunga api ini proses terbakarnya bahan bakar berlangsung hingga seluruh bahan bakar yang ada di dalam silinder terbakar habis dengan kecepatan yang relatif konstan. Proses pembakaran tidak akan terjadi bila tidak ada oksigen di dalam silinder. Baik buruknya proses pembakaran ditentukan juga oleh banyak/sedikitnya jumlah oksigen yang ada di dalam silinder. Apabila campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam silinder sesuai antara jumlah hidrokarbon dengan jumlah oksigen (campurannya homogen) maka dimungkinkan terjadinya pembakaran sempurna.

• ) dan jika pembakarannya sempurna maka hasil pembakarannya menjadi
₂ CO dan O H ₂ . Jadi kalau ditulis dalam persamaan menj
• ₁₈
₈ H
• ₂
• ₂
• O H
_{2 2} N (2.7)

  2

  → +

  47

  11

  8

  2

  47

  12

  2

  12 N O H CO N O H C + + → + + (2.8)

  47

  9

  8