Mengukur dan Menghitung Tekanan Campuran

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA
(3. Menghitung dan Mengukur Tekanan Campuran Gas )

Oleh :
Nama

: Rofi Muhammad Ridho Muhyidin

NPM

: 240110150077

Hari, Tanggal Praktikum

: Senin, 28 Maret 2016

Asisten Dosen

: 1. Adams Rizan Abdalla
2. Dita Luthfiani C. D.
3. Feby Febriyani Santana

4. Nirmaya Arti Utami
5. Riska Dwi W. T.
6. Rizkyanti Dwi H. M.

LABORATORIUM SUMBERDAYA AIR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS PADJADJARAN
2016

BAB I
PENDAHULUAN
1.1.

Latar Belakang
Di kehidupan sehari-hari tekanan dan volume memiliki peranan penting

dalam menafsirkan maupun menyelesaikan berbagai fenomena dan permasalahan
yang terjadi. Apalagi di dalam dunia keteknikan (engineering), tekanan dan
volume merupakan variabel penting yang digunakan untuk menyelesaikan

berbagai masalah. Sehingga kedua variabel ini mutlak harus dikuasai oleh para
engineers.
Ada banyak sekali hubungan yang terjadi antara tekanan (P) dan volume
(V) . Pada tahun 1801, John Dalton seorang fisikawan, kimiawan, an meteorology
berkebangsaan Inggris menyebutkan bahwa tekanan campuran gas pada suhu
tetap dalam suatu ruangan sama dengan jumlah tekanan tiap gas itu masingmasing dalam ruangan tersebut. Gas juga memiliki interaksi yang lemah antara
partikel-partikel penyusunnya sehingga perilaku termalnya relatif lebih sederhana.
Kondisi gas ditentukan oleh tiga faktor yaitu, tekanan, volume dan suhu. Tekanan
campuran gas adalah penjumlahan dari tekanan parsial masing-masing komponen
campuran gas.
Pengaplikasian hukum Dalton ini banyak sekali diterapkan di dunia
keteknikan (engineering), contohnya adalah mesin motor bakar 2 tak yang
menggunakan prinsip kerja hukum Dalton ini, yaitu bahwa tekanan campuran gas
pada suhu tetap dalam piston sama dengan jumlah tekanan tiap gas di masingmasing ruang piston tersebut.
1.2.

Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dilaksanaknnya praktikum ini, adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui dan memahami penerapan hukum Dalton.
2. Mengukur tekanan campuran gas.

3. Menghitung tekanan campuran gas dengan menggunakan persamaan
teoritis.

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gas
Gas adalah suatu fase dan wujud zat fluida dalam mekanika fluida. Gas
memiliki sifat kompresibilitas yang sangat tinggi dibandingkan dengan fluida
lainnya. Dengan mengubah densitas gas, maka secara langsung mengubah suhu
dan tekanan gas dengan persamaan :
=

P
RT

Persamaan diatas menggambarkan kondisi ideal atau hukum gas sempurna atau
persamaan kondisi gas ideal.(Munson, 2009)
Hukum gas ideal adalah suatu hipotesis yang mematuhi hubungan PV-RT.
Eksperimen dilakukan untuk mengamati hubungan gas ideal dengan pendekatan
perilaku P-V-T gas nyata pada kondisi tekanan yang rendah. Pada tekana rendah

dan suhu tinggi, maka densitas akan berkurang dan gas akan berperilaku sebagai
gas ideal. Dikalangan para praktisi, gas seperti gas nitrogen, oksigen, helium,
neon, krypton sampai gas yang relative berat seperti karbon dioksida masih
diperlakukan seperti gas ideal dengan kesalahan diabaikan (biasanya 1 persen).
Gas padat seperti uap air di pembangkit listrik dan uap refrijeran di lemari es tidak
diperlakukan sebagai gas ideal, karena terdapat pada bagian jenuh. (Cengel, 2006)
2.1. Tekanan
Dalam berbagai permasalahan keteknikan, fluida memegang peranan
penting dalam peneyelesaian permasalahan. Tinjauan fluida statis dan fluida
dinamis mutlak diperlukan untuk mencari berbagai solusi yang diperlukan. Salah
satu hal yang diperhatikan dalam fluida statis adalah tekanan (pressure).
Tekanan adalah hasil kali gaya kompresif yang bekerja pada suatu luas.
(Potter,2008) Satuan-satuan tekanan dihasilkan dibagi satuan luas atau N/m2, yang
adalah pascal, Pa. Namun satuan pascal sangatlah kecil, sehingga lebih sering
diekspresikan dalam kilo Pascal (kPa).

Sedangkan tekanan dalam fluida dipancarkan dengan kekuatan sama besar ke
semua arah dan bekerja tegak lurus pada suatu bidang. Dalam bidang datar yang
sama kekuatan tekanan dalam suatu cairan sama. Pengukuran-pengukuran aatuan
tekanan dilakukan dengan menggunakan berbagai bentuk meteran.

2.1.1. Pengukuran Tekanan
Tekanan fluida dapat dibedakan menjadi absolute pressure dan gage
pressure. Absolute pressure diukur relatif terhadap perfect vacuum (absolute zero
pressure), dimana gage pressure diukur relatif terhadap tekanan lokal atmosfer.
Dengan demikian, gage pressure pada saat nol terhadapa tekanan sama dengan
tekanan lokal atmosfer. Absolute pressure akan selalu bernilai positif, sedangkan
gage pressure dapat bernilai negatif atau positif tergantung apakah tekanan di atas
tekanan atmosfer (bernilai positif) atau tekanan di bawah tekanan atmosfer
(bernilai negatif).(Munson, 2009)
Jika gage pressure benilai negatif maka itu juga menunjukan bahwa
keadaan tersebut adalah tarikan atau tekanan vakum. Dengan demikian kita dapat
menghitung tekanan dengan :
P > Pa Gage Pressure :

P(gage) = P – Pa

P < Pa Vacuum Pressure :

P(vacuum) Pa - P

Gambar 2.1 Grafik antara Tekanan Gage dan Absolut
(Sumber : Munson, 2009)

2.2. Volume
Volume adalah salah satu turunan fisika yang banyak digunakan dalam
menafsirkan suatu luas benda dalam bentuk tiga dimensi.Volume secara umum
dinotasikan dengan huruf v besar (V), namun tak sedikit juga yang
melambangkannya dengan lambing . Secara definisi volume adalah hasil kali
luas alas benda yang telah dikalikan koefesien volume dengan tingginya.
2.3. Tabung Bourdon
Tabung bourdon adalah salah satu alat pengukur tekanan mekanik yang
paling banyak digunakan. Nama bourdon sendiri diambil dari nama penemunya,
yaitu Eugene Bourdon (1808-1884) yang berasal dari Perancis. Tabung bourdon
biasanya terdiri dari tabung logam berongga membungkuk seperti kait yang akhir
ditutup dan terhubung ke jarum dial indicator. (Cengel, 2006)
Ketika tabung terbuka ke atmosfer, tabung dibelokkan, dan jarum pada
dial pada kondisi ini dikalibrasi untuk menunjukan nilai nol (tekanan
pengukuran). Ketika cairan di dalam tabung bertekanan, membentang tabung dan
bergerak jarum sebanding dengan tekanan diterapkan.(Cengel, 2006)

Gambar 2.2 Macam jenis tabung Bourdon yang digunakan untuk mengukur tekanan
(Sumber : Cengel, 2006)

2.4. Hukum Dalton
John Dalton adalah seorang fisikawan, kimiawan sekaligus meteorologis
dan juga seorang pioneer yang mengembangkan teori atom.(Ross. 2016) Lahir 5
atau 6 September 1766 di Eaglesfields, Cumberland, dan wafat di Manchester
pada 27 Juli 1844. Sepanjang masa hidupnya, John Dalton telah banyak
berkontribusi dalam perkembangan ilmu pengetahuan terutama dalam bidang
kimia dan fisika,salah satunya adalah hukum Dalton tentang tekanan campuran
gas yang berbunyi “Tekanan yang ditimbulkan oleh suatu gas yang menempati
suatu wadah secara sendirian adalah sama besar dengan tekanan gas tersebut
ketika menempati suatu wadah bersama dengan gas lain”.(Lower, 2014)
Hukum Dalton dapat digunakan untuk menghitung tekanan total campuran
gas. Tekanan campuran gas pada suhu tetap dalam suatu ruangan sama dengan
jumlah tekanan tiap gas itu masing-masing dalam ruangan tersebut. Atau dengan
kata lain tekanan campuran gas dalam suatu ruangan sama dengan jumlah
perkalian tekanan dan volume tiap gas itu masing-masing bagi dengan volume
ruangan tersebut. Secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
Pc =

P 1 V 1 + P2 V 2 + P3 V 3 +…+ Pn V n
V campuran

atau,
n

Ptotal=∑ Pi
i=1

Dimana :

P = Tekanan (kg/m2)
V = Volume (m3)

BAB III
METODE PRAKTIKUM
3.1. Alat
Alat yang digunakan :

1. Tabung gas (2 buah)
2. Kompresor
2.2.

Bahan

Bahan yang digunakan :
1. Udara atau gas untuk mengisi tabung.
2.3.

Prosedur Pelaksanaan
1.
2.
3.
4.

Tutup kran yang terdapat pada pipa penghubung.
Dengan pompa, isi tabung (1) sampai tekanan tertentu, lalu catat.
Kosongkan tabung (2), lalu tutup kran pembuangan tabung (2).
Buka kran penghubung, baca dan catat tekanan udara campuran yang

ditunjukkan oleh kedua alat pengukur tekanan.
HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Praktikum
4.1.1. Data Hasil Pengukuran Volume
Data hasil pengukuran volume raksa dalam manometer tabung U pada saat
melakukan praktikum.
Tabung 1
No

1
2
3
4
5
6

Tabung 2

Campuran

P1

V1

P2

V2

(kg/cm2)

(cm3)

(kg/cm2)

(cm3)

2,0
1,81
1,58
1,33
1,12
1,02

V
V
V
V
V
V

0,0
0,3
0,5
0,7
0,9
1,0

V
V
V
V
V
V

Pc
pengukura
n (kg/cm2)
1
1,055
1,04
1,015
1,005
1,005

Vc
(cm3)
2V
2V
2V
2V
2V
2V

Pc
teoritis
(kg/cm2)
1
1
1
1
1
1

Tabel 4.1 Hasil pengukuran pada saat praktikum

4.1.2 Perhitungan Tekanan Campuran Gas
Untuk menghitung tekanan campuran gas, dapat engan menggunakan
formulasi Pc pengukuran =

formulasi awal

Pc =

P 1+P 2
2

yang merupakan turunan dari

P 1 V 1 + P2 V 2 + P3 V 3 +…+ Pn V n
V campuran

. Setelah didapatkan

persamaan tadi, maka dapt menghitung tekanan sebagai berikut.

2,0+ 0,0
2,0
=
= 1,0 kg/cm2
2
2
1,81+0,3
2,11
2. Pc pengukuran =
=
= 1,055 kg/cm2
2
2
1,58+0,5
2,08
3. Pc pengukuran =
=
= 1,04 kg/cm2
2
2
1,33+ 0,7
2,03
4. Pc pengukuran =
= 2
= 1,015 kg/cm2
2
1,12+0,9
2,02
5. Pc pengukuran =
= 2
= 1,005 kg/cm2
2
1,02+1,0
2,02
6. Pc pengukuran =
=
= 1,005 kg/cm2
2
2
Grafik Hasil Praktikum

1. Pc pengukuran =

4.1.3

Dari hasil perhitungan tadi, kita gambarkan dengan menggunakan
grafik antar P1 dan P2.
2.5

Tekanan 1 (P1)

2
1.5
1
0.5
0
0

0.3

0.5

0.7

0.9

Tekanan 2 (P2)
Gambar 4.1 Grafik hubungan P1 dan P2

4.2 Pembahasan
Dalam praktikum ini digunakan 2 buah tabung silinder yang dilengkapi
dengan alat pengukur tekanan mekanik,pentil, pompa, selang penghubung dan
kran. Entil biasanya digunakan sebagai tempat keluarnya udara, selain itu,pentil
juga dijadikan alat pada tabung yang digunakan sebagai penghubung antara
tabung udara dan pompa sehingga pada saat diberikan gas dari pompa, gas dapat
masuk kedalam tabung, sehingga tekanannya naik. Sedangkan untung pipa
penghubung selain sebagai saluran gas yang berpindah dari tabung yang satu ke

1

tabung lainnya juga berfungsi sebagai penyeimbang tekanan, sehingga pada saat
kran ditutup, tekanan yang dimiliki masing-masing tabung berbeda tetapi pada
saat krannya dibuka, tekanan akan mencapai keseimbangan dan pada akhirnya
terdapat tekanan campuran.
Pada percobaan pertama tabung 1 terisi gas dengan tekanan 2,0 kg/cm2 dan
tabung 2 terisi gas dengan tekanan 0,0 kg/cm2, sehingga belum terjadi perubahan
pada tekanan kedua tabung dan hasil pengukuran sama dengan Pteoritis. Pada
percobaan kedua, tekanan pada tabung 1 adalah 1,81 kg/cm2 , sedangkan tekanan
pada tabung 2 adalah 0,3 kg/cm2, dan hasil pengukuran yang didapat adalah 1,055
kg/cm2. Jika dibandingkan dengan Pteoritis, tekanan hasil pengukuran adalah
berlebih sebanyak 0,055 kg/cm2 . Begitu pula dengan percobaan selanjutnya
mendapatkan hasil yang tidak sesuai antara tekanan campuran praktik dan tekanan
campuran teoritis, tekanan praktik berlebih dibandingkan tekanan teoritis. Namun
hal ini tidak cukup untuk menyalahkan Hukum Dalton, karena anomali tersebut
bisa saja terjadi karena kelalaian praktikan karena kondisi udara pada tabung
belum setimbang untuk diukur yang disebabkan oleh gas yang masih bergerak
secara acak dalam tabung, hal ini dibuktikan dengan terjadinya berlebihnya
tekanan yang cukup besar pada saat percobaan pertama jika dibandingkan dengan
percobaan yang selanjutnya yang cenderung lebih stabil. Karena pada percobaan
pertama, tabung ke-2 berada dalam kondisi hampa udara, sehingga ketika gas
masuk maka seluruh gas melakukan ekspansi besar-besaran ke segala arah
termasuk kepada alat pengukur tekanan. Selain itu, factor yang dapat berpengaruh
adalah kerusakan alat pengukur tekanan.
Untuk mendapatkan tekanan teoritis, digunakan hukum Dalton. Pada
praktikum kali ini volume di tabung 1 dan volume di tabung 2 dianggap sama.
Maka rumusan hukum Dalton menjadi :
( P1 × V 1 ) +(P2 ×V 2 )
Pc teoritis=
V campuran
P
V (¿ ¿ 1+ P 2)
2V
Pc teoritis=¿
P +P
¿ 1 2
2
Dimana :
P1 = tekanan di tabung 1
P2 = tekanan di tabung 2

V1 = V2 = V silinder
Maka dari percobaan yang telah dilakukan dapat kita lihat bahwa apabila
suhu dianggap sama maka perubahan tekanan campuran gas dipengaruhi oleh
beberapa faktor, yaitu volume dan besar tekanan.
BAB V
KESIMPULAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil praktikum yang telah dilakukan, yaitu menghitung dan
mengukur tekanan campuran gas, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Hukum Dalton mengenai tekanan campuran gas adalah tekanan yang
ditimbulkan oleh suatu gas yang menempati suatu ruang secara
sendirian adalah sama besar dengan tekanan gas tersebut ketika
menempati suatu ruang baru bersama dengan gas lain.
2. Tekanan campuran gas didalam suatu ruangan sama dengan jumlah
perkalian tekanan dan volume tiap gas itu masing-masing dibagi
dengan volume ruangan tersebut.
Secara matematis Hukum Dalton dapat dirumuskan sebagai berikut :
( P1 × V 1 ) +(P2 ×V 2 )
Pc teoritis=
V campuran
P
V (¿ ¿ 1+ P 2)
2V
Pc teoritis=¿
P +P
¿ 1 2
2
3. Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan campuran adalah volume
dan besar tekanan masing-masing tiap gas.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2015. Sifat dan Perilaku Gas. Terdapat pada : http://hima-tl.ppns.ac.id/?
p=42. (Diakses 2 April 2016 pukul 7.18 WIB)
Cengel A. Y and Cimbala M. J. 2006. Fluids Mechanics : Fundamental and
Application. First Edition. McGraw-Hill Companies, Inc. New York

Blaunch. N. David. 2014. Dalton Law’s. Terdapat pada : http://www.chm.
davidson.edu/vce/gaslaws/daltonslaw.html. (Diakses 1 April 2016 pukul
21.14 WIB)
Lower, Stephen. 2014. General Chemistry Textbook Map : Properties of Gases.
Terdapat pada : http://chemwiki.ucdavis.edu/Textbook_Maps/General_
Chemistry_Textbook_Maps/Map
%3A_Chem1_(Lower)/06._Properties_of_Gases/6.3%3A_Dalton's_Law.
(Diakses 1 April 2016 pukul 21.12 WIB)
Munson R. Bruce,Okiishi H. Ted, et. al. 2009. Fundamental of Fuids Mehanics.
Sixth Edition. John Wiley and Sons, Inc. New Jersey
Potter C. M and Wiggert C. D. Alih bahasa oleh Thombi Layukallo. 2008.
Schaum’s Outline Mekanika Fluida. Erlangga. Jakarta
Ross, Sidney. 2016. John Dalton : British Scientist. Terdapat pada : http://www.
britannica.com/biography/John-Dalton. (Diakses 2 April 2016 pukul 7.25
WIB)
Lampiran

Gambar Lampiran 1. Tabung 1 dengan kran, tabung Bourdon, pentil dan pipa penghubung.
(Sumber : Diambil sendiri)

Gambar Lampiran 2. Tabung 2 dengan tabung Bourdon, pentil dan pipa penghubung.
(Sumber : Diambil sendiri)

Gambar Lampiran 3. Alat pengukur tekanan (tabung Bourdon).
(Sumber : Diambil sendiri)