Yohanes Juan Bagus Simorangkir - 3331200042 - Laporan Praktikum Modul Pengukuran Temperatur [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK PENGUKURAN



PENGUKURAN TEMPERATUR



Disusun oleh: Nama



: Yohanes Juan Bagus Simorangkir



NIM



: 3331200042



Kelompok



: 12



LABORATORIUM TEKNIK PENGUKURAN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON-BANTEN NOVEMBER 2021



LEMBAR PENGESAHAN



Laporan Praktikum Pengukuran Temperatur di Laboratorium Teknik Pengukuran



(19 November 2021)



Oleh : Yohanes Juan Bagus Simorangkir (3331200042)



Disusun untuk melengkapi persyaratan kelulusan mata kuliah Praktikum Teknik Pengukuran.



Cilegon, (26 November 2021) Mengetahui dan Menyetujui Asisten Laboratorium Teknik Pengukuran dan Pembimbing Praktikum



Syahrul Shodiqin NIM. 3331180055



ii



ABSTRAK



Pengukuran merupakan kegiatan dimana membandingkan nilai suatu benda yang diukur dengan benda lain yang menjadi standar. Ilmu yang mempelajari mengenai pengukuran ini disebut metrologi. Pengukuran merupakan hal yang penting untuk dilakukan terutama dalam bidang keteknikan. Hal tersebut menjadi penting karena dalam pengukuran didapat data-data yang dibutuhkan baik itu untuk penelitian atau perancangan dalam bidang teknik. Pada praktikum kali ini dibahas mengenai pengukuran temperatur. Pengukuran temperatur merupakan pengukuran yang dilakukan untuk menentukan temperatur suatu benda yang diukur. Pengukuran temperatur ini dilakukan dengan menerapkan prinsip hukum termodinamika ke nol. Dimana prinsip hukum termodinamika ke nol adalah apabila benda pertama memiliki kesetimbangan termal dengan benda ketiga, kemudian benda kedua memiliki kesetimbangan termal dengan benda ketiga maka benda pertama dan benda kedua memiliki kesetimbangan termal yang sama dengan benda pertama dan benda ketiga atau benda kedua dengan benda ketiga. Benda ketiga ini dapat disebut juga sebagai termometer. Alat ukur temperatur yang digunakan pada praktikum kali ini adalah termokopel dan infrared thermometer. Prosedur percobaan pada praktikum ini secara singkat adalah pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali baik dengan termokopel maupun infrared thermometer dengan mengukur temperatur aquades yang dipanaskan. Pada praktikum ini didapat nilai ketidakpastian massa jenis dengan metode general uncertainty analysis adalah sebesar 0,0017 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑙 atau 0,17%. Kemudian, nilai kalor yang didapat dari metode



combining



uncertainty-partial



differentiation



pada



pengukuran



menggunakan termokopel adalah sebesar 82,074 ± 0,536 𝑘𝐽. Sementara itu, pada penggunaan infrared thermometer didapat nilai kalor sebesar 73,113 ± 0,481 𝑘𝐽. Kata kunci: Pengukuran, temperatur, termometer, general uncertainty analysis, nilai kalor



iii



KATA PENGANTAR



Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktikum teknik pengukuran dengan judul modul “pengukuran temperatur”. Salah satu tujuan penulisan laporan ini adalah sebagai penyampaian hasil dari praktikum yang telah dilakukan dan dapat digunakan untuk keperluan penelitian lebih lanjut. Laporan praktikum yang penulis buat ini berdasarkan data-data yang didapat dari kegiatan praktikum di laboratorium. Penulis mengucapkan terimakasih kepada beberapa pihak yang telah mendukung proses pembuatan laporan ini hingga selesai. Penulis berharap laporan praktikum yang telah penulis buat ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Penulis menyadari atas banyaknya kekurangan dalam penulisan laporan praktikum pengukuran temperatur ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan berupa kritik dan saran yang membangun. Terimakasih. Cilegon, November 2021



Yohanes Juan Bagus Simorangkir 3331200042



iv



DAFTAR ISI



Halaman HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii ABSTRAK ............................................................................................................ iii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv DAFTAR ISI .......................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ................................................................................... 1 1.2 Tujuan Praktikum ............................................................................... 2 1.3 Rumusan Masalah .............................................................................. 2 1.4 Batasan Masalah ................................................................................. 2 1.5 Sistematika Penulisan ......................................................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................... 4 2.1 Teknik Pengukuran ............................................................................. 4 2.2 Pengukuran Temperatur ................................................................... 12 2.3 Jenis-jenis Alat Ukur Temperatur .................................................... 14 2.4 Prinsip Kerja Termokopel ................................................................ 17 2.5 Prinsip Kerja Infrared Thermometer ................................................ 19 2.6 Kalor ................................................................................................. 20 2.7 Gas Ideal ........................................................................................... 21 BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM ......................................................... 23 v



3.1 Diagram Alir Praktikum ................................................................... 23 3.2 Alat dan Bahan Praktikum ............................................................... 24 3.3 Prosedur Praktikum .......................................................................... 24 BAB IV ANALISIS DATA DAN EVALUASI ................................................. 26 4.1 Skematik Sistem ............................................................................... 26 4.2 Mencari Nilai Kalor dengan Combining Uncertainty ...................... 26 4.2.1 Hasil Pengukuran Neraca Digital ............................................ 27 4.2.2 Hasil Pengukuran Termokopel ................................................ 27 4.2.3 Hasil Pengukuran Infrared Thermometer ................................ 28 4.3 Mencari Nilai Ketidakpastian Massa Jenis ...................................... 30 4.4 Persentase Kesalahan Relatif Setiap Pengukuran ............................ 31 4.4.1 Neraca Digital ......................................................................... 31 4.4.2 Termokopel ............................................................................. 31 4.4.3 Infrared Thermometer ............................................................. 32 4.5 Persentase Rata-rata Kesalahan Relatif ............................................ 32 BAB V PENUTUP ............................................................................................... 34 5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 34 5.2 Saran ................................................................................................. 35 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN •



Work Sheet



•



Calculation Sheet



•



Sketch Drawing of System



•



Screenshot Praktikum Online



vi



DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Contoh Alat Ukur Temperatur yaitu Infrared Thermometer ............ 5 Gambar 2.2 Contoh Alat Ukur Dimensi yaitu Jangka Sorong Analog ................ 5 Gambar 2.3 Contoh Alat Ukur Sudut yaitu Bevel Protractor .............................. 5 Gambar 2.4 Mikrometer Skrup ............................................................................ 6 Gambar 2.5 Mal Ulir ............................................................................................ 6 Gambar 2.6 Thermocouple ................................................................................ 12 Gambar 2.7 Resistance Temperature Detector (RTD) ....................................... 13 Gambar 2.8 Termistor ........................................................................................ 13 Gambar 2.9 IC Sensor ........................................................................................ 13 Gambar 2.10 Termokopel .................................................................................. 15 Gambar 2.11 Termometer Inframerah ............................................................... 16 Gambar 2.12 Termometer Galileo ..................................................................... 16 Gambar 2.13 Termistor ...................................................................................... 17 Gambar 2.14 Termometer Bimetal Mekanik ..................................................... 17 Gambar 3.1 Diagram Alir Praktikum Pengukuran Temperatur ......................... 24 Gambar 4.1 Skematik Sistem ............................................................................. 26



vii



DAFTAR TABEL



Halaman Tabel 2.1 Besaran Pokok dan Satuan Fundamental SI ......................................... 8 Tabel 4.1 Persentase Kesalahan Relatif Neraca Digital ...................................... 31 Tabel 4.2 Persentase Kesalahan Relatif Termokopel .......................................... 31 Tabel 4.3 Persentase Kesalahan Relatif Infrared Thermometer.......................... 32 Tabel 4.4 Persentase Rata-rata Kesalahan Relatif............................................... 32



viii



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Kegiatan pengukuran sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.



Pengukuran merupakan kegiatan dimana membandingkan nilai suatu benda yang diukur dengan benda lain yang menjadi standar. Ilmu yang mempelajari mengenai pengukuran ini disebut metrologi. Pengukuran merupakan hal yang penting untuk dilakukan terutama dalam bidang keteknikan. Hal tersebut menjadi penting karena dalam pengukuran didapat data-data yang dibutuhkan baik itu untuk penelitian atau perancangan dalam bidang teknik. Terdapat beberapa macam pengukuran antara lain pengukuran sudut, pengukuran intensitas cahaya, pengukuran waktu, pengukuran temperatur, pengukuran dimensi, dan lain sebagainya. Pada praktikum kali ini dibahas mengenai pengukuran temperatur. Pengukuran temperatur merupakan pengukuran yang dilakukan untuk membandingkan temperatur suatu benda dengan benda lain . Pengukuran temperatur ini memanfaatkan hukum termodinamika ke nol dimana apabila suatu benda diukur dengan benda ketiga dan mendapat kesetimbangan termal, begitu juga dengan benda kedua diukur dengan benda ketiga dan mendapat kesetimbangan termal, maka benda pertama dan benda kedua memiliki kesetimbangan termal yang sama. Benda ketiga tersebutlah yang kita sebut sebagai termometer. Maka dari itu pengukuran temperatur menggunakan alat ukur yang kita sebut sebagai termometer. Termometer ini memanfaatkan sifat termometrik dari suatu benda. Sifat termometrik adalah suatu sifat dimana suatu benda mengalami perubahan sifat ketika terjadi perubahan temperatur. Perubahan sifat yang dimaksud bisa seperti penambahan panjang, perbesaran volume, dan lain sebagainya. Termometer atau alat ukur temperatur ini banyak jenisnya, salah satu contohnya adalah termometer klinis yang digunakan untuk mengukur suhu tubuh. Penggunaan alat ukur temperatur ini juga mengalami perkembangan seiring dengan perkembangan zaman. Oleh karena itu, seorang mahasiswa teknik, khususnya mahasiswa teknik mesin penting sekali untuk memahami penggunaan alat ukur



temperatur. Selain itu, dalam bidang industri (bidang dimana mahasiswa teknik, khususnya mahasiswa teknik mesin nantinya akan bekerja) juga pengukuran temperatur ini dilakukan seperti mengukur temperatur logam dan lain sebagainya. Oleh sebab itu, dengan adanya praktikum pengukuran temperatur ini diharapkan mahasiswa teknik mesin untirta dapat lebih memahami teknik pengukuran temperatur dan penggunaan alat ukur temperatur sehingga dapat lebih siap dalam menghadapi dunia industri kedepannya. 1.2



Tujuan Praktikum Berikut disampaikan terkait tujuan praktikum pengukuran dengan modul



pengukuran temperatur: 1. Mengetahui jenis-jenis alat ukur temperatur 2. Mempelajari thermocouple untuk mengukur suhu 3. Mempelajari infrared thermometer untuk mengukur suhu 4. Menentukan nilai kalor dengan metode combining uncertaintypartial differentiation.



5. Menyelesaikan



permasalahan



pressurized



system



dengan



menggunakan metode general uncertainty analysis. 1.3



Rumusan Masalah Berikut disampaikan terkait rumusan masalah pada praktikum teknik



pengukuran dengan modul pengukuran temperatur: 1. Apa itu teknik pengukuran? 2. Apa yang dimaksud dengan pengukuran temperatur? 3. Apa saja jenis-jenis alat ukur temperatur? 4. Bagaimana prinsip kerja termokopel? 5. Bagaimana prinsip kerja infrared thermometer? 6. Apa yang dimaksud dengan kalor? 7. Apa yang dimaksud dengan gas ideal? 1.4



Batasan Masalah Dalam praktikum kali ini terdapat batasan masalah yang digunakan agar



praktikum yang dilakukan dapat mencapai tujuan yang ada. Batasan masalah 2



tersebut meliputi varianel terikat dan variabel bebas pada praktikum pengukuran temperatur ini. Variabel bebasnya meliputi bahan atau aquades dan volume bahan uji. Sementara itu, variabel terikatnya meliputi massa dan temperatur dari bahan yang diuji. 1.5



Sistematika Penulisan



Dalam laporan praktikum ini terdiri dari 5 bab antara lain: BAB 1 PENDAHULUAN Adapun isi dari bab satu ini adalah membahas mengenai latar belakang, tujuan praktikum, rumusan masalah, batasan masalah, dan juga sistematika penulisan dari praktikum teknik pengukuran dengan modul pengukuran dimensi. BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Adapun isi dari bab dua ini adalah teori dasar dari praktikum teknik pengukuran dengan modul pengukuran temperatur. Sub-bab dari bab dua ini antara lain teknik pengukuran, pengukuran temperatur, jenis-jenis alat ukur temperatur, prinsip kerja termokopel, prinsip kerja infrared thermometer, kalor, dan gas ideal. BAB 3 METODOLOGI PRAKTIKUM Adapun isi dari bab tiga ini adalah diagram alir, alat dan bahan, serta prosedur yang dilakukan dalam praktikum teknik pengukuran dengan modul pengukuran dimensi. BAB 4 ANALISIS DATA DAN EVALUASI Adapun isi dari bab empat ini adalah membahas mengenai skematik praktikum, mencari nilai kalor dengan combining uncertainty, mencari nilai ketidakpastian massa jenis, persentase kesalahan relatif tiap pengukuran, dan persentase rata-rata kesalahan relatif. BAB 5 PENUTUP Adapun isi dari bab lima adalah kesimpulan dan saran dari praktikum yang telah dilakukan. 3



BAB II LANDASAN TEORI



2.1 Teknik Pengukuran Pengukuran dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Pengukuran merupakan kegiatan dimana membandingkan suatu benda atau objek ukur dengan benda lain sebagai standar dalam pengukuran. Tujuan dari pengukuran ini adalah untuk mendapatkan data secara kualitatif karena apabila suatu besaran atau fenomena fisis dapat diukur maka dapat dilakukan perhitungan dan lebih memahami terkait fenomena fisis atau besaran tersebut. Pengukuran ini juga digunakan dalam penelitian karena dengan adanya penelitian dan pengukuran ini maka objek yang diukur dan diteliti ini bisa dipelajari lebih lanjut sehingga melalui hasil penelitian dan pengukuran tersebut manusia dapat mengatur atau menentukan fenomena fisis apa yang akan terjadi. Begitu juga dengan fenomena fisika yang terjadi di alam dengan dilakukannya pengukuran ini fenomena alam atau hukum hukum fisika dapat lebih mudah dipahami dan dipelajari karena dinyatakan dalam bentuk angka sehingga dapat diambil langkah-langkah selanjutnya terhadap suatu fenomena fisika yang ada di alam. Ilmu yang mempelajari tentang pengukuran ini dinamakan metrologi dan teknik pengukuran. Dalam teknik pengukuran dibahas mengenai langkah-langkah atau teknik yang dilakukan saat pengukuran seperti bagimana cara mengukur menggunakan alat ukur, menentukan faktor kesalahan dalam pengukuran, kalibrasi dalam pengukuran, menentukan analisa ketidakpastian dalam pengukuran, dan lain sebagainya. Begitu juga dengan metrologi, selain membahas yang dibahas juga dalam pengukuran metrologi juga membahas mengenai mekanisme alat ukur seperti bagaimana konversi dari suatu alat ukur, sejarah pengukuran atau alat ukur yang ada, membahas mengenai perbedaan akurasi dan presisi, dan lain sebagainya. Dalam pengukuran akurasi dan presisi menjadi hal yang penting karena mempengaruhi hasil pengukuran yang didapat [1].



Gambar 2.1 Contoh Alat Ukur Temperatur yaitu Infrared Thermometer (Sumber: https://www.tokopedia.com/ukurtafsir/alat-ukur-suhu-materialamf005-thermometer-inframerah-amf-005)



Gambar 2.2 Contoh Alat Ukur Dimensi yaitu Jangka Sorong Analog (Sumber: https://enjiner.com/jangka-sorong/)



Gambar 2.3 Contoh Alat Ukur Sudut yaitu Bevel Protractor (Sumber: http://alatproyek.com/universal-bevel-protractor-150mm-187-907mitutoyo-mt0001021-include-ppn.html)



5



Gambar 2.4 Mikrometer Skrup (Sumber: https://hot.liputan6.com/read/4316832/cara-membaca-skalamikrometer-sekrup-yang-mudahkan-perhitungannya)



Gambar 2.5 Mal Ulir (Sumber: https://www.bukalapak.com/p/industrial/tools/3rhcoc1-jual-maldratmal-ulir-alat-ukur-ulir-drat-baut) Metrologi telah menjadi bagian dari hidup kita sehari-hari dan sudah berjalan secara alami serta sangat vital. Kita lihat saja, komoditas bahan pokok seperti sembako atau bahan bangunan dan bahan keperluan infrastruktur diperjualbelikan berdasarkan berat atau ukuran. Kebutuhan rumah tangga, air ledeng, listrik, gas, dan pulsa telepon harus diukur. Semua ini memengaruhi kehidupan pribadi kita. Kadar zat aktif dalam obat-obatan, pengukuran sampel darah, dan keefektifan laser yang digunakan untuk pembedahan di dunia medik harus diukur dengan teliti agar kesehatan dan keselamatan pasien terjamin. Hampir segala sesuatu dinyatakan dalam ukuran, suhu udara, tinggi badan, nilai kalori makanan, berat paket kiriman, tekanan udara ban kendaraan, jarak tempuh, waktu 6



tunggu, dan seterusnya. Nyaris tidak mungkin dalam kehidupan ini kita bicara tanpa menggunakan kata-kata yang berkaitan dengan timbangan dan ukuran [2]. Metrologi merupakan bagian penting dalam penelitian ilmiah, dan sebaliknya penelitian ilmiah menjadi basis pengembangan metrologi itu sendiri. Metrologi berkembang sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan secara umum. Karena itu, agar metrologi dapat selalu mendukung industri dan kegiatan penelitian, ilmu metrologi itu sendiri harus terus-menerus dikembangkan untuk mengimbangi perkembangan teknologi yang digunakan di industri [2]. Pengukuran adalah membandingkan suatu besaran dengan besaran lain yang telah ditetapkan sebagai standar pengukuran. Alat bantu dan proses pengukuran disebut alat ukur. Alat ukur dalam kehidupan seharihari sangat banyak, misalnya alat ukur panjang (mistar, jangka sorong, dan mikrometer skrup), alat ukur massa, alat ukur waktru, alat ukur suhu dan sebagainya [2]. Secara



umum,



pengukuran



merupakan



suatu



proses



membandingkan suatu besaran dengan besaran lain yang sejenis dan dipakai sebagi satuan. Definisi pengukuran adalah penentuan besaran, dimensi, atau kapasitas biasanya terhadap suatu standar atau satuan ukur. Disamping itu, pengukuran juga dapat diartikan sebagai pemberian angka terhadap suatu atribut atau karakteristik tertentu yang dimiliki oleh seseorang, hal, atau objek tertentu menurut aturan atau formulasi yang jelas dan disepakati [2]. Ketika melakukan pengukuran maka nilai besaran dan satuan tidak boleh terlewatkan. Disamping itu, pengukuran dalam praktek bertujuan untuk memperoleh data baik dilakukan secara tunggal ataupun berulang. Kedua pengukuran ini tentu saja mempunyai tingkat ketelitian yang berbeda. Kecuali itu dalam ilmu pengukuran ada pengetahuan mengenai aturan penulisan angka penting dan operasinya, ini memegang peranan penting bagaimana data hasil akhir pengukuran dituliskan [2]. 7



Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa pengukuran merupakan kegiatan membandingkan suatu benda dengan benda lain yang dijadikan standar. Benda ini juga bisa disebut sebagai besaran. Besaran standar ini harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut [3]: 1. Dapat didefinisikan secara fisik 2. Jelas dan tidak berubah dengan waktu 3. Dapat digunakan sebagai pembanding, di mana saja di dunia ini Besaran fisika yang umum dan sering dipakai adalah panjang, massa, waktu, gaya, kecepatan, kerapatan (densitas), resistivitas, temperatur, intensitas cahaya [4]. Pada tahun 1971, secara internasional konfrensi umum mengenai Barat dan ukuran dan menetapkan 7 besaran sebagai dasar. Besaran tersebut merupakan asar bagi satuan Sistem Internasional, di singkat SI [5]. Dimensi dari satuan besaran fisis adalah cara menyatakan suatu besaran dasar (besaran pokok). Besaran dasar adalah besaran yang dimensinya ditentukan secara definisi seperti table berikut [1]: Tabel 2.1 Besaran Pokok dan Satuan Fundamental SI No



Besaran Dasar



Satuan



Lambang



Simbol Dimensi



1 Panjang



meter



m



[L]



2 Massa



kilogram



kg



[M]



3 Waktu



sekon



s



[T]



4 Arus Listrik



ampere



a



[I]



5 Suhu



Kelvin



K



[Ѳ]



6 Jumlah Zat



Mole



mol



[N]



7 Intensitas Cahaya



kandela



cd



[J]



8 Sudut Dasar



radian



rad



9 Sudut Ruang



Steradian



sr



Besaran Tambahan



8



Macam-macam masalah pengukuran dapat dipecahkan dengan menggunakan pengukuran linear. Untuk melaksanakan jenis-jenis pengukuran ini maka dapat dibuat bermacam-macam alat ukur masing-masing dengan cara pemakaian tertentu [3]. Berdasarkan sifat dari alat ukur maka dikenal 5 macam alat ukur yaitu [3]: 1. Alat ukur langsung, yang mempunyai skala yang telah dikalibrasi. Hasil pengukuran dapat langsung dibaca pada skala tersebut. 2. Alat ukur pembanding, yaitu mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi. Karena daerah skala ukurnya terbatas, alat ini hanya digunakan sebagai pembacaan besarnya selisih suatu dimensi terhadap ukuran standar. 3. Alat ukur standar, yang mampu memberikan atau menunjukkan suatu harga ukuran tertentu. 4. Alat ukur pembatas (kaliber), yang mampu menunjukkan apakan suatu dimensi terletak di dalam atau di luar daerah toleransi ukuran. 5. Alat ukur bantu, bukan merupakan alat ukur dalam arti yang tetapi peranannya adalah penting sekali dalam melaksanakan suatu pengukuran. Beberapa cara melakukan pengukuran adalah sebagai berikut [3]: 1.



Pengukuran lansung



2.



Pengukuran tak langsung



3.



Pengukuran dengan .keliber batas dan Pengukuran dengan cara membandingkan dengan bentuk standar. Pada



abad ini seiring dengan pertumbuhan ilmu kedokteran, bilangan ketelitian dari pengukuran kuantitas dalam praktis klinik sangat ditingkatkan. Hal ini karena hasil pengukuran itu dapat memberikan informasi yang sangat berharga tentang gambaran keadaan tubuh dri hasil pengukuran itu dipakai sebagai bahan perbandingan. Dalam pengukuran gisik dibagi dalam 2 (dua) grup yaitu [4]: 1. Proses pengukuran pengulangan Pada proses ini biasanya melibatkan sejumlah pengulangan perdetik, permenit, perjam dan sebagainya. 2.



Proses pengukuran yang tidak ulang Proses pengukuran hanya dilakukan sekali terhadap individu. 9



Berikut ini adalah beberapa jenis ketidakpastian beserta sumbernya yang bisa kita jumpai [6]: 1.



Ketidakpastian Bersisitem a. Kesalahan Kalibrasi Cara memberi nilai skala pada waktu pembuatan alat tidak tepat sehingga berakibat setiap kali digunakan, suatu ketidakpastian melekat pada hasil pengukuran. Kesalahan ini dapat diketahui dengan cara membandingkan alat tersebutdengan alat baku. Alat baku, meskipun buatan manusia juga, dinggap sempurna; padanya hamper tidak terdapat kesalahan apapun. b.



Kesalahan Titik Nol Titik nol skala alat tidak berimpit dengan titik nol jarum petunjuk. Atau jarum tidak kembali tepat tepat pada angka nol.



c.



Kesalahan Komponen Alat Misalnya dengan pegas: pegas yang telah di pakai beberapa lama dapat agak melembek hingga dapat mempengaruhi gerak jarum petunjuk.



d.



Gesekan Gesekan selalu antara bagian yang satu dengan yang bergerak terhadap bagian alat yang lain.



e.



Paralak Kesalahan yang timbul apabila pada waktu membca skala, pengamat pengamat tidak tegak lurus di atas jarum petunjuk.



f.



Keadaan Saat Bekerja Pemakaian alat dalam keadaan yang berbeda pada waktu alat di kalibrasi (jadi, pada suhu, tekanan, dan kelembabanudara yang berbeda) akan menyebabkan terjadinya kesalahan.



2.



Ketidakpastian Rambang a. Gerak Brown Molekul Udara Gerak ini pada saat-saat yang tidak dapat ditentukan mengalami fluktuasi dalam arti jumlah molekul yang berkerak ke suatu arah senantiasa secara tiba-tiba dapat menjadi besar atau kecil. Ini 10



menyebabkan penunjukan jarum alat yang sangat halus (seperti mikrogalvano-meter) terganggu karena tumbukan udara. b. Fluktuasi Pada Tegangan Jarum Listrik Tegangan PLN atau yang kita peroleh dari aki atau baterai selalu berfluktuasi, yaitu mengalami perubahan kecil yang tidak teratur (rambang) dan berlalu sangat cepat. Ini jelas mengganggu pengukuran besaran listrik. c.



Landasan Yang Bergetar Alat yang sangat peka (seperti halnya seismograf) dapat terganggu oleh landasan yang bergetar. Seperti kerak bumi selalu berada dalam keadaan bergetar karena hampasan ombak samudra yang terus menerus dan kesibukan lau lintas.



d.



Bising Gangguan yang selalu kita dapatkan pada saat elektronik berupa frekuensi yang cepat pada tegangan dalam alat karena komponen alat bersuhu.



e.



Radiasi latar-belakang Radiasi kosmos dari angkasa luar dapat merupakan gangguan pada pengukuran dengan alat pencacah karena akan terhitung sewaktu kita mengukur dengan pencacah elektronik.



3.



Kesalahan Pengamat Sekarang adalah zaman teknologi. Banyak peralatan modern yang rumit operasinya sudah masuk laboraturium. Pemakaiannya secara tepat memerlukan ketangkasan dan keterampilan tinggi. Banyak harus diatur sebelum alat siap dipakai dan makin banyak yang harus makin besar kemungkinan orang membuat kesalahan. Jadi dalam proses pengukuran perlu diperhatikan ketelitian dan kebenaran.



Ketelitian dan kebenaran mempunyai arti yang sangat berbeda dengan pengukuran. Ketelitian menunjukkan pengkuran yang bagaimana memberikan pendekatan untuk memperoleh suatu standar. Untuk memperoleh ketelitian diperlukan suatu pengukuran berkali-kali, kemudian dicari rata-rata [6]. 11



2.2 Pengukuran Temperatur Pengukuran temperatur merupakan pengukuran yang dilakukan untuk menentukan temperatur suatu benda yang diukur. Pengukuran temperatur ini dilakukan dengan menerapkan prinsip hukum termodinamika ke nol. Dimana prinsip hukum termodinamika ke nol adalah apabila benda pertama memiliki kesetimbangan termal dengan benda ketiga, kemudian benda kedua memiliki kesetimbangan termal dengan benda ketiga maka benda pertama dan benda kedua memiliki kesetimbangan termal yang sama dengan benda pertama dan benda ketiga atau benda kedua dengan benda ketiga. Benda ketiga ini dapat disebut juga sebagai termometer. Termometer merupakan alat untuk mengukur temperatur. Termometer ini memanfaatkan sifat termometrik dari suatu benda. Sifat termometrik merupakan sifat dimana suatu benda mengalami perubahan sifat akibat adanya perubahan temperatur. Perubahan sifat yang dimaksud seperti terjadi pemuaian, penyusutan, dan lain sebagainya. Senyawa yang memiliki sifat termometrik ini disebut sebagai senyawa termometrik. Termometer sebagai alat pengukur suhu, sangat diperlukan dalam dunia ilmu pengetahuan, secara khusus dalam berbagai kegiatan eksperimen fisika. Selain penggunaan termometer analog, dalam perkembangan teknologi ditemukan termometer digital yang menggunakan logam sebagai sensor suhunya yang kemudian memuai dan pemuaianya ini diterjemahkan oleh rangkaian elektronik dan ditampilkan dalam bentuk angka yang mudah untuk dibaca dan dipahami. Ada empat jenis utama sensor suhu yang umum digunakan, yaitu Thermocouple (T/C), Resistance Temperature Detector (RTD), termistor, dan IC sensor [7].



Gambar 2.6 Thermocouple 12



(Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki/Termokopel)



Gambar 2.7 Resistance Temperature Detector (RTD) (Sumber: https://id.pinterest.com/pin/557531628839763122/)



Gambar 2.8 Termistor (Sumber: http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2014/03/PengertianTermistor.html)



Gambar 2.9 IC Sensor (Sumber: https://indonesian.alibaba.com/product-detail/hall-effect-linearsensor-ic-wsh136-xpan1-3-0mv-g-2-0ma-60581181723.html)



13



Termometer terus dikembangkan untuk memberikan kemudahan dan ketepatan yang lebih baik bagi penggunanya. Teknologi instrumentasi mengenai pengukuran temperatur dengan cara otomatis yakni dengan menggunakan sensor suhu mulai banyak dikembangkan. Salah satu pengembangan alat pengukur suhu adalah “Alat Ukur Temperatur Berbasis Mikrokontroler ATmega 8535 dengan Tampilan LCD”. Pada alat ini digunakan sebuah mikrokontroler ATmega 8535, sensor temperatur LM35 dengan tampilan LCD (Liquid Crystal Display). Mikrokontroler ATmega 8535 sebagai otak dari sistem yang berfungsi menerima data dari hasil pengukuran sensor suhu tersebut. Kemudian data temperatur akan diubah menjadi data digital yang ditampilkan pada LCD. Dipergunakan Sensor deteksi suhu LM35 yang mempunyai kelebihan dapat dikalibrasikan langsung dalam °C yang dikemas dalam bentuk Integrated Circuit, dengan output tegangan linier terhadap perubahan suhu. Display data masih menggunakan LCD yang dapat dikembangkan dengan PC sebagai penampil visual seperti telah digunakan pada Design Real Time Battery Monitoring System Using LabVIEW Interface For Arduino (LIFA). hardware dan software untuk sensor, mikrokontroler Arduino Uno dan LabVIEW yang merupakan display utama untuk akuisisi data sehingga data yang diperoleh dapat ditampilkan pada PC. Arduino dipergunakan banyak orang adalah karena sifatnya yang open source, baik untuk hardware maupun software-nya. Arduino tidak hanya sekedar alat pengembangan, tetapi merupakan kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller [7]. 2.3 Jenis-jenis Alat Ukur Temperatur Termometer adalah alat yang dipakai untuk mengukur suhu (temperatur), ataupun perubahan suhu. Istilah termometer berasal dari kode Latin thermo yang bertanda panas dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada beragam-ragam, yang paling umum dipakai adalah termometer air raksa [8]. 14



Air raksa digunakan di termometer karena mempunyai fase pemuaian yang teratur bertepatan dengan suhu di sekitarnya. Titik beku air raksa juga sangat rendah, sekitar -39°C, sedang titik didihnya tinggi, mencapai 357°C. Ukuran suhu yang terbaca pada termometer, dinyatakan dalam satuan derajat Celcius (°C). Dalam pola satuan internasional, satuan resminya adalah derajat Kelvin (°K). Sementara itu, dalam beberapa negara Eropa dan Amerika menggunakan satuan derajat Fahrenheit (°F) [8]. Berikut merupakan macammacam termometer atau alat ukur temperatur menurut cara kerjanya [8]: 1. Termokopel Pada bidang elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak dipakai untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis konektor standar yang sama, juga dapat mengukur temperatur di jangkauan suhu yang patut besar dengan batas kekeliruan pengukuran kurang dari 1 °C.



Gambar 2.10 Termokopel (Sumber: https://alatujiindonesia.wordpress.com/2017/11/21/carakerja-sensor-suhu-termokopel/) 2. Termometer Inframerah Termometer



inframerah



menawarkan



kemampuan



untuk



mendeteksi temperatur secara optik–selama objek diamati, radiasi energi sinar inframerah diukur, serta disajikan sebagai suhu. Termometer Inframerah menawarkan metode pengukuran suhu yang cepat dan cermat dengan objek dari kejauhan dan tanpa disentuh, situasi seperti ini dimanfaatkan untuk objek yang bergerak cepat, berada dalam 15



keadaan sangat panas, berada di lingkungan yang berbahaya, dan adanya kebutuhan menjauhi kontaminasi objek (seperti makanan, alat medis, obat-obatan, produk atau test, dll.).



Gambar 2.11 Termometer Inframerah (Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki/Termometer_inframerah) 3. Termometer Galileo Termometer Galileo (atau termometer Galilea), dinamai fisikawan Italia, Galileo Galilei, adalah termometer yang terbuat dari gelas silinder yang tidak terbuka berisi cairan bening lalu serangkaian benda yang kerapatannya sedemikian rupa sehingga mereka naik atau turun saat terjadi perubahan suhu.



Gambar 2.12 Termometer Galileo (Sumber: https://www.dosenpendidikan.co.id/termometer-adalah/) 4. Termistor Termistor (thermistor) adalah alat atau komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur suhu. Prinsip basis dari termistor adalah perubahan nilai tahanan (atau ganjalan atau werstan atau resistance) jika 16



suhu atau temperatur yang mengenai termistor berubah. Termistor ini adalah gabungan antara kata termo (suhu) dan resistor (alat pengukur tahanan).



Gambar 2.13 Termistor (Sumber: https://www.dosenpendidikan.co.id/termometer-adalah/) 5. Termometer Bimetal Mekanik Termometer bimetal mekanik adalah sebuah termometer yang terbuat dari dau buah kepingan logam yang punya koefisien muai berbeda yang dikeling (dipelat) menjadi satu. Kata bimetal sendiri mempunyai arti yaitu bi bertanda dua sedangkan kata material berarti logam, sehingga bimetal berarti “dua logam”.



Gambar 2.14 Termometer Bimetal Mekanik (Sumber: https://www.dosenpendidikan.co.id/termometer-adalah/) 2.4 Prinsip Kerja Termokopel Termokopel merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengukur temperatur/suhu. Termokopel memiliki output berupa arus listrik sehingga pengkonversiannya dapat secara digital. Konsep kerja dasar 17



termokopel pertama kali ditemukan oleh Seebeck (1821) yang menemukan bahwa sebuah konduktor yang diberi perbedaan panas secara gradien akan menghasilkan tegangan listrik. Hal ini disebut sebagai efek termoelektrik. Konduktor tambahan ini kemudian akan mengalami gradiasi suhu, dan mengalami perubahan tegangan secara berkebalikan dengan perbedaan temperatur benda. Bila suatu rangkaian yang terdiri dari dua buah logam yang tidak sejenis dan bila temperatur pada sambungan-sambungan dari kedua kawat tersebut tidak sama, maka akan ada gaya listrik [9]. Termokopel bekerja berdasarkan pembangkitan tenaga listrik pada titik sambung dua buah logam yang tidak sama (titik panas/titk ukur). Ujung lain dari logam tersebut sering disebut titik referensi (titik dingin) dimana temperaturnya konstan. Umumnya termokopel digunakan untuk mengukur temperatur berdasarkan perubahan temperatur menjadi sinyal listrik. Bila antara titik referensi dan titik ukur terdapat perbedaan temperatur, maka akan timbul GGL yang menyebabkan adanya arus pada rangkaian. Bila titik referensi ditutup dengan cara menghubungkannya dengan sebuah alat pencatat maka penunjukan alat ukur akan sebanding dengan selisih temperatur antara ujung panas (titik ukur) dan ujung dingin (titik referensi). Terdapat beberapa jenis termokopel diantaranya sebagai berikut [9]: 1. Tipe K [Chromel (Ni-Cr alloy) - Alumel (Ni-Al alloy)] mengukur suhu (-200) sampai 1.200°C. 2. Tipe E [Chromel - Constantan (Cu-Ni alloy)] digunakan pada temperatur rendah. 3. Tipe J [Iron - Constantan] mengukur temperatur (-40) sampai 750°C. 4. Tipe N [Nicrosil (Ni-Cr-Si alloy) - Nisil (Ni-Si-alloy)] mengukur suhu di atas 1200°C. 5. Type B [Platinum-Rhodium(Pt-Rh)] mengukur hingga 1800°C namun tidak dapat mengukur dibawah 50°C. 6. Type R [Platinum-(Platinum-7% Rhodium)] mengukur suhu di atas 1600°C.



18



7. Type S [Platinum-(Platinum-10% Rhodium)] mengukur suhu di atas 1600°C. 8. Type T [Copper-Constantan] mengukur antara (-200) hingga 350°C. 2.5 Prinsip Kerja Infrared Thermometer Infrared Thermometer atau termometer inframerah merupakan termometer yang memanfaatkan penggunaan laser. Berbeda dengan termometer raksa atau termometer digital yang menggunakan prinsip rambatan panas secara konduksi, termometer ini menggunakan prinsip rambatan panas melalui radiasi. Dalam prinsip ilmu fisika kedokteran, setiap benda dengan temperatur lebih besar dari 0 Kelvin akan memancarkan radiasi elektromagnetik atau sering disebut dengan radiasi benda hitam (Hukum Wien) [10]. Kelvin (K) adalah satuan baku untuk temperatur dengan konversi 0℃ setara dengan 273 K. Kisaran suhu tubuh manusia normal (36 – 37,5℃) berada di dalam pancaran spektrum inframerah jika dilihat dari jangkauan radiasi elektromagnetik. Energi radiasi dari permukaan tubuh ditangkap dan kemudian diubah menjadi energi listrik dan ditampilkan dalam angka digital temperatur derajat celcius pada termometer inframerah. Prinsip teknologi serupa juga digunakan di kamera termal untuk skrining temperatur di bandara serta thermal goggles di militer untuk mendeteksi keberadaan seseorang di malam hari yang gelap [10]. Termometer inframerah yang tersedia di pasaran umumnya untuk mendeteksi temperatur gendang telinga (termometer telinga) atau temperatur dahi (termometer dahi). Termometer dahi hanya perlu “ditembak” ke arah dahi tanpa perlu kontak/bersentuhan langsung dengan kulit. Termometer ini mendeteksi temperatur arteri temporal pada dahi untuk mengestimasi suhu tubuh seseorang. Hal yang perlu diperhatikan adalah akurasi pengukuran temperatur bergantung pada jarak dan sudut alat termometer inframerah terhadap objek yang diukur. Oleh karena itu, hasil pengukuran temperatur menggunakan termometer inframerah dapat berubah-ubah [10]. 19



Satu parameter penting yang menentukan tingkat akurasi pengukuran termometer inframerah adalah perbandingan jarak dengan luas titik pengukuran. Biasanya angka perbandingan ini adalah 12:1. Dengan kata lain, untuk mengukur suatu titik dengan luas 1 cm persegi, jarak pengukuran ideal adalah 12 cm. Di sinilah sebenarnya peran laser dalam suatu termometer inframerah, yaitu membantu operator menentukan titik pusat pengukuran. Namun alat termometer inframerah dengan laser hanya ditemui untuk keperluan pengukuran termperatur di industri, bukan untuk medis [10]. 2.6 Kalor Panas atau kalor adalah energi yang berpindah akibat perbedaan suhu. Satuan SI untuk panas adalah joule. Panas bergerak dari daerah bersuhu tinggi ke daerah bersuhu rendah. Setiap benda memiliki energi dalam yang berhubungan dengan gerak acak dari atom-atom atau molekul penyusunnya. Energi dalam ini berbanding lurus terhadap suhu benda. Ketika dua benda dengan suhu berbeda bergandengan, mereka akan bertukar energi internal sampai suhu kedua benda tersebut seimbang. Jumlah energi yang disalurkan adalah jumlah energi yang tertukar. Kesalahan umum untuk menyamakan panas dan energi internal. Perbedaanya adalah panas dihubungkan dengan pertukaran energi internal dan kerja yang dilakukan oleh sistem. Mengerti perbedaan ini dibutuhkan untuk mengerti hukum pertama termodinamika. Radiasi inframerah sering dihubungkan dengan panas, karena objek dalam suhu ruangan atau di atasnya akan memancarkan radiasi kebanyakan terkonstentrasi dalam "band" inframerah-tengah. Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berbeda dengan suhu, karena suhu adalah ukuran dalam satuan derajat panas. Kalor merupakan suatu kuantitas atau jumlah panas baik yang diserap maupun dilepaskan oleh suatu benda



20



2.7 Gas Ideal Termodinamika merupakan ilmu operasional, yang berhubungan dengan sifat makroskopik yang pada dasarnya dapat diukur. Ilmu ini memprediksi jenis-jenis proses kimia dan fisika yang mungkin terjadi serta menghitung secara kuantitatif sifat-sifat keadaan dari suatu materi. Sifatsifat keadaan suatu materi yang dapat dilihat berupa suhu, tekanan, volume dan sifat keadaan ini dapat dijabarkan dalam suatu persamaan matematika yang disebut persamaan keadaan. Persamaan keadaan yang paling sederhana yaitu persamaan gas ideal. Satu jenis gas dikatakan ideal apabila gaya tarik-menarik antar molekul gas diabaikan. Dalam menganalisis sistem termodinamika, biasanya ditemukan dengan melakukan eksperimen, sehingga terlebih dahulu diperlukan pengertian mengenai sifat fisis berbagai bahan, seperti gas maupun udara. Gas akan berbentuk sesuai dengan wadah yang ditempatinya, semakin besar massa suatu gas semakin besar pula volume dari gas tersebut. Massa suatu gas biasanya dinyatakan dalam jumlah mol. Jumlah mol suatu gas diperoleh dari besar massa total gas berbanding terbalik dengan massa molekul dari gas tesebut. Massa gas dan massa molekul gas itu berbeda kalau massa gas menyatakan ukuran zat tetapi massa molekul adalah massa yang diukur pada skala relatifnya. Kalau gas atau udara di masukkan atau di pompa ke dalam suatu balon atau alat penyemprot (syringe) maka makin banyak udara yang dipaksa masuk ke dalam, makin besar balon tersebut. Hal ini berarti bahwa kalau suhu dan tekanan konstan, volume udara yang menempati ruang tertutup (balon/syringe) akan bertambah dengan perbandingan lurus dengan massa dari udara yang ada. Perbandingan ini dapat dibuat menjadi suatu persamaan dengan memasukkan konstanta pembanding yang disebut jumlah mol. Dan juga kalau udara dipaksa masuk ke dalam suatu bola, berarti memberikan molekul udara lebih banyak ke dalam bola dengan volume bolanya tidak berubah (volume konstan), selanjutnya bola berisi molekul udara menempati suatu ruang yang didinginkan atau dipanaskan dengan tekanan tertentu, maka menghasilkan suatu perbandingan yang akan menghasilkan jumlah mol. Karena dari kedua kasus ini, kalau tekanan, suhu, dan volume 21



diketahui maka jumlah udara yang dipaksa masuk ke dalam sebuah benda berbentuk selinder dalam hal ini tabung penyemprot (syringe) dan berbentuk bola [11].



22



BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM



3.1



Diagram Alir Praktikum Berikut disampaikan terkait diagram alir praktikum pengukuran dengan



modul berjudul pengukuran temperatur adalah sebagai berikut: Disiapkan Alat dan Bahan



Dilakukan kalibrasi thermocouple kemudian ukur suhu ruangan dengan infrared thermometer



Ditimbang 500 ml air dengan neraca digital dan dimasukkan air ke dalam panci setelah itu diukur temperatur panci menggunakan infrared thermometer



Panci diletakkan pada pemanas setelah itu dinyalakan pemanas selama 5 menit



Pemanas dimatikan dan diukur temperatur sebanyak tiga kali kemudian diulangi prosedur enam sampai sepuluh sebanyak 3 kali



Ditentukan ketidakpastian dengan metode uncertainty analysis (UP ) = 1-5% dan digambar sketch spesimen benda uji



Kesimpulan



Data Pengamatan



Pembahasan



Literatur



Selesai



3.2



Gambar 3.1 Diagram Alir Praktikum Pengukuran Temperatur Alat dan Bahan Praktikum Berikut merupakan alat dan bahan yang digunakan pada praktikum teknik



pengukuran dengan modul pengukuran temperatur: 1. Thermocouple 2. Infrared Thermometer 3. Pemanas 4. Panci air 5. Gelas Ukur 6. Neraca Digital 7. Aquades 3.3



Prosedur Praktikum Berikut disampaikan mengenai prosedur praktikum modul pengukuran



temperatur adalah sebagai berikut: 1. Mempersiapkan alat dan bahan 2. Melakukan kalibrasi thermocouple 3. Mengukur temperatur ruangan 4. Menimbang 2.000 ml air dengan neraca digital 5. Memasukan 2.000 ml air kedalam panci 6. Mengukur temperatur panci 7. Menyalakan pemanas 8. Meletakan panci pada pemanas 9. Memanaskan air selama 5 menit 24



10. Mematikan pemanas 11. Mengukur temperatur sistem, mengambil 3 sampel temperatur 12. Melakukan prosedur 6 sampai 10 sebanyak 3 kali 13. Menentukan ketidakpastian pengukuran relatif dari percobaan yang telah dilakukan dengan metode uncertainty analysis (asumsi ketidakpastian tekanan (Up) = 1-5%) 14. Menggambar sketch spesimen benda uji 15. Merapihkan alat praktikum



25



BAB IV ANALISIS DATA DAN EVALUASI



4.1 Skematik Sistem Berikut disampaikan mengenai skematik sistem pada praktikum teknik pengukuran dengan modul pengukuran temperatur:



P



System



𝜌



T



Heater



M T



Q



Gambar 4.1 Skematik Sistem 4.2 Mencari Nilai Kalor dengan Combining Uncertainty Berikut disampaikan mengenai nilai kalor dengan combining uncertainty pada setiap pengukuran:



26



4.2.1 Hasil Pengukuran Neraca Digital Setelah melakukan pengukuran dengan neraca digital didapat hasil dan perhitungan sebagai berikut: Xm =m±Um m ̅ =



∑ 𝑋𝑖 n



493,9+500,3+499,87



m ̅=



3



m ̅ = 498,02 gram Um adalah nilai ketidakpastian dari hasil pengkuran dengan neraca digital. Um =



Xmax -Xmin



Um =



500,3-493,9



n 2



= 3,2 gram



Xm = 498,02 ± 3,2 gram



4.2.2 Hasil Pengukuran Termokopel Setelah melakukan pengukuran dengan termokopel didapat hasil dan perhitungan sebagai berikut: a. XT =T ± UT ̅ = ∑ 𝑋𝑖 T n ̅ = 60,6+64,8+66,3+69,7+72,2+74,7+64,8+68,4+71,8 T 9 ̅ = 68,14℃ T UT adalah nilai ketidakpastian temperatur dari hasil pengkuran temperatur dengan menggunakan alat ukur temperatur. UT =



̅| ∑|Xi- X



UT =



n (60,6-68,14)+(64,8-68,14)+(66,3-68,14)+(69,7-68,14)+(72,2-68,14)+ 9



(74,7-68,14)+(64,8-68,14)+(68,4-68,14)+(71,8-68,14) 9



UT =



0,04 9



UT = 0,004℃ XT = 68,14 ± 0,004 ℃ b. 𝑋𝑄 = 𝑄 ± 𝑈𝑄 27



𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∅ 𝑚 = 498,02 𝑔𝑟 = 0,498𝑘𝑔 ∅ = 𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙 ∅ = 68,14℃ − 28,9℃ ∅ = 39,24℃ 𝑐 = 4200 𝐽/𝑘𝑔℃ 𝑈𝑚 = 3,2 𝑥 10−3 𝑘𝑔 𝑈∅ = 0,004℃ 𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∅ 𝑄 = 0,498 𝑘𝑔. 4200 𝐽/𝑘𝑔℃. 39,24℃ 𝑄 = 82074,38 𝐽 𝑄 = 82,074 𝑘𝐽 UQ adalah nilai ketidakpastian kalor dari hasil pengkuran temperatur dengan menggunakan alat ukur temperatur. 𝜕𝑄



𝜕𝑄



𝑈𝑄 = (𝜕𝑚) 𝑈𝑚 + ( 𝜕∅ ) 𝑈∅ 𝑈𝑄 = 𝑐. ∅. 𝑈𝑚 + 𝑚. 𝑐. 𝑈∅ 𝑈𝑄 = 4200. 39,24. 3,2. 10−3 + 0,498. 4200. 0,004 𝑈𝑄 = 535,75 𝐽 𝑈𝑄 = 0,536 𝑘𝐽 𝑋𝑄 = 82,074 ± 0,536 𝑘𝐽



4.2.3 Hasil Pengukuran Infrared Thermometer Setelah melakukan pengukuran dengan infrared thermometer didapat hasil dan perhitungan sebagai berikut: a. XT =T±UT ̅ = T



∑ 𝑋𝑖 n



̅ = 56,9+60+63,5+64,3+67,4+66,2+61,5+66,9+68 T 9 ̅ = 63,85℃ T 28



UT adalah nilai ketidakpastian temperatur dari hasil pengkuran temperatur dengan menggunakan alat ukur temperatur. UT =



̅| ∑|Xi- X



UT =



n (56,9-63,85)+(60-63,85)+(63,5-63,85)+(64,3-63,85)+(67,4-63,85)+ 9



(66,2-63,85)+(61,5-63,85)+(66,9-63,85)+(68-63,85) 9



= 0,0056℃



XT = 63,85 ± 0,0056 ℃ b. 𝑋𝑄 = 𝑄 ± 𝑈𝑄 𝑄 = 𝑚. 𝑐. ∅ 𝑄 = 0,498 𝑘𝑔. 4200 𝐽/𝑘𝑔℃. 34,95℃ 𝑄 = 73113,04 𝐽 𝑄 = 73,113 𝑘𝐽 ∅ = 𝑇𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟 − 𝑇𝑎𝑤𝑎𝑙 ∅ = 63,85℃ − 28,9℃ ∅ = 34,95℃ 𝑐 = 4200 𝐽/𝑘𝑔℃ 𝑈𝑚 = 3,2 𝑥 10−3 𝑘𝑔 𝑈∅ = 0,0056℃ UQ adalah nilai ketidakpastian kalor dari hasil pengkuran temperatur dengan menggunakan alat ukur temperatur. 𝜕𝑄



𝜕𝑄



𝑈𝑄 = (𝜕𝑚) 𝑈𝑚 + ( 𝜕∅ ) 𝑈∅ 𝑈𝑄 = 𝑐. ∅. 𝑈𝑚 + 𝑚. 𝑐. 𝑈∅ 𝑈𝑄 = 4200. 34,95. 3,2. 10−3 + 0,498. 4200. 0,0056 𝑈𝑄 = 481,441 𝐽 𝑈𝑄 = 0,481 𝑘𝐽 𝑋𝑄 = 73,113 ± 0,481 𝑘𝐽



29



4.3 Mencari Nilai Ketidakpastian Massa Jenis Untuk mencari nilai ketidakpastian massa jenis kita terlebih dahulu menentukan persamaan untuk massa jenis. Persamaan massa jenis dapat dicari melalui persamaan gas ideal, berikut perhitungannya: 𝑃. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 𝑚



𝑃. 𝑉 = 𝑃= 𝑃= 𝜌= 𝜌=



𝑛=



𝑚 𝑀𝑟



. 𝑅. 𝑇



𝑀𝑟



𝑚. 𝑅. 𝑇 𝑉.𝑀𝑟 𝜌 𝑀𝑟



. 𝑅. 𝑇



𝑀𝑟 .𝑃 𝑅.𝑇 𝑃 𝑅.𝑇



……………………. (4.1) Bentuk Persamaan Umum



𝑃𝑀𝑟 = 𝜌. 𝑅. 𝑇 𝑀𝑟 = 18 = 𝑈𝜌 2



𝜌.𝑅.𝑇 𝑃 𝜌.𝑅.𝑇



………………… (4.2) Mr (H2O) = 18



𝑃



𝑃 𝜕𝜌 2 𝑈𝑝 2



( 𝜌 ) = (𝜌



𝑇 𝜕𝜌 2 𝑈𝑇 2



) ( 𝑅 ) + (𝜌 𝜕𝑅



2 𝑈 2 𝑝



𝑇 −𝑃 2 𝑈



𝑈𝜌 2



𝑃 1



𝑈𝜌 2



1 2 0,03 2



( 𝜌 ) = (𝜌



𝑅 𝜕𝑃 2 𝑈𝑅 2



) ( 𝑃 ) + (𝜌 𝜕𝑃



) ( 𝑃 ) + 0 + (𝜌 𝑅𝑇 2) ( 𝑇𝑇 ) 𝑅𝑇



( 𝜌 ) = (18) (



1



𝜕𝑇



) (𝑇)



2



1 2 0,004 2



) + (− 18) ( 68,14)



𝑈𝜌 2



( 𝜌 ) = 2,8 𝑥 10−6 + 1,06 𝑥 10−11 𝑈𝜌 2



( 𝜌 ) = 2,8 𝑥 10−6 𝑈𝜌 𝜌



= 0,0017 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑙



Persentase nilai ketidakpasitian massa jenis PRE = 0,0017 𝑥 100% PRE = 0,17% Dalam mencari persentase nilai ketidakpastian massa jenis didapat hasil persentase sebesar 0,17%. Dalam perhitungan ini nilai temperatur yang 30



dimasukan merupakan nilai temperatur dari termokopel. Nilai ini dipilih karena memiliki nilai ketidakpastian temperatur yang lebih rendah jika dibandingkan dengan nilai ketidakpastian dari alat ukur infrared thermometer. Sesungguhnya dapat dilihat bahwa UT atau nilai ketidakpastian temperatur dari termokopel dan infrared thermometer memiliki selisih atau perbedaan yang tidak terlalu jauh yaitu termokopel sebesar 0,0040C dan infrared thermometer sebesar 0,00560C. 4.4 Persentase Kesalahan Relatif Setiap Pengukuran Berikut disampaikan mengenai kesalahan relatif setiap pengukuran dari praktikum teknik pengukuran dengan modul pengukuran temperatur dari kelompok 12: 4.4.1 Neraca Digital Berikut adalah persentase kesalahan relatif neraca digital yang dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 4.1 Persentase Kesalahan Relatif Neraca Digital Pengukuran



MR (gram)



AE (gram)



RE



PRE (%)



1



493,9



1,6



2



500,3



1,6



0,0032 0,0032



0,32 0,32



3



499,87



1,6



0,0032



0,32



% Rata-rata =



0,32



∑ 𝑃𝑅𝐸% 3



4.4.2 Termokopel Berikut adalah persentase kesalahan relatif termokopel yang dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 4.2 Persentase Kesalahan Relatif Termokopel Pengukuran



MR (˚C)



AE (˚C)



RE



PRE (%)



1



60,6



0.002



0,0033



2



64,8



0.002



3,3 x 10−5 3,1 x 10−5



3



66,3



0.002



3,0 x 10−5



0,003



4



69,7



0.002



2,9x 10−5



0,0029



5



72,2



0.002



2,8 x 10−5



0,0028



31



0,0031



6



74,7



0.002



2,7 x 10−5



0,0027



7



64,8



0.002



3,1 x 10−5



0,0031



8



68,4



0.002



2,9 x 10−5



0,0029



9



71,8



0.002



2,8 x 10−5



0,0028



% Rata-rata =



0,002956



∑ 𝑃𝑅𝐸% 9



4.4.3 Infrared Thermometer Berikut adalah persentase kesalahan relatif infrared thermometer yang dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 4.3 Persentase Kesalahan Relatif Infrared Thermometer Pengukuran



MR (˚C)



AE (˚C)



RE



1



56,9



0,0028



4,9 x 10−5



0,0049



−5



0,0047



PRE (%)



2



60,0



0,0028



4,7 x 10



3



63,5



0,0028



4,4 x 10−5



0,0044



4



64,3



0,0028



4,3 x 10−5



0,0043



5



67,4



0,0028



4,1 x 10−5



0,0041



6



66,2



0,0028



4,2 x 10−5



0,0042



7



61,5



0,0028



4,5 x 10−5



0,0045



8



66,9



0,0028



4,2 x 10−5



0,0042



9



68,0



0,0028



4,1 x 10−5



0,0041



% Rata-rata =



0,0044



∑ 𝑃𝑅𝐸% 9



4.5 Persentase Rata-rata Kesalahan Relatif Berikut disampaikan mengenai persentase rata-rata kesalahan relatif dari masing-masing alat ukur. Dapat dilihat pada tabel 4.4 sebagai berikut: Tabel 4.4 Persentase Rata-rata Kesalahan Relatif Alat Ukur



% Rata-rata (%)



Neraca Digital



0,32



Termokopel



0,002956



Infrared Thermometer



0,0044



32



Melalui tabel 4.4 diatas dapat dilihat bahwa kesalahan relatif dari tiap alat ukur terbilang cukup kecil. Hal ini menandakan bahwa alat ukur yang digunakan memiliki akurasi yang cukup baik. Kemudian, pada neraca digital dapat dilihat juga pada sub-bab 4.4 bahwa neraca digital memiliki kesalahan relatif pengukuran yang sama pada 3 kali pengukuran. Hal ini menandakan bahwa keadaan neraca digital dalam kondisi baik dan memiliki tingkat akurasi yang cukup baik. Setelah itu, pada alat ukur termokopel dengan alat ukur infrared thermometer dapat dilihat bahwa persentase rata-rata kesalahan relatifnya tidak berbeda begitu jauh. Kemudian, apabila dibandingkan dengan sub-bab 4.4 dapat dilihat juga bahwa kesalahan relatif setiap pengukuran baik pada termokopel maupun pada infrared thermometer nilai persentasenya tidak berubah jauh atau dapat dikatakan cukup konstan pada setiap pengukuran. Hal ini menandakan bahwa termokopel dan infrared thermometer yang digunakan dalam keadaan baik dan memiliki tingkat akurasi yang cukup baik. Kemudian, apabila membandingkan kesalahan relatif rata-rata alat ukur temperatur yaitu termokopel dengan infrared thermometer dapat dilihat bahwa termokopel memiliki persentase yang lebih kecil dibanding dengan infrared thermometer. Hal ini menandakan bahwa termokopel memiliki tingkat akurasi sedikit lebih baik dibandingkan dengan infrared thermometer.



33



BAB V PENUTUP



5.1



Kesimpulan Setelah melakukan praktikum pengukuran dengan modul berjudul



pengukuran temperatur, didapat beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Alat ukur temperatur dibagi menjadi beberapa jenis. Jenis-jenis tersebut antara lain termometer dengan bahan zat cair, termometer dengan bahan zat padat, termometer dengan bahan gas, dan termometer optis. 2. Thermocouple merupakan alat ukur temperatur dimana memiliki prinsip kerja memanfaatkan perbedaan koefisien konduksi dari dua logam yang berbeda jenis. Perbedaan koefisien konduktor inilah yang menyebabkan perbedaan temperatur dari kedua logam, sehingga perbedaan temperatur ini menghasilkan tegangan listrik yang dimana tegangan listrik ini dikonversi menjadi perubahan temperatur. 3. Infrared Thermometer memanfaatkan sinar inframerah untuk mengukur temperatur. sinar inframerah ini diarahkan ke objek yang akan diukur temperaturnya. Kemudian, setelah diarahkan maka sinar inframerah ini akan mengenai permukaan objek ukur dan sinarnya dipantulkan kembali. Sinar yang dipantulkan inilah yang kemudian dikonversi menjadi energi listrik dan diterjemahkan menjadi perubahan temperatur. Termometer ini memanfaatkan radiasi panas dari objek yang akan diukur temperaturnya. 4. Nilai kalor yang didapat dari metode combining uncertainty-partial differentiation pada pengukuran menggunakan termokopel adalah sebesar 82,074 ± 0,536 𝑘𝐽. Sementara itu, pada penggunaan infrared thermometer didapat nilai kalor sebesar 73,113 ± 0,481 𝑘𝐽. 5. Didapat nilai ketidakpastian massa jenis dengan metode general uncertainty analysis adalah sebesar 0,0017 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑙 atau 0,17%.



34



5.2



Saran Setelah melakukan praktikum pengukuran dengan modul pengukuran



temperatur didapat beberapa saran sebagai berikut: 1. Berhati-hati dan lebih teliti dalam melakukan perhitungan sehingga didapat hasil data yang lebih akurat. 2. Berhati-hati dalam melakukan pembulatan saat perhitungan dan angka dalam bentuk desimal dibuat selengkap mungkin sehingga didapat hasil data yang lebih akurat.



35



DAFTAR PUSTAKA



[1] Tim Penyusun Fiska Dasar. (2010). Fisika Dasar. Makassar, Indonesia: Universitas Hasanuddin. [2] Edi Tri Astuti, Ersam Mahendrawan, Ihat Solihat, Eko Hari Sutopo, dan Agustina Diyah Setyowati. (2021). PELATIHAN PEMBACAAN ALAT UKUR DIMENSI JANGKA SORONG DAN MIKROMETER SKRUP UNTUK PENGUKURAN TEKNIK DI SMK SASMITA JAYA 2, PAMULANG BARAT, KOTA TANGERANG SELATAN TRAINING READING DIMENSIONAL MEASURING INSTRUMENT VERNIER CALIPERS AND MICROMETER SCREW FOR THE MEASUREMENT OF ENGINEERING AT SMK SASMITA JAYA 2, PAMULANG BARAT, TANGERANG



SELATAN.



JURNAL



PENGABDIAN



KEPADA



MASYARAKAT (GARDA), 1(2), halaman 8. [3] Poerwanto. (2007). Industri Alat Ukur. Medan, Indonesia : Grahas Ilmu. [4] Gabriel. (1996). Fisika Kedoteran. Jakarta, Indonesia : Kedokteran EGC. [5] Mediarman dan Bernad. (2005). Fisika Dasar. Yogyakarta, Indonesia : Grahas Ilmu. [6] Djonoputro dan Darmawan. (1984). Teori Ketidakpastian Menggunakan Satuan SI. Bandung, Indonesia: ITB. [7] Jamzuri. (2016).



Pembuatan Sistem Akuisisi Data Pengukur Suhu



Menggunakan Labview Interface For Arduino (LIFA). Jurnal Materi dan Pembelajaran Fisika (JMPF), 6(1), halaman 25. [8] Tim



Dosen



Pendidikan



3,



2021,



Termometer



https://www.dosenpendidikan.co.id/termometer-adalah/,



adalah,



diakses tanggal



25 November 2021. [9] Hadi Santoso dan Ruslim. (2019). Pembuatan Termokopel Berbahan Nikel (Ni) dan Tembaga (Cu) Sebagai Sensor Temperatur. INDONESIAN JOURNAL OF FUNDAMENTAL SCIENCES (IJFS), 5(1), halaman 60. [10]



Prasandhya Astagiri Yusuf, S.Si, M.T., Ph.D, dr.



Anindya Pradipta Susanto, B.Eng, MM., Ir. Muhammad Hanif Nadhif, S.T.,



dan Muhammad Satrio Utomo, M.Sc., 2020, Penjelasan Ilmiah FKUI terkait Keamanan Penggunaan Termometer Tembak (Thermogun) Inframerah pada



Masa



Adaptasi



Kebiasaan



Baru



Pandemi



COVID-19,



https://fk.ui.ac.id/berita/penjelasan-ilmiah-fkui-terkait-keamananpenggunaan-termometer-tembak-thermogun-inframerah-pada-masaadaptasi-kebiasaan-baru-pandemi-covid-19.html,



diakses



tanggal



26



November 2021. [11] JUMLAH



MATHEUS MOL



UDARA



SOUISA.



DALAM



(2011).



SELINDER



PENENTUAN DAN



BOLA



MENGGUNAKAN HUKUM BOYLE-MARIOTTE. JURNAL ILMU MATEMATIKA DAN TERAPAN JURUSAN MATEMATIKA FMIPA UNPATTI (BAREKENG), 5(1), halaman 41.



37



LAMPIRAN A WORK SHEET



LAMPIRAN B Calculation Sheet



Lampiran B. Calculation Sheet 1.



Absolute Error 𝐴𝐸 = 0,5 𝑥 𝑇𝑜𝑙𝑒𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖 •



•



•



2.



Neraca digital AE = 0.5 x 3,2 = 1,6 gram Thermocouple AE = 0.5 x 0.004 = 0,002 ˚C Infrared Thermometer AE = 0.5 x 0.0056 = 0,0028˚C



Kesalahan Relatif AE



RE= MR •



Neraca digital ➢ RE = ➢ RE = ➢ RE =



•



1,6 493,9 1,6 500,3 1,6



= 0,0032 = 0,0032



499,87



= 0,0032



Thermocouple ➢ Pengukuran I RE = RE = RE =



0,002 60,6 0,002 64,8 0,002 66,3



= 3,3 x 10−5 = 3,1 x 10−5 = 3,0 x 10−5



➢ Pengukuran II RE = RE = RE =



0,002 69,7 0,002 72,2 0,002 74,7



= 2,9 x 10−5 = 2,8 x 10−5 = 2,7 x 10−5



➢ Pengukuran III RE = RE = RE =



0,002 64,8 0,002 68,4 0,002 71,8



= 3,1 x 10−5 = 2,9 x 10−5 = 2,8 x 10−5



•



Infrared Thermometer ➢ Pengukuran I 0,0028 = 4,9 x 10−5 56,9 0,0028 RE = = 4,7 x 10−5 60,0 0,0028 RE = = 4,4 x 10−5 63,5 ➢ Pengukuran II RE =



0,0028 = 4,3 x 10−5 64,3 0,0028 RE = = 4,1 x 10−5 67,4 0,0028 RE = = 4,2 x 10−5 66,2 ➢ Pengukuran III RE =



0,0028 = 4,5 x 10−5 61,5 0,0028 RE = = 4,2 x 10−5 66,9 0,0028 RE = = 4,1 x 10−5 68,0 RE =



3.



Persentase Kesalahan Relatif PRE = RE x 100% •



•



Neraca digital PRE = 0,0032 𝑥 100% = 0,32% PRE = 0,0032 𝑥 100% = 0,32% PRE = 0,0032 𝑥 100% = 0,32% Thermocouple ➢ Pengukuran I PRE = 3,3 x 10−5 𝑥 100% = 0,0033% PRE = 3,1 x 10−5 𝑥 100% = 0,0031% PRE = 3,0 x 10−5 𝑥 100% = 0,003% ➢ Pengukuran II PRE = 2,9 x 10−5 𝑥 100% = 0,0029% PRE = 2,8 x 10−5 𝑥 100% = 0,0028% PRE = 2,7 x 10−5 𝑥 100% = 0,0027% ➢ Pengukuran III 42



PRE = 3,1 x 10−5 𝑥 100% = 0,0031% PRE = 2,9 x 10−5 𝑥 100% = 0,0029% PRE = 2,8 x 10−5 𝑥 100% = 0,0028% •



Infrared Thermometer ➢ Pengukuran I PRE = 4,9 x 10−5 𝑥 100% = 0,0049% PRE = 4,7 x 10−5 𝑥 100% = 0,0047% PRE = 4,4 x 10−5 𝑥 100% = 0,0044% ➢ Pengukuran II PRE = 4,3 x 10−5 𝑥 100% = 0,0043% PRE = 4,1 x 10−5 𝑥 100% = 0,0041% PRE = 4,2 x 10−5 𝑥 100% = 0,0042% ➢ Pengukuran III PRE = 4,5 x 10−5 𝑥 100% = 0,0045% PRE = 4,2 x 10−5 𝑥 100% = 0,0042% PRE = 4,1 x 10−5 𝑥 100% = 0,0041%



4.



Rata-rata Persentase Kesalahan Relatif % Rata-rata = •



∑ 𝑃𝑅𝐸% 𝑛



Neraca digital % Rata-rata =



(0,32 + 0,32+0,32)% 3



% Rata-rata = 0,32 % •



Thermocouple % Rata-rata = 0,002956 %



•



Infrared Thermometer



% Rata-rata = 0,0044 %



43



LAMPIRAN C Sketch Drawing of System



LAMPIRAN D Screenshot Praktikum Online