I. ACARA IV : Termokopel
II. HARI, TANGGAL : Selasa, 07 November 2017
III. TUJUAN :
- Memahami timbulnya tenaga gerak listrik (tgl) akibat adanya perbedaan suhu.
- Membuat pengalihragaman nilai tegangan keluaran termokopel ke besaran suhu.
- Mengukur suhu benda.
IV. DASAR TEORI
Termokopel merupakan salah satu jenis termometer yang banyak digunakan dalam laboratorium teknik. Dimana termokopel berupa sambungan (junction) dua jenis logam atau logam campuran, yang salah satu sambungan logam tadi diberi perlakuan suhu yang berbeda dengan sambungan lainnya. Sambungan logam pada termokopel terdiri dari dua sambungan, yaitu: Reference Junction (Cold Junction), merupakan sambungan acuan yang suhunya dijaga konstan dan biasanya diberi suhu yang dingin ( = 0oC ). Measuring Junction (Hot Junction), merupakan sambungan yang dipakai untuk mengukur suhu atau disebut juga sambungan panas. Pada dunia elektronika, termokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah perbedaan suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Temperatur adalah ukuran panas-dinginnya dari suatu benda. Temperatur disebut juga suhu. Suhu menunjukkan derajat panas benda. Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat berupa getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer yang paling dikenal adalah Celsius, Reamur, Fahrenheit dan Kelvin (Smanusu, Erika. 2013).
Termokopel terdiri atas sepasang penghantar yang berbeda disambung las atau dileburkan bersama pada satu sisi membentuk penghantar suhu yang lebih tinggi atau sambungan pengukuran yang ada ujung ujung bebasnya untuk menghubungkan dengan penghantar suhu yang lebih rendah. Perbedaan suhu antara sambungan pengukuran dan sambungan referensi alat ini berfungsi sebagai termokopel dan bisa membangkitkan tegangan DC yang kecil. Tegangan output termokopel hampir berbanding lurus dengan perbedaan suhu antara sambungan pengukuran (panas) dan sambungan referensi (dingin). Perbandingan yang konstan dinamakan Koefisien Seeback dan berkisar antara 5 sampai 50 V per derajat celcius. Temperatur adalah ukuran dari suatu sifat panas suatu benda yang makroskopis (dapat dilihat dengan mata telanjang). Temperatur dikaitkan dengan getaran atau gerakan dari unsur partikel suatu benda.Pemahaman konsep temperatur secara ilmiah dibangun berdasarkan kesetimbangan termal sesuai dengan Hukum Termodinamika Nol. Hambatan listrik materi zat juga berubah pada temperatur. Demikian juga warna yang dipancarkan benda paling tidak pada temperatur tinggi. Alat yang dirancang untuk mengukur temperatur disebut termometer. Ada banyak jenis termometer tapi cara kerjanya selalu bergantung pada beberapa sifat materi yang berubah pada tiap temperatur. Sebagian besar termometer umumnya bergantung pada pemuaian materi terhadap naiknya temperatur. Untuk mengukur temperatur secara kuantitatif, perlu didefinisikan semacam skala numeric. Skala yang paling banyak dipakai sekarang adalah skala Celsius dan skala terpenting dalam sains adalah skala absolut yaitu Kelvin. Salah satu cara mendefinisikan skala temperatur adalah dengan memberikan nilai (Rezeika, Sakinah. 2014).
Thermocouple adalah suatu rangkaian yang tersusun dari dua buah logam yang masing-masing mempunyai koefisien muai panjang berbeda yang dihubungkan satu dengan yang lain pada ujung-ujungnya. Jika pada kedua titik hubung kedua logam tersebut mempunyai perbedaan temperature, maka timbullah beda potensial yang memungkinkan adanya arus listrik di dalamnya. Termokopel secara sederhana merupakan perpaduan antara dua logam yang berbeda jenis, yang persambungan (kopel) kedua logam diberikan pengkondisian suhu yang berbeda (panas dan dingin). Setting alat untuk melakukan kalibrasi termokopel yaitu, misal kita sebut saja logam A dan logam B merupakan bahan logam pada termokopel. Ujung logam A dan B disambung dan ujung-ujung yang lain dihubungkan ke alat ukur listrik dan dimasukkan ke dalam kondisi suhu dingin, dan untuk ujung yang dikopel ditempatkan pada kondisi suhu panas. Untuk memahami bagaimana sebuah sambungan logam pada termokopel dapat menimbulkan tegangan listrik kita bisa meninjaunya dari sisi pergerakan atom-atom logam yang digunakan pada termokopel. Pada logam termokopel yang berbeda jenis akan memiliki kecepatan alir elektron yang berbeda pula, hal inilah yang kemudian menyebabkan beda potensial di ujung-ujung logam tersebut, yang mana telah dihubungkan ke alat ukur listrik sehingga timbul tegangan listrik di ujung-ujung logam tersebut. Termocouple banyak digunakan sebagai alat ukur suhu di dunia industri, salah satu keuntungannya yaitu mampu mengukur suhu yang sangat tinggi dan juga suhu rendah. Termokopel merupakan sebuah alat yang biasa digunakan untuk mengukur suhu yang pada umumnya sebagai termometer digital, karena termokopel memiliki output berupa arus listrik sehingga pengkonversiannya dapat secara digital. Pada banyak aplikasi, salah satu sambungan-sambungan yang dingin dijaga sebagai temperatur referensi, sedang yang lain dihubungkan pada objek pengukuran. Contoh, hubungan dingin akan ditempatkan pada tembaga pada papan sirkuit. Sensor suhu yang lain akan mengukur suhu pada titik ini, sehingga suhu pada ujung benda yang diperiksa dapat dihitung ( Diantoro, Rika. 2014 ).
V. ALAT dan BAHAN
A. Alat
- Termokopel chromel – alumel : 1 unit
- Thermometer batang : 1 buah
- Multimeter digital : 1 unit
- Unit pemanas berbahan bakar spiritus : 1 unit
- Statif : 1 unit
- Gelas beker : 1 buah
- Dudukan gelas beker dari asbes : 1 buah
- Gelas aluminium : 1 buah
B. Bahan
- Air : Secukupnya
- Es : Secukupnya
VI. CARA KERJA
A. Teoritis
- Menempatkan salah satu ujung (probe) termokopel chromel-alumel sebut saja sebagai ujung suhu referensi (Tr) pada gelas beker yang berisi es yang mulai mencair dan disebut bersuhu 0˚C tempatkan probe termokopel yang lain kedalam gelas beker yang berisi air sebut saja sebagai ujung ukur.
- Menghubungkan pangkal termokopel yang lain dengan multimeter digital gunakan dalam skala milivolt.
- Memanaskan air digelas beker (Tu) dengan unit pemanas berbahan bakar spiritus, sampai suhu 86˚C.
- Mencatat pembacaan air thermometer setiap kenaikan suhu 5˚C dan saat itu pula dicatat tegangan keluaran termokopel oleh multimeter. Jika perubahan suhu terlalu cepat anda dapat pula mencatat suhu dan tegangan keluaran termokopel setiap penurunan 5˚C dari saat air bersuhu 86˚C dalam keadaan pemanas dimatikan.
- Menghubungkan grafik konversi antara suhu air (TuO) dengan tegangan keluaran termokovel (Vab).
- Mengukur benda lain disekitar anda yang bersuhu kurang dari suhu air mendidih, catatlah berapa tegangan yang anda ukur, yang berati pada suhu dari benda itu. Apakah alat ukur tegangan boleh menggunakan multimeter non kegiatan.
B. Sekematis
1. Ditempatkan salah satu ujung (probe) termokopel chromel-alumel sebut saja sebagai ujung suhu referensi (Tr) pada gelas beker yang berisi es mulai mencair dan disebut bersuhu 0˚C tempatkan probe termokopel yang lain kedalam gelas beker yang berisi air sebut saja sebagai ujung ukur.
2. Dihubungkan pangkal termokopel yang lain dengan multimeter digital gunakan dalam skala milivolt.
3. Dipanaskan air digelas alluminium (Tu) dengan pemanas berbahan bakar spritus sampai suhu 85˚C.
4. Digunakan untuk memanaskan air yang akan diamati suhu dan tegangan yang dihasilkannya.
5. Digunakan untuk mengetahui keadaan suhu yang sedang diamati dengan cara termometer digantungkan pada statif dan ujungnya menyentuh air yang sedang dipanaskan.
6. Digunakan sebagai alat penggantung termometer untuk mengukur keadaan suhu yang sedang diamati.
7. Diletakkan dibawah gelas untuk alas dalam memanaskan air dengan bahan bakar dari spiritus.
8. Dicatat pembacaan suhu air termometer setiap kenaikan suhu 5˚C dan saat itu pula dicatat tegangan keluaran termokopel oleh voltmeter. jika perubahan suhu terlalu cepat anda dapat pula mencatat suhu dan tegangan keluaran termokopel setiap penurunan 5˚C dari saat air suhu 86˚C dalam keadaan pemanas dimatikan.
9. Dihubungkan grafik konversi antara suhu air (TuO) dengan tegangan keluaran termokopel (Vab).
10. Diukur benda lain disekitar anda yang bersuhu kurang dari suhu air mendidih dan catatlah berapa tegangan yang anda ukur, yang berarti pula suhu dari benda itu. apakah alat ukur tegangan boleh menggunakan millimeter non digital.
VII. HASIL PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
A. Hasil analisis kenaikan dan penurunan suhu
1. Kenaikan suhu
2. Penurunan suhu
3. Grafik
a. grafik kenaikan suhu
b. grafik penurunan suhu
VIII. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Dari praktikum kita dapat mengetahui tentang kegunaan termokopel chromel-alumel dalam pengecekan suhu benda. Didalam praktikum ini kita juga mengamati tegangan keluaran pada benda dengan benda yang diamati adalah air yang dipanaskan dengan bahan bakar spiritus dan es batu yang diletakkan didalam gelas beker. Pada praktikum ini masing masing ( ujung probe ) termokopel chromel-alumel diletakkan pada air yang sedang dipanaskan dengan bahan bakar spiritus dan pada gelas beker yang berisi es batu, selanjutnya kedua pangkal termokopel chromel-alumel tersebut dihubungkan ke multimeter digital untuk melihat tegangan yang dihasilkan kedua benda tersebut. Disini pengamatan dilakukan menggunakan termometer untuk mengetahui keadaan suhu yang sedang kita amati dengan cara termometer digantung pada statif dan ujung termometer menyentuh air yang sedang dipanaskan. Disini pengamatan dilakukan pada suhu 46˚C dan akan berhenti pada suhu 86˚C pengamatan dilakukan setiap kenaikan suhu 5˚C dan akan menghasilkan tujuh tahap pengamatan. Dengan menggunakan voltmeter tersebut kita bisa dapat melihat tinggi tegangan yang terjadi setiap kelipatan 5˚C serta mencatat besar tegangan tersebut. Setelah selesai tujuh tahap pengamatan yang telah mencapai 86˚C selanjutnya pada praktikum ini juga mengamati penurunan suhu yang titik awalnya pada suhu 86˚C dan akan berhenti pada suhu 46˚C. disini juga diamati tegangan yang terjadi setiap suhu turun dengan kelipatan 5˚C.
Dari pengamatan yang telah kita amati di dapatkan hasil kenaikan suhu harga rata-rata ( ) 2,43 x 10-3, hasil pengukuran + a adalah 4,42 x 10-3, hasil pengukuran - a adalah 0,44 x 10-3 dan tingkat ketelitiannya sebesar 19 %. Sedangkan hasil penurunan suhu harga rata-rata ( ) 0,28 x 10-3, hasil pengukuran + a adalah 0,47 x 10-3, hasil pengukuran - a adalah 0,09 x 10-3, dan tingkat ketelitiannya sebesar 32,15 %.
Dari grafik yang kita gambarkan bahwa pada kenaikan suhu grafiknya mengalami keadaan naik turun hal ini di sebabkan oleh ujung probe termokopel yang tidak terpasang dengan baik, apabila ujung probenya di perbaiki maka termokopel akan kembali normal namun itu tidak berlangsung lama karena termokopel akn kembali bermasalah bahkan sampai negatif, hal ini menyulitkan kami dalam menetukan tegangannya.
Selanjutnya pada praktikum ini kendala-kendala yang kami alami diantaranya yaitu pengamatan pada multimeter yang tidak stabil dan kurang akurat sehingga menyulitkan bagi praktikan dalam mengamati hasil tegangan yang diperoleh, selain itu faktor lain yang membuat praktikan terkendala dalam pengamatan adalah multimeternya kurang kokoh dan bisa jadi kondisi dari termokopel chromel-alumel tersebut sehingga membuat praktikan mengalami kesulitan dalam melakukan pengamatan.
IX. KESIMPULAN
Dari praktikum yang telah kita laksanakan dan berdasarkan data yang kita peroleh dapat disimpulkan bahwa :
- Termokopel chromel-alumel tidak hanya dapat digunakan untuk mengetahui suhu benda saja namun juga dapat digunakan untuk mengukur tegangan benda yang dihasilkan.
- Pada pengamatan hasil kenaikan suhu dan penurunan suhu tegangan yang dihasilkan oleh kedua benda tersebut tidak jauh berbeda, pada kenaikan suhu menghasilkan rata-rata. Pada kenaikan suhu menghasilkan rata-rata tegangan 2,43 x 10ˉ³ (v). sedangkan pada penurunan suhu menghasilkan 0,28 x 10ˉ³ (v).
- Dari hasil pengamatan terhadap kenaikan suhu diperoleh tingkat ketelitian sebesar 19 %, sedangkan Pada pengamatan terhadap penurunan suhu diperoleh tingkat ketelitian sebesar 32,15 %.
- Timbulnya gerak listrik akibat perbedaan suhu akibat adanya getaran yang dilakukan elektron didalam logam akibat adanya pengaruh dari luar.
- Berdasarkan grafik yang telah kita gambarkan pada kenaikan suhu grafiknya naik turun hal ini disebabkan oleh ujung probe termokopel yang bermasalah, apabila ujung termokopel di gerak-gerakkan maka termokopel akan kembali normal namun itu tidak akan berlangsung lama setelah itu kembali bermasalah lagi, hal ini menyulitkan kami dalam melakukan pengamatan.
- Kendal-kendala yang kami hadapi yaitu pengamatan pada multimeter yang tidak stabil dan kurang akurat sehingga menyulitkan bagi praktikan dalam mengamati hasil tegangan yang diperoleh, selain itu faktor lain yang membuat praktikan terkendala dalam pengamatan adalah multimeternya kurang kokoh dan bisa jadi kondisi dari termokopel chromel-alumel tersebut sehingga membuat praktikan mengalami kesulitan dalam melakukan pengamatan.
DAFTAR PUSTAKA
Diantoro, Rika. 2014. “Makalah Termocouple“. http//rikadiantoro.wordpress. com/2014/03/25/makalah-termocouple/. Diakses pada tanggal 08 November 2017, pukul 10.00 WIB.
Rezeika, Sakinah. 2014. “P3 Termokopel“. http//www.academia.edu/8479994/P3-Termokopel. Diakses pada tanggal 08 November 2017, pukul 10.30 WIB.
Smanusu, Erika. 2013. “Pengertian Termokopel“. hhtp//erikasmanusu.blogspot. co.id/2013/10/pengertian-termokopel.html. Diakses pada tanggal 08 November 2017, pukul 11.00 WIB.