PENGUKURAN TEMPERATUR EFEK SEEBECK (TM 2)

I. TUJUAN PERCOBAAN1. Mempelajari Efek Seebeck pada rangkaian termokopel

II. ALAT DAN BAHAN PERCOBAANa. Alat yang digunakan

Satu set temperature measurement bench Rangkaian Termokopel Termometer merkuri Ketel atau gelas kimia ukuran 2 liter

b. Bahan yang digunakan Aquadest Es Batu

III. DASAR TEORITermokopel adalah sensor suhu yang banyak digunakan untuk mengubah     perbedaan

suhu dalam benda menjadi perubahan tegangan listrik (voltase). Termokopel bekerja berdasarkan pembangkitan tenaga listrik pada titik sambung dua logam yang tidak sama (titik panas/titik ukur), yang lain dari logam tersebut sering disebut titik referensi (titik dingin) dimana temperaturnya konstan.

Pada umumnya, termokopel digunakan untuk mengukur temperatur menjadi sinyal listrik. Bila antara titik referensi dan titik ukur terdapat perbedaan temperatur, maka akan timbul 66 L yang menyebabkan adanya arus pada rangkaian. Termokopel ada dasarnya adalah dua logam penghantar arus listrik dari bahan yang berbeda. Salah satu ujungnya di las mati dan ujung yang satunya dibiarkan terbuka untuk sambungan kelingkaran pengukuran. Sambungan yang di las mati disebut measuring junction, sedangkan yang satunya disebut referensi junction.

Termokopel adalah 2 buah kawat logam berbeda yang ujungnya disatukan. Kedua kawat tersebut diisolasikan dengan isolator, biasanya berupa keramik supaya tidak terjadi hubungan pendek. Teori dasar termokopel berdasarkan fakta bahwa apabila 2 buah logam yang ujungnya berada pada bagian panas / dingin, maka akan terjadi dari ujung yang lebih panas bergerak ke ujung yang lebih dingin (pergerakan electron). Gerakan electron inilah yang dapat diukur oleh voltmeter.

Hub. Termo Hub. Termo

Voltmeter

Dingin PanasEfek Seebeck menyatakan bahwa apabila kedua ujungnya berada pada temperatur

yang sama, maka tidak akan ada tegangan yang terukur ( voltase = 0 ), teori dapat digunakan untuk memastikan rangkaian termokopel dan pengukur tegangan terpasang dengan baik. Apabila salah satu ujung thermometer (termokopel) terpasang dengan baik (dijaga konstan) pada temperatur rendah, perbedaan temperatur (T) merupakan fungsi kenaikan tegangan dan berbanding lurus antara temperatur dan tegangan.Dasar TermokopelSensor merupakan piranti yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur magnitude sesuatu. Sensor merupakan tranduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor dikategorikan sebagai pengukur dan mempunyai peranan penting dalam pengendalian proses pabrikasi otomatis.

Termokopel merupakan sensor suhu yang terdiri atas sepasang penghantar yang berbeda disambung las atau dileburkan bersama pada satu sisi membentuk penghantar ”hot” atau sambungan pengukuran yang ada ujung ujung bebasnya untuk menghubungkan dengan penghantar ”cold” atau sambungan referensi. Ilustrasinya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

T1 T2F

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 (hot) dan sambungan referensi (cold). Perbandingan yang konstan dinamakan Koefisien Seeback dan berkisar antara 5 sampai 50 V per derajat celcius.

Disini saya tidak akan membahas lebih jauh tentang teori termokopel ini secara luas, cukup anda mengetahui bahwa termokopel adalah sebagai sensor suhu yang mampu mengukur suhu sangat tinggi sehingga sensor suhu termokopel ini sering digunakan untuk industri pengolahan minyak atau baja, termasuk pengukuran suhu, gas buang turbin, mesin diesel, dan proses industri lainnya.

Tipe-Tipe dan Jenis Termokopel

Ketika memilih termokopel kita harus juga mempertimbangankan jenis pengisolasian dan konstruksi probenya. Karena semua ini akan memiliki efek pada suhu kisaran, akurasi suhu terukur, dan keandalan pembacaannya. Di bawah ini dapat dilihat jenis-jenis termokopel yang secara umum dipakai dikalangan industri.

Tipe K (Chromel / Alumel)Tipe K adalah termokopel yang berbiaya murah dan umum digunakan, karena popularitasnya itu termokopel jenis ini tersedia dalam berbagai macam probe.termokopel tersedia untuk rentang suhu di -200 ° C sampai +1200 ° C. Sensitivitasnya adalah kira-kira 41 v / ° C.

Tipe E (Chromel / konstanta)Tipe E memiliki output yang tinggi (68 v / ° C) yang membuatnya cocok untuk digunakan pada suhu rendah (cryogenic).  Properti lainnya dari tipe E ini adalah tipe non magnetik.

Tipe J (Iron / konstanta)Jangkauan pengukurnnya terbatas, hanya -40 hingga 750 ° C membuat termokopel jenis ini kurang populer dibandingkan dengan tipe K. Termokopel tipe J ini tidak boleh digunakan di atas 760 ° C.

Tipe N (Nicrosil / Nisil)Stabilitas tinggi dan ketahanannya terhadap oksidasi suhu tinggi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu tinggi tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C. Sensitifitasnya sekitar 39 µV/°C pada 900 °C, sedikit di bawah tipe K. Tipe N merupakan perbaikan dari tipe K.

Termokopel tipe B, R dan S adalah termokopel 'logam mulia'. Semuanya  (tipe B,R,S) adalah yang paling stabil dari semua termokopel yang ada, namun karena sensitivitasnya yang rendah (kira-kira 10 v / ° C), mereka biasanya hanya digunakan untuk pengukuran suhu tinggi (> 300 ° C).

Tipe B (Platinum / Rhodium)Cocok untuk pengukuran suhu tinggi hingga 1800 ° C. Disebut termokopel "B" karena bentuk suhu / tegangan kurva mereka  yang menyerupai huruf "B", dan memberikan output yang sama pada 0 ° C dan 42 ° C. Hal ini membuat mereka tidak bisa ddigunakan pada suhu di bawah 50 ° C. 

Type R (Platinum / Rhodium)Cocok untuk pengukuran suhu tinggi hingga 1600 ° C. Sensitivitasnya yang rendah (10 v / ° C) dan biayanya yang tinggi, membuat termokopel ini tidak cocok untuk digunakan pada pengukuran umum.

Type S (Platinum / Rhodium)Cocok untuk pengukuran suhu tinggi hingga 1600 ° C. Sensitivitasnya yang rendah (10 v / ° C) dan biayanya yang tinggi membuat mereka tidak cocok untuk digunakan pada pengukuran umum. Karena tipe S sangat tinggi stabilitasnya, maka sering digunakan sebagai standar kalibrasi untuk titik leleh emas (1064.43 ° C).

Type T (Copper / Constantan)Cocok untuk pengukuran antara −200 to 350 °C. Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari constantan. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian kawat tembaga. Type T memiliki sensitifitas ~43 µV/°C

Ketika memilih jenis termokopel, anda harus memastikan bahwa peralatan ukur anda tidak membatasi rentang suhu yang dapat diukur. Kisaran suhu yang dapat diukur adalah 8 channel Pico TC-08. Perhatikan juga bahwa termokopel dengan sensitivitas rendah (B, R dan S), memiliki resolusi yang lebih rendah.

IV. LANGKAH KERJA- Menyiapkan peralatan temperature measurement bench, Termometer Merkuri dan

Rangkaian Termokopel.- Mengisi gelas kimia dengan air bersih hingga 2/3 penuh, isi juga termos air dengan suhu

ruang ( 25°C - 28°C ).- Menghubungkan kedua ujung kabel penghubung termokopel ke bagian socket putih.- Meletakkan salah satu termokopel di bagian panas dan bagian dingin.- Menghidupkan power regulator dan atur pada posisi 5.- Meletakkan thermometer merkuri pada ketel dan termos, mencatat millivolt yang terbaca

untuk setiap kenaikkan temperature 10°C pada thermometer merkuri di ketel.- Mematikan power apabila air telah mendidih.- Mengulangi dengan prosedur yang sama untuk thermometer di termos yang berisi air

dingin ( 0°C - 5°C ).- Menganalisa hasil percobaan

V. DATA PENGAMATAN Pengukuran tegangan antara air panas dan air biasa

NoT1 (OC)

(Air Panas)T2 (OC)

(Air Biasa)∆T

Voltmeter(mV)

1 28 28 0 02 38 28 10 0,43 48 28 20 0,84 58 28 30 1,35 68 28 40 1,76 78 28 50 2,17 88 28 60 2,58 98 28 70 39 100 28 72 3,1

Pengukuran tegangan antara air panas dan air dingin

NoT1 (OC)

(Air Panas)T2 (OC)

(Air Dingin)∆T

Voltmeter(mV)

1 32 1 31 02 42 1 41 1,63 52 1 51 2,14 62 1 61 2,55 72 1 71 36 82 1 81 3,47 92 1 91 3,98 100 1 99 4,2

VI. PERHITUNGAN Kurva pada pengukuran tegangan antara air panas dan air biasa

Kurva pada pengukuran tegangan antara air panas dan air dingin

VII. ANALISA PERCOBAAN

Setelah melakukan percobaan Temperature Measurement Efek Seebeck maka dapat dianalisa bahwa termokopel dengan keeping logam yang sama dapat mengalirkan electron dari logam yang berbeda pada keadaan panas / dingin.

Termokopel merupakan sensor pengukur suhu yang prinsip pengukurannya berdasarkan dari pergerakan electron. Pergerakan electron ini akan menghasilkan arus listrik namun sangat kecil. Oleh karena itu, logam yang digunakan sebagai sensor suhu termokopel harus merupakan logam yang sangat peka/sensitive arus listrik seperti logam mulia contohnya platina (platinum).

Pada saat rangkaian termokopel dimasukkan ke dalam termos dan ketel, air di dalam ketel mulai dipanaskan dan pengukuran pun dimulai. Semakin tinggi suhu semakin tinggi pula millivolt yang terbaca. Terkururnya milivolt ini dikarenakan 2 buah kutub termokopel dikenakan pada air dengan suhu dingin (air biasa dan air es) dan air yang dipanaskan.

Kenaikan temperature pada air yang dipanaskan mengakibatkan milivolt mengalami kenaikan secara perlahan, sedangkan pada air dingin suhunya tetap. Hal ini dikarenakan adanya pergerakan electron dari kutub logam yang panas ke kutub logam yang lebih dingin. Gerakan electron inilah yang dapat diukur oleh voltmeter (Milivolt TM). Pengukuran termokopel ini biasa digunakan dalam industri besi dan baja, pengaman pada alat-alat pemanas, untuk termopile sensor radiasi, pembangkit listrik tenaga panas radioisotop, salah satu aplikasi termopile.

VIII. KESIMPULANBerdasarkan data pengamatan yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa : Voltmeter akan terus naik sesuai dengan perubahan temperatur. Perubahan suhu pada air dingin yang terdapat pada termos juga semakin naik. Setiap kenaikkan temperatur maka voltmeter pun akan mengalami perubahan (dalam hal

ini semakin meningkat). Perubahan temperatur dan voltmeter mempunyai hubungan yang erat. Grafik yang terjadi antara temperatur dan voltmeter menunujukkan grafik yang

meningkat. Dari percobaan diperoleh :

Persamaan dari kurva pada pengukuran tegangan antara air panas dan air biasa :y = 0,042x – 0,022

Persamaan dari kurva pada pengukuran tegangan antara air panas dan air biasa :y = 0,054x – 1,025

DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet. 2011. “Penuntun Praktikum Instrumen dan Teknik Pengukuran”. Politeknik Negeri Sriwijaya: Palembang.

WEB- http://id.wikipedia.org/wiki/Termometer_bimetal_mekanik - http://www.forumsains.com/artikel/termometer-sistem-pengukuran-suhu

FOTO ALAT

Alat Instrument Temperatur Measurement Beach- Termometer Air Raksa- Rangkaian Termokopel - Ketel

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIAINSTRUMEN DAN TEKNIK PENGUKURAN

TEMPERATUR MEASUREMENTKARAKTERISTIK ANEKA TERMOMETER

(TM 1)

Disusun oleh :Kelompok 1

1. Azharul Wardi2. Dewi Anggraini3. M. Ridho Qurniawan4. Rara Eka Dyla Putri5. Syarlon Fadli6. Widya Wirandika7. Yohanes Babtista. E. P

InstrukturAhmad Zikri, S.T, M.T

JURUSAN TEKNIK KIMIAPROGRAM STUDI D-IV TEKNIK ENERGI

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANGTAHUN AKADEMIK 2013/2014