|
Pengukuran Densitas dan Porositas Serbuk
|
|
Seni Ramadhanti S, Rahmania
Marwasah
Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia Email: ramadhanti.seni12@mhs.physics.its.ac.id |
Abstrak—Telah dilakukan percobaan pengukuran densitas dan porositas serbuk. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui nilai densitas dan porositas suatu material berupa serbuk
pasir. Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini antara
lain 3 macam pasir yang berbeda yaitu pasir hitam,
pasir abu-abu halus, dan pasir kecoklatan kasar, neraca digital, piknometer,
gelas kaca kecil, dan air. Dari praktikum yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa
densitas terbesar ada pada pasir kecoklatan kasar yaitu 0.043562 gr/cm3,
kemudian diikuti oleh pasir hitam dengan 0.042005 gr/cm3, dan pasir abu-abu
halus dengan 0.042004 gr/cm3. Dari hasil ini dapat dilihat bahwa pasir
kecoklatan kasar memiliki rapat massa
terbesar, sehingga dapat dianggap memiliki pori yang lebih sedikit. Oleh karena
densitas dan porositas berbanding terbalik. Pasir kecoklatan kasar dan pasir
hitam adalah pasir dengan porositas terendah, hanya 0.625 %. Porositas terbesar
pada pasir abu-abu halus dengan nilai 0.75 %.
I. PENDAHULUAN
Suatu bahan mempunyai beberapa sifat seperti sifat
mekanik, listrik, fisis. Sifat fisis yang berarti sifat yang dimiliki suatu
bahan yang dapat kita amati secara
langsung. Untuk mengetahui sifat fisis
bahan tersebut, maka kita melakukan
percobaan sifat fisis suatu material.
Sifat fisis suatu benda berkaitan dengan struktur benda. Sifat fisis suatu
benda antara lain, porositas dan densitas [1]. Densitas didefinisikan sebagai masa persatuan volume.
Untuk menghitung massa jenis dari serbuk digunakan
persamaan sebagai berikut:
….(1.1)
Dimana:
m1 = massa piknometer (kg)
m2 = massa
piknometer + air (kg)
m3 = massa
piknometer + pasir (kg)
m4 = massa
piknometer + pasir + air (kg)
Porositas didefinisikan
sebagai perbandingan antara volume ruang yang terdapat
dalam batuan yang berupa pori-pori (ruang didalam batuan yang selalu terisi
oleh fluida seperti udara, air, minyak atau gas bumi) terhadap volume batuan
secara keseluruhan, biasanya dinyatakan dalam fraksi yang diekspresikan di dalam prosentase (%). Besar-kecilnya porositas suatu batuan akan menetukan kapasitas penyimpanan
fluida reservoir[1].
Faktor-faktor
yang mempengaruhi porositas antara lain ukuran butir atau grain size, semakin kecil ukuran butir maka rongga yang terbentuk
akan semakin kecil pula dan sebaliknya jika ukuran butir besar maka rongga yang
terbentuk juga semakin besar. Bentuk butir atau sphericity. Batuan dengan bentuk
butir jelek akan memiliki porositas yang besar, sedangkan kalau bentuk butir
baik maka akan memiliki porositas yang kecil. Susunan butir, apabila ukuran
butirnya sama maka susunan butir sama dengan bentuk kubus dan mempunyai
porositas yang lebih besar dibandingkan dengan bentuk rhombohedral. Komposisi
mineral, apabila penyusun batuan terdiri dari mineral-mineral yang mudah larut
seperti golongan karbonat maka porositasnya akan baik karena rongga-rongga
akibat proses pelarutan dari batuan tersebut[4].
Porositas
merupakan salah satu karakteristik fisis yang diperlukan terutama untuk
mengkarakteristik fisis yang diperlukan terutama untuk mengkarakterisasi bahan
padatan hasil proses maupun yang akan diproses kembali. Sifat porositas bahan
saling mempengaruhi dan dipengaruhi oleh besaran fisis yang lain maupun sifat
termalnya, misalnya bahan yang porus akan mempunyai nilai kerapatan yang
rendah, luas permukaan yang lebih besar, konduktivitas panas yang rendah, dan
sebagainya. Secara umum porositas digambarkan sebagai perbandingan antara
volume pori dengan volume teoritis. Volume teoritis ditentukan dari berat dan
rapat teoritisnya. Adanya porositas muncul karena adanya pori terbuka, tertutup
maupun ruang antar partikel. Pori terbuka adalah pori yang berhubungan dengan
cairan disekitarnya atau pori yang saling berhubungan, termasuk didalamnya
kapiler, retak-retak halus serta ketidakrataan dalam bentuk partikel agregat [2].
Untuk mengukur besarnya
porositas dapat menggunakan persamaan sebagai berikut:
....................(1.2)
Penentuan porositas dapat dibedakan menjadi dua
cara yaitu
1.
Analisa
secara langsung (analisa core)
Besarnya nilai porositas dapat dicari
dilaboratorium yang dapat ditentukan secara lebih teliti dengan menggunakan Porosimeter
dan Mercury Injection Pump)[3].
2.
Analisa
secara tidak langsung (analisa logging).
Untuk menentukan porositas secara tidak langsung (analisa logging) ditentukan
dengan menggunakan data log sumuran yaitu
menggunakan Log Sonik (untuk batuan keras dan unconsolidated atau
kompak), Log Densitas (untuk semua formasi, tetapi pada prinsipnya dalam batuan
yang kurang unconsolidated dan batuan
shaly) dan Neutron Log7)[3].
II. METODE
Dalam praktikum ini diperlukan alat dan bahan
sebagai berikut, yaitu 3 macam pasir yang berbeda, pasir hitam,
pasir abu-abu halus, dan pasir kecoklatan kasar, neraca
digital, piknometer, gelas kaca kecil, dan air. Langkah awal pada
percobaan ini yaitu mula-mula ketiga pasir ditimbang dengan neraca digital, hingga
mencapai 2 gram dengan menggunakan kertas. Kemudian, dihitung pula massa
piknometer+tutupnya. Dilanjutkan dengan menghitung massa piknomter+pasir,
piknometer+air, dan piknometer+pasir+air. Tingginya kurang lebih ¼ sampai ½ isi
piknometer dan ditutup rapat. Massa piknometer (sudah beserta tutupnya)
sebagai m1. Kemudian massa piknometer diisi air hingga mencapai leher
piknometer (sampai tidak ada gelembung saat piknometer ditutup) sebagai m2. Massa piknometer diisi dengan pasir sebagai m3. Selanjutnya piknometer dengan pasir dan air hingga leher piknometer,
ditimbang sebagai m4. Selanjutnya di gelas kaca kecil
dimasukkan air dengan tinggi ½ botol, kemudian
juga diukur tinggi pasir di gelas tanpa berisi air, dengan tinggi ¼ botol. Kemudian, pasir dimasukkan ke dalam air dan dilihat perbedaan
tingginya, dan dicatat.
Setelah itu data yang didapat selanjutnya
digunakan untuk menghitung porositas dan densitas dengan menggunakann persamaan
1.1 dan 1.2. Berikut adalah flowchart percobaan.
|
Massa
Piknometer, massa pasir, ditimbang
|
|
Massa
pikno+pasir, pikno +air, dan pikno+air+pasir ditimbang
|
|
Gelas
kaca diisi air, dihitung tingginya
|
|
Nilai
m1, m2,
m3, dan m4 dicatat
|
|
Hasil
|
|
Start
|
|
Gelas
kaca diisi pasir, dihitung tingginya
|
|
Gelas kaca diisi air,
lalu diisi pasir. Dicatat ketinggiannya
|
|
Finish
|
|
Percobaan
Porositas
|
|
Percobaan Densitas
|
Gambar 2.1
Flow chart
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada percobaan
ini, telah didapatkan data massa pasir, massa
piknometer+pasir, massa piknometer+air, massa piknometer+air+pasir dari masing-masing
batuan yang ditampilkan pada tabel di bawah sebagai berikut:
Tabel 3.1 Data hasil pengukuran massa piknometer, massa piknometer+pasir, massa piknometer+air, massa
piknometer+air +pasir
|
Jenis
Pasir
|
m pikno (gr)
|
m picno
+ pasir (gr) |
m picno +
air (gr)
|
m picno +
air
+ pasir (gr) |
|
Hitam
|
21.668
|
23.643
|
45.1804
|
47.148
|
|
Abu-abu halus
|
22.785
|
24.774
|
46.6783
|
48.233
|
|
Kecoklat-an kasar
|
21.668
|
23.634
|
44.232
|
46.2003
|
Tabel 3.2 Data hasil pengukuran tinggi pasir, tinggi air, dan
tinggi air+pasir
|
Jenis Pasir
|
tinggi pasir (cm)
|
tinggi air (cm)
|
tinggi air + pasir (cm)
|
|
Hitam
|
0.8
|
1.5
|
1.8
|
|
Abu-abu halus
|
0.8
|
1.7
|
1.9
|
|
Kecoklatan kasar
|
0.8
|
1.8
|
2.1
|
Dari tabel
diatas, dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai densitas dan porositasnya
yaitu sebagai berikut:
Perhitungan Densitas Pasir
Diketahui :
m1 = 21.668 kg m3 = 23.643 kg
air = 1 kg/m3
air = 1 kg/m3
m2 = 45.1804 kg m4 = 47.148 kg
jawab :
Mencari
ρ :
= 0.042005 gr/cm3
Dan untuk porositas, maka :
= 0.625 %
Untuk data
perhitungan selengkapnya dapat dilihat dalam tabel di bawah ini:
Tabel 3.3 Data hasil perhitungan densitas
|
Jenis Pasir
|
Densitas (gr/cm3)
|
|
Hitam
|
0.042005
|
|
Abu-abu halus
|
0.042004
|
|
Kecoklatan kasar
|
0.043562
|
Tabel 3.4 Data hasil perhitungan porositas
|
Jenis Pasir
|
V serbuk
|
V total partikel
|
Porositas (%)
|
|
Hitam
|
3.925
|
1.4718
|
0.625
|
|
Abu-abu halus
|
3.925
|
0.9812
|
0.75
|
|
Kecoklatan kasar
|
3.925
|
1.4718
|
0.625
|
Dari hasil perhitungan pada tabel 3.3, dapat dilihat bahwa densitas terbesar ada pada pasir
kecoklatan kasar yaitu 0.043562
gr/cm3, kemudian diikuti oleh pasir hitam
dengan 0.042005 gr/cm3, dan pasir abu-abu halus dengan
0.042004 gr/cm3. Dari
hasil ini dapat dilihat bahwa pasir kecoklatan kasar memiliki rapat massa terbesar,
sehingga dapat dianggap memiliki pori yang lebih sedikit. Oleh karena densitas
dan porositas berbanding terbalik, maka akan dilihat pula hasil porositas nya
dari tabel 3.4.
Dari hasil perhitungan tabel 3.4, dapat dilihat bahwa pasir kecoklatan kasar dan pasir hitam adalah pasir dengan porositas terendah, hanya 0.625 %, yang menandakan
bahwa jumlah pori diantara pasir tersebut sangat kecil karena besarnya rapat
massa pasir tersebut, dan hal ini dibuktikan dengan besarnya densitas kedua
jenis pasir ini dibandingkan dengan jenis pasir lain. Dan dapat diilihat juga
bahwa porositas terbesar ada pada pasir abu-abu halus dengan nilai 0.75 %, dan hal ini juga sesuai
teori di mana nilai densitas regoyo tergolong cukup kecil (0.042004 gr/cm3).
Hubungan antara densitas
dan porositas bahwa semakin besar densitas dari serbuk maka porositasnya
akan semakin kecil. hal ini dikarenakan serbuk dengan densitas besar berarti memiliki
kerapatan yang besar. Sehingga besar porositas batu akan semakin kecil. jadi
dapat diketahui hubungan antara densitas dengan porositas adalah berbanding
terbalik.
IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Dari
praktikum yang telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa densitas terbesar ada pada pasir kecoklatan kasar yaitu 0.043562
gr/cm3, kemudian diikuti oleh pasir hitam
dengan 0.042005 gr/cm3, dan pasir abu-abu halus dengan
0.042004 gr/cm3. Dari
hasil ini dapat dilihat bahwa pasir kecoklatan kasar memiliki rapat massa terbesar,
sehingga dapat dianggap memiliki pori yang lebih sedikit. Oleh karena densitas
dan porositas berbanding terbalik. Pasir kecoklatan kasar dan pasir hitam adalah pasir dengan porositas terendah, hanya 0.625 %. Porositas terbesar pada pasir abu-abu halus
dengan nilai 0.75 %.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan terima kasih
kepada Rahmania Mawasah selaku asisten, rekan-rekan praktikum dan semua pihak
yang terkait praktikum densitas dan porositas serbuk dalam melakukan percobaan
dan penyelesaian laporan ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Das, B.M,
1990, “Principles of Foundation Engineering”, Second Edition, PWS Kent
Publishing Company, Boston..
[2]
Schon,J.H
“Physical Properties of Rock” Institute of Applied Geophysics Leoben, Austria
.1996
[3]
Soewarno.1980.
Mekanika Teknik,JilidI,II,III. Gajah Mada Press.
[4]
Van Vlack,
Lawrence. H. 2004. Elemen – Elemen Ilmu Dan Rekayasa Material. Jakarta:
Erlangga
Tidak ada komentar:
Posting Komentar