IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Pengamatan

     Setelah melakukan praktikum, maka didapat data seperti pada Tabel 1:

 Tabel 1. Hasil pengamatan  bahan tembaga, baja dan aluminium.

Bahan	Panjang Awal L (cm)	Suhu Awal (°C)	Suhu Panas (°C)	Pembacaan Dial Gauge ΔL (mm)	Kenaikan Suhu ΔT (°C)		Koefisien Muai Linear Bahan (/°C.104)
Tembaga Aluminium     Baja	70 70 70	40 40   40 40 40   40 40 40   40	40-45 45-55 55-70 40-45 45-55 55-70 40-45 45-55 55-70	0,06 0,1 0,18 0,07 0,15 0,21 0,04 0,08 0,18		5 10 15 5 10    15 5 10    15	17 14 17 20 21 20 11 11 17

4.2 Pembahasan

Rambatan atau perpindahan kalor dapat dikelompokkan menjadi tiga macam yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Konduksi merupakan perpindahan kalor tanpa perpindahan zat perantara, peristiwa konduksi umunya terjadi pada zat padat, jika dikaitkan dengan praktikum ini, konduksi terjadi saat air yang telah panas dialirkan melalui tabung baja/aluminium/tembaga, bahan yang dikenai aliran air tersebut turut naik suhunya. Konveksi adalah perpindahan kalor pada zat dengan disertai perpindahan zat perantara. Pada umumnya terjadi pada zat cair, contoh peristiwa konveksi adalah pada saat memanaskan air, kalor mengalir dari dasar air menuju permukaan zat cair, seperti yang terjadi pada saat pemanasan air menggunakan haake (pemanas air). Dan radiasi adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara.

Perubahan temperatur memengaruhi gerak partikel benda, benda yang bersuhu tinggi gerak partikelnya lebih cepat dibandingkan dengan benda yang bersuhu rendah. Gerak partikel yang cepat membutuhkan ruang gerak yang luas, maka pada umumnya benda akan memuai jika dipanaskan. Pemuaian merupakan bertambahnya ukuran suatu benda akibat pengaruh perubahan suhu zat serta bertambahnya ukuran suatu benda karena menerima kalor. Pemuaian terjadi pada tiga zat yaitu pemuaian pada zat padat, zat cair, dan zat gas. Pemuaian pada zat padat ada 3 jenis yaitu pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volume. Pada praktikum pemuaian panas menggunakan alat dial-gauge praktikan mengukur muai panjang bahan logam (baja, tembaga, aluminium) serta menghitung koefisien linier dari ketiga bahan tersebut. Adapun fungsi dari masing-masing alat yang digunakan adalah: Dial-Gauge merupakan alat ukur yang digunakan untuk memeriksa penyimpangan yang sangat kecil dari bidang datar, bidang silinder, atau permukaan bulat dan kesejajaran. Kompor haake adalah suatu kompor listrik yang digunakan untuk memasak air. Selang mempunyai fungsi yaitu mengalirkan air dari kompor Haake menuju batang logam. Termometer mempunyai fungsi utnuk mengukur suhu dalam ruang. Pasco memilki fungsi untuk menyangga tembaga, baja, dan aluminium. Dial Gauge atau ada yang menyebutnya dial indikator adalah alat ukur yang dipergunakan untuk memeriksa penyimpangan yang sangat kecil dari bidang datar, bidang silinder atau permukaan bulat dan kesejajaran. Konstruksi sebuah alat dial indikator, terdiri atas jam ukur (dial gauge) yang di lengkapi dengan alat penopang seperti blok alas magnet, batang penyangga, penjepit, dan baut penjepit. Dial gauge adalah alat ukur yang mutlak ada saat kita melakukan proses overhaul, alat ini sangat penting .

Saat akan digunakan dial indikator tidak dapat digunakan sendiri, tapi memerlukan kelengkapan yang harus diatur sedemikian rupa pada saat pengukuran. Posisi dial gauge harus tegak lurus terhadap benda kerja yang akan diukur. Pada dial indikator terdapat 2 skala. Yang pertama skala yang besar (terdiri dari 100 strip) dan skala yang lebih kecil. Pada skala yang besar tiap stripnya bernilai 0,01 mm. Jadi ketika jarum panjang berputar 1 kali penuh maka menunjukkan pengukuran tersebut sejauh 1 mm. Sedangkan skala yang kecil merupakan penghitung putaran dari jarum panjang pada skala yang besar.
Sebagai contoh, jika jarum panjang pada skala besar bergerak sejauh 6 strip dan jarum pendek bergerak pada skala 3 maka artinya hasil pengukurannya adalah 3,06 mm.

Pengukuran ini diperoleh dari :skala pada jarum panjang dibaca: 6 x 0,01 mm = 0,06 mm skala pada jarum pendek dibaca: 3 x 1 mm = 3 mm maka hasil pengukurannya adalah 0,06 mm + 3 mm = 3,06 mm. Skala dan ring dial indikator dapat berputar ke angka 0 agar lurus dengan penunjuk. Penghitung putaran ukur jam berfungsi menghitung jumlah putaran penunjuk. Yang perlu diperhatikan dalam menggunakan dial indikator adalah keadaan permukaan benda yang akan diukur harus bersih, posisi spindel dial (ujung peraba) tegak lurus pada permukaan komponen yang diperiksa, dan metode pengukuran yang digunakan.

Adapun metode pengukuran yang digunakan dial indikator adalah sebagai berikut:

a.     Benda kerja yang dipindahkan, dial indikator tetap pada posisi diam.

b.    Dial indikator yang dipindahkan, benda kerja tetap pada posisi diam.

c.     Benda kerja diputar, dial indikator tetap pada posisi diam (Young, 2000).

Percobaan pemuaian panas menggunakan alat dial-gauge untuk menghitung serta membuktikan nilai koefisien muai panjang dari material baja, tembaga dan aluminium. Dengan menempatkan tabung baja, tembaga dan aluminium pada pangkalan pemuaian (expansion base), kemudian uap air yang dipanaskan menggunakan haake, dan dialirkan melalui selang yang telah disambungkan pada masing-masing ujung tabung baja/tembaga/aluminium. Dengan mengamati suhu yang tertera pada termometer di alat pemanas air bersamaan dengan pertambahan panjang () yang dapat dilihat nilainya pada dial-gauge yang terpasang pada pangkalan pemuaian. Dari panjang mula-mula tabung (70 cm) hingga dapat diketahui pertambahan panjang setiap kenaikan suhu dari (40-45)^o C , (45-55)^o C dan (55-70)^o C, sehingga didapatkan nilai  selisih suhu () masing-masing (5, 10, 15)⁰C.  Pada saat suhu tepat 40^o C, dilakukan pembacaan nilai pada dial-gauge. Hingga pada suhu 45^o C, dengan begitu dapat diperoleh nilai pertambahan panjang dengan cara menghitung selisih panjang yang terbaca pada suhu 45^o C dan panjang yang terbaca pada suhu 40⁰ C, hal yang smaa dilakukan pada variabel suhu 45^oC dan 55^oC serta 55^oC dan 70^oC.

Pada tabung tembaga, pembacaan dial-gauge pada suhu 40-45^oC adalah 0,06 mm, pada suhu 45-55^oC terbaca 0,1 mm dan pada suhu 55-70^oC pembacaan dial-gauge sebesar 0,18 mm.  Pada tabung aluminium, pembacaan dial-gauge pada variabel suhu yang sama masing-masing 0,07 mm, 0,15 mm dan 0,21 mm. Sedangkan pada tabung baja, pun dengan perlakuan suhu yang sama, pertambahan panjang tabungnya masing-masing 0,04 mm, 0,08 mm dan 0,12 mm. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi suhu lingkungan material, maka pertambahan panjang dari material tersebut semakin besar, dengan kata lain jika lingkungan semakin panas, maka benda-benda seperti logam akan mengalami pemuaian. Dari percobaan ini, diperoleh pertambahan panjang tabung (baja, aluminum, tembaga), kenaikan suhu (), dan panjang tabung mula-mula, sehingga dapat dihitung koefisien muai panjangnya dengan menggunakan persamaan pemuaian  . diperoleh koefisien () muai panjang dari tembaga diantaranya 0,000017, 0,000011, 0,000017/^oC, dengan koefisien muai panjang rata-rata 0,000016/^oC.  Untuk tabung aluminium, diperoleh koefisien muai panjang 0,00002, 0,000021, 0,00002/^oC, dengan koefisien rata-rata 0,00002/^oC, sedangkan pada tabung baja, koefisien muai panjang masing-masing 0,000011, 0,000011, 0,000017/^oC, dengan koefisien muai panjang rata-rata tabung baja adalah 0,000013/^oC. sehingga dapat disimpulkan, dari hasil eksperimen, koefisien muai panjang baja, tembaga dan aluminium masing-masing adalah 0,000013/^oC, 0,000016/^oC dan 0,00002/^oC.

Menurut [Gozali, 2012],  koefisien muai panjang masing-masing bahan baja, tembaga dan aluminium adalah 1,1x10^-5/^oC, 1,7x10^-5/^oC dan 2,5x10^-5/^oC. koefisien muai panjang teori mendekati hasil koefisien muai panjang eksperimen. Berikut ini adalah grafik hubungan antara kenaikan suhu terhadap pertambahan panjang pada bahan tembaga, baja, dan aluminium.

 

Gambar 6. Grafik hubungan  tabung tembaga

Berdasarkan Gambar 6, terlihat hubungan antara pertambahan panjang tabung tembaga dan kenaikan suhu saat diberi perlakuan  kenaikan suhu. Terjadi kenaikan garis yang menunjukkan semakin tinggi suhu, pertambahan panjang material semakin besar.  Ketelitian yang didapatkan mencapai 96,4 % dengan persamaan garis y = 0,012x-0,006.

 

Gambar 7. Grafik hubungan  tabung aluminium

Dari Gambar 7, hubungan kenaikan suhu terhadap pertambahan panjang, grafik yang diperoleh berupa garis linier keatas menunjukkan perbandingan lurus, saat kenaikan suhu besar, maka pertambahan panjang dari material semakin besar juga. Ketelitian percobaan pada bahan aluminium mencapai 99,3 % dengan persamaan garis y = 0,014x + 0,003.

 

Gambar 8. Grafik hubungan  tabung baja

Gambar 8. menunjukkan hubungan antara pertambahan panjang bahan baja dengan kenaikan suhu, sama dengan percobaan pada tembaga dan aluminium, pertambahan panjang bahan berbanding lurus dengan kenaikan suhu, dengan ketelitian 94,2 % dan persamaan garis y = 0,014 + 0,04.

Berdasarkan Gambar 6, Gambar 7 dan Gambar 8, diperoleh slope/kemiringan yang paling curam yaitu pada bahan baja, kemudian bahan tembaga dan terakhir bahan aluminium, hal tersebut ditunjukkan pada nilai ketelitian grafik. Sehingga dapat disimpulkan bahwa bahan baja merupakan bahan yang berpeluang kecil untuk mengalami pemuaian, kemungkinan dikarenakan tingkat kekerasan (hardness) pada bahan baja yang lebih kecil atau lama mengalami pertambahan panjang jika terjadi perubahan suhu pada lingkungan sekitarnya dibandingkan dengan  bahan aluminium dan tembaga.

Setiap percobaan atau eksperimen, kendala dan kesalahan pasti rentan ditemui pada setiap praktikan. Pada percobaan ini, kendala yang dihadapi adalah keakuratan peralatan yang digunakan, seperti pada alat dial-gauge yang pada pengaturan kalibrasinya tidak benar dan pada saat proses pengukuran pertambahan panjang, jarum pada dial-gauge berjalan mundur. Tentunya kesalahan sudah pasti ditemui saat pembacaan dial-gauge.