LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA TERAPAN
ACARA II
PENENTUAN MASSA JENIS ZAT CAIR
Penanggung Jawab:
Ana Andiana (A1F015025)
Novia Retno W. (A1F015035)
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
PURWOKERTO
2016
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air). Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m3).
Massa jenis suatu bahan pangan merupakan salah satu indikator yang secara langsung maupun tidak langsung turut berperan dalam suatu proses pengolahan pangan maupun mutu suatu produk. Berat jenis didefinisikan sebagai perbandingan kerapatan dari suatu zat terhadap kerapatan air, harga kedua zat itu ditentukan pada temperatur yang sama, jika tidak dengan cara lain yang khusus. Istilah berat jenis, dilihat dari definisinya, sangat lemah; akan lebih cocok apabila dikatakan sebagai kerapatan relatif.
Sebuah benda memiliki massa jenis lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah (misalnya air). Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m3). Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan suatu zat berapapun massanya, berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Massa jenis air lebih besar daripada massa jenis minyak. Massa jenis air 1 gram/cm3 dan massa jenis minyak 0,8 gram/cm3. Oleh karena itu, berapapun banyaknya minyak yang dicampurkan ke dalam air maka minyak akan tetap di atas.
Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi di bawah air. Tekanan hidrostatis disebabkan oleh fluida tak bergerak. Tekanan hidrostatis yang dialami oleh suatu titik di dalam fluida diakibatkan oleh gaya berat fluida yang berada di atas titik tersebut. Jika besarnya tekanan hidrostatik pada dasar tabung adalah p, menurut konsep tekanan, besarnya p dapat dihitung dari perbandingan antara gaya berat fluida (F) dan luas permukaan bejana (A). Hukum tekanan hidrostatik berbunyi ,"Tekanan hidrostatis pada sembarang titik yang terletak pada bidang mendatar di dalam sejenis zat cair yang dalam keadaan setimbang adalah sama". Hukum hidrostatika berlaku pula pada pipa U (bejana berhubungan) yang diisi lebih dari satu macam zat cair yang tidak bercampur. Contoh penerapan hukum utama hidrostatik misalnya pada penggunaan water pass.
Tujuan
Tujuan dari praktikum kali ini untuk memahami hukum hidrostatika sebagai landasan untuk menentukan massa jenis zat cair dengan alau ukur pipa U.
TINJAUAN PUSTAKA
Pengetahuan tentang massa jenis dalam sebuah praktikum sangat penting mengingat bahwa pengetahuan tentang massa jenis akan selalu kita butuhkan dan selalu kita gunakan dalam praktikum lanjutan atau dalam pengaplikasiannya dalam penelitian (Bresnick, 2002). Massa jenis (density) suatu zat adalah kuantitas konsentrasi zat dan dinyatakan dalam massa persatuan volume. Nilai massa jenis suatu zat dipengaruhi oleh temperatur. Semakin tinggi temperatur, kerapatan suatu zat semakin rendah karena molekul - molekul yang saling berikatan akan terlepas. Kenaikan temperatur menyebabkan volume suatu zat bertambah, sehingga massa jenis dan volume suatu zat memiliki hubungan yang berbanding terbalik (Besari, 2005).
Salah satu sifat yang penting dari suatu bahan adalah densitas (density)-nya, didefinisikan sebagai massa persatuan volume. Bahan yang homogen seperti es atau besi, memiliki densitas yang sama pada setiap bagiannya. Kita gunakan huruf Yunani ρ ("rho") untuk densitas. Jika sebuah bahan yang materialnya homogen bermasa m memiliki volume v, densitasnya ρ adalah
ρ = mv (1)
keterangan:
ρ = massa jenis air (kg/m3);
m = massa benda (kg);
V = volume benda (m3)
Densitas suatu bahan, tidak sama pada setiap bagiannya; contohnya adalah atmosfer bumi (yang seakin tinggi akan semakin kecil densitasnya) dal lautan (yang semakin dalam akan semakin besar densitasnya). Untuk bahan-bahan ini persamaan (1) memperlihatkan densitas rata-rata.. Secara umum, densitas bahan tergantung pada faktor lingkungan suhu dan tekanan (Juliastuti, 2002).
Pipa U adalah pipa lengkung berbentuk huruf U. Pipa ini termasuk bejana berhubungan. Jika pipa U diisi dengan satu jenis zat cair, tinggi permukaan zat cair pada pada kedua mulutnya selalu sama. Tetapi, jika pipa U diisi dengan dua zat cair yang tidak bercampur, tinggi permukaan zat cair pada kedua mulut pipa berbeda. Bagaimana hubungan antara massa jenis dan tinggi zat cair dalam pipa U? Misalkan, massa jenis zat cair pertama adalah ρ1 dan massa jenis zat cair kedua adalah ρ2. Dan titik pertemuan kedua zat cair, kita buat garis mendatar yang memotong kedua kaki pipa U. Misalkan, tinggi permukaan zat cair pertama dari garis adalah h1 dan tinggi permukaan zat cair kedua dari garis adalah h2. Zat cair prtama setinggi h1 melakukan tekanan yang sama besar dengan tekanan zat cair kedua setinggi h2.
P1 = P2
Dengan menggunakan persamaan 2-1 diperoleh
ρ1 g h1 = ρ2 g h2
ρ1 h1 = ρ2 h2 (2-2)
Dengan menggunakan persamaan 2-2, kita dapat menentukan massa jenis zat cair lain jika massa jenis salah satu zat cair dikaetahui. Harus diperhatikan bahwa kedua zat cair yang dimasukkan dalam pipa U tidak boleh zat cair yang bercampur, misalnya air dan alkohol. Kedua zat cair yang dimasukkan harus tidak bercampur agar batasnya jelas. Dengan demikian, tinggi permukaan masing-masing zat cair dapat diukur.
Definisi Operaional Variabel
Kedalaman zat cair (cm) adalah ketinngian zat cair, yang diukur dari permukaan zat cair ke permukaan zat cair yang berada di dalam corong
Massa jenis zat cair adalah kerapatan massa dari zat cair yang dimasukkan kedalam pipa U dan gelas kimia
Tekanan hidrostatik adalah besarnya tekanan yang disebabkan oleh tinggi permukaan zat cair yang dicari berdasarkan rumus tekanan berbanding lurus dengan massa jenisnya dan tinggi permukaan zat cair pada pipa U dikali dengan percepatan gravitasi 9,80
Tinggi permukaan zat cair (cm) adalah Selisih ketinggian zat cair pada pipa U akibat dari tekanan yang diberikan. (Tim Dosen Fisika Dasar I, 2013)
Hukum pokok hidrostatika dapat digunakan untuk menentukan massa jenis Zat cair dengan menggunakan pipa U. Hidrostatika dimanfaatkan antara lain dalam mendesain bendungan, yaitu semakin ke bawah semakin tebal; serta dalam pemasangan infus, ketinggian diatur sedemikian rupa sehingga tekanan zat cair pada infus lebih besar daripada tekanan darah dalam tubuh (Esvandiari, 2006). Air memiliki rapat jenis 1,00.103 kg/m3, atau 1,00 g/cm3. Rapat jenis sembarang substansi yang dinyatakan dalam gram per centimeter kubik secara numerik sama dengan specific gravity-nya; rapat jenis sembarang subsansi yang dinyatakan dalam kilogram pe meter kubik sama dengan 103 kali specific gravity-nya (Wihantoro etl al, 2005).
Minyak goreng selain digunakan dalam dunia industri juga digunakan dalam rumah tangga sebagai media penghantar panas dalam pengolahan makanan sehari-hari. Seiring dengan meningkatnya industri pengolahan makanan terutama industri kecil dan rumah tangga, kebutuhan masyarakat akan minyak goreng juga semakin meningkat. Namun demikian, industri-industri kecil ini seringkali tidak mengontrol temperatur minyak yang digunakan dan membuangnya setelah digunakan beberapa kali, sedangkan dalam industri rumh tangga minyak goreng digunakan terus-menerus. Keadaan ini memberikan efek negatif terhadap kualitas produk makanan, lingkungan, dan kesehatan manusia (Vera, 2005).
Minyak goreng sering kali dipakai untuk menggoreng secara berulang-ulang, bahkan sampai warnanya coklat tua atau hitam dan kemudian dibuang. Penggunaan minyak goreng secara berulang-ulang sangat berbahaya bagi kesehatan. Dalam penggunaannya, minyak goreng mengalami perubahan kimia akibat oksidasi dan hidrolisis, sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada minyak goreng tersebut. Untuk mengatasinya, limbah minyak goreng bekas (jelantah) dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel ( Adhiatma et al., 2012).
METODE PRAKTIKUM
Alat dan Bahan
Alat
Alat-alat yang digunakan untuk praktikum ini adalah:
Pipa U,
Pipet,
Beaker glass,
Corong, dan
Mistar.
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan untuk praktikum ini adalah:
Minyak goreng baru,
Minyak jelantah dari beberapa kali penggorengan, dan
Aquades.
Kedudukan Pipa U diatur sedemikian rupa sehingga letaknya tidak miring. Pipa U diisi dengan aquades (ρ1 = 1 g/cm3).Kedudukan Pipa U diatur sedemikian rupa sehingga letaknya tidak miring. Pipa U diisi dengan aquades (ρ1 = 1 g/cm3).Prosedur Kerja
Kedudukan Pipa U diatur sedemikian rupa sehingga letaknya tidak miring. Pipa U diisi dengan aquades (ρ1 = 1 g/cm3).
Kedudukan Pipa U diatur sedemikian rupa sehingga letaknya tidak miring. Pipa U diisi dengan aquades (ρ1 = 1 g/cm3).
Zat cair yang akan diselidiki dimasukkan ke dalam pipa U pada kaki yang lain.Zat cair yang akan diselidiki dimasukkan ke dalam pipa U pada kaki yang lain.
Zat cair yang akan diselidiki dimasukkan ke dalam pipa U pada kaki yang lain.
Zat cair yang akan diselidiki dimasukkan ke dalam pipa U pada kaki yang lain.
Bidang batas permukaan zat zair ditentukan. Tinggi h1 dan h2 diukur.Bidang batas permukaan zat zair ditentukan. Tinggi h1 dan h2 diukur.
Bidang batas permukaan zat zair ditentukan. Tinggi h1 dan h2 diukur.
Bidang batas permukaan zat zair ditentukan. Tinggi h1 dan h2 diukur.
Massa jenis zat cair yang diselidiki (ρ2) dihitung dengan menggunakan rumus ρ2 = ρ1 h1h2Massa jenis zat cair yang diselidiki (ρ2) dihitung dengan menggunakan rumus ρ2 = ρ1 h1h2
Massa jenis zat cair yang diselidiki (ρ2) dihitung dengan menggunakan rumus ρ2 = ρ1 h1h2
Massa jenis zat cair yang diselidiki (ρ2) dihitung dengan menggunakan rumus ρ2 = ρ1 h1h2
Langkah 2-4 sebanyak 1 kali diulangi dengan merubah tinggi permukaan zat air yang diselidiki (pipet digunakan untuk memasukkan/mengeluarkan zat cair).Langkah 2-4 sebanyak 1 kali diulangi dengan merubah tinggi permukaan zat air yang diselidiki (pipet digunakan untuk memasukkan/mengeluarkan zat cair).
Langkah 2-4 sebanyak 1 kali diulangi dengan merubah tinggi permukaan zat air yang diselidiki (pipet digunakan untuk memasukkan/mengeluarkan zat cair).
Langkah 2-4 sebanyak 1 kali diulangi dengan merubah tinggi permukaan zat air yang diselidiki (pipet digunakan untuk memasukkan/mengeluarkan zat cair).
Zat cair yang diselidiki dikeluarkan hingga bersih.Zat cair yang diselidiki dikeluarkan hingga bersih.
Zat cair yang diselidiki dikeluarkan hingga bersih.
Zat cair yang diselidiki dikeluarkan hingga bersih.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
No
Jenis minyak
Sebelum dikurangi
Sesudah dikurangi
h1 (cm)
h2 (cm)
ρminyak (g/cm3)
h1 (cm)
h2 (cm)
ρminyak (g/cm3)
1
Minyak jelantah 15 ml + aquades 30 ml
7
8,5
0.823
5,5
6
0,916
2
Minyak jelantah 20 ml + aquades 40 ml
8,5
10
0,85
8,5
9
0,94
3
Minyak baru 15 ml + aquades 30 ml
7
9
0,778
5
5,5
0,903
4
Minyak baru 20 ml + aquades 40 ml
9
11
0,818
7
9,5
0,736
Perhitungan:
Perlakuan 1 (Minyak jelantah 15 ml + aquades 30 ml)
Sebelum dikurangi
ρminyak jelantah = ρair x h1h2
= 1 g/cm3 x 78,5
= 0.823 g/cm3
Sesudah dikurangi
ρminyak jelantah = ρair x h1h2
= 1 g/cm3 x 5,56
= 0,916 g/cm3
Perlakuan 2 (Minyak jelantah 20 ml + aquades 40 ml)
Sebelum dikurangi
ρminyak jelantah = ρair x h1h2
= 1 g/cm3 x 8,510
= 0,85 g/cm3
Sesudah dikurangi
ρminyak jelantah = ρair x h1h2
= 1 g/cm3 x 8,59
= 0,94 g/cm3
Perlakuan 3 (Minyak baru 15 ml + aquades 30 ml)
Sebelum dikurangi
ρminyak baru = ρair x h1h2
= 1 g/cm3 x 79
= 0,778 g/cm3
Sesudah dikurangi
ρminyak baru = ρair x h1h2
= 1 g/cm3 x 55,5
= 0,903 g/cm3
Perlakuan 4 (Minyak baru 20 ml + aquades 40 ml)
Sebelum dikurangi
ρminyak baru = ρair x h1h2
= 1 g/cm3 x 911
= 0,818 g/cm3
Sesudah dikurangi
ρminyak baru = ρair x h1h2
= 1 g/cm3 x 79,5
= 0,736 g/cm3
Pembahasan
Praktikum penentuan massa jenis zat cair ini menggunakan 2 sample minyak, minyak baru dngan minyak jelantah, dan dengan dua kali ulangan (pertama tanpa pengurangan minyak dan yang kedua dengan pengurangan minyak). Penentuan massa jenis minyak ini menggunakan massa jenis yang telah diketahui, yaitu massa jenis air 1 g/cm3. Mula-mula mengatur kedudukan pipa U sedemikian rupa sehingga letaknya tidak miring. Pipa U diisi dengan akuades. Minyak dituang ke dalam pipa U pada kaki yang lain. Penentuan massa jenis ini menggunakan indikator tinggi minyak dan air dengan rumus:
ρ2 = ρ1 x h1h2
dengan:
ρ1 = massa jenis zat cair pembanding
ρ2 = massa jenis zat cair yang dicari
h1 = tinggi permukaan zat cair pembanding
h2 = tinggi permukaan zat cair yang diselidik
Dalam menentukan tinggi air maupun minyak, sebelumnya harus ditentukan terlebih dahulu bidang batas permukaan zat cair. Dihasilkan massa jenis minyak goreng jelantah pada perlakuan pertama sebesar 0.823 g/cm3, dan setelah minyak dikurangi massa jenisnya 0,916 g/cm3. Massa jenis minyak goreng jelantah pada perlakuan kedua sebesar 0.85 g/cm3, dan setelah minyak dikurangi massa jenisnya 0,94 g/cm3. Sedangkan pada massa jenis minyak goreng baru pada perlakuan ketiga sebesar 0,778 g/cm3, dan setelah minyak dikurangi massa jenisnya 0,903 g/cm3. Perlakuan 4 menunjukkan hasil massa jenis minyak goreng baru pada sebesar 0,818 g/cm3, dan setelah minyak dikurangi massa jenisnya 0,736 g/cm3.
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Wahyuni, S., et al, (2015) massa jenis minyak jelantah pada suhu 400C sebesar 850 kg/m3 yang setara dengan 0,850 g/cm3. Namun, pada percobaan yang telah dilakukan, terdapat perbedaan selisih lebih cukup signifikan pada perlakuan minyak jelantah yang sudah dikurangi. Mungkin ini bisa terjadi disebebkan kurang telitinya kemampuan mengukur mistar, ataupun kurang telitinya pengamat dalam melihat hasil tinggi minyak maupun air. Bisa jadi karena kurang tepatnya penentuan batas permukaan batas cairnya.
Pengukuran kerapatan minyak goreng yang diteliti oleh K, Sutiyah (2008), dilakukan dengan mengukur massa dari minyak goreng dibagi dengan volume minyak goreng. Massa minyak goreng dihitung dengan menggunakan timbangan, sedangkan volume minyak goreng dihitung dengan menggunakan gelas ukur. Hasilnya nilai massa jenis minyak goreng baru sebesar 858,51 kg/m3, minyak goreng satu kali pakai 857,22 kg/m3, minyak goreng dua kali pakai 851,31 kg/m3.
Seperti yang dikemukakan K, Sutiyah (2008) dapat diketahui bahwa nilai kerapatan dari minyak goreng yang paling kecil yaitu pada minyak goreng yang sudah dipakai dua kali, dan nilai kerapatan yang paling besar yaitu pada minyak goreng yang belum pernah dipakai. Minyak goreng yang sudah dipakai dua kali mempunyai nilai kerapatan yang paling kecil karena minyak goreng tersebut telah mengalami pemanasan sehingga ikatan antar molekulnya berkurang dan menyebabkan kerapatan minyak berkurang. Minyak goreng yang belum pernah dipakai mempunyai nilai kerapatan yang paling besar karena minyak goreng tersebut belum mengalami pemanasan, sehingga molekul-molekulnya tidak mengalami perenggangan dan kerapatannya lebih besar. Jadi, minyak goreng dengan kerapatan paling besar adalah minyak goreng yang belum dipakai, dan kerapatan yang paling kecil yaitu pada menyebabkan kerapatan minyak berkurang. Minyak goreng yang belum pernah dipakai mempunyai nilai kerapatan yang paling besar karena minyak goreng tersebut belum mengalami pemanasan, sehingga molekul-molekulnya tidak mengalami perenggangan dan kerapatannya lebih besar. Jadi, minyak goreng dengan kerapatan paling besar adalah minyak goreng yang belum dipakai, dan kerapatan yang paling kecil yaitu pada minyak goreng yang sudah dipakai dua kali.
Dari pernyataan diatas dapat disimpulkan bahwa semakin minyak goreng digunakan, densitasnya/ nilai massa jenisnya makin kecil nilainya. Maka massa jenis minyak jelantah lebih kecil daripada massa jenis minyak baru. Namun dari hasil percobaan yang telah dilakukan, massa jenis yang telah dihitung hasilnya banyak yang tidak sesuai dengan teori yang ada.
PENUTUP
Kesimpulan
Dari praktikum argentometri yang dilakukan oleh praktikan, dapat ditarik kesimpulan yaitu:
Massa jenis minyak semakin terkena pemanasan ( telah dipakai berulang), semakin nilainya kecil
Pada minyak baru massa jenisnya lebih besar dibanding dengan massa jenis minyak jelantah.
Saran
Dari praktikum penentuan massa jenis zat cair yang dilakukan, praktikan menyarankan Dalam melakukan percobaan ini hendaknya menggunakan metode dan langkah kerja yang sesuai dengan panduan agar kita terhindar dari banyak kesalahan. Sehingga tidak perlu banyak melakukan pengulangan dalam memperoleh data, dan tidak menyia-nyiakan bahan yang ada dan praktikan harus teliti dalam membaca hasil pengukuran panjang, agar hasil data yang diperoleh akan lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
Adhiatma, A. Anshory., et al. 2012. "The Enhancement of Waste Cooking Oil Esterification Catalyzed by Sulfated Zirconia and Assisted by The Addition of Silica Gel", Proceeding of 19th Regional Symposium on Chemical Engineering, Bali.
Besari, Ismail. 2005. Kamus Fisika. Bandung: Pionir Jaya.
Bresnick, S. 2002. Intisari Fisika, Hipokrates. Jakarta: Erlangga.
Esvandiari. 2006. Smart Fisika. Jakarta: Puspa Swara.
Juliastuti, Endang. 2002. Fisika Universitas Jilid 1 (Edisi Kesepuluh). Jakarta: Erlangga.
K. Sutiah., et al. 2008. "Studi Kualitas Minyak Goreng dengan Paameter Viskositas dan Indeks Bias". Jurnal Berkala Fisika. (11). 53-58.
Tim Dosen Fisika Dasar I. 2013. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 1. Makassar: UNM.
Vera, K. 2005. Efek Temperatur pada Proses Chemisorpsi Katalis NZA dan H5-NZA dalam proses Peningkatan Kualitas Jelantah dengan Reaktor Fluida Fixed Bed. Skripsi. FMIPA UNEJ. Universitas Jember: tidak diterbitkan.
Wahyuni, S., et al. 2015. "Pengaruh Suhu Proses dan Lama Pengendapan Terhadap Kualitas Biodesel dari Minyak Jelantah". Jurnal Pillar of Physics. (6). 33-40.
Wihantoro,. et al. 2005. Fisika Dasar Universitas. Purwokerto: Universitas Jenderal Soedirman.
LAMPIRAN
ACC
Dokumentasi
Minyak jelantah yang dipakai dalam percobaaan
Minyak Goreng baru belum digunakan
Penuangan air pada sisi kanan pipa
Proses penakaran minyak baru 15 ml dan 30 ml
Prosespenuangan minyak
pada pipa sebelah kiri
Pengukuran tinggi minyak dan air
