UJI DENSITAS dan POROSITAS BATUAN

FISIKA LABORATORIUM- LAB. MATERIAL – 2015 – 1-4

1

Uji Densitas dan Porositas pada Batuan dengan Menggunakan Neraca O Houss dan Neraca Pegas Puji Kumala Pertiwi, Agustin Leny, Khoirotul Yusro dan Gonjtang Prajitno M.Si Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: [email protected] Abstrak—Telah dilakukan percobaan Uji Densitas dan Porositas pada Batuan dengan Menggunakan Neraca O Houss dan Neraca Pegas. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui nilai densitas pada batuan dan untuk mengetahui nilai porositas pada batuan dengan menggunakan neraca O Houss. Percobaan ini menggunakan prinsip hukum Archimedes, densitas dan porositas. Percobaan ini dimulai dengan mengukur massa batu dengan neraca O Houss kemudian batu di oven sekitar 10 menit setelah suhunya mencapai 80oC dan timbang lagi sampai mencapai massa yang konstan dan ditulis sebagai massa kering(mk), setelah itu batu diukur beratnya dengan menggunakan neraca pegas dan ditulis sebagai berat kering(wk). kemudian batu diikat dengan benang wol lalu dimasukkan ke dalam air pada beker glass ditunggu sampai gelembung air hilang baru kemudian diukur beratnya dengan neraca pegas sebagai berat basah(wb). Lalu ikatan tali dilepaskan dari batu, kemudian diukur massanya dengan neraca o houss dan ditulis sebagai massa basah(mk). Dari percobaan yang telah dilakukan, maka telah didapatkan kesimpulan bahwa batuan yang memiliki nilai densitas paling besar adalah batu kali yaitu 240,1 g/cm3, . sedangkan batuan yang memiliki nilai densitas paling kecil adalah batu bata yaitu 197,225 g/cm3. Batuan yang memiliki nilai porositas paling besar adalah batu bata yaitu 27,9503106 % sedangkan batuan yang memiliki nilai porositas paling kecil adalah batu koral yaitu 0,8333333%. Kata Kunci—Densitas, Hukum Archimedes, Porositas.

I. PENDAHULUAN

S

etiap material atau bahan memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Setiap bahan memiliki sifat yang berbedabeda mulai dari sifat fisis, sifat mekanis dan sifat kimiawi. Sifat fisis yaitu sifat yang dimiliki suatu bahan yang dapat kita amati secara langsung. Sifat fisis suatu material atau bahan suatu benda berhubungan dengan struktur benda, mulai dari atom , molekul. Sifat fisis suatu benda antara lain densitas dan porositas[1]. Porositas adalah ukuran dari ruang kosong diantara material atau bahan yang merupakan fraksi dari volume ruang kosong terhadap total volume yang bernilai antara 0 dan 1 atau sebagai persentase antara 0-100%. Borositas bergantung pada jenis bahan, ukuran bahan, distribusi pori, sementasi, riwayat diagenetik dan komposisinya[1]. Porositas didefinisikan sebagai perbandingan antara volume ruang yang terdapat diantara serbuk yang berupa pori-pori (ruang diantara serbuk yang selalu terisi oleh fluida seperti udara, minyak atau gas bumi) terhadap volume serbuk secara keseluruhan[2].

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 permukaann yang lebih besar, konduktivitas panas yang rendah. Secara umum porositas digambarkan sebagai perbandingan antara volume pori dan volume teoritis. Volume teoritis ditentukan dari berat dan rapat teoritisnya. Porositas muncul karena adanya pori yang terbuka, tertutup maupun ruang antar partikel. Pori terbuka adalah pori yang berhubungan dengan cairan disekitarnya atau pori yang saling berhubungan termasuk didalamnya ada kapiler, retakan retakan halus serta ketidakrataan[3]. Densitas ukuran kerapatan suatu zat yang dinyatakan banyaknya zat / massa per satuan volume. Jadi satuannya adalah satuan massa persatuan volume. Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang sama. Perbedaan nilai kepadatan setiap bahan yang disebabkan oleh komponen penyusunya akan menyisakan oleh komponen penyusunnya akan menyisakan celah celah kosong diantara rapat serbuk penyusun material tersebut. Faktor yang mempengaruhi tingkat porositas serbuk adalah ukuran butir (Grain size), bentuk butir, susunan butir, maka porositasnya pun akan semakin kecil. Demikian pula bentuk membundar (spherical) akan mengurangi nilai porositas dimana rongga kosong diantara serbuk semakin berkurang. Pengurangan nilai porositas dimana rongga kosong diantara serbuk semakin berkurang. Pengurangan nilai porositaspun juga dipengaruhi oleh susunan dan bahan serbuk. Dimana susunan serbuk yang homogeny akan semakin mengurangi jumlah rongga dan porositas[4]. Densitas merupakan salah satu sifat penting dari suatu zat adalah kerapatan atau massa jenisnya atau disebut densitas (density) dimana perbandingan massa terhadap volume zat. Dimana ρ adalah massa jenis zat (kg/m3), m adalah massa zat (kg) dan V adalah Volume zat (m3)[4]. Setiap benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut itulah hukum


2

Archimedes. Benda yang dicelupkan ke dalam air maka ada tiga kemungkinan yang akan dialami oleh benda tersebut, yaitu mengapung, melayang dan tenggelam. Benda yang dikatakan terapung dalam zat cair bila sebagian benda tercelup dan sebagian lagi muncul diudara, karena massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair[5].

dengan mengukur massa pada ke empat macam batu yang digunakan dengan menggunakan necara O Houss, kemudian batu di oven selama sepuluh menit setelah setelah suhunya mencapai lebih dari 80oC , setelah itu ditimbang lagi massa batu dengan necara O Houss, lalu di oven lagi sampai berulang ulang sampai massanya konstan dan ditulis sebagai massa kering (mk). Lalu batu ditimbang beratnya dengan neraca pegas dan ditulis sebagai berat kering (wk). Batu kemudian diikat dengan menggunakan benang wol. Kemudian mengambil air diletakkan pada gelas beker, lalu batu dimasukkan kedalam gelas beker yang telah berisi air tersebut. Tunggu sampai gelembung-gelembung air hilang lalu kemudian batu diukur beratnya dengan neraca pegas dan ditulis sebagai berat basah (wb). Setelah itu benang wol dilepas dari batu. Kemudian batu ditimbang massanya dengan menggunakan necara O Houss dan ditulis sebagai massa basah (mb).

II. METODE PENELITIAN A. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah neraca O Houss, neraca pegas, gelas beker, 4 macam batu, benang wol, air dan oven. Neraca O Houss digunakan untuk mengukur massa batu. Neraca pegas digunakan untuk mengukur massa batu. Gelas beker digunakan sebagai tempat air dan batu yang akan diukur berat dan massa basahnya. 4 macam batu yang digunakan yaitu batu bata, batu apung, batu koral dan batu kali, batu ini berfungsi sebagai bahan/material yang diukur densitas dan porositasnya. Bewang wol digunakan untuk mengikat batu yang akan dicelupkan ke air. Air berfungsi untuk membasahi batu. Oven berfungsi untuk memanaskan agar benar benar kering.

C. Flowchart start Massa batu diukur dengan neraca O Houss Batu di panaskan dengan oven sampai 10 menit setelah 80oC

Gambar 1. 4 macam variasi batu

Massa batu diukur lagi dengan neraca O Houss Batu di oven lagi dan ditimbang lagi sampai massanya konstan Gambar 2. Oven

Batu ditimbang beratnya dengan neraca pegas

Gambar 3. Neraca O Houss

Batu dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi air setelah diikat dengan benang wol

Tunggu sampai gelembung gelembung air hilang Gambar 4. Gelas Beker

Batu diukur beratnya dengan neraca pegas, dan diukur massa nya dengan neraca o houss

Finish

Gambar 5. Neraca Pegas

B. Cara Kerja Percobaan uji densitas dan porositas pada batuan dengan menggunakan neraca O Houss dan neraca pegas ini diawali

D. Contoh Perhitungan - Perhitungan densitas


ρ= Fa=Wk-Wb = 4,5-2,5 =2 ρ= ρ= ρ = 240,1 g/cm3 - Perhitungan Porositas P= P= P = 3,06122449 % III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Analisa Data Pada percobaan yang telah dilakukan telah didapatkan hasil sebagai berikut :

Batu kali batu apung batu koral batu bata

Tabel 1. Data hasil percobaan neraca o houss Neraca Pegas Mk(g) Mb(g) Wk(N) Wb(N) 49 50.5 4.5 2.5 35.5 39.5 3.5 2 60 60.5 6 3.5 80.5 103 8 4

B. Hasil Perhitungan Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan pada bab II subbab D, maka telah didapatkan hasil yang dituliskan pada data tabel dibawah ini :


Tabel 2. Hasil perhitungan densitas neraca o houss Neraca Pegas Mk(g ) Mb(g) Wk(N) Wb(N) 49 50.5 4.5 2.5 35.5 39.5 3.5 2 60 60.5 6 3.5 80.5 103 8 4


Tabel 3. Hasil perhitungan porositas neraca o houss Neraca Pegas Mb(g Mk(g) ) Wk(N) Wb(N) 49 50.5 4.5 2.5 35.5 39.5 3.5 2 60 60.5 6 3.5 80.5 103 8 4

Fa 2 1.5 2.5 4

densitas(ρ ) 240.1 231.9333 235.2 197.225

porositas(p) 3.06122449 11.26760563 0.833333333 27.95031056

3 C. Pembahasan Percobaan tentang uji densitas dan porositas pada batuan dengan menggunakan neraca O Houss dan neraca pegas yang telah dilakukan telah didapatkan data mengenai massa kering, massa basah, berat kering dan berat basah guna untuk menentukan nilai densitas dan porositasnya. Dari hasil perhitungan dapat diketahui bahwa batu kali memiliki densitas terbesar yaitu 240,1 g/cm3 dan yang memiliki densitas terkecil yaitu batu bata yaitu 240,1 g/cm3. Batuan yang memiliki nilai porositas paling besar adalah batu bata yaitu 27,9503106 % sedangkan batuan yang memiliki nilai porositas paling kecil adalah batu koral yaitu 0,8333333%. Hubungan antara densitas dan porositas berbanding terbalik, dapat kita lihat hasil percobaan pada batu bata dimana batu bata memiliki densitas terkecil dan memiliki porositas terbesar. Dari situlah dapat diketahui bahwa batu bata memiliki nilai kerapatan massa yang kecil tetapi dia memiliki banyak pori pori. Dari situ dapat diketahui bahwa semakin padat suatu bahan/ material maka semakin kecil daerah kosong pada material tersebut. Ketika terdapat banyak daerah kosong pada suatu material/ bahan maka kerapatan massanya semakin kecil. Hukum Archimedes adalah setiap benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. Dalam percobaan ini batu yang di masukkan dalam air, batu tenggelam ke air dan batu tersebut tidak mengapung karena dipengaruhi gaya gravitasi, tetapi dalam pengukuran berat basah batu, gelas beker yang berisi air diangkat agar batu bisa terapung ketika diukur beratnya. IV. KESIMPULAN Dari percobaan yang telah dilakukan, maka telah didapatkan kesimpulan bahwa batuan yang memiliki nilai densitas paling besar adalah batu kali yaitu 240,1 g/cm3, sedangkan batuan yang memiliki nilai densitas paling kecil adalah batu bata yaitu 197,225 g/cm3. Batuan yang memiliki nilai porositas paling besar adalah batu bata yaitu 27,9503106 % sedangkan batuan yang memiliki nilai porositas paling kecil adalah batu koral yaitu 0,8333333%. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium fisika laboratorium, Khoirotul Yusro dan Agustin Leny untuk percobaan tentang Densitas dan Porositas Batuan ini, yang telah membimbing jalannya praktikum serta menyalurkan ilmu yang sangat dibutuhkan oleh penulis serta dalam pelaksanaan briefing jurnal. Serta tidak lupa terima kasih kepada teman-teman satu team atas kerjasamanya dalam melaksanakan praktikum tentang Densitas dan Porositas Batuan ini.

FISIKA LABORATORIUM- LAB. MATERIAL – 2015 – 1-4 DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4]

[5]

ATHY L.F, “Density, porosity and compaction of sedimentary rocks” Bull. Amer. Assoc. Petrol. Geol. v. 14, pp. (1930) 1-24 Das, B.M, 1990, “Principles of Foundation Engineering”, Second Edition, PWS Kent Publishing Company, Boston. Schon,J.H, 1996 “Physical Properties of Rock” Institute of Applied Geophysics Leoben, Austria . Callister, W.D., Jr., 2001, Fundamental of Materials Science and Engoneering, Departement of Metallurgical Engineering, John Wiley & Sons, inc, New York. Jewett, Serway, 2009. ”Fisika untuk Sains dan Teknik ”. Salemba Teknika, Jakarta.

4

FISIKA LABORATORIUM- LAB. MATERIAL – 2015 – 1-4 TUGAS TAMBAHAN 1. Jelaskan densitas dan porositas - Densitas adalah ukuran kerapatan massa jenis suatu material atau bahan. - Porositas adalah ukuran ruang kosong antara material material, yang dipengaruhi banyaknya jumlah pori-pori pada material tersebut. 2. Hubungan antara densitas dan porositas Densitas dan porositas berbanding terbalik, semakin banyak jumlah pori pori pada suatu bahan/material maka bahan tersebut memiliki nilai porositas yang besar tetapi kerapatan massanya kecil jadi nilai densitasnya kecil. Begitu juga sebaliknya jika semakin besar nilai densitasnya maka semakin kecil nilai porositasnya karena nilai kerapatanya 3. Hukum Archimedes Hukum Archimedes adalah setiap benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam fluida, akan mendapat gaya ke atas sebesar berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut.

5

UJI DENSITAS dan POROSITAS BATUAN

Recommend Documents