laporan eksperimen X-RAY FLUORESCENCE (XRF)

 PERCOBAAN VI

X-RAY FLUORESCENCE (XRF)

A.          TUJUAN

 Adapun tujuan dari percobaan X-RAY FLUORESCENCE adalah sebagai berikut :

1.      Untuk mengetahui prinsip kerja metode X-RAY FLUORESCENCE (XRF).

2.      Dapat menguasai teknik analisa sampel menggunakan metode XRF.

3.      Dapat menentukan jenis unsur penyusun bahan atau sampel yang di uji menggunakan metode XRF.     

B.           LANDASAN TEORI

Sinar X ditemukan pertama kali oleh fisikawab berkembangsaan Jerman Wilhem C. Routgen pada tanggal 8 novenber 1985. Pada saat itu Roetgen bekerja pada tabung. Dia mengamati nyala lampu hijau pada tabung yang sebelumnya menarik perhatian Crookes. Roetgen selanjutnya mencoba menutup tabung itu dengan kertas hitam dengan harapan agar tidak ada cahaya tampak yang dapat lewat. Sinar X adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang 10^-8-10^-12m dan frekuensi sekitar 10^-16-10²¹Hz. Inar ini dapat menembus benda-benda lunak seperti daging dan kulit tetapi tidak dapat menembus benda-benda keras sepeti tulang gigi dan logam. Sinar X sering digunakan diberbagai bidang seperti bidang kedokteran fisika, kimia, miniralogy, meterology dan biologi. Sinar X dapat terbentuk apabila partikel bermuatan misalnya elektron oleh pengaruh gaya inti atom bahan dapat mengalami perlambatan. Sinar X yang tidak lain adalah gelombang elektromagnetik yang terbentuk melaluimelalui proses ini disebut sinar X Bremsstrahlung. (http://www.wikipedia.org/wiki/sinar x)

X-ray fluorescence spectrometry (XRF) merupakan teknik analisa non-destruktif yang digunakan untuk identifikasi serta penentuan konsentrasi elemen yang ada pada padatan, bubuk ataupun sample cair. XRF mampu mengukur elemen dari berilium (Be) hingga uranium pada level trace element. Secara umum XRF spektrometer mengukur panjang gelombang komponen material secara individu dari emisi floursensi yang dihasilkan sampel saat diradiasi dengan sinar-X. Analisis menggunakan XRF dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan karakteristik sinar-X nyang terjadi akibat efek fotolistrik. Efek fotolistrik terjadi karena elektron dalam atom terget pada sampel terkena sinar berenergi tinggi (http://dunia-wahyu.blogspot.com/2011//11/x-ray-fluorosence-xrf).

Sinar-X dapat terbentuk apabila partikel bermuatan misalnya electron oleh pengaruh gaya inti atom bahan mengalami perlambatan. Sinar-X yang tidak lain adalah gelombang elektromagnetik yang terbentuk melalui proses ini disebut sinar-X bremsstrahlung. Sinar-X yang terbentuk dengan cara demikian mempunyai energi paling tinggi sama dengan energy kinetik partikel bermuatan pada waktu terjadi perlambatan.

         (http://www.sinar-X.blogspot.com).

C.           ALAT DAN BAHAN

 Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan eksperimen X-Ray Fluorescence (XRF) dapat dilihat pada tabel berikut :

         Tabel 1.1 Alat dan bahan

No	Nama alat dan bahan	Fungsi	NST
1	Unit X- Ray Apparatus	Sebagai pemancar sinar X
2.	Sensor CASSY	Sebagai penghubung X-RAY Apparatus ke PC
3.	PC Windows 7	Sebagai pengontrol X-RAY Apparatus
4.	Blank Sample	Sebagai bahan yang diujikan
5.	Spektrum sample pembanding	Sebagai pembanding terhadap blank sample

D.      Prosedur Eksperimen

     Prosedur eksperimen yang dilakukan pada percobaan X-Ray Fluorescence adalah sebagai berikut :

1.      Menyiapkan sampel blank.

2.      Merangkai alat X-Ray apparatus dan sensor CASSY

3.      Memasukkan dan menempatkan sampel blank di Target Table dalam X-Ray Apparatus.

4.      Mengatur nilai High Voltage U=35kV, Emission Current I=1,00mA.

5.      Memanggil program CASSY Lab di PC,mengatur parameter pengukuran.

6.      Menekan HV pada X-Ray apparatus.

7.      Menjalankan program dengan menekan F9 pada keyboard.

8.      Mengsave gambar spektrum yang telah diperoleh.

9.      Melakukan langkah – langkah di atas untuk sampel blank yang lain.

10.   Menganalisis hasilnya (unsur penyusun sampel) dengan membandingkan dengan spektrum yang diberika asisten.

E.       DATA PENGAMATAN

Sampel 1

Sampel 2

Sampel 3

Sampel 4

Sampel 5 

Sampel 6

Sampel 7

Sampel 8

Sampel 9

Sampel 10

Asisten Pembimbing

Refliyanis Munandar

F.       PEMBAHASAN

X-ray Flourescence merupakan titik analisa yang non-deduktif yang digunakan untuk mengidentifikasi konsentrasi elemen yang ada pada padatan, bubuk atau sample cair. Secara umum X-ray Flourescence mengukur panjang gelombang komponen material secara individu dari emisi floursensi yang dihasilkan sampel saat radiasi dengan sinar x. Analisa menggunakan X-ray Flourescence dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan karakteristik sinar x yang terjadi akibat efek fotolistrik. Efek fotolistrik terjadi karena electron dalam atom target pada sampel terkena sinar berenergi tinggi.

Pada percobaan X-ray Flourescence dilakukan untuk mengamati kandungan dan jumlah energi terdapat pada sampel blank dengan menggunakan alat X-ray Apparatus.

G.      KESIMPULAN

Dari pembahasan di atas dapat ditarik kesimpulan yaitu :

1.      Untuk mengetahui prinsip kerja metode X-Ray fluorescence dilakukan berdasarkan identifikasi dan pencacahan karakteristik sinar X yang terjadi akibat efek fotolistrik. Efek fotolistrik terjadi karena electron dalam atom pada sampel yang terkena sinar yang berenergi tinggi.

H.    DAFTAR PUSTAKA

http://dunia-wahyu.blogspot.com/2011//11/x-ray-fluorosence-xrf

            http://www.sinar-X.blogspot.com

            http://www.wikipedia.org/wiki/sinar x

laporan eksperimen

laporan eksperimen mesin pendingin

PERCOBAAN IV

MESIN PENDINGIN

(andi bau karmila, asryani sarce, desna anggara, rasap)

A.    Tujuan

1.      Menjelaskan prinsi kerja mesin pendingin

2.      Menyebutkan bagian-bagian mesin pendingin

3.      Menentukan koefisien performansi mesin pendingin

B.     Dasar teori

Mesin pendingin merupakan mesin yang berfungsi untuk memindahkan panas dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan bersuhu tinggi. Mesin pendingin dapat dibayangkan sebagai mesin kalor yang beroperasi secara terbalik.

Gambar 4.1 Prinsip kerja mesin pendingin

Secara skematik, aliran energi kalor pada mesin pendingin dapat digambarkan seperti gambar 1. Kalor yang diserap dari reservoir suhu rendah (Q_input) dan kerja yang dibutuhkan (W) memiliki hubungan matematis:

                                                                    (4.1)

Rasio antara Q_output/W, disebut sebagai Koefisien Kinerja (K). Semakin besar rasio ini, semakin baik pendinginnya (http:// teknologi .kompasiana.com/terapan/2013/12/23/mesin-pendingin-620921.html).

Kompresor sebagai komponen penggerak fluida digerakkan oleh motor listrik yang membutuhkan energi masukan untuk melakukan kerja (W) setiap siklusnya. Kerja selalu dibutuhkan untuk memindahkan panas dari benda dingin ke benda yang panas. Panas mengalir secara spontan dari benda panas ke benda lebih dingin, dan untuk membalikkan alirannya dibutuhkan kerja dari luar (Young, 2002).

Kompresor menarik fluida dari evaporator dan menurunkan tekanan di evaporator sehingga zat pendingin dapat menguap pada suhu yang lebih rendah. Penurunan tekanan fluida mengakibatkan fluida berubah fasenya dari cair menjadi uap. Proses perubahan fase cair ke fase uap ini membutuhkan energi yaitu energi penguapan, sehingga refrigeran menyerap panas (Q_input) dari sekelilingnya.

Fluida dari evaporator dikirim oleh kompresor ke kumparan kondensor pada tekanan tinggi. Suhu fluida menjadi lebih tinggi dari pada udara disekitar kondensor, maka fluida melepaskan kalor (Q_output) dan sebagian refrigeran mengembun. Fluida berekspansi secara adiabatik menuju evaporator dengan laju yang dikontrol oleh katup ekspansi.

Gambar  4.2  Siklus Refrigerator

Siklus refrigeration dalam refrigerator dapat digambarkan melalui diagram P-V seperti gambar 4.2. Kompresor bekerja secara otomatis yang dikendalikan saklar otomatis. Saklar otomatis ini dapat berupa thermostat yang dikendalikan oleh suhu dan sebagai pengamannya dapat digunakan bimetal yang dikendalikan oleh tegangan listrik. (http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/12/23/mesin-pendingin-620921.html).

Bagian-bagian penting mesin pendingin, adalah sebagai berikut:

1)      Kompresor

Kompresor memompa bahan pendingin ke seluruh sistem. Gunanya adalah untuk menghisap gas tekanan rendah dan suhu terendah dari evaporator dan kemudian menekan/ memampatkan gas tersebut, sehingga menjadi gas dengan tekanan dan suhu tinggi, lalu dialirkan ke kondensor.

2)      Kondensor

Kondensor adalah suatu alat untuk merubah bahan pendingin dari bentuk gas menjadi cair. Bahan pendingin dari kompresor dengan suhu dan tekanan tinggi, panasnya keluar melalui permukaan rusuk-rusuk kondensor ke udara. Sebagai akibat dari kehilangan panas, bahan pendingin gas mula-mula didinginkan menjadi gas jenuh, kemudian mengembun berubah menjadi cair.

3)      Evavorator

Evaporator adalah suatu alat dimana bahan pendingin menguap dari cair menjadi gas. Melalui perpindahan panas dari dinding – dindingnya, mengambil panas dari ruangan di sekitarnya ke dalam sistem, panas tersebut lalu di bawa ke kompresor dan dikeluarkan lagi oleh kondensor.

4)      Pipa kapiler

Pipa kapiler gunanya adalah untuk :

a.       Menurunkan tekanan bahan pendingin cair yang mengalir di dalam pipa tersebut.

b.      Mengontrol atau mengatur jumlah bahan pendingin cair yang mengalir dari sisi tekanan tinggi ke sisi tekanan rendah.

5)      Keran ekspansi

Keran ekspansi ada 2 macam

a.       Automatic Expasion Valve

b.      Thermostatic Expansion Valve

Thermostatic Exspansion Valve lebih baik dan lebih banyak dipakai, tetapi pada AC hanya dipakai automatic expansion valve, maka disini kita hanya akan membicarakan automatic expansion valve saja. Gunanya untuk menurunkan cairan dan tekanan tekanan evaporator dalam batas-batas yang telah di tentukan dengan mengalirkan cairan bahan pendingin dalam jumlah yang tertentu ke dalam evaporator (http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/Hartoyo,%2520S.Pd.,M.Pd.,M.T./Prinsip-kerja-mesin-pendingin.html).

C.     Alat dan bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan Mesin Pendingin dapat dilihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 Alat dan bahan

No.	Alat dan bahan	Fungsi	NST	JU
1. 2. 3. 4. 5. 6.	Paket mesin pendingin - Tandon dingin - Tandon panas - Tabung Kompresor -Katup sernak Termometer Amperemeter Clamp Gelas Ukur Air 2 liter Stopwatch	Untuk wadah air dingin Untuk wadah air panas Memberikan tekanan langsung yang berasal dari listrik untuk mengalirkan gas refrigerant pada tandon dingin dan tandon panas. Untuk mengatur tekanan agar tetap konstan Mengukur temperatur air dingin dan air panas. Mengukur arus listrik Mengukur volume air yang digunakan Sebagai bahan yang diamati Mengukur waktu perubahan suhu	00 C 0,001 A	1000 C 1.000 A

D.    Prosedur kerja

Prosedur kerja yang dilakukan dalam percobaan Mesin Pendingin adalah sebagai berikut:

1)      Menggambarkan bagian-bagian mesin pendingin, dan menjelaskan fungsinya

2)      Memeriksa tandon dingin dan tandon panas apakah benar-benar kosong (tidak terisi air)

3)      Mengisi air kedua tendon mesin pendingin masing-masing 1.000 ml

4)      Menutup wadah tandon dingin dengan lakban, agar udara tidak masuk

5)      Mengukur temperatur awal

6)      Mengaktifkan secara bersama-sama stopwatch dengan mesin pendingin

7)      Mengukur arus listrik dengan amperemeter clamp

8)      Membaca termometer tiap 5 menit

9)      Menentukan besar usaha listrik, dan kalor yang dipindahkan

10)  Menentukan koefisien kinerja mesin pendingin

E.     Analisis data

1)      Menentukan besar usaha refrigerant

Dengan cara yang sama untuk data yang lain dapat dilihat pada tabel 4.2

Tabel 4.2 Besar usaha refrigerant

No			W
1	100800	134400	33600
2	92400	151200	58800
3	79800	163800	84000
4	75600	176400	100800
5	71400	184800	113400
6	63000	189000	126000
7	50400	197400	147000
8	46200	201600	155400
9	42000	210000	168000
10	33600	218400	184800
11	25200	222600	197400
12	21000	226800	205800
13	16800	226800	210000
14	12600	226800	214200
15	12600	226800	214200

2)      Menentukan koefisien performansi akhir mesin pendingin

a)     

b)     

Dengan cara yang sama untuk data yang lain dapat dilihat pada tabel 4.3

Tabel 4.3 Koefisien performansi akhir mesin pendingin

No	Qc	W	ɳ 1	ɳ 2
1	100800	33600	3	2.727273
2	92400	58800	1.571429	1.25
3	79800	84000	0.95	0.719697
4	75600	100800	0.75	0.511364
5	71400	113400	0.62963	0.386364
6	63000	126000	0.5	0.284091
7	50400	147000	0.342857	0.194805
8	46200	155400	0.297297	0.15625
9	42000	168000	0.25	0.126263
10	33600	184800	0.181818	0.090909
11	25200	197400	0.12766	0.061983
12	21000	205800	0.102041	0.047348
13	16800	210000	0.08	0.034965
14	12600	214200	0.058824	0.024351
15	12600	214200	0.058824	0.022727

Grafik hubungan antara temperatur (Tc dan Th) dan waktu (t)

F.      Pembahasan

Mesin pendingin merupakan mesin yang dapat difungsikan untuk memindahkan panas dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan yang bersuhu tinggi. Kompresor yang terdapat pada mesin pendingin berfungsi sebagai komponen penggerak fluida digerakkan oleh motor listrik yang membutuhkan energi masukan untuk melakukan kerja (W) setiap siklusnya. Kerja selalu dibutuhkan untuk memindahkan panas dari benda dingin ke benda yang panas. Panas mengalir secara spontan dari benda panas ke benda lebih dingin, dan untuk membalikkan alirannya dibutuhkan kerja dari luar. Berdasarkan pernyataan Clausius, bahwa tidak ada mesin yang menyerap energi seluruhnya kemudian mampu mengubah seluruh energi yang diserap sepenuhnya menjadi kerja/ usaha. berdasarkan pernyataan tersebut maka muncul efisiensi mesin (atau nilai kinerja mesin) yang dinyatakan dengan koefisien performansi Ƞ.

Koefisien performansi merupakan koefisien unjuk kerja dari siklus refrijerasi atau pendingin yang menunjukan kualitas unjuk kerja suatu sistem refrijerasi dan dinyatakan dengan  suatu angka hasil perbandingan antara energi yang diserap dari udara ruang dan energi yang digunakan untuk mengkompresi gas di kompresor.

G.    Kesimpulan

              Adapun kesimpulan yang dapat diberikan pada percobaan mesin pendingin adalah sebagai berikut:

1.      Mesin pendingin merupakan mesin yang dapat difungsikan untuk memindahkan panas dari lingkungan bersuhu rendah ke lingkungan yang bersuhu tinggi.

2.      Bagian-bagian mesin pendingin terdiri dari : Kompresor, Kondensor, Evavorator, Pipa kapiler dan Keran ekspansi.

Daftar Pustaka

Young & Freedman. 2002. College Physics. San Francisco: Pearson Education, Inc, publishing as Addison-Wesley.

http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/Hartoyo,%2520S.Pd.,M.Pd.,M.T./Prinsip-kerja-mesin-pendingin.html. access online 04 april 2014

http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/12/23/mesin-pendingin-620921.html. access online 04 april 2014