laporan acara 1

ACARA 1
ENERGI FOSIL (MINYAK)
Diajukan untuk menyelesaikan tugas Matakuliah Energi dan Elektrifikasi
Pertanian (ENFITA)
LAPORAN
Oleh:
Angga Suprayogi
NIM 121710201034
Kelompok 2
TEP-B
JURUSAN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS JEMBER
2014
BAB 1. METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Waktu dan Tempat
Praktikum energi fosil (minyak) ini dilaksanakan pada:
Hari
: Jum’at
Tanggal
: 25 April 2014
Pukul
: 07.30 WIB – selesai
Tempat
: Laboratorium Instrumentasi Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Jember.
3.2 Alat dan Bahan
1. 1 buah kompor masak
2. Tangki bahan bakar (1500 ml)
3. Meteran
4. Panci untuk menjerang air
5. Thermometer
6. Stop watch
3.2 Cara Kerja
Mulai
Hidupkan kompor dengan tangki bahan bakar
pada ketinggian tertentu
Ukur volume bahan bakar dalam tangki, tetapkan
besanya lubang nosel
Ukur volume air sejumlah tertentu dan
temperaturnya
Panaskan panci berisi air di atas kompor sampai 6
kali pengamatan dengan mengukur perubahan
volume minyak dan temperatur air
Ulangi poin 1 – 4 di atas dengan ketinggian
tangki bahan bakar yang lebih rendah
Selesai
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengamatan
Ketinggian permukaan minyak dari kompor = 150 cm
Volume air = 720 ml
Sisa air setelah proses = 700 ml
Pengamatan
Waktu
Temperatur
air
Tinggi
minyak
Volum
minyak dlm
tangki
Volume
minyak yang
terbakar (cm3)
1
0
29 ◦C
7,5 cm
376,8 ml
0
2
60
31 ◦C
7,3 cm
366,8 ml
10 ml
3
60
33 ◦C
7 cm
351,7 ml
15,1 ml
4
60
35 ◦C
6,8 cm
341,6 ml
10,1
Tinggi
minyak
Volum
minyak dlm
tangki
Volume
minyak yang
terbakar (cm3)
Ketinggian permukaan minyak dari kompor = 85 cm
Volume air = 700 ml
Sisa air setelah proses = 690 ml
Pengamatan
Temperatur
Waktu
air
1
0
35 ◦C
6,9 cm
346,7 ml
0
2
60
37 ◦C
6,8 cm
341,6 ml
5,1 ml
3
60
39 ◦C
6,7 cm
336,6 ml
5 ml
4
60
40 ◦C
6,6 cm
331,6 ml
5 ml
4.2 Tugas dan Pembahasan
4.2.1
Perjalanan dan perubahan wujud bahan bakar serta gas sisa dari proses
pembakaran
Sebelum melakukan proses pembakaran, bahan bakar dalam sebuah botol
ukuran 1500 ml yang akan digunakan disambungkan dengan suatu selang menuju
kompor dan diletakkan dengan posisi lebih tinggi dari posisi kompor dengan
tujuan bahan bakar tersebut dapat mengalir ke kompor. Bahan bakar tersebut
kemudian mengalir dari botol ke tangki kompor yang kemudian karena adanya
udara yang bereaksi dengan bahan bakar dan dengan dibantu suatu pemicu
menggunakan korek api serta karena temperature yang terjadi lebih besar dari titik
nyala bahan bakar tersebut maka terjadinya proses pembakaran yaitu bahan bakar
tersebut terbakar dan menjadi api. Reaksi kimia dari pembakaran tersebut adalah
sebagai berikut:
CxHyOz + O2  CO2 + H2O
1
2
Gambar. Konstruksi Kompor Pada Praktikum
4.2.2
Panas yang dihasilkan oleh pembakaran minyak pada pengamatan kedua
dan ketiga
Untuk mengetahui besarnya panas/kalor yang dihasilkan dari pembakaran
minyak pada saat pengamatan kedua dan ketiga pada kondisi letak tangki minyak
berada 150 cm di atas kompor adalah sebagai berikut.
Massa minyak
= ρ x V minyak terbakar
= 0,8 g/cm3 x 5 cm3
= 4 gram
Q minyak
= 0,004 kg
= m. c. ΔT
= 0,004 kg . 220 J/kg°C . 1°C
= 0,88 Joule
Jadi besarnya panas yang dihasilkan oleh pembakaran minyak pada
pengamatan kedua dan ketiga pada percobaan 1 adalah sebesar 0,88 Joule.
Sedangkan untuk percobaan yang kedua letak tangki minyak diletakkan
lebih rendah dengan jarak 85 cm di atas kompor, maka untuk mengetahui panas
yang dihasilkan adalah sebagai berikut.
Massa minyak
= ρ x V minyak terbakar
= 0,8 g/cm3 x 5 cm3
= 4 gram
Q minyak
= 0,004 kg
= m. c. ΔT
= 0,004 kg . 220 J/kg°C . 1°C
= 0,88 Joule
Jadi besarnya panas yang dihasilkan pada pengamatan kedua dan ketiga
pada percobaan 2 ini sama dengan percobaan 1 karena perubahan suhu dan
besarnya volume minyak yang terbakar nilainya adalah sama yaitu sebesar 0,88
joule.
4.2.3
Panas yang diserap air pada pengamatan kedua sampai pengamatan ketiga
Untuk mengetahui besarnya panas/kalor yang diserap air pada saat
pengamatan kedua dan ketiga pada kondisi letak tangki minyak berada 150 cm di
atas kompor adalah sebagai berikut.
Massa air
=ρxV
= 1 g/cm3 x 720 cm3
= 720 gram
Q serap air
= 0,72 kg
= m. c. ΔT
= 0,72 kg . 4200 J/kg°C . 1°C
= 3024 Joule
Jadi besarnya panas yang diserap air pada pengamatan kedua dan ketiga
adalah sebesar 3024 Joule.
Sedangkan untuk percobaan yang kedua letak tangki minyak diletakkan
lebih rendah dengan jarak 84,5 cm di atas kompor, maka untuk mengetahui panas
yang diserap air adalah sebagai berikut.
Massa air
=ρxV
= 1 g/cm3 x 700 cm3
= 700 gram
Q air
= 0,7 kg
= m. c. ΔT
= 0,7 kg . 4200 J/kg°C . 1°C
= 2940 Joule
Jadi besarnya panas yang diserap oleh air pada kondisi 2 ini adalah sebesar
2940 Joule.
4.2.4
Efiensi thermal tungku
Berikut adalah perhitungan efisiensi termal tungku pada saat botol minyak
berjarak 150 cm di atas kompor. Diketahui tinggi minyak pada saat awal sebelum
dilakukan pembakaran adalah 7,5 cm kemudian diakhir pembakaran tinggi
minyak menjadi 6,8 cm, sehingga dapat diketahui total minyak yang terpakai
setinggi 0,7 cm. Kemudian pada awal pembakaran suhunya 29°C dan diakhir
pengamatan suhunya 35°C sehingga diketahui perubahan suhunya sebesar 6°C.
Vtotal minyak terbakar
= π . r2 . t
=
22
7
. (4 cm)2 . 0,7 cm
= 35,16 cm3
Massa minyak total
= ρ x Vtotal
= 0,8 g/cm3 x 35,16 cm3
= 28,128 gram = 0,0281 kg
Q minyak total
= m. c. ΔT
= 0,0281 kg . 220 J/kg°C . 6°C
= 37,092 Joule
Air pada saat awal pembakaran volumenya 720 ml dan pada akhir
pembakaran tersisa 700 ml. Jadi untuk kalor total yang diserap air berdasarkan
jumlah air yang teruapkan adalah sebagai berikut.
Massa air teruapkan
=ρxV
= 1 g/cm3 x 20 cm3
= 20 gram
Q total air teruapkan
= 0,02 kg
= m. c. ΔT
= 0,02 kg . 4200 J/kg°C . 6°C
= 504 Joule
Maka: efisiensi termal tungku
= Q total air / Q total minyak
= 504 Joule / 37,092 Joule
= 13,587 joule
Sedangkan pada kondisi 2 yaitu ketinggian botol minyak 85 cm diketahui
tinggi minyak dalam botol yaitu 6,9 cm dan diakhir pembakaran tinggi minyak
menjadi 6,6 cm, sehingga dapat diketahui jumlah minyak yang terbakar setinggi
0,3 cm. Perubahan suhu yang terjadi antara awal 35oC dan akhir 40oC proses
pembakaran yaitu 5°C.
Vtotal minyak terbakar
= π . r2 . t
=
22
7
. (4 cm)2 . 0,3 cm
= 15,07 cm3
Massa minyak total
= ρ x Vtotal
= 0,8 g/cm3 x 15,07 cm3
= 12,05 gram
Q minyak total
= 0,0120 kg
= m. c. ΔT
= 0,0120 kg . 220 J/kg°C . 5°C
= 2,64 Joule
Air pada saat awal pembakaran volumenya 700 ml dan pada akhir
pembakaran tersisa 690 ml. Jadi untuk kalor total yang diserap air berdasarkan
jumlah air yang teruapkan adalah sebagai berikut.
Massa air teruapkan
=ρxV
= 1 g/cm3 x 10 cm3
= 10 gram
Q total air teruapkan
= 0,01 kg
= m. c. ΔT
= 0,01 kg . 4200 J/kg°C . 5°C
= 210 Joule
Maka: efisiensi termal tungku
= Q total air / Q total minyak
= 210 Joule / 2,64 Joule
= 79,54 joule
4.2.5
Efisiensi thermal kompor selama percobaan kedua dengan ketinggian 85
cm
Total panas dari minyak :
V total minyak terbakar
= π . r2 . t
=
Massa minyak total
22
7
. (4 cm)2 . 0,3 cm = 15,07 cm3
= ρ x Vtotal
= 0,8 g/cm3 x 15,07 cm3
= 12,05 gram
Q minyak total
= 0,0120 kg
= m. c. ΔT
= 0,0120 kg . 220 J/kg°C . 5°C
= 2,64 Joule
Total panas yang diterima oleh air untuk percobaan kedua ini adalah
sebagai berikut.
Q total air
= Q menaikkan temperatur air + Q penguapan
= (m. c. ΔT) + (m. U)
= (0,08 kg . 4200 J/kg°C . 5°C) + (0,08 kg + 22,6.105 J/kg)
= 1680 J + 180800 J = 182480 Joule.
Efisiensi termal
= Q total air / Q total minyak
= 182480 Joule / 2,64 Joule
= 69121,21 joule
Jadi besarnya efisiensi termal tungku pada percobaan 2 adalah sebesar
69121,21 joule
4.2.6
Cara menaikkan efisiensi tungku
Untuk menaikkan efisiensi dari sebuah tungku yaitu dapat dilakukan
dengan menggunakan bahan konstruksi tungku yang terbuat bahan-bahan
konduktor yang mampu menghantarkan panas dengan baik dan dapat
menghasilkan rendemen panas yang tinggi seperti contohnya alumunium, besi,
dan logam lainnya. Selain itu, dapat juga dilakukan dengan membuat luas
permukaan yang lebih besar karena semakin besar luas permukaan maka
perambatan panas menjadi lebih besar pula. Jika dilihat dari bahan biomassa
sebaiknya menggunakan bahan-bahan yang mampu menghasilkan suhu yang
efisien dengan perambatan yang menyeluruh dan mudah dicapai serta diusahakan
tungku yang efisien yaitu tungku yang memiliki umur ekonomis yang relative
lama dan dari segi pemeliharaannya mudah dan murah.
4.2.7
Pemanasan kompor pada awal proses pembakaran
Pada saat awal akan dilakukan pemanasan air dan kegiatan memasak
lainnya pasti kompor yang akan digunakan tersebut dipanaskan terlebih dahulu.
Tujuan dari perlakuan memanaskan kompor ini yaitu agar panas hasil dari
pembakaran bahan bakar minyak tersebut dapat menyebar secara merata dahulu
dan telah dicapai panas yang cukup. Sehinga dengan hal seperti itu, pada saat ada
wadah bahan yang digunakan seperti panci dapat dengan cepat merambat ke
seluruh bagian panci termasuk pada bahan yang akan dipanaskan.
4.2.8
Perubahan energy minyak menjadi energy cahaya pada lampu petromaks
Gambar. Mekanisme Kerja Lampu Petromaks
Lampu petromaks merupakan lampu berbahan bakar minyak tanah
(paraffin/kerosin) yang ditekan ke atas, diubah menjadi uap untuk memanaskan
kaus lampu hingga berpijar. Prinsip kerja dari lampu petromaks ini yaitu tangki
bahan bakar bertekanan untuk sekitar 2 atmosfer (2 bar, atau 30 psi) dengan udara
yang dibuat dengan pompa tangan. Tekanan ini digunakan untuk memaksa cairan
minyak tanah menjadi uap. Awalnya, alat penguap harus dipanaskan terlebih
dahulu sehingga merubah minyak tanah menjadi gas sebelum menyalakan
bahan/kaos petromak. Preheating ini dapat dicapai dengan membakar alkohol
dituangkan dalam suatu cangkir preheating yang terletak di dasar alat penguap
atau dibawah kaus. Setekah beroperasi, panas dari pijaran api biru (terbungkus
dalam kaus) digunakan untuk mengubah minyak tanah cair menjadi gas/uap yang
naik melalui alat penguap. Minyak tanah cair menjadi uap pada suhu sekitar
250°C, sekitar setengah jalan ke puncak alat penguap. Uap Minyak tanah
melanjutkan perjalanan melalui alat penguap yang melingkar, dan mengalami
peningkatan suhu, sampai keluar dari lubang kecil di ujung alat penguap
mendekati kecepatan suara (1000 ft/sec).
Setelah keluar uap, minyak tanah mulai menyebar dan bercampur dengan
udara di ruang persegi kecil di sisi lampu petromak. Bercampurnya uap minyak
tanah dengan udara yang mengakibatkan bunyi mendesis lampu Petromaks pada
saat digunakan. Uap minyak tanah dan udara bergerak ke dalam tabung di mana
keduanya bercampur dalam satu aliran yang berputar (turbulen). Hal ini menjamin
pembakaran yang sempurna dan keluar dari nosel keramik, menghasilkan panas
dan nyala api warna biru yang bersih dan membakar kaos petromak.
4.2.9
Penyediaan energy di pedesaan dengan biogas
Dalam mendukung salah satu energy alternative untuk mendukung
kegiatan hemat penggunaan energy fosil, biogas termasuk salah satunya yang kini
banyak diterapkan misalnya di pedesaan. Manfaat dari biogas ini antara lain untuk
keperluan memasak, penerangan, pompa air, boiler, dan sebagainya karena biogas
ini dapat menghasilkan gas metan yang mampu menggantikan penggunaan bahan
bakar minyak. Biogas biasanya terbuat dari bahan baku kotoran ternak dan limbah
pertanian.
1) Pada bahan organic (limbah pertanian) dan kotoran ternak yang disediakan
sebagai baku akan diuraikan substratnya oleh mikroorganisme penghasil
enzim selulotik, lipolitik, dan proteolitik.enzim yang dihasilkan ini
berfungsi mempercepat hidrolisa dari polimer menjadi monomer. Pada
tahap ini terdapat proses fermentasi sehingga akan terjadi juga penurunan
pH, dan pada proses kesetimbangan pH akan stabil kembali yaitu sekitar 7.
2) Senyawa monomer larut yang dihasilkan dari tahap pertama kemudian
akan diproses menjadi asam-asam organik yang merupakan hasil akhir
dari metabolisme bakteri. Asam yang dihasilkan adalah asam asetat, asam
propionate,
dan
asam
liktat.
Namun
bakteri
metagonik
hanya
memanfaatkan asam asetat.
3) Asam asetan, methanol, koarbondioksida dan gas hydrogen yang
dihasilkan dari tahap 2 oleh bakteri metagonik dijadikan substrat untuk
diuraikan menjadi gas methan. Agar proses produksi gas methan tersebut
dapat maksimal maka kondisi lingkungan harus dijaga karena bakteri
metagonik ini senndiri sangat peka terhadap oksigen, senyawa yang
memiliki tingat oksidasi tinggi dan perubahan pH. Hasil dari tahap inilah
merupakan biogas yang dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti
bahan bakar minyak.
BAB 5. PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Dari hasil dan pembahasan di atas dapat diambil beberapa kesimpulan
sebagai berikut.
1. Bahan bakar adalah suatu substansi yang ketika dipanaskan akan mengalami
reaksi kimia dengan pengoksidasi (oksigen) yang terkandung di dalam udara
yang dapat melepaskan panas atau energi.
2. Efisiensi tungku dapat ditingkatkan dengan memperbaiki konstruksi bahan
yaitu menggunakan bahan yang bersifat konduktor dan mampu menghasilkan
rendemen panas yan tinggi serta menggunakan biomassa yang tepat dan
hemat.
3. Lampu petromaks merupakan lampu berbahan bakar minyak tanah
(paraffin/kerosin) yang ditekan ke atas, diubah menjadi uap untuk
memanaskan kaus lampu hingga berpijar.
4. Pemanfaatan gas bio sebagai energi alternatif merupakan salah satu bahan
bakar yang mampu mneghasilkan gas methan dengan jumlah besar sebagai
pengganti bahan bakar fosil untuk kegiatan memasak, penerangan, pompa dan
sebagainya.
5.2
Saran
Dalam praktikum selanjutnya para asisten supaya memberikan bimbingan
yang lebih terhadap para praktikan terlebih dahulu supaya tidak menghambat
jalannya praktikum dan tidak ada kesalahan dalam proses pengumpulan data.
DAFTAR PUSTAKA
Supriyono. 2010. Energi Minyak. http://www.e-bookspdf.org/download/energi
minyak.html (24 April 2014).