MAKALAH INSTRUMENTASI LINGKUNGAN
ALAT UKUR KELEMBABABAN UDARA DISUSUN OLEH KELOMPOK III :
Bahtiar (0710930011) Dista Aris Tamalia (0710933002) Fitri Oktafiani (0810933004)
JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2010
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Kelembaban udara adalah tingkat kebasahan udara karena dalam udara air selalu
terkandung dalam bentuk uap air. Kandungan uap air dalam udara hangat lebih banyak daripada kandungan uap air dalam udara dingin. Kalau udara banyak mengandung uap air didinginkan maka suhunya turun dan udara tidak dapat menahan lagi uap air sebanyak itu. Uap air berubah menjadi titik-titik air. Udara yang mengandung uap air sebanyak yang dapat dikandungnya disebut udara jenuh. Kejenuhan udara dapat terjadi apabila udara terus ditambah uap airnya dan jika suhu udara turun atau didinginkan. Kandungan uap air diatmosfir dinyatakan dalam Tekanan uap, Kelembaban spesifik, Kelembaban absolute dan Kelembaban relative. Besaran yang sering dipakai untuk menyatakan kelembaban udara adalah kelembaban nisbi yang diukur dengan psikometer atau hygrometer. Kelembaban nisbi berubah sesuai dengan tempat dan waktu. Adapun cara yang digunakan untuk mengukur kelembaban
udara
adalah
dengan
menggunakan
metode
psikrometri.
Metode
ini
menggunakan dua buah transduser temperatur , sebuah transduser dibiarkan kering dan disebut dry bulb, sedang transduser yang lainnya dililiti dengan kain basah dan disebut wet bulb. Hubungan antara temperatur dry bulb, penurunan temperatur wet bulb, dan kelembaban relatif ditabelkan dalam table psikrometri. Tranduser yang digunakan biasanya adalah IC LM 35.
1.2 Tujuan Untuk mengetahui dan memahami cara mengukur kelembaban udara menggunakan alat ukur Psikometer.
1.3 Batasan Masalah Mengukur kelembaban udara dengan menggunakan metode Termodinamika yang berupa alat ukur Psikometer
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Pengukuran Kelembaban
A. Kelembaban Absolut Kelembaban absolute bergantung volume paket udara, meski kandungan air sama, kelembaban absolute bisa berbeda. kandungan uap air (dpt dinyatakan dengan massa uap air atau tekanannya) per satuan volume (kg/m3). Volume udara berubah ketika udara naik/turun.
B. Kelembaban Spesifik Kelembaban spesifik
adalah pengukuran kelembaban yang paling banyak
digunakan dalam klimatologi. Kelembaban Spesifik merupakan masa uap air/masa total paket udara satuan : g/g. Karena tidak dipengaruhi volume udara kelembaban spesifik tidak dipengaruhi naik/turunnya udara.
C. Kelembaban Relatif (nisbi) Merupakan perbandingan kandungan (tekanan) uap air aktual dengan keadaan jenuhnya (g/kg). Kelembaban relative Paling umum digunakan tetapi sering disalah Mengerti. Kelembababn ini tidak menunjukkan jumlah uap air yang sebenarnya di udara. Kelembaban relative tergantung pada suhu udara. Udara yang panas memiliki kemampuan yang besar dalam menampung uap air dibandingkan udara yang dingin. Pada udara dingin air akan cenderung berbentuk cair bukan uap . Massa udara lembab adalah total massa dari seluruh gas – gas atmosfer yang terkandung, termasuk uap air. Jika massa uap air tidak diikutkan maka disebut sebagai massa udara kering (dry air) Data klimatologi kelembaban nisbi (relatif) atau relative humidity (disingkat RH) dan dinyatakan dalam% (persen).Kelembaban diukur sebagai persen, relatif terhadap titik jenuh dimana udara tidak mampu lagi menampung tambahan uap air (i.e. 100% kelembaban). RH = [ρ a/ ρ s) x 100% atau (Pa/Ps) x 100% ρ a = Pa = tekanan uap air aktual
ρ s = Ps = tekanan uap air pada kondisi jenuh Jika udara jenuh dengan uap air maka ρ a = ρ s dan RH 100%
Kerapatan uap air ( v) = massa uap air per satuan volume udara yang
mengandung uap air tersebut v = mv/V Keterangan : v = kerapatan uap air (kg.m-3) mv = massa uap air (kg) V = volume udara (m3) nilai v pada daerah lembab & panas lebih tinggi daripada daerah kering & dingin.
Berdasar Hukum Gas Ideal, P = n RT/ V
n = jumlah mol R = tetapan gas konstan (8.3144 J K-1 mol-1) T = suhu absolut (K) V = volume udara (m3) Jika jumlah mol n = m/Mv dan Mv = 18.016 (untuk air), serta v = mv/V maka Pa = mv RT/ (18.016 V). Jadi tekanan uap dipengaruhi oleh kerapatan uap air dan suhu.
Tingkat kelembaban bervariasi menurut suhu. Semakin hangat suhu udara, semakin banyak uap air yan dapat ditampung. Semakin rendah suhu udara, semakin sedikit jumlah uap air yang dapat ditampung. Jadi pada siang hari yang panas dapat menjadi lebih lembab dibandingkan dengan hari yang dingin. Kemampuan udara untuk menampung uap air dipengaruhi oleh suhu. Jika udara jenuh uap air dinaikkan suhunya,maka udara tersebut menjadi tidak jenuh uap air. Sebaliknya, jika udara tidak jenuh uap air suhunya diturunkan dan kerapatan airnya dijaga konstan, maka udara tersebut akan mendekati kondisi jenuh uap air. Jadi ketika udara hangat naik dan mulai mendingin, lama kelamaan akan kehilangan kemampuan untuk menahan / menampung uap air. Kelembaban udara sendiri dapat diukur dengan menggunakan alat ukur kelembaban, salah satunya yaitu Psikrometer.
2.2 Alat ukur kelembaban dengan metode Psikrometer
Pengukuran kelembaban nisbi udara (relative humidity disingkat RH) biasanya dilakukan dengan metode termodinamik yang membutuhkan psikrometer. Untuk kepentingan agroklimatologi, alat pengukur kelembaban diletakkan di dalam sangkar cuaca.Psikrometer pada dasarnya adalah alat pengukur RH yang bekerja berdasarkan persamaan termodinamik sebagai berikut :
RH = P’/ Pw x 100%
P’ = Pw – A . P . (T-T w) Keterangan : RH = kelembaban nisbi udara dalam persen P’ = tekanan uap air aktual di udara Pw = tekanan uap air jenuh pada suhu udara tersebut, yaitu pada suhu Tw A = koefisien psikrometer atau tetapan psikrometer P = tekanan udara T = suhu udara Tw = suhu termometer bola basah
Untuk suatu tekanan dan suhu tertentu,nilai Pw besarnya tertentu; pada kecepatan 3 meter perdetik koefisien A nilainya tertentu dan perubahan nilai P di udara lapisan bawah relatif kecil. Sehingga dengan demikian melalui pengukuran T – Tw maka nilai RH dapat diketahui. Nilai T diketahui dari termometer bola kering (termometer Hg biasa) dan nilai Tw diketahui dari termometer bola basah. Sebagai termometer bola basah termometer Hg dibungkus kain muslin pada bagian sensornya, dan terus menerus dibasahi aquadest. Kedua termometer dipasang berdampingan. Termometer bola kering dibaca lebih dahulu kemudian termometer bola basah. Setelah diperoleh suhu bola kering dan bola basah selanjutnya RH dapat dihitung dari tabel atau dari mistar hitung RH (psikrometer rule). Psikrometer yang banyak dikenal adalah psikrometer sangkar (stasionary psykrometer),psikrometer putar (sling
psychrometer) dan psikrometer aspirasi (aspirated psycrometer). Psikrometer aspirasi yang terkenal adalah psikrometer Assmann.
Gb. 2.1 Psikrometer standar
2.3 Sistem Instrumen pada Psikrometer
Sistem instrumentasi pada Psikrometer terdapat bermcacam-macam, pada pengukurannya dapat menggunakan sensor, tranduser dan prinsip yang berbeda. Salah satunya yaitu Psikrometer dengan menggunakan sensor termistor. Pada Psikrometer untuk mengukur gejala panas dapat digunakan Termistor. Termistor ini menggunakan prinsip jembatan wheatstone. Sebuah termistor digunakan sebagai sensor temperature tabung kering yang mewakili temperature udara sekeliling yang akan diukur kelembabannya. Termistor lain digunakan sebagai sensor temperatur tabung basah. Selain itu termistor ini juga dilengkapi dengan sebuah penguat differensial dengan low pass filter dan galvanometer. Jembatan wheatstone dipilih sebagai rangkain utama untuk memenuhi fungsi kedua termistor sebagai sensor yang harus bekerja secara simultan. Perubahan temperatur udara lembab sekeliling menyebabkan perubahan tahanan salah satu lengan jembatan dimana sistem sensor terpasang. Akibatnya jembatan seimbang keluar dari keseimbangannya yang mengindikasikan adanya perbedaan tegangan pada bagian output yang merupakan indikasi besaran kandungan kadar air disekitar itu. Tegangan ini diperkuat dengan rangkaian penguat differensial. Disaring dengan low pass filter, ditayangkan dengan indikator pada sebuah galvanometer sehingga secara keseluruhan dengan sistem elektronika. Namun nilai yang keluar dari sistem ini masih berupa analog sehingga digunakan ADC untuk mengkonversi hasil analog tadi kedalam bentuk digital setelah itu diolah pada
mikrokontroller yang hasilnya adalah besaran yang dapat diketahui dan dapat ditampilkan pada display. Berikut adalah salah satu diagram pengukuran kelembaban udara.
Gb.2.2 Diagram sistem pengukuran kelembaban
2.3 Macam – macam Psikrometer
2.3.1.Psikrometer Sangkar Psikrometer sederhana ini terdiri dari sepasang termometer (bola basah dan bola kering), dipasang tegak di dalam sangkar cuaca dengan tinggi sensor 1,25 – 2 meter dari permukaan tanah. (Gambar 2.1.). Penggunaannya ditujukan untuk kepentingan pengumpulan dara iklim. Pengamatan umumnya dilakukan tiga kali sehari yaitu jam 07.30 ; 13.30 ; 17.30. Bila pengamatan RH juga dilakukan dengan higrograf, maka data psikrometer ini dapat dijadikan sebagai penera. Penempatan di dalam sangkar cuaca diharapkan agar sensornya terlindung dari sinar matahari, tetesan hujan, dan tiupan angin kencang. Kecepatan angin yang diperlukan di waktu pembacaan adalah antara 3 – 5 meter per detik. Beberapa hal pada termometer bola basah perlu diperhatikan. Pemasangan kain muslin pada sensor harus merata dan rapat, tetapi kain yang digunakan tidak boleh terlalu tebal. Apabila tidak tersedia kain muslin dapat digunakan kain kassa. Pembungkus ini harus benar-benar higroskopik maka sebaiknya dari bahan kapas. Sebelum digunakan hendaklah dicuci dengan aquadest hingga bersih dan tidak berminyak. Penggantian kain muslin dianjurkan seminggu sekali dan sebaiknya dilakukan setelah pengamatan atau kira-kira 30 menit sebelum pengamatan.Pembasahan terus menerus pada kain muslin dilakukan dengan mencelupkan ujungnya dalam tabung berisi aquadest yang terletak tepat di bawah termometer bola basah. Jarak antar sensor dan permukaan
air sebaiknya antara 2 – 7 cm. Agar tida kotor tabung air sebaiknya ditutup dan hanya diperlukan lubang sempit untuk mencelupkan muslin . Persediaaan air di tabung reservoir harus selalu bersih dan jangan sampai habis. Psikrometer sangkar ini umumnya diletakkan dalam sangkar cuaca bersama-sama dengan termometer maksimum dan termometer minimum.
Gb 2.3 Pskroemeter Sangkar
Keterangan gambar : A = Termometer B = Kain muslin B1 = Kain muslin khusus
B2 = Kain kassa dan benang kapas sebagai bahan pembuat muslin C = Cawan berisi aquadest ; jarak antara sensor dan permukaan aquadest 2 – 7 cm D = Tiang penggantung
2.3.2.Psikrometer Assmann Pada psikrometer aspirasi ( psikrometer dengan system pengaliran udara),udara dari luar dialirkan ke dalam tiap sensor termometer dengan menggunakan baling-baling yang digerakkan oleh pegas atau dengan motor listrik. (Gambar 1.2.) Sensor bola kering dan bola basah ditempatkan terpisah di dalam tabung logam mengkilat. Udara ;liuar dihisap masuk dari bawah ke dalam tiap sensor dengan kipas yang digerakkan oleh pegas. Psikrometer ini gunanya untuk mengukur kelembaban nisbi udara di luar sangkar. Keuntungan pemakaian psikrometer Assman adalah bahwa dengan sebuah alat dapat dilakukan pengukuran kelembaban pada berbagai ketinggian dalam waktu singkat. Dalam hal ini diperlukan tiang dan percabangannya pada berbagai ketinggian tertentu untuk menggantungkan. Ketinggian pengukuran diukur dari sensor sampai permukaan tanah. Pengukuran suatu seri profil RH dilakukan dengan memindah-mindahkan psikrometer dari tiang terbawah sampai dengan teratas. Setelah digunakan alat ini disimpan kembali pada kotak yang disediakan.
Gb. 2.4 Psikrometer Assmann
Keterangan Gambar : A = Letak termometer B = Kain muslin pada termometer bola basah C = Kunci pemutar kipas angin D = Letak kipas di dalam pelindung E = Arah masuk udara F = Pelindung sensor termometer G = Celah untuk mengeluarkan udara H = Cincin penggantung psikrometer I = Tiang pengantung psikrometer dengan berbagai ketinggian : 5 cm , 10 cm, 20 cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm, 150 cm, 200 cm.
BAB III KESIMPULAN
Salah satu unsur dari cuaca yaitu kelembaban udara. Kelembaban udara merupakan banyaknya kadar air di dalam udara.
Kelembaban udara terdiri atas 3 faktor yaitu
kelembaban absolute , kelembaban spesifik dan kelembaban relative (nisbah). Pengukuran kelembaban udara dilakuakn dengan mengukur kelembaban nisbahnya. Dimana pengukuran kelembaban ini dilakukan sesudai dengan metode termodinamika dan alat ukurnya disebut Psikrometer. Psikrometer yaitu alat ukur kelembaban udara dengan menggunakan dua termperatur yaitu temperature kering dan temperature basah. Dimana hasil selisih dari kedua temperature jika di lihat dalam table psikrometer maka akan menunjukkan besarnya RH (kelembaban udara nisbah).
DAFTAR PUSTAKA
http://dewey.petra.ac.id/jiunkpe_dg_8831_5.html http://digilib.petra.ac.id/viewer Tim Pengajar Klimatologi FTP UB. 2010. Modul Praktikum Klimatologi. FTP UB; Malang. Nawawi, Gunawan Ir., Ms.2001.Pengendalian Iklim Mikro. Departemen Pendidikan Nasional; Jakarta
