Segitiga Api dan Pemindahan Panas

Mata kuliah     : Perlindungan Hutan

Hari/tanggal    : Rabu / 23 Februari 2011

Kelas               : Laboratorium Kebakaran Hutan

Kelompok : 2 (dua)

Nama                          NRP

1.      Sri Chairi Mulyani       E14090013

2.      Santi Wulandari          E14090051

3.      Dilla Faradina             E14090061

4.      Jajang Roni Aunul K. E14090090

5.      Wdihy Satrio               E14090102

6.      Ahmad Arief Hilman  E14090106

7.      Agustina Pertisia G.    E14090107

8.      Rahmad S.A               E14090109

Dosen Praktikum :

Ati Dwi Nurhayati, S.Hut., M.Si.

DEPARTEMEN SILVIKULTUR

FAKULTAS KEHUTANAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2011

PENDAHULUAN

A.    Latar belakang

Perpindahan ka1or dari suatu zat ke zat lain seringkali terjadi dalam industri proses. Pada kebanyakan pengerjaan, diperlukan pemasukan atau pengeluaran ka1or, untuk mencapai dan mempertahankan keadaan yang dibutuhkan sewaktu proses berlangsung. Proses perpindahan kalor sering terjadi secara serentak.  Kalor adalah salah satu bentuk energi yang dapat berpindah karena perbedaan suhu. Suhu adalah derajat panas atau dingin suatu zat. Ka1or mengalir dengan sendirinya dari suhu yang tinggi ke suhu yang rendah. Akan tetapi, gaya dorong untuk a1iran ini ada1ah perbedaan suhu. Bila sesuatu benda ingin dipanaskan, maka harus dimiliki sesuatu benda lain yang lebih panas, demikian pula ha1nya jika ingin mendinginkan sesuatu, diperlukan benda lain yang lebih dingin.

Perpindahan ini sering terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Perpindahan panas dapat terjadi dengan tiga cara yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi (pancaran). Secara umum suhu permukaan atas naik maka kalor akan berkonduksi dari permukaan atas ke permukaan bawah. Da1am permukaan bagian atas kini mempunyai suhu yang lebih tinggi dari suhu udara sekeliling, maka jumlah kalor akan disebarkan secara konveksi. Tetapi energi kalor juga disebarkan secara radiasi.

B.     Tujuan

Praktikum bertujuan membuktikan bahwa untuk terjadinya proses pembakaran harus tersedia ketiga unsur bahan baku proses pembakaran yaitu bahan bakar, sumber panas dan oksigen. Menentukan macam-macam pemindahan panas pada suatu proses pembakaran.

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam teori segitiga api, terjadinya api adalah akibat bergabungnya tiga unsur utama pembentuk api yaitu panas, bahan bakar, dan oksigen yang apabila ketiga unsur tersebut bergabung akan menyebabkan terjadinya api. Unsur pertama adalah panas yang dapat diakibatkan oleh gesekan, akibat sinar matahari, dan tenaga listrik. Jika temperatur meningkat, akan sampai pada fase penyalaan. Kedua adalah bahan bakar yang merupakan bahan yang mudah terbakar (padat, gas, dan cair). Ketika sebelum menyala, bahan bakar membutuhkan energi panas untuk menghasilkan sejumlah uap. Terakhir adalah oksigen yang merupakan penyuplai (udara atau zat oxydant) (Aliputra, 2009).

Aliputra (2009) mengatakan bahwa nyala api yang tampak terlihat oleh mata adalah zat yang sedang berpijar dalam proses: reaksi kimia, oksidasi, dan eksothermal. Vaporization diperlukan energi awal untuk mengubah bahan bakar dalam bentuk uap, suhu yang disebutkan tersebut adalah flash point. Flammable Range kadar uap bahan bakar di udara harus dalam campuran yang seimbang. Fire Point reaksi nyala akan kontinyu apabila ada siklus panas yang sanggup menghasilkan uap secara terus menerus.

Bahan bakar adalah suatu material yang dapat menghasilkan energi panas melalui proses pembakaran. Sedangkan proses pembakaran pada dasarnya adalah proses oksidasi bahan bakar oleh oksigen. Proses pembakaran dapat terjadi apabila konsentrasi antara uap bahan bakar dan oksigen terpenuhi, dan terdapat energi panas yang cukup. Proses terjadinya api (pembakaran) dikenal dengan nama segi tiga api, yaitu unsur bahan bakar, unsur udara (oksigen), dan energi panas. Apabila ketiga unsur ini bertemu dan mencapai konsentrasi yang tepat, maka akan terjadi proses pembakaran, namun sebaliknya bila salah satu unsur dari 3 unsur tersebut ditiadakan, maka proses pembakaran tidak akan terjadi (Stefan, 2010).

Proses meniadakan salah satu unsur dari segitiga api ini digunakan untuk metode dalam pemadaman kebakaran, yaitu dengan pendinginan untuk menghilangkan unsur energi panas, menyetop supply bahan bakar untuk menghilangkan unsur bahan bakar, dan penyelimutan (blanketing) untuk menghilangkan unsur udara (oksigen). Komponen dari bahan bakar adalah karbon (C) dan Hidrogen (H), sehingga sering kali disebut dengan nama Hydracarbon Fuel, sedang unsur lain yang terkandung dalam bakar (misalnya: Nitrogen (N), Sulfur (S), Air (H₂O) dan lain-lain disebut dengan impurities atau senyawa pengganggu (Stefan, 2010).

Pembakaran (cumbustion) juga disebut sebagai chemical reaction (reaksi kimia) antara bahan bakar (fuel) dan oksidiser (segala sesuatu yang mengandung oksigen). Walaupun ada proses pencampuran bahan bakar dengan oksigen (sebagai oksidisernya), reaksi kimia tidak serta merta terjadi, ada prasyarat lain yang harus dipenuhi. Orang jaman dahulu menyebutkan bahwa untuk bisa terjadinya proses pembakaran, ada tiga syarat utama yang harus dipenuhi, yaitu: 1). bakan bakar (LPG, gasolin, minyak diesel, minyak tanah, kertas, kayu, dll. -umumnya mengandung hidrokarbon-), 2). oksidizer (oksigen, udara, dll), 3). sumber kalor (korek api, rokok, dan sumber panas yang lain). Point ke-3, orang banyak menyebutnya sebagai api (flame), tetapi itu tidaklah tepat. Karena api bukan satu-satunya yang dapat mereinisiasi reaksi kimia (pembakaran). Maka yang lebih tepat adalah sumber kalor atau panas (heat source). Proses reaksi kimia membutuhkan energi inisiasi (initial energy, activation energy) untuk memacu reaksi kimia itu sendiri. Jika proses reaksi kimia sudah terjadi, maka proses reaksi kimia itu akan mengkasilkan kalor atau panas yang akan digunakan sebagai pemicu proses reaksi kimia dari campuran bahan bakar dan oksidizer yang belum terbakar (Sentanuhady, 2007).

Stefan (2009) juga mengatakan bahwa perpindahan kalor merupakan proses dimana energi (dalam bentuk panas) dipertukarkan diantara benda-benda atau bagian dari benda yang sama karena adanya perbedaan temperature. Beberapa mekanisme yang digunakan untuk memindahkan panas adalah: konduksi (perpindahan panas melalui kontak langsung antara permukaan), konveksi (perpindahan panas berdasarkan gerakan fluida dalam hal ini adalah udara), dan radiasi (perpindahan panas berdasarkan gelombang elektromagnetik).

METODE PRAKTIKUM

Praktikum ini dilaksanakan di laboratorium kebakaran hutan fakultas kehutanan IPB, pada hari rabu  tanggal 23 Februari 2011 pukul 10.00 sampai dengan 11.00 WIB.

A. Bahan dan alat

- Bahan       : Lilin kecil 1 buah, Korek api; Alat tulis (Buku & pulpen);

  Stopwacth.

- Alat          : Gelas kaca berukuran 200, 300,400 & 500 ml; Lampu petromak

  yang telah terisi minyak tanah.

B. Prosedur praktikum 

1. Pengamatan lama nyala api

·         Sediakan lilin kecil 1 buah

·         Nyalakan lilin dengan korek api (tunggu sampai nyala lilin maksimal)

·         Tutup lilin tersebut dengan gelas 200 ml

·         Nyalakan  stopwatch pada saat lilin tersebut di tutup secara bersamaan

·         Catat waktu yang diperlukan sampai lilin tersebut terlihat mati.

·         Ulangi langkah-langkah diatas dengan ukuran gelas 300, 400 & 500ml.

2. Pengamatan jenis perpindahan panas

·         Sediakan lampu petromak yang telah terisi minyak tanah

·         Nyalakan lampu petromak tersebut dengan korek api (tunggu sampai nyalal api maksimal sebelumditutup)

·         Tempelkan tangan di sekitar lampu petromak dengan 3 titik berbeda (bagian atas, bawah, tengah)

·         Rasakan panas yang terjadi dan identifikasi termasuk  perpindahan jenis apa panas tersebut (konduksi, konveksi, radiasi).

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil

Gambar 1. Grafik Hubungan antara Volume Gelas dengan Lama Waktu Nyala Lilin

Tabel 1. Hasil Pengamatan Pemindahan Panas pada Lampu Teplok

Titik Pengamatan	Jenis Pemindahan Panas	Keterangan
A (ujung bawah)	Radiasi, Konduksi	51”15
B (antara ujung atas-bawah)	Konduksi (lebih aktif), Konveksi, Radiasi	34”29
C (ujung atas)	Radiasi, Konveksi	41”99

B.     Pembahasan

Sesuai yang dikatakan Ali Putra bahwa terjadinya api adalah akibat bergabungnya tiga unsur untama pembentuk api, yakni panas, bahan bakar (fuel), dan oksigen. Nyala api yang tampak terlihat oleh mata dalam bentuk pijaran energi akibat adanya proses kimia, oksidasi dan eksotermal.

Dalam praktikum ini, lilin berperan sebagai bahan bakar, yang kemudian di rangsang dengan panas dari korek api, sedangkan lingkungan sekitar menyediakan oksigen. Penutupan nyala lilin dengan menggunakan gelas bervolume untuk membuktikan bahwa oksigen merupakan faktor pembatas nyala api. Semakin tinggi volume gelas yang digunakan untuk menutup nyala lilin, semakin lama nyala api lilin dapat padam, hal ini dapat dilihat pada grafik 1. Sesuai dengan teori yang dikatakan Stefan, apabila ketiga unsur (panas, bahan bakar, dan okesigen) bertemu dengan kosentrasi yang tepat, maka terjadi proses pembakaran. Oksigen yang tersedia dalam volume gelas yang lebih besar ukurannya jumlahnya tentu lebih banyak, sehingga wajar jika nyala api lilinnya lebih lama. Padamnya api lilin yang ditutup dengan gelas menunjukan bahwa ketersidiaan oksigen dalam gelas habis. Sehingga ketiga unsur tidak menemukan kosentrasi yang tepat, dengan demikian proses pembakaran tidak dapat terjadi.

Praktikum yang kedua membahas tentang perambatan panas. Stefan mengatakan ada tiga macam perambatan panas, yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi (pancaran). Dalam uji perambatan panas pada semprong lampu teplok, lokasi A (ujung bawah) lebih lama panas dari pada ujung atas (lokasi C), kemudian yang peling cepat panas yaitu lokasi B (antara ujung bawah dan atas). Lihat tabel 1. Kenapa bisa demikian, perambatan panas yang tejadi pada lokasi A hanya ada dua yaitu konduksi dan radiasi. Pada lokasi C hanya ada dua juga, yaitu radiasi dan konveksi. Sedangkan pada lokasi B terdapat tiga macam perambatan panas yakni, radiasi, konveksi, dan konduksi. Pancara api menimbulkan rambatan panas radiasi secara otomatis karena rambatan panas radiasi terjadi berdasarkan gelombang elektromagnetik. Pada lokasi A, panas yang sudah merambat pada semprong, deteruskan keluar dengan rambatan secara konduksi. Pada lokasi B, udara panas yang naik keatas merupakan rambatan secara konveksi, partikel-partikel udara menyentuh partikel semprong sehingga terjadi aliran panas. Dan kemudian diteruskan secara konduksi. Pada lokasi C, panas yang mengalir ke lokasi tersebut terjadi akibat aliran udara panas yang naik sampai pada lokasi C.

Jadi yang bisa kita simpulkan pada fenomena tersebut, yaitu semakin banyak bentuk rambatan panas yang terlibat, maka semakin cepat pula panas dapat mengalir.

KESIMPULAN

Pembakaran dapat terjadi apabila terdapat tiga komponen atau yang sering disebut segitiga api, yaitu adannya bahan bakar (fuel), sumber panas, dan oksigen. Pada proses pembakaran, jenis perambatan panas yang terjadi juga ada tiga, yaitu radiasi,  konveksi, dan konduksi.

DAFTAR PUSTAKA

Aliputra, Bram. 2009. Teori Segitiga Api. [terhubung berkala] http://www.uklik.net/2009/12/16/teori-segitiga-api/feed.html [diunduh tanggal 28 Februari 2011]

Sentanuhady, Jayan. 2007. Syarat Terjadinya Pembakaran. [terhubung berkala] http://gudangilmu.org/feed/syarat_terjadinya_pembakaran.html [diunduh tanggal 28 Februari 2011]

Stefan. 2010. Bahan Bakar & Proses Pembakaran. [terhubung berkala] http://ss-stefan.blogspot.com/bahan_bakar_&_proses_pembakaran.html [diunduh tanggal 28 Februari 2011]

LAMPIRAN

Tabel  1. Hasil Pengamatan Volume Gas dan Lama Penyalaan

Volume Gelas (ml)	Lama lilin menyala (detik)			Rata-rata (detik)
	1	2	3
200	06”10	07”14	06”69	6.64
300	09”50	09”28	10”41	9.73
500	16”53	15”11	17”66	16.43
1000	21”94	22”35	16”63	20.31