Mata kuliah : Perlindungan Hutan
Hari/tanggal : Rabu / 23 Februari 2011
Kelas : Laboratorium Kebakaran Hutan
Segitiga Api dan Pemindahan Panas
Oleh
Jajang Roni Aunul K. E14090090
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
|
sangat membantu, terima kasih
BalasHapus