Menghitung Kebocoran

Seperti yang sudah gw sebut sebelumnya, ngga ada yang sempurna di dunia ini. Termasuk juga ga ada yang namanya ruang tertutup sempurna, alias ga ada bocor sama sekali. Untuk mengetahui berapa tingkat kebocoran yang ada, digunakan alat Leak Detector. Apa yang di deteksi oleh Leak Detector adalah masa gas yang keluar dari tempat kebocoran per satuan waktu tertentu seperti Pa.m3/s, atau g/a(gram per tahun).

Salah satu contoh gas yang digunakan untuk menghitung kebocoran adalah Freon R12 (CCl2F2) -jenis freon macem2-. Pada kondisi ideal (tekanan 1atm, suhu 0C dan volume 22,4l) Gas R12 memiliki massa sebesar

= MarC + 2xMarCl + 2xMarF ;Mar = masa atom relatif
= (12 + 2x35 + 2x19)g
= 120g

1 gram gas R12 memiliki volume sebesar

= 22,4l/120g
= 22400cc/120g
= 186,6 cc

sebagai contoh, R12 akan digunakan dalam lingkungan bersuhu 23C dengan tingkat kebocoran maksimal 1x10-5 cc/s. karena lingkungan yang tidak dalam keadaan ideal, otomatis volume yang diperlukan oleh 1 gram gas R12 berubah. dengan salah satu persamaan dari hukum boyle, perubahan volume tersebut bisa di hitung sebagai :

V1.T1 = V2.T2 ;T = suhu udara mutlak (Kelvin)
186,6 x (0 + 273) = V2 x (273 + 23)
V2 = 202,3 cc

Kebocoran pertahun yang di bolehkan adalah

= 365hari x 24jam x 60menit x 60detik x 1x10-5cc/s
= 315,36 cc/a

atau

= 315,35/202,3
= 1,56 g/a

dengan demikian, pada saat pengetesan berlangsung, jika didapati gas R12 dengan jumlah lebih dari 1,56 g/a maka tingkat kebocorannya bisa dibilang telah melampaui batas.

Avogadro dan Boyle

6,02 x 10²³ ,adalah angka yang penting buat dunia kimia, yang dinyatakan oleh Amedeo Avogadro, seorang ilmuwan dari Itali. Angka ini sendiri di dapat dari banyaknya partikel pada tepat 12 gram karbon 12 dengan kondisi suhu 0^oC, tekanan udara 1 atm, dan volume 22,4 liter. Pada perkembangannya diketahui bahwa dalam kondisi yang sama, jumlah partikel untuk senyawa apapun tetaplah 6,02 x 10²³. Yang kemudian membedakan adalah masanya. Dengan mengambil karbon sebagai perbandingan, bisa diketahui besarnya masa untuk unsur unsur kimia yang lain. Hasilnya bisa kita lihat terpampang di tabel periodik unsur yang sekarang sering kita lihat itu. Dalam dunia per-vacuum-an, perhitungan masa suatu senyawa adalah penting, misalnya untuk menentukan masa gas yang digunakan untuk menguji kebocoran suatu ruang vacuum. Sebagai penghargaan terhadap penemuannya, angka 6,02 x 10²³ diberi nama konstanta Avogadro.

Ditempat dan waktu yang terpisah, Robert.F Boyle (bukan Boyke!) menemukan hubungan hubungan antara tekanan udara dan volume. Dengan jumlah partikel yang sama dengan suhu yang tetap, didapati bahwa tekanan udara dikali volume menghasilkan angka yang konstan.

P₁V₁ = P₂V₂

Dengan demikian, bisa disimpulkan bahwa untuk menghasilkan tekanan udara tertentu, kita tinggal merubah volume ruang di sekitar gas. Hal ini menjadi prinsip dasar pembuatan pompa vacuum.

Inset : Amedeo Avogadro dan Robert.F Boyle

Vacuum adalah...

Gw ditargetin sama bos gw lulus 真空技術者2級 -baru tau ada sertifikat ginian. jadi kegiatan gw tiap harinya adalah belajar tentang 真空(sinkuu). berhubung tiap minggu ada laporan, gw juga pengen nulis disini deh biar ga lupa.

OK, lets begin!

真空とは…dalam bahasa inggrisnya adalah vacuum. kalo bahasa indonesianya -gw ambil mentah mentah dari kamus- artinya keadaan hampa udara. tapi sebenernya ada definisi resmi dari vacuum itu sendiri. "keadaan yang dibuat dimana tekanan udara lebih rendah dari tekanan atmosfer", kurang lebih begitu definisi dari JIS(Japan Industries Standard). JIS sendiri mengambil definisi ini dari ISO (International Standard Organization). Tekanan 1 atmosfer sendiri adalah tekanan udara multak pada ketinggian 0m dari permukaan air. 1 atmosfer (atm) didefinisikan sebagai

1atm = 1,013 x 10⁵ Pascall(Pa)

Definisi dari 1 pascall sendiri adalah tekanan udara 1 Newton pada permukaan seluas 1m².

Berdasarkan besarnya tekanan udara, keadaan vacuum dibagi lagi menjadi :

Vacuum rendah = diatas 100Pa

Vacuum menengah = 100Pa – 10^-1Pa

Vacuum tinggi = 10^-1Pa – 10^-5Pa

Vacuum sangat tinggi = dibawah 10^-5Pa

Pembagian ini berdasarkan ketinggian posisi dari permukaan laut. Makin tinggi tempatnya, makin rendah tekanannya, makin sedikit gas yang ada. Paling gampang membayangkan kalo lagi naik gunung, berasa udara makin tipis kan? Udara sendiri kan gas, sementara kita tahu kalau gas punya partikel yang bergerak secara random dan bebas. Setiap partikel udara yang membentur benda di sekitarnya akan memberikan tekanan pada benda tersebut. Semakin banyak partikel udara yang membentur, makin tinggi tekanan yang dihasilkan. Ini menjelaskan bahwa pada tempat yang tinggi memiliki tekanan udara yang rendah, karena partikel udara yang sedikit punya kesempatan membentur yang lebih sedikit juga.

relasi ketinggian dan tekanan udara dalam milibar

1 milibar = 1000Pa

Kapan kita butuh keadaan vacuum? Jawabannya bisa beragam tapi satu yang paling jelas adalah saat kita memerlukan kondisi “bersih”. Ingat bahwa

Vacuum = sedikit udara = sedikit partikel gas yang tidak diperlukan

Contohnya bisa dilihat pada solar cell atau baterai tenaga matahari. Solar cell perlu menerima cahaya sebanyak banyaknya untuk menghasilkan daya semaksimal mungkin. Oleh karena itu, pada proses pembuatannya diperlukan kondisi vacuum supaya tidak ada partikel partikel pengganggu yang melekat pada permukaan solar cell yang akan menghalangi cahaya.

Pada kenyataannya tidak ada yang namanya kondisi vacuum sempurna, bahkan di luar angkasa sekalipun. Yang ada adalah usaha untuk membuat kondisi mendekati vacuum sempurna – dimana kesempurnaan adalah selalu milik Sang Khalik-