Upload
fathi-rifati-azkiah
View
222
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
laporan kimia fisik modul K-1
Citation preview
Laporan Praktikum KI2142
Kimia Fisik
Percobaan K-1
Viskositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu
Nama : Fathi Rifati Azkiah
NIM : 12513041
Kelompok, Shift : 1, Senin pukul 08.00-12.00 WIB
Tanggal percobaan : 28 Oktober 2014
Tanggal pengumpulan : 4 November 2014
Asisten : Anisah Erika R. (20514059)
Phutri Milana (30513005)
LABORATORIUM KIMIA FISIK
PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2014
I. Judul Percobaan
Viskositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu
II. Tujuan Percobaan
- Menghitung viskositas cairan dengan menggunakan metode oswald
- Menentukan pengaruh temperatur terhadap viskositas cairan
-
III. Teori Dasar Viskositas didefinisikan sebagai tekanan yang dilakukan suatu lapisan fluida
terhadap lapisan lain. Setiap cairan memiliki viskositas yang berbeda-beda. Salah satu
penyebabnya adalah karena pengaruh ada atau tidaknya gugus hidroksida yang
memungkinkan terjadinya ikatan hidrogen (ikatan hidrogen lebih kuat daripada interaksi
dipol-dipol biasa). Ikatan hidrogen memperbesar viskositas cairan. Selain itu, viskositas
cairan juga dipengaruhi oleh suhu, semakin tinggi suhu suatu cairan maka viskositas
menurun.
Gaya (f) yang diperlukan untuk mempertahankan beda kecepatan (dc) antar lapisan
dengan jarak tertentu (dr) diungkapkan sebagai : f=xxdc/dr. Kebalikan dari viskositas
disebut fluiditas, =1/ yang merupakan ukuran kemudahan mengalir suatu fluida.
Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan yaitu dengan metode kapiler
dari Poiseuille. Pada metode ini diukur waktu (t) yang diperlukan oleh volume tertentu
cairan (V) untuk mengalir melalui pipa kapiler di bawah pengaruh tekanan penggerak (P)
yang tetap : =xR4xPxt / (8xVxL).
Metode Oswald merupakan suatu metode variasi dari metode Poiseuille yang
menggunakan viskometer Oswald, seperti gambar :
Prinsipnya, sejumlah tertentu cairan
dimasukkan ke dalam A, kemudian dengan cara
menghisap/meniup sehingga cairan di bawah ke B
sampai melewati garis M. Selanjutnya cairan dibiarkan
mengalir secara bebas dan diukur waktu yang
diperlukan untuk mengalir dari garis M ke N. Pada saat
proses mengalirnya cairan melalui pipa kapiler,
tekanan penggerak tidak tetap dan pada setiap saat
(P=xgxh), dengan h adalah tinggi permukaan cairan
pada kedua reservoir alat, g adalah percepatan gravitasi
dan adalah rapat massa cairan.
Karena pada metode ini selalu diperhatikanaliran
cairan dari M ke N dan menggunakan viskometer yang sama,
maka viskositas suatu cairan dapat ditentukan dengan
membandingkan hasil pengukuran waktu (t), rapat massa cairan
() terhadap waktu (t0) dan rapat massa cairan pembanding (0)
M
m
N
A
B
yang diketahui viskositasnya pada suhu pengukuran, dapat
dinyatakan : /0=t/(0xt0) atau =xtx0/(0xt0)
Sesuai dengan hukum Maxwell-Boltzman, pengaruh suhu terhadap viskositas
dinyatakan dengan persamaan empirik: =xeE/RT atau ln =E/RT+ln, dimana E=energy
ambang per mol dan A= tetapan yang bergantung pada massa molekul relatif dan volume
molar cairan. Untuk cairan yang terasosiasi , Batschinski mengaitkan koefisien viskositas
dengan volume jenis pada suhu yang sama sebagai : =c/(v-b) atau v=b+/c=b+c dengan
b,c= tetapan yang bergantung pada jenis zat cair dan v=volume jenis(cm3/gr).
IV. Data Pengamatan
Truang = 26oC
Wpikno kosong :
- sistem air-etanol = 19,14 gram
- sistem air-kloroform = 19,77 gram
Sistem Zat T
(oC)
Wpikno+zat
(gram)
tzat (s) tair (s) Wpikno+air
(gram) t1 t2 t3
trata-
rata t1 t2 t3
trata-
rata
Air-Etanol
26 40,25 9,45 9,6 9,4 9,483 6,45 6,55 6,5 6,5 45,22
30 40,10 9,2 9,1 9,1 9,13 - - - - -
35.5 39,91 8,5 8,2 8,1 8,27 - - - - -
40 39,82 7,5 7,8 7,6 7,63 - - - - -
Air-Kloroform
26 57,74 5 4,9 4,9 4,93 9 9,1 9 9,03 45,38
30 57,23 5 5 5 5 - - - - -
35.5 56,98 4,4 4,5 4,4 4,43 - - - - -
40 56,71 4,3 4,4 4,3 4,33 - - - - -
V. Pengolahan Data
1. Volume piknometer (Vp)
Vp = (Wpikno+air) (Wpikno)
air pada Truangan
Tabel CRC (terdapat pada lampiran) digunakan untuk mengetahui air pada T
tertentu.
1. Sistem air dan etanol
a. Suhu 26C (air = 0.996783 gram/cm3)
Vp = (45,22 gram) (19,14 gram)
0.996783gram
cm3
= 26,1642 cm3
b. Suhu 30C (air = 0.995646 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan
data pada suhu 26C)
Vp = (45,22 gram) (19,14 gram)
0.995646gram
cm3
= 26,194 cm3
c. Suhu 35,5C (air = 0.9938620 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan
data pada suhu 26C)
Vp = (45,22 gram) (19,14 gram)
0.9938620gram
cm3
= 26,2411 cm3
d. Suhu 40C (air = 0.9922187 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan
data pada suhu 26C)
Vp = (44,22 gram) (19,14 gram)
0.9922187 gram/cm3
= 26,2845 cm3
2. Sistem air dan kloroform
a. Suhu 26C (air = 0.996783 gram/cm3)
Vp = (45,38 gram) (19.77 gram)
0.996783gram
cm3
= 25, 693 cm3
b. Suhu 30C (air = 0.995646 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan
data pada suhu 26C)
Vp = (45,38 gram) (19.77 gram)
0.995646gram
cm3
= 25, 722 cm3
c. Suhu 35,5C (air = 0.9938620 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan
data pada suhu 26C)
Vp = (45,38 gram) (19.77 gram)
0.9938620gram
cm3
= 25,7682 cm3
d. Suhu 40C (air = 0.9922187 gram/cm3), (Wpikno+air menggunakan
data pada suhu 26C)
Vp = (45,38 gram) (19.77 gram)
0.9922187 gram/cm3
= 25,811 cm3
2. Penentuan zat (etanol dan kloroform) pada berbagai suhu
zat = (Wpiknometerzat) (Wp)
Vp
1. Sistem air dan etanol
a. Suhu 26C
etanol = (40,25 gram) (19,14 gram)
26,1642 cm3
= 0,8068 gram/cm3
b. Suhu 30C
etanol = (40,10 gram) (19,14 gram)
26,194 cm3
= 0,8002 gram/cm3
c. Suhu 35,5C
etanol = (39,91 gram) (19,14 gram)
26,2411 cm3
= 0,7915 gram/cm3
d. Suhu 40C
etanol = (39,82 gram) (19,14 gram)
26,2845 cm3
= 0,7868 gram/cm3
2. Sistem air dan kloroform
a. Suhu 26C
kloroform = (57,74 gram) (19,77 gram)
25,693 cm3
= 1,4778 gram/cm3
b. Suhu 30C
kloroform = (57,23 gram) (19,77 gram)
25,722 cm3
= 1,4563 gram/cm3
c. Suhu 35,5C
kloroform = (56,98 gram) (19,77 gram)
25,7682 cm3
= 1,444 gram/cm3
d. Suhu 40C
kloroform = (56,71 gram) (19,77 gram)
25,811 cm3
= 1,4312 gram/cm3
3. Penentuan viskositas () zat
zat = tr zat x zat
tr air x air x air
nilai air didapat dari literatur yang akan dicantumkan dalam perhitungan di bawah.
1. Sistem air dan etanol
a. Suhu 26C (air = 0,000871 kg(ms)-1)
zat = 9,483 x 0,8068
6,5 x 0.996783 x 0,000871
= 0,00102853 kg(ms)-1
b. Suhu 30C (air = 0,000798 kg(ms)-1), (tr air menggunakan data pada
suhu 26C)
zat = 9,13 x 0,8002
6,5 x 0.995646 x 0,000798
= 0,00090085 kg(ms)-1
c. Suhu 35,5C (air = 0,000720 kg(ms)-1, dengan catatan dilakukan
pendekatan kepada referensi pada suhu 35C, karena tidak menemukan
referensi untuk suhu tersebut), (tr air menggunakan data pada suhu
26C)
zat = 8,27 x 0,7915
6,5 x 0.9938620 x 0,000720
= 0,0007295 kg(ms)-1
d. Suhu 40C (air = 0,000653 kg(ms)-1)
zat = 7,63 x 0,7868
6,5 x 0.9922187 x 0,000653
= 0,000608 kg(ms)-1
2. Sistem air dan kloroform
a. Suhu 26C (air = 0,000871 kg(ms)-1)
zat = 4,93 x 1,4778
9,03 x 0.996783 x 0,000871
= 0,000705 kg(ms)-1
b. Suhu 30C (air = 0,000798 kg(ms)-1), (tr air menggunakan data pada
suhu 26C)
zat = 5 x 1,4563
9,03 x 0.995646 x 0,000798
= 0,000646 kg(ms)-1
c. Suhu 35,5C (air = 0,000720 kg(ms)-1, dengan catatan dilakukan
pendekatan kepada referensi pada suhu 35C, karena tidak menemukan
referensi untuk suhu tersebut), (tr air menggunakan data pada suhu
26C)
zat = 4,43 x 1,444
9,03 x 0.9938620 x 0,000720
= 0,000513 kg(ms)-1
d. Suhu 40C (air = 0,000653 kg(ms)-1)
zat = 4,33 x 1,4312
9,03 x 0.9922187 x 0,000653
= 0,000452 kg(ms)-1
4. Penentuan E dan A
1. Sistem air dan etanol
Larutan T(C) 1/T (1/K) zat (kg(ms)-
1) ln
Air
26 0,003343 0,000871 -7,045869
30 0,003299 0,000798 -7,133402
35,5 0,00324 0,000720 -7,236259
40 0,003193 0,000653 -7,333933
Zat (etanol)
26 0,003343 0,00102853 -6,879625
30 0,003299 0,00090085 -7,012172
35,5 0,00324 0,0007295 -7,223151
40 0,003193 0,000608 -7,405336
Diketahui bahwa dari persamaan :
ln =
.
1
+ ln A (y = mx + c),
dimana R = 8,314 J mol-1 K-1 (bilangan Avogadro)
didapat :
E etanol = m grafik x R
= 3516,5302 x 8,314
= 29236,4321 J/mol
E air = m grafik x R
= 1928,4224 x 8,314
= 16032,90383 J/mol
A etanol = ec grafik, dimana e = konstanta Euller
= e-18,625
= 8,152 x 10-9
y = 1928,4224x - 13,492
y = 3516,5302x - 18,625
-7,5
-7,4
-7,3
-7,2
-7,1
-7
-6,9
-6,8
0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034
Air
Etanol
Linear (Air)
Linear (Air)
1/T ln
2. Sistem air dan kloroform
Larutan T(s) 1/T (1/s) zat(kg(ms)-
1) ln
Air
26 0,003343 0,000871 -7,045869
30 0,003299 0,000798 -7,133402
35,5 0,00324 0,00072 -7,236259
40 0,003193 0,000653 -7,333933
Zat
(kloroform)
26 0,003343 0,000705 -7,257313
30 0,003299 0,000646 -7,344711
35,5 0,00324 0,000513 -7,575235
40 0,003193 0,000452 -7,701828
Diketahui bahwa dari persamaan :
ln =
.
1
+ ln A (y = mx + c),
dimana R = 8,314 J mol-1 K-1 (bilangan Avogadro)
didapat :
E kloroform = m grafik x R
= 3091,6494 x 8,314
= 25703,97311 J/mol
A kloroform = ec grafik, dimana e = konstanta Euller
= e-17,5756
= 2,3282 x 10-8
y = 1896,957x - 13,388
y = 3091,6494x - 17,5756
-7,8
-7,7
-7,6
-7,5
-7,4
-7,3
-7,2
-7,1
-7
0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034
Air
Kloroform
Linear (Air)
Linear (Kloroform)
1/T ln
5. Penentuan tetapan Van der Waals
1. Sistem air dan etanol
Larutan T(C) zat
(g/cm3) 1/ zat (kg(ms)-1) 1/
Air
26 0,99678 1,003227 0,000871 1148,105626
30 0,99565 1,004373 0,000798 1253,132832
35,5 0,99386 1,006176 0,00072 1388,888889
40 0,99222 1,007842 0,000653 1531,393568
Zat
(etanol)
26 0,8068 1,239464 0,00102853 972,2613828
30 0,8002 1,249688 0,00090085 1110,062719
35,5 0,7915 1,263424 0,0007295 1370,801919
40 0,7868 1,270971 0,000605 1652,892562
y = 1896,957x - 13,388
y = 3516,5302x - 18,625
y = 3091,6494x - 17,5756
-7,8
-7,7
-7,6
-7,5
-7,4
-7,3
-7,2
-7,1
-7
-6,9
-6,8
0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335 0,0034
Air
Etanol
Kloroform
Linear (Air)
Linear (Etanol)
Linear (Kloroform)
1/T ln
Diketahui bahwa dari persamaan :
1
=
1
x + b (y = mx + c),
dimana b = tetapan van der Waals
didapat :
b etanol = 0,9892 L mol-1
2. Sistem air dan kloroform
Larutan T(C) zat
(g/cm3) 1/
zat (kg(ms)-
1) 1/
Air
26 0,99678 1,003227 0,000871 1148,105626
30 0,99565 1,004373 0,000798 1253,132832
35,5 0,99386 1,006176 0,00072 1388,888889
40 0,99222 1,007842 0,000653 1531,393568
Zat
(kloroform)
26 1,4778 0,676682 0,000705 1418,439716
30 1,4563 0,686672 0,000646 1547,987616
35,5 1,444 0,692521 0,000513 1949,317739
40 1,4312 0,698714 0,000452 2212,389381
y = 4,5847x10-5 x + 1,1974
y = 12186x10-5 x + 0,9892
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 500 1000 1500 2000
Air
Etanol
Linear (Air)
Linear (Etanol)
1/
1/
Diketahui bahwa dari persamaan :
1
=
1
x + b (y = mx + c),
dimana b = tetapan van der Waals
didapat :
b kloroform = 0,645 L mol-1
6. Penentuan galat viskositas
Galat viskositas didapatkan dengan perhitungan :
) %
a. Galat viskositas etanol pada suhu 30oC
Diketahui viskositas etanol pada suhu 30oC adalah 0,001 kg(ms)-1 (0,010,00090085)x100%
0,00090085 = 10,072 %
b. Galat viskositas etanol pada suhu 40oC
Diketahui viskositas etanol pada suhu 40oC adalah 0,00083 kg(ms)-1
(0,000830,000608)
0,000608 = 36,5 %
VI. Pembahasan (ditulis di halaman selanjutnya)
y = 12186x10-5 x + 0,9892
y = 2,447x10-5 x + 0,645
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 500 1000 1500 2000 2500
Air
Kloroform
Linear (Air)
Linear (Kloroform)
1/
1/
VII. Kesimpulan 1. Viskosita Etanol
Larutan T(C) zat
(g/cm3) 1/ zat (kg(ms)-1) 1/
Zat
(etanol)
26 0,8068 1,239464 0,00102853 972,2613828
30 0,8002 1,249688 0,00090085 1110,062719
35,5 0,7915 1,263424 0,0007295 1370,801919
40 0,7868 1,270971 0,000605 1652,892562
Viskositas Kloroform
Larutan T(C) zat
(g/cm3) 1/
zat (kg(ms)-
1) 1/
Zat
(kloroform)
26 1,4778 0,676682 0,000705 1418,439716
30 1,4563 0,686672 0,000646 1547,987616
35,5 1,444 0,692521 0,000513 1949,317739
40 1,4312 0,698714 0,000452 2212,389381
2. Dapat diketahui bahwa semakin tinggi suhu maka nilai viskositas dari suatu larutan
akan semakin berkurang.
VIII. Saran
Dalam percobaan ini disarankan agar jangan lupa untuk mencuci bersih alat alat bila ingin
mengganti jenis cairan yang akan dihitung agar tetap streril. Disarankan juga agar menghitung
waktu dengan stopwatch dengan teliti dan jeli agar tidak terjadi kesalahan data pada percobaan
ini.
IX. DAFTAR PUSTAKA
- Jesperson, N.D. Brady, J.E. dan Hyslop, A.Chemistry: The Molecular Nature of
Matter, ed.6, 2012, Hal.539-540
- Atkins, P.W. dan Julio De Paulia, Physical Chemistry, ed.8, 2006, Hal.665-667
- Mortimer, R.G. Physical Chemistry, ed.3, 2008, Hal. 444-457
- http://www.convertworld.com/id/viskositas-dinamis/Poise.html diakses pada
tanggal 4 November 2014 pukul 5.40 WIB
- http://yovayuvitasari.blogspot.com/2013/03/viskositas.html diakses pada tanggal 4
November 2014 pukul 6.08 WIB
X. Lampiran
Pertanyaan
1. Apa yang dimaksud dengan bilangan Reynold dan bagaimana hubungannya
dengan aliran laminar?
Jawab : Bilangan Reynold adalah bilangan yang mempengaruhi aliran fluida.
Bilangan Reynold digunakan untuk mengidentifikasi jenis aliran, misalnya
laminar atau turbulen. Pada aliran laminar, fluida bergerak dengan lapisan-
lapisan membentuk garis alir tidak berpotong satu sama lain. Aliran laminer
digambarkan sebagai filamen panjang yang mengalir sepanjang aliran pada laju
aliran rendah. Aliran ini memiliki bilangan Reynold
waktu, serta massa jenis dan waktu pembanding. Viskositas sebanding dengan
massa jenis, dan massa jenis berbanding terbalik dengan waktu. Semakin panas
suhu maka waktu aliran turun dari garis M menuju N akan semakin cepat atau
singkat, sehingga makin cepat waktu maka massa jenis pun akan meningkat, dan
semakin cepat waktu yang berarti suhu semakin meningkat menyebabkan massa
jenis pun akan semakin kecil.
4. Mengapa viskositas air lebih besar daripada kloroform sedangkan densitas
kloroform lebih besar?
Jawab : . Viskositas air lebih besar daripada kloroform karena gerakan partikel
air lebih lambat sehingga viskositasnya meningkat. Molekul
semakin merenggang sehingga molekul-molekul pada tiap bahan tersebar dan
menyebabkan massa melonggar. Selain itu juga terjadiinteraksi di antara
molekul-molekul zat yang melibatkan ikatan hidrogen yang menyebabkan jarak
antar molekul juga semakin besar pada air intinya ikatan hydrogen pada air
menyebabkan viskositas yang besar.sedangkan densitas kloroform lebih
besarkarena massa kloroform lebih besar daripada massa air.
CRC Table
Viskositas Air
Data viskositas kloroform
25oC