Laporan Kimia Fisik KI-3141

PERCOBAAN K-1VISKOSITAS CAIRAN SEBAGAI FUNGSI SUHU

Nama : Kartika Trianita

NIM : 10510007

Kelompok : 2

TanggalPercobaan :12 Oktober 2012

TanggalLaporan : 22 Oktober 2012

Asisten :Adri Nora (10509037)

Laboratorium Kimia Fisik

Program Studi Kimia

FakultasMatematikadanIlmuPengetahuanAlam

InstitutTeknologi Bandung

2012

Viskositas Cairan Sebagai Fungsi Suhu

I. Tujuan Percobaan

1. Menentukan viskositas kloroform dan toluen dengan metoda Oswald.

2. Menentukantetapan van der waals kloroform dan toluen.

3. Menentukan nilai E kloroformdan toluene.

II. Teori Dasar

Setiap fluida memiliki kekenyalan yang berbeda. Kekenyalan atau dengan kata

lain disebut viskositas merupakan tahanan yang dilakukan suatu lapisan terhadap

lapisan lainnya. Hal ini bisa terjadi disebabkan adanya gaya gesekan yang menyusun

suatu fluida. Molekul yang membentuk fluida saling bergesekan ketika fluida

mengalir. Viskositas disebabkan oleh adanya gaya kohesi (gaya tarik-menarik

antarmolekul sejenis) pada zat cair. Sedangkan pada zat berbentuk gas, viskositas

disebabkan tumbukan antarmolekul.

Fluida yang lebih cair akan lebih mudah mengalir, artinya viskositasnya

semakin kecil. Viskositas cairan murni adalah indeks hambatan aliran cairan. Aliran

cairan terdiri dari dua kelompok berdasarkan bilangan Reynoldnya, yaitu aliran

laminar dan aliran turbulen. Aliran laminar menggambarkan laju aliran kecil pada

sebuah pipa dengan diameter kecil, sedangkan aliran turbulen menggambarkan laju

aliran besar pada sebuah pipa dengan diameter besar.

Kebalikan dari viskositas adalah fluiditas, yaitu ukuran kemudahan mengalir

dalam suatu fluida. Hukum viskositas Newton menyatakan bahwa untuk laju

perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tekanan geser berbanding lurus

dengan viskositas. Zat cair mempunyai beberapa sifat sebagai berikut.

a.       Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair akan terbentuk

permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer.

b.      Mempunyai rapat masa dan berat jenis.

c.       Dapat dianggap tidak termampatkan.

d.      Mempunyai viskositas (kekentalan).

e.       Mempunyai kohesi, adesi dan tegangan permukaan.

Sesuai hokum distribusi Maxwell-Boltzmann, jumlah molekul yang memiliki

energi yang diperlukan untuk mengalir, dihubungkan oleh faktor e -E/RT dan viskositas

sebanding dengan e-E/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhu terhadap viskositas

dinyatakan dengan persamaan empiris sebagai berikut.

= A e-E/RT

A merupakan tetapan yang sangat tergantung pada massa molekul relatif dan volume

molar cairan dan E adalah energi ambang per mol yang diperlukan untuk proses

awal aliran.

III. Data PengamatanT ruang = 26oC

pikno

massa

(g)

kosong 19,84

+air 43,91

+klorofor

m 55,82

 +toluen 40,69

zatT = 30oC T = 35oC T = 40oC

t1 t2 t3 trata-rata t1 t2 t3 trata-rata t1 t2 t3 trata-rata

air 5,6 5,7 5,6 5,633 5,5 5,5 5,5 5,500 5,2 5,2 5,1 5,167

toluen 4,8 4,7 4,8 4,767 4,7 4,7 4,5 4,633 4,6 4,6 4,6 4,600

kloroform 3,9 3,8 3,8 3,833 3,9 3,8 3,9 3,867 3,7 3,6 3,7 3,667

III. Pengolahan Data

1. Penentuan ρ larutan

Pada T = 30oC

Vpikno = mpikno+air - mpikno

ρair

= 43,91 gram – 19,84 gram

0,9956511 gram/ml

= 24,1751 ml.

Diketahui air pada 35oC = 0,9940359 dan air pada 40oC = 0,9922204. Dengan

perhitungan yang sama, diperoleh Vpikno pada berbagai suhu sebagai berikut.

Suhu Vpikno30 24,175135 24,2144

240 24,2587

2

kloroform = massapikno+kloroform – massapiknokosong

Vp

= 55,82 gram – 19,84 gram

24,1751 ml

= 1,4883 gram ml-1

Diketahui Dengancaraperhitungan yang sama diperoleh ρ larutansebagai berikut.

Larutan 

T = 30oC T = 35oC T = 40oCkloroform 1,488308 1,485892 1,483178Toluen 0,861057 0,861057 0,859485

2. PenentuanViskositas

Pada T = 30oC

ηkloroform = ρ kloroform x t kloroform

ρ air x t air.ηair =

1,488308gram

mlx3,833 s

0,9 956511gram

mlx 5,633 s

.0,000798kg

m. s

= 8,13.10-4 Pa.s

Dengancaraperhitungan yang samaakandiperolehnilai η larutan lainnya sebagai

berikut.

LarutanViskositas, (Pa.s)

T = 30oC T = 35oC T = 40oCkloroform 8,112x10-4  7,5730x10-4  6,9291x10-4

Toluen 5,84x10-4  5,2503x10-4  5,0328x10-4

3. PenentuanE dan A

0.00318 0.0032 0.00322 0.00324 0.00326 0.00328 0.0033 0.00332

-7.3

-7.25

-7.2

-7.15

-7.1

-7.05

-7

f(x) = 1436.92307692308 x − 11.8575769230769R² = 0.99962099802707

Kloroform

Axis Title

Axis

Title

Dari grafik di atas, diperoleh persamaan garisy = 1436,x - 11,85

ln η = ER

1T

+ ln A

ln A = -11,85A = 7,139.10-6

ER

= 1436

E = 1436 x 8,314 = 11.938,904 J

Kloroform

η (Pa.s) T (oC) ln η 1/T0,00081148 303 -7,1167 0,00330,00075730 308 -7,1858 0,003250,00069291 313 -7,2746 0,00319

Grafik ln 1/ terhadap 1/T

0.00318 0.0032 0.00322 0.00324 0.00326 0.00328 0.0033 0.00332

-7.65

-7.6

-7.55

-7.5

-7.45

-7.4

-7.35

f(x) = 1355.98901098902 x − 11.932210989011R² = 0.911382508092627

Toluen

1/T

ln 1

/

Dari grafik di atas, diperoleh persamaan garisy = 1356x - 11,93

ln η = ER

1T

+ ln A

ln A = -11,93A = 6,570.10-6

ER

= 1356

E = 1356 x 8,314 = 11.273,784 J

4. Penentuan Tetapan Van der Waals

Kloroform

η (Pa.s) ρ (kg/L) 1/η 1/ρ0,0008114

8 1488,311232,3

20,0006

70,0007573

0 1485,891320,4

80,0006

70,0006929

1 1483,181443,1

90,0006

7

Toluenη (Pa.s) T (K) ln η 1/T

0,00058566 303 -7,4428 0,00330,00052503 308 -7,5521 0,003250,00050328 313 -7,5944 0,00319

1200 1250 1300 1350 1400 1450 15000.0006705

0.0006710.0006715

0.0006720.0006725

0.0006730.0006735

0.0006740.0006745

0.000671903030954573

0.000672997328200608

0.000674226998745939f(x) = 1.09578616417404E-08 x + 0.000658446617453114

R² = 0.996320421653673

Kloroform

1/η

1/ρ

y = 1.10-8x + 0,000

V = C(1η

) + b

b = 0,000

Toluenη (Pa.s) ρ (kg/L) 1/η 1/ρ

0,00058566 862,46

1707,48

0,00116

0,00052503 861,06

1904,65

0,00116

0,00050328 859,48

1986,97

0,00116

1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000 20500.001157

0.001158

0.001159

0.00116

0.001161

0.001162

0.001163

0.001164

0.00115947406256522

0.0011613592548719

0.00116349420579886

f(x) = 1.35014904256457E-08 x + 0.00113624377606458R² = 0.929472326435578

Toluen

1/η

1/ρ

y = 1.10-8x + 0,001

V = C(1η

) + b

b = 0,001

IV. Pembahasan            Aplikasi percobaan ini adalah sering dijumpai pada pelumas mesin yang

kita kenal dengan oli. Oli yang dibutuhkan tiap-tiap tipe mesin kendaraan berbeda-

beda karena tipe mesin kendaraan juga membutuhkan kekentalan yang berbeda pula.

Sebagai pelumas mesin, oli akan membuat gesekan antar komponen didalam mesin

bergerak lebih halus dengan cara masuk kedalam celah- celah mesin sehingga

memudahkan mesin untuk mencapai suhu kerja yang ideal.

2 faktor- Faktor Yang Mempengaruhi Viskositas

Faktor- fator yang mempengaruhi viskositas adalah sebagai berikut (Bird,

1987):

a.       Tekanan

Viskositas cairan naik dengan naiknya tekanan, sedangkan viskositas gas tidak

dipengaruhi oleh tekanan.

b.      Temperatur

Viskositas akan turun dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas naik dengan

naiknya suhu. Pemanasan zat cair menyebabkan molekul-molekulnya memperoleh

energi. Molekul-molekul cairan bergerak sehingga gaya interaksi antar molekul

melemah. Dengan demikian viskositas cairan akan turun dengan kenaikan temperatur.

c.       Kehadiran zat lain

Penambahan gula tebu meningkatkan viskositas air. Adanya bahan tambahan seperti

bahan suspensi menaikkan viskositas air. Pada minyak ataupun gliserin adanya

penambahan air akan menyebabkan viskositas akan turun karena gliserin maupun

minyak akan semakin encer, waktu alirnya semakin cepat.

d.      Ukuran dan berat molekul

Viskositas naik dengan naiknya berat molekul. Misalnya laju aliran alkohol cepat,

larutan minyak laju alirannya lambat dan kekentalannya tinggi seta laju aliran lambat

sehingga viskositas juga tinggi.

e.       Berat molekul

Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak.

f.       Kekuatan antar molekul

Viskositas air naik denghan adanya ikatan hidrogen, viskositas CPO dengan gugus OH

pada trigliseridanya naik pada keadaan yang sama.

V. Kesimpulan

Viskositas kloroform pada suhu 30oC, 35oC, dan 40oC berturut-turut adalah

8,112x10-4, 7,5730x10-4, dan 6,9291x10-4. Viskositas toluen pada suhu 30oC, 35oC, dan

40oC berturut-turut adalah 5,84x10-4, 5,84x10-4, dan 5,0328x10-4.

Sedangkan nilai E dan tetapan van der waals (b) untuk kloroform berturut-turut

adalah 11.938,904 J dan 0,000. Nilai E dan tetapan van der waals (b) untuk toluen

berturut-turut adalah 11.273,784 J dan 0,001.

VI. Daftar Pustaka

Rao, RR danFasad, KR. 2003.“Effects of Velocity- Slip and Viscosity variation

on Journal Bearings”.Vol 46. Hal 143-152. India

R. Lide, David, et.al. 2004. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press LLC. Halaman 1010-1036

S. Glasstone. 1946. “Textbook of Physical Chemistry”, ed.2. hal 496-500J. A. Kitchener. 1967. “Findlays’s Practical Physical Chemistry”, ed.8. hal 86-91Daniels et al. 1970. “Experimental Physical Chemistry”, ed. 7. Hal 157-161JM. Wilson et al. 1968. “Experimental in Pgysical Chemistry”, ed.2.hal 8-9

VII. LAMPIRAN

Pertanyaan

1. Apakah yang dimaksud dengan bilangan Reynold dan bagaimanakah

hubungannya dengan aliran laminer?

2. Sebutkan cara lain yang dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan.

Berikan penjelasan singkat.

Jawaban Pertanyaan

1. Bilangan Reynold merupakan rasio antara gaya inersia (vsp) terhadap gaya viskos

(μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dalam suatu kondisi

aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk identifikasi jenis aliran, misalnya

laminar dan turbulen. Bilangan Reynold tidak berdimensi. Rumusnya adalah sebagai

berikut.

dengan:vs – kecepatanfluida,L – panjangkarakteristik,μ – viskositasabsolutfluidadinamis,ν – viskositaskinematikfluida: ν = μ / ρ,ρ – kerapatan (densitas) fluida.

Pada aliran laminar, fluida bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan membentuk garis

alir tidak berpotongan satu sama lain. Aliran laminer digambarkan sebagai filamen

panjang yang mengalir sepanjang aliran pada laju aliran rendah. Aliran ini memiliki

bilangan Reynold <2300.

2. Ada banyak cara untuk menentukan viskositas suatu zat. Beberapatipeviskometer

yang biasadigunakanantara lain :

1. ViskometerHoppler

Berdasarkanhukum Stokes padakecepatan bola maksimum,

terjadikeseimbangansehinggagayagesek = gayaberat – gayaarchimides.

Prinsipkerjanyaadalahmenggelindingkan bola ( yangterbuatdarikaca )

melaluitabunggelas yang berisizatcair yang diselidiki. Kecepatanjatuhnya bola

merupakanfungsidariviskositas zat.

2. Cup-type viscometer

Padametodainiakandiperolehwaktu yang

diperlukansampeluntukmengalirpadasuatucelahsempit.

3.Capilary tube viscometer

Nilaiviskositasdiperolehdengancaramembiarkansampelmengalirdalamsebuahpipakapil

erdanmengukurbedatekanan di keduaujungkapilertersebut.

Data viskositas air

(Sumber: http://www.thermexcel.com/english/tables/eau_atm.htm)

Temperature PressureSaturation

vapor pressure

DensitySpecific enthalpy of liquid

waterSpecific heat

Volume heat

capacity

Dynamic viscosity

°C Pa Pa kg/m3 kj/kg kcal/kg kj/kg kcal/kg kj/m3 kg/m.s0.00 101325 611 999.82 0.06 0.01 4.217 1.007 4216.10 0.0017921.00 101325 657 999.89 4.28 1.02 4.213 1.006 4213.03 0.0017312.00 101325 705 999.94 8.49 2.03 4.210 1.006 4210.12 0.0016743.00 101325 757 999.98 12.70 3.03 4.207 1.005 4207.36 0.0016204.00 101325 813 1000.00 16.90 4.04 4.205 1.004 4204.74 0.001569

5.00 101325 872 1000.00 21.11 5.04 4.202 1.004 4202.26 0.0015206.00 101325 935 999.99 25.31 6.04 4.200 1.003 4199.89 0.0014737.00 101325 1001 999.96 29.51 7.05 4.198 1.003 4197.63 0.0014298.00 101325 1072 999.91 33.70 8.05 4.196 1.002 4195.47 0.0013869.00 101325 1147 999.85 37.90 9.05 4.194 1.002 4193.40 0.00134610.00 101325 1227 999.77 42.09 10.05 4.192 1.001 4191.42 0.00130811.00 101325 1312 999.68 46.28 11.05 4.191 1.001 4189.51 0.00127112.00 101325 1402 999.58 50.47 12.06 4.189 1.001 4187.67 0.00123613.00 101325 1497 999.46 54.66 13.06 4.188 1.000 4185.89 0.00120214.00 101325 1597 999.33 58.85 14.06 4.187 1.000 4184.16 0.00117015.00 101325 1704 999.19 63.04 15.06 4.186 1.000 4182.49 0.00113916.00 101325 1817 999.03 67.22 16.06 4.185 1.000 4180.86 0.00110917.00 101325 1936 998.86 71.41 17.06 4.184 0.999 4179.27 0.00108118.00 101325 2063 998.68 75.59 18.05 4.183 0.999 4177.72 0.00105419.00 101325 2196 998.49 79.77 19.05 4.182 0.999 4176.20 0.001028

20.00 101325 2337 998.29 83.95 20.05 4.182 0.999 4174.70 0.00100321.00 101325 2486 998.08 88.14 21.05 4.181 0.999 4173.23 0.00097922.00 101325 2642 997.86 92.32 22.05 4.181 0.999 4171.78 0.00095523.00 101325 2808 997.62 96.50 23.05 4.180 0.998 4170.34 0.00093324.00 101325 2982 997.38 100.68 24.05 4.180 0.998 4168.92 0.00091125.00 101325 3166 997.13 104.86 25.04 4.180 0.998 4167.51 0.00089126.00 101325 3360 996.86 109.04 26.04 4.179 0.998 4166.11 0.00087127.00 101325 3564 996.59 113.22 27.04 4.179 0.998 4164.71 0.00085228.00 101325 3779 996.31 117.39 28.04 4.179 0.998 4163.31 0.00083329.00 101325 4004 996.02 121.57 29.04 4.179 0.998 4161.92 0.00081530.00 101325 4242 995.71 125.75 30.04 4.178 0.998 4160.53 0.00079831.00 101325 4491 995.41 129.93 31.03 4.178 0.998 4159.13 0.00078132.00 101325 4754 995.09 134.11 32.03 4.178 0.998 4157.73 0.00076533.00 101325 5029 994.76 138.29 33.03 4.178 0.998 4156.33 0.00074934.00 101325 5318 994.43 142.47 34.03 4.178 0.998 4154.92 0.00073435.00 101325 5622 994.08 146.64 35.03 4.178 0.998 4153.51 0.00072036.00 101325 5940 993.73 150.82 36.02 4.178 0.998 4152.08 0.00070537.00 101325 6274 993.37 155.00 37.02 4.178 0.998 4150.65 0.00069238.00 101325 6624 993.00 159.18 38.02 4.178 0.998 4149.20 0.00067839.00 101325 6991 992.63 163.36 39.02 4.179 0.998 4147.74 0.00066640.00 101325 7375 992.25 167.54 40.02 4.179 0.998 4146.28 0.00065341.00 101325 7777 991.86 171.71 41.01 4.179 0.998 4144.80 0.00064142.00 101325 8198 991.46 175.89 42.01 4.179 0.998 4143.30 0.00062943.00 101325 8639 991.05 180.07 43.01 4.179 0.998 4141.80 0.00061844.00 101325 9100 990.64 184.25 44.01 4.179 0.998 4140.28 0.00060745.00 101325 9582 990.22 188.43 45.01 4.180 0.998 4138.75 0.00059646.00 101325 10085 989.80 192.61 46.00 4.180 0.998 4137.20 0.00058647.00 101325 10612 989.36 196.79 47.00 4.180 0.998 4135.64 0.00057648.00 101325 11161 988.92 200.97 48.00 4.180 0.998 4134.06 0.00056649.00 101325 11735 988.47 205.15 49.00 4.181 0.999 4132.47 0.00055650.00 101325 12335 988.02 209.33 50.00 4.181 0.999 4130.87 0.00054751.00 101325 12960 987.56 213.51 51.00 4.181 0.999 4129.25 0.00053852.00 101325 13612 987.09 217.69 52.00 4.182 0.999 4127.61 0.00052953.00 101325 14292 986.62 221.88 52.99 4.182 0.999 4125.97 0.00052154.00 101325 15001 986.14 226.06 53.99 4.182 0.999 4124.30 0.000512

55.00 101325 15740 985.65 230.24 54.99 4.183 0.999 4122.63 0.00050456.00 101325 16510 985.16 234.42 55.99 4.183 0.999 4120.94 0.00049657.00 101325 17312 984.66 238.61 56.99 4.183 0.999 4119.24 0.00048958.00 101325 18146 984.16 242.79 57.99 4.184 0.999 4117.52 0.00048159.00 101325 19015 983.64 246.97 58.99 4.184 0.999 4115.79 0.00047460.00 101325 19919 983.13 251.16 59.99 4.185 0.999 4114.05 0.00046761.00 101325 20859 982.60 255.34 60.99 4.185 1.000 4112.30 0.00046062.00 101325 21837 982.07 259.53 61.99 4.186 1.000 4110.53 0.00045363.00 101325 22854 981.54 263.72 62.99 4.186 1.000 4108.75 0.00044764.00 101325 23910 981.00 267.90 63.99 4.187 1.000 4106.97 0.00044065.00 101325 25008 980.45 272.09 64.99 4.187 1.000 4105.17 0.00043466.00 101325 26148 979.90 276.28 65.99 4.188 1.000 4103.36 0.00042867.00 101325 27332 979.34 280.46 66.99 4.188 1.000 4101.54 0.00042268.00 101325 28561 978.78 284.65 67.99 4.189 1.000 4099.71 0.00041669.00 101325 29837 978.21 288.84 68.99 4.189 1.001 4097.88 0.00041070.00 101325 31161 977.63 293.03 69.99 4.190 1.001 4096.03 0.00040471.00 101325 32533 977.05 297.22 70.99 4.190 1.001 4094.18 0.00039972.00 101325 33957 976.47 301.41 71.99 4.191 1.001 4092.31 0.00039473.00 101325 35433 975.88 305.60 72.99 4.192 1.001 4090.45 0.00038874.00 101325 36963 975.28 309.79 73.99 4.192 1.001 4088.57 0.00038375.00 101325 38548 974.68 313.99 74.99 4.193 1.001 4086.69 0.00037876.00 101325 40190 974.08 318.18 76.00 4.194 1.002 4084.80 0.00037377.00 101325 41890 973.46 322.37 77.00 4.194 1.002 4082.91 0.00036978.00 101325 43650 972.85 326.57 78.00 4.195 1.002 4081.01 0.00036479.00 101325 45473 972.23 330.76 79.00 4.196 1.002 4079.11 0.00035980.00 101325 47359 971.60 334.96 80.00 4.196 1.002 4077.20 0.00035581.00 101325 49310 970.97 339.16 81.01 4.197 1.002 4075.29 0.00035182.00 101325 51328 970.33 343.35 82.01 4.198 1.003 4073.38 0.00034683.00 101325 53415 969.69 347.55 83.01 4.199 1.003 4071.46 0.00034284.00 101325 55572 969.04 351.75 84.01 4.200 1.003 4069.54 0.00033885.00 101325 57803 968.39 355.95 85.02 4.200 1.003 4067.62 0.00033486.00 101325 60107 967.73 360.15 86.02 4.201 1.003 4065.70 0.00033087.00 101325 62488 967.07 364.35 87.02 4.202 1.004 4063.78 0.00032688.00 101325 64947 966.41 368.56 88.03 4.203 1.004 4061.85 0.00032289.00 101325 67486 965.74 372.76 89.03 4.204 1.004 4059.93 0.00031990.00 101325 70108 965.06 376.96 90.04 4.205 1.004 4058.00 0.00031591.00 101325 72814 964.38 381.17 91.04 4.206 1.005 4056.08 0.00031192.00 101325 75607 963.70 385.38 92.05 4.207 1.005 4054.15 0.00030893.00 101325 78488 963.01 389.58 93.05 4.208 1.005 4052.23 0.00030494.00 101325 81460 962.31 393.79 94.06 4.209 1.005 4050.31 0.00030195.00 101325 84525 961.62 398.00 95.06 4.210 1.006 4048.39 0.00029896.00 101325 87685 960.91 402.21 96.07 4.211 1.006 4046.47 0.00029597.00 101325 90943 960.20 406.42 97.07 4.212 1.006 4044.55 0.00029198.00 101325 94301 959.49 410.64 98.08 4.213 1.006 4042.64 0.00028899.00 101325 97760 958.78 414.85 99.09 4.214 1.007 4040.73 0.000285

100.00 101325 101325 958.05 419.06 100.09 4.216 1.007 4038.82 0.000282

Data viskositas kloroform dan toluen

Kloroform µPa.s(CRC p.1190)

25oC

Toluen µPa.s(CRC p.1193)

25oC