Viskositas Dan Tegangan Muka

VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam setiap fluida, baik gas maupun cairan, masing-masing memiliki suatu sifat

yang dikenal dengan sebutan viskositas. Viskositas dapat disebut juga sebagai

kekentalan. Sebagai contoh madu yang lebih kental dari air menunjukkan bahwa madu

memiliki viskositas yang lebih besar dari air. Viskositas dibagi menjadi viskositas

dinamis dan viskositas kinematis. Ada beberapa cara dalam perhitungan viskositas suatu

larutan, perhitungan yang umum antara lain viskositas relatif, viskositas spesifik,

viskositas inheren, dan viskositas intrinsik.

Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan adalah dengan metode

Ostwald dari Poiseulle. Metode Ostwald adalah salah satu cara untuk menentukan nilai

viskositas dimana prinsip kerjanya berdasarkan perbedaan suhu, jenis larutan, dan waktu

yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan untuk dapat mengalir melalui pipa kapiler dengan

gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri.

Viskositas sendiri banyak digunakan dalam dunia industri untuk mengetahui

koefisien kekentalan zat cair. Dari perhitungan itu dapat dihitung berapa seharusnya

kekentalan yang dapat digunakan dalam mengomposisikan zat fluida itu dalam sebuah

larutan. Salah satu penerapannya yaitu pada industri oli. Oli memiliki kekentalan yang

lebih besar daripada zat cair lainnya. Dengan mengetahui komposisi dari oli tersebut,

penerapan viskositas sangat berpengaruh dalam menjaga kekentalan oli agar tetap terjaga

selama proses produksi. Selain dalam industri oli masih banyak lagi aplikasi dari sifat

viskositas ini. Oleh karena itu, percobaan tentang viskositas ini perlu dilakukan agar

mahasiswa mampu memahami viskositas dan pengaruhnya serta dapat

mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.

1.2. Tujuan Praktikum

1. Menentukan viskositas dinamis suatu zat.

2. Membuat grafik antara ηx vs % volume, ηx vs ρx, dan ηx vs tx.

3. Menentukan hubungan antara viskositas dengan % volume, densitas larutan, dan

waktu alir suatu zat.


1.3. Manfaat Praktikum

1. Mahasiswa mampu menentukan viskositas dinamis suatu zat.

2. Mahasiswa mampu membuat grafik antara ηx vs % volume, ηx vs ρx, dan ηx vs tx.

3. Mahasiswa mampu menentukan hubungan antara viskositas dengan % volume,

densitas larutan, dan waktu alir suatu zat.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian

Viskositas dapat dianggap sebagai suatu gesekan antara lapisan zat cair atau gas

yang mengalir. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang. Maka

sebelum lapisan molekul dapat melewati lapisan molekul lainnya diperlukan suatu energi

tertentu sehingga suatu lapisan zat cair dapat meluncur diatas lapisan lainnya. Karena

adanya gaya gesekan antara lapisan zat cair, maka suatu zat akan bersifat menahan

aliran. Besar kecilnya gaya gesekan tersebut tergantung dari sifat zat cair yang dikenal

dengan nama viskositas. Dirumuskan;

η= G

A .dvdy

Dengan: η = viskositas

G = gaya gesek

A = luas permukaan zat cair

dv = perbedaan kecepatan antara dua lapisan zat cair yang berjarak dy

Jadi viskositas dapat didefinisikan sebagai gaya tiap satuan luas (dyne/cm3) yang

diperlukan untuk mendapatkan beda kecepatan sebesar 1 cm/dt antara dua lapisan zat

cair yang sejajar dan berjarak 1 cm.

Dalam satuan cgs, viskositas sebesar 1 dyne dt cm-2 disebut 1 poise. Untuk

kekentalan yang kecil dapat digunakan centipoise (10-2 poise).

2.2. Macam-Macam Viskositas

1. Viskositas Dinamis

Adalah viskositas yang disebabkan apabila dua lapisan zat cair saling

bergeseran sehingga besarnya gaya gesekan zat cair dinyatakan dengan banyaknya

1 gram zat cair yang mengalir sejauh 1 cm dt -1, satuannya dalam satuan SI adalah

gr cm-1 det-1 atau poise.

2. Viskositas Kinematis

Adalah viskositas yang ditimbulkan bila dua zat cair saling bergesekan

sehingga besarnya gaya geekan zat cair dinyatakan dengan banyaknya zat cair yang

mengalir per satuan luas tiap detik, satuannya adalah cm2dt-1 atau stokes.


Satu stokes didefinisikan sebagai gaya sebesar 1 dyne yang diperlukan untuk

mendapatkan sejumlah zat cair yang mengalir dalam penampang seluas 1 cm2

dalam satu detik.

Hubungan antara angka kental dinamis (ηd) dengan angka kental kinematis

(ηk) berdasarkan satuannya adalah:

ηd = gr cm-1 det-1

ηk = cm2/dt

jadi ηd/ ηk = gr/cm3 = ρ (densitas)

2.3. Viskositas Suatu Larutan

Dalam suatu larutan, η0 merupakan viskositas dari pelarut murni dan η

merupakan viskositas dari larutan yang menggunakan pelarut tersebut. Ada beberapa cara

untuk menghitung pengaruh penambahan zat terlarut terhadap viskositas larutan.

Perhitungan viskositas suatu larutan sering dihubungkan dengan penentuan berat molekul

suatu polimer yang terdapat dalam suatu pelarut. Beberapa perhitungan viskositas suatu

larutan yang paling umum yaitu:

1. Viskositas Relatif

Adalah rasio antara viskositas larutan dengan viskositas dari pelarut yang digunakan.

Dinyatakan dengan rumus:

2. Viskositas Spesifik

Adalah rasio antara perubahan viskositas yang terjadi setelah penambahan zat terlarut

dengan viskositas pelarut murni. Dinyatakan dengan rumus:

3. Viskositas Inheren

Adalah rasio antara logaritma natural dari viskositas relatif dengan konsentrasi dari

zat terlarut (biasanya berupa polimer). Viskositas inheren dinyatakan dengan rumus:

4. Viskositas Intrinsik


Adalah rasio antara viskositas spesifik dengan konsentrasi zat terlarut yang

diekstrapolasi sampai konsentrasi mendekati nol (saat pengenceran tak terhingga).

Viskositas intrinsik menunjukkan kemampuan suatu polimer dalam larutan untuk

menambah viskositas larutan tersebut. Nilai viskositas dari suatu senyawa

makromolekul di dalam larutan adalah salah satu cara yang paling banyak digunakan

dalam karakterisasi senyawa tersebut. Secara umum, viskositas intrinsik dari

makromolekul linear berkaitan dengan berat molekul atau derajat polimerisasinya.

Viskositas intrinsik dinyatakan dengan rumus:

2.4. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Viskositas:

1. Densitas

Pengaruh densitas terhadap viskositas dapat dilihat dari rumus:

ηX= ρX .t Xρa .t a

.ηa

2. Suhu

Untuk gas, semakin besar suhu maka tekanan semakin besar. Akibatnya jarak

antar molekul makin kecil dan gesekan antar molekul bertambah sehingga viskositas

makin besar. Pada cairan, viskositas meningkat dengan naiknya tekanan dan

menurun bila suhu meningkat.

3. Tekanan

Dari percobaan rontgen dan dilanjutkan oleh loney dan Dr.Ichman

memperlihatkan bahwa untuk semua cairan, viskositas akan bertambah bila tekanan

naik.

Rumus: ηp = ηl + (1+αP)

dengan ηp =viskositas pada tekanan total P (kg/cm2)

ηl = viskositas pada tekanan total i (kg/cm2)

α = konstanta

4. Gaya gesek

Semakin besar gaya gesek antar lapisan maka viskositasnya semakin besar.

2.5. Cara-Cara Penentuan Viskositas

1. Cara Ostwald


Dasarnya adalah hukum Poiseuille II yang

menyatakan bahwa volumen cairan yang

mengalir dalam waktu t keluar dari pipa dengan

radius R, panjang L dan beda tekanan P

dirumuskan sebagai: V=

πR4Pt8ηL

Viskosimeter Ostwald terdiri dari dua labu

pengukur dengan tanda s1 dan s2, pipa kapiler dan

labu contoh. Dengan alat ini viskositas tidak diukur secara langsung tapi

menggunakan cairan pembanding misalnya

aquadest atau cairan lain yang telah diketahui

viskositas dan densitasnya. Cairan dihisap melalui labu pengukur dari viskosimeter

sampai permukaan cairan lebih tinggi daripada batas ”s1”.Cairan kemudian

dibiarkan turun. Ketika permukaan cairan turun melewati batas ”s2”, stopwatch

dinyalakan dan ketika cairan melewati batas ”s2”, stopwatch dimatikan. Jadi waktu

yang diperlukan untuk melewati jarak antyara ”s1” dan ”s2” dapat ditentukan.

Perlakuan yang sama juga dilakukan terhadap zat x yang akan dicari harga

viskositasnya.

2. Cara Hoppler

Dasarnya adalah hukum stokes yang menyatakan bahwa jika zat cair yang

kental mengalir melalui bola yang diam dalam aliran laminer atau jika bola bergerak

dalam zat cair yang kental yang berda dalam keadaan diam, maka akan terdapat gaya

penghalang (gaya stokes) sebesar: f = 6ηπrv

dengan : f = frictional resistance

η = viskositas

r = jari-jari bola

v = kecepatan yaitu jarak yang ditempuh per satuan waktu

2.6. Kegunaan Viskositas

Pada umumnya viskositas sering digunakan untuk menentukan jenis pompa.

Gambar 2.1 : Viskosimeter Ostwald


BAB III

METODE PRAKTIKUM

3.1. Bahan dan Alat yang digunakan

3.1.1. Bahan yang digunakan

1. Sampel

-

-

-

-

2. Aquadest

3.1.2. Alat yang digunakan

1. Viskosimeter Ostwald

2. Beaker glass

3. Picnometer

4. Corong

5. Stopwatch

6. Neraca analitik

7. Gelas ukur

8. Erlenmeyer

3.2.Gambar Alat Utama

Data yang diperlukan

1. Massa jenis larutan

2. Waktu alir


3.3.Variabel Operasi

-

-

-

-

3.4. Cara Kerja

1. Tentukan densitas zat cair dengan menggunakan picnometer.

2. Tentukan batas atas ”s1” dan batas bawah ”s2” pada viskosimeter ostwald.

3. Isi viskosimeter ostwald dengan menggunakan 15 ml cairan pembanding (air).

4. Hisap air (melalui selang karet) sampai permukaan cairan lebih tinggi dari batas

atas ”s1” yang telah ditentukan. Kemudian biarkan cairan mengalir secara bebas.

5. Hidupkan stopwatch pada saat cairan tepat berada di garis batas atas ”s1”

danmatikan stopwatch saat cairan tepat berada pada garis batas bawah ”s2”.

6. Catat waktu yang diperlukan oleh cairan untuk mengalir dari batas atas ”s1” ke

batas bawah ”s2”.

7. Ulangi langkah 1 s/d 6 untuk zat cair yang akan dicari viskositasnya.

8. Tentukan harga viskositas dengan rumus ηX=

ρX .t Xρa .t a

.ηa


DAFTAR PUSTAKA

Badger, W.Z. and Bachero, J.F., ”Introduction to chemical Engineering”,International student

edition, McGraw Hill Book Co.,Kogakusha,Tokyo.

Daniels, F.,1961, “experimental physical Chemistry”,6th ed., McGraw Hill book., Kogakusha,

Tokyo.

Indian Academy of Sciences. “Chapter 6: Viscosity” www.ias.ac.in/initiat/sci_ed/ resources/chemistry/Viscosity


BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Tegangan muka merupakan gaya atau tarikan yang arahnya ke dalam cairan yang

menyebabkan permukaan zat cair tersebut berkontraksi. Tegangan permukaan suatu zat

cair terjadi karena adanya resultan gaya tarik-menarik molekul yang berada di

permukaan zat cair tersebut. Gaya tarik-menarik antar molekul dalam cairan bernilai

sama ke segala arah, akan tetapi molekul-molekul pada permukaan cairan akan lebih

tertarik ke dalam cairan. Hal inilah yang menyebabkan cairan akan cenderung

mempunyai luas yang sekecil-kecilnya bila keadaan memungkinkan, sehingga tetesan zat

cair akan cenderung berbentuk bulat.

Dalam menentukan nilai tegangan muka suatu zat dapat menggunakan metode

kenaikan pipa kapiler dan metode tetes. Penentuan tegangan muka dengan metode pipa

kapiler yaitu berdasarkan pada tinggi kenaikan cairan dalam pipa kapiler tersebut.

Sedangkan penentuan tegangan muka dengan metode tetes yaitu berdasarkan pada

jumlah tetesan dan volume tetesan yang didapat.

Fenomena tegangan muka dapat diaplikasikan dalam berbagai industri, seperti

dalam industri barang-barang ekstrak plastik untuk melepaskan hasil cetakan dari

cetakannya. Selain itu masih banyak lagi aplikasi mengenai fenomena tegangan muka

baik dalam bidang industri maupun dalam kehidupan sehari-hari. Maka dari itu, tegangan

muka penting untuk dipeajari.

1.2. Tujuan Percobaan

1. Menentukan nilai tegangan muka berdasarkan metode kenaikan pipa kapiler dan

metode tetes

2. Menentukan pengaruh densitas terhadap tinggi, jumlah tetesan, dan volume tetesan.

3. Mengetahui pengaruh tinggi, jumlah tetesan, dan volume tetesan terhadap tegangan

muka.

1.3. Manfaat Percobaan


1. Mahasiswa mampu menentukan nilai tegangan muka berdasarkan metode kenaikan

pipa kapiler dan metode tetes

2. Mahasiswa mampu menentukan pengaruh densitas terhadap tinggi, jumlah tetesan,

dan volume tetesan.

3. Mahasiswa mampu mengetahui pengaruh tinggi, jumlah tetesan, dan volume terhadap

tegangan muka.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian

Molekul-molekul yang terletak didalam cairan dikelilingi oleh molekul-molekul

lain sehingga mempunyai resultan gaya sama dengan nol. Sedangkan untuk molekul

yang berada di permukaan cairan, gaya tarik ke bawah tidak diimbangi oleh gaya tarik

ke atas. Akibat dari gaya tarik ke bawah ini, maka bila keadaan memungkinkan cairan

akan cenderung mempunyai luas permukaan yang sekecil-kecilnya. Misalnya tetesan

cairan akan berbentuk bola, karena untuk suatu volume tertentu bentuk bola akan

mempunyai luas permukaan yang sekecil-kecilnya, maka ada tegangan pada permukaan

cairan yang disebut tegangan permukaan.

Sehingga tegangan permukaan dapat didefinisikan sebagai gaya yang bekerja

sepanjang permukaan cairan dengan sudut yang tegak lurus pada garis yang panjangnya

1 cm yang mengarah ke dalam cairan.

2.2. Metode Penentuan Tegangan Muka

1. Metode Kenaikan Pipa Kapiler

Berdasarkan rumus: γ = 1

2 hρgr

Dengan: γ = tegangan muka

h = tinggi kenaikan zat cair

ρ = densitas zat cair

g = tetapan gravirasi

r = jari-jari pipa kapiler

Karena kadang-kadang penentuan jari-jari pipa kapiler sulit maka digunakan cairan

pembanding (biasanya air) yang sudah diketahui nilai tegangan mukanya.

2. Metode Tetes

Jika cairan tepat akan menetes maka gaya tegangnan permukaan sama dengan

gaya yang disebabkan oleh gaya berat itu sendiri, maka:

mg = 2πγr

Dengan : m = massa zat cair


Harus diusahakan agar jatuhnya tetesan hanya disebabkan oleh berat

tetesannya sendiri dan bukan oleh sebab yang lain. Selain itu juga digunakan metode

pembanding dengan jumlah tetesan untuk volume (V) tertentu.

Berat satu tetesan = v. ρ/n

3. Metode Cincin

Dengan metode ini, tegangan permukaan dapat ditentukan dengan cepat

dengan hanya menggunakan sedikit cairan. Alatnya dikenal dengan nama tensiometer

Duitog, yang berupa cincin kawat Pt yang dipasang pada salah satu lengan

timbangan. Cincin ini dimasukan ke dalam cairan yang akan diselidiki tegangan

mukanya dengan menggunakan kawat. Lengan lain dari timbangan diberi gaya

sehingga cincin terangkat di permukaan cairan.

4. Metode Tekanan Maksimum Gelembung

Dasarnya adalah bahwa tegangan muka sama dengan tegangan maksimum

dikurangi gaya yang menekan gas keluar

2.3. Faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan muka:

1. Densitas

2. Konsentrasi

3. Suhu

4. Viskositas

2.4. Kegunaan Tegangan Muka

1. Mengetahui kelembaban tanah seperti yang ditunjukan tumbuhan dengan proses

kapilaritas

2. Digunakan pada industri barang-barang ekstrak plastik untuk melepaskan hasil

cetakan dari cetakannya

3. Mengetahui konsentrasi suatu larutan dengan membuat kurva kalibrasi γ vs

konsentrasi


BAB III

METODE PERCOBAAN

3.1. Bahan dan Alatyang digunakan

3.1.1. Bahan yang digunakan

1. Sampel

-

-

-

-

2. Aquadest

3.1.2. Alat yang digunakan

1. Pipa Kapiler

2. Alat Metode Tetes

3. Picnometer

4. Corong

5. Beaker glass

6. Neraca analitik

7. Gelas ukur

8. Mistar

9. Erlenmeyer

3.2. Gambar Alat Utama

Keterangan:

1. Alat unuk metode tetes

2. Alat untuk metode pipa kapiler

Data yang diperlukan:

- Densitas - Jumlah tetesan

- Tinggi cairan - Volume tetesan


3.3. Variabel Percobaan

-

-

-

-

3.4. Cara Kerja

3.4.1. Metode Kenaikan pipa kapiler


2. Tuangkan 100 ml cairan pembanding (air) ke dalam beaker glass 100 ml.

3. Masukan pipa kapiler ke dalam beaker glass, biarkan beberapa saat

agaraquadestnaik ke pipa.

4. Setelah tinggi air konstan, tutup bagian atas dari pipa kapiler dengan ibu jari lalu

angkat, kemudian ukur tingginya menggunakan mistar .

5. Ulangi langkah 1, 2 dan 3 untuk zat cair y ang akan dicari tegangan mukanya .

6. Hitung teganga mukanya dengan rumus: γ X=

ρX .hX

ρa .ha.γ a

3.4.2. Metode Tetes

A . Volume Konstan

1. Tentukan densitas zat cair dengan menggunakan air sebagai cairan

pembanding.

2. Isi alat metode tetes dengan menggunakan air sebanyak 15 ml sebagai cairan

pembanding.

3. Buka kran dengan sudut tertentu dan tetap selama percobaan, biarkan air

menetes sampai habis.

4. Hitung jumlah tetesan.

5. lakukan langkah 1 s/d 4 untuk zat cair yang akan dicari tegangan mukanya.

6. Hitung tegangan mukanya dengan rumus γ X=

ρX .naρa .n X

.γ a

B. Tetes Konstan



2. Isi alat metode tetes dengan menggunakan air sebagai cairan pembanding.

3. Buka kran dengan sudut tertentu dan tetap selam percobaan, biarkan air

menetes sejumlah tetesan yang telah ditentukan (30 tetesan).

4. Hitung volume tetesan.

5. lakukan langkah 1 s/d 4 untuk zat cair yang akan dicari tegangan mukanya.

6. Hitung tegangan mukanya dengan rumus γ X=

ρX .vXρa .v a

.γ a


DAFTAR PUSTAKA

Badger, W.Z. and Bachero, J.F., ”Introduction to chemical Engineering”,International student

edition, McGraw Hill Book Co.,Kogakusha,Tokyo.

Daniels, F.,1961, “experimental physical Chemistry”,6th ed., McGraw Hill book., Kogakusha,

Tokyo.

Documents

Viskositas Dan Tegangan Muka