LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA
MASSA JENIS DAN VISKOSITAS
Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Laporan Industri Proses yang diberikan oleh Ir. Ahmad Rifandi, MSc
Oleh
Rita Inayah NIM 131424025
Wynne Raphaela NIM 131424027
Kelas 1A – Teknik Kimia Produksi Bersih
PROGRAM STUDI D-IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2014
1
ABSTRAK
Massa jenis dan viskositas suatu fluida merupakan karakteristik atau sifat suatu fluida yang biasa digunakan untuk mengidentifikasi jenis atau apa fluida tersebut. Massa jenis dan nilai viskositas suatu fluida telah banyak diketahui dan dijadikan sumber acuan untuk menentukan sifat lainnya, diantaranya massa fluida, penentuan laju alir, dan lain-lain. Namun, nilai yang telah diketahui tersebut ingin dibuktikan oleh penulis apakah sama dengan literature yang selama ini digunakan tentang massa jenis dan viskositas suatu zat. Penentuan massa jenis dilakukan dengan membandingkan massa acairan terukur dengan volume pada piknometer. Sedangkan untuk menentukan viskositas dilakukan berdasarkan waktu mengalir cairan pada pipa kapiler viscometer Ostwald. Berdasarkan hasil praktikum, didapat nilai massa jenis dari air keran adalah 1 gram/cm3, air garam 1,032 gram/cm3, dan aquades 0,91 gram/cm3.
Sedangkan viskositas air keran sebagai acuan adalah 0,008 ρ cgs, air garam 0,0071 ρ cgs,
dan aquades 0,00815 ρ cgs. Kesimpulan dari praktikum ini adalah bahwa massa jenis dan
viskositas air keran, aquades dan air garam adalah mendekati literature.
Kata kunci : massa jenis, viskositas, air keran, aquades, air garam.
2
I. PENDAHULUANI.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari, sering digunakan beberapa macam fluida untuk berbagai
keperluan. Setiap fluida memiliki karakteristik masing-masing, karakteristik yang biasanya
digunakan dalam menentukan jenis fluida biasanya digunakan massa jenis atau pun
viskositasnya.
Massa jenis suatu benda (fluida) adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.
Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa setiap volumenya.
Dimana ada jenis fluida yang memiliki karakteristik kuantitas sedikit namun memiliki massa
yang berat. Contohnya adalah air raksa, air raksa memiliki massa per satuan volume (massa
jenis) sebesar 13,6 gram/cm3, bandingkan dengan air yang memiliki massa per satuan volum
(massa jenis) sebesar 1 gram/cm3. Artinya setiap 1 cm3 air raksa memiliki massa sebesar 13,6
gram air raksa, sedangkan air memiliki massa sebesar 1 gram. Ini menunjukkan bahwa
sesungguhnya air raksa memiliki karakteristik yang lebih kental dari pada air. Dan kekentalan
suatu fluida dinyatakan dengan viskositas.
Viskositas merupakan pengukuran dari ketahanan fluida yang diubah baik dengan tekanan
maupun tegangan. Pada masalah sehari-hari (dan hanya untuk fluida), viskositas adalah
"Ketebalan" atau "pergesekan internal". Oleh karena itu, air yang "tipis", memiliki viskositas
lebih rendah, sedangkan air raksa yang "tebal", memiliki viskositas yang lebih tinggi.
Sederhananya, semakin rendah viskositas suatu fluida, semakin besar juga pergerakan dari fluida
tersebut.
Massa jenis dan viskositas fluida yang sedemikian berbeda antar fluida lah yang mendasari
penulis untuk menentukan dan mencari massa jenis dan viskositas dari fluida tersebut dalam
praktikum Kimia Fisika.
3
1. 2 Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan ini adalah, sebagai berikut :
-Menentukan massa jenis suatu zat dalam keadaan cair
-Menentukan viskositas suatu cairan
-Menghitung viskositas suatu cairan berdasarkan percobaan
4
1. 3. Dasar Teori
1. 3.1 Massa Jenis
Massa jenis/kerapatan suatu fluida dapat bergantung pada banyak factor seperti temperatur
fluida dan tekanan yang mempengaruhi fluida. Akan tetapi pengaruhnya sangat sedikit
sehingga massa jenis suatu fluida dinyatakan sebagai konstanta/bilangan tetap. Massa jenis
atau rapat massa (ρ) adalah suatu besaran turunan yang diperoleh dengan membagi massa
suatu benda atau zat dengan volumnya. Secara matematis massa jenis ditulis:
........................................................................................................ (1)
Keterangan:
ρ = massa jenis (g/cm3)
m = massa zat (gram)
V a= volume (cm3)
Satuan massa jenis dalam ‘CGS [centi-gram-sekon]‘ adalah: gram per sentimeter kubik
(g/cm3). Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3)
Contoh Massa jenis air murni adalah 1 g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3
Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda.
Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya akan memiliki massa jenis yang
sama.
1. 3. 2 Viskositas
Fluida adalah zat yang dapat mengalir ( zalir ), yang dapat berupa gas atau pun zat cair. Salah
satu sifat yang dimiliki oleh fluida adalah viskositas. Viskositas merupakan sifat fluida yang
menghambat fluida tersebut saat mengalir. Kadang – kadang viskositas ini diserupakan
5
dengan kekentalan. Fluida yang kental ( viskos ) akan mengalir lebih lama dalam suatu pipa
dari pada fluida yang kurang kental.
Sifat viskos ini sangat diperhatikan dalam perihal yang melibatkan aliran fluida maupun
minyak pelumas mesin. Pelumas mesin berviskositas tinggi lebih baik digunakan dari pada
yang bernilai rendah. Tetapi jika tinggi viskositasnya justru akan menghambat gerakan mesin
tersebut.
Nilai koefisien viskositas suatu fluida sangat berpengaruh pada suhu. Pada suhu tinggi
nilai koefisien viskositas itu akan menurun. Artinya, fluida itu akan semakin encer jika
suhunya semakin tinggi. Tabel 1 memuat contoh nilai koefisien bebrapa fluida untuk
berbagai suhu.
Fluida Suhu (°C ) Koefisien viskositas
ŋ(mPa.s)
Air
0
20
40
60
1,80
1,00
0,85
0,60
Darah 37 4,0
Minyak mesin SAE 10 30 200
Gliserin 0
20
60
10.000
1.410
81
Udara 20 0.018
Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas fluida disebut viskosimeter. Paling
tidak, ada 2 prinsip dasar/ metode pengukuran viskositas tersebut. pertama, metode
pengukuran berdasarkan laju aliran fluida dalam pipa kapiler vertikal saat menempuh jarak
tertentu. Alat yang digunakan sesuai dengan metode ini adalah viskosimeter ostwald yang
asas kerjanya berdasarkan hukum Poiseuille.
6
Hukum Poiseuille dituliskan sebagai
∆P = 8 ɳ L
π r4I v ................................................................................ (2)
Keterangan :
P = tekanan
ɳ = koefisien viskositas fluida
L= panjang pipa kapiler yang dilalui fluida
I v = laju aliran volume
Berdasarkan hukum Poiseuille, dengan viskosimeter Ostwald dapat ditentukan viskositas
fluida jika h, α, L, dan V dapat diukur. Persamaan Poiseuille menjadi
ɳ= π hg α4
8 LVρt ......................................................................... (3)
dengan ρ = massa jenis cairan yang akan ditentukan viskositasnya; t = waktu pengaliran
cairan dari tanda a samapi B; α = jejari pipa kapiler yang panjangnya L; h = jarak antara bola
kecil dan besar.
Jika viskositas cairan ( dalam hal ini alkohol ) =c ρxtx dan viskositas air = c ρwtw maka
viskositas alkohol ɳ x terhadap viskositas air ɳ w adalah :
ɳ x=ρ x t x
ρw tw
x ɳw ...................................... (4)
Koefisien viskositas air ditentukan melalui interpolasi data dari tabel pada suhu yang sesuai
Perangkat percobaan viskosimeter ostwald digunakan untuk menentukan koefisien viskositas
fluida, terutama yang encer. Fluida yang kental sebaiknya tidak menggunakan peralatan ini
karena waktu yang dibutuhkan fluida kental untuk turun melalui pipa kapiler jauh lebih lama
dibandingkan dengan yang encer.
7
Selain dengan viskosimeter Ostwald, mengukur koefisien viskositas fluida dapat
menggunakan metode stokes, yakni menentukan koefisien viskositas melalui pengukuran laju
terminal ( laju konstan) benda berbentuk bola dalam fluida yang akan diukur koefisien
viskositasnya yang dijatuhkan dari ats permukaan fluida.
Selama resultan gaya- gaya yang bekerja pada bola nol, maka bola mengalami laju
terminal ( konstan ) dan berlaku rumus
ɳ=2 r2 g9 v
( ρ− ρ0 ) ......................................................... ( 5 )
keterangan :
v = laju terminal
ρ = kerapatan bola
ρ0 = kerapatan fluida
Jika jarak AB = h, waktu bola dari A ke B adalah t, diameter bola d dan massanya m, maka
persamaan ( 5 ) akan menjadi
ɳ= ¿3 h [ m
πd−
d2 ρ0
6 ] ............................................................. ( 6)
Perangkat percobaan viskosimeter ini lebih cocok digunakan untuk menentukan koefisien
viskositas fluida yang kental. Contoh penggunaan peralatan ini adalah untuk mengukur
koefisien viskositas gliserin, oli, atau minyak. Prinsip penghitungan berdasarkan pada
8
kecepatan terminal bola dalam fluida, melalui data berupa waktu untuk menempuh jarak
tertentu.
II. METODOLOGI
2.1 Metodelogi percobaan
2.2 Alat dan Bahan
Tabel 1. Alat praktikum
Nama Alat Spesifikasi Jumlah
piknometer 25 ml 2
Corong gelas - 2
Gelas kimia 100 ml 2
Viscometer
Ostwald
- 2
stopwatch - 1
9
menentukan massa jenis dan
viskositas air keran, aquades, dan air garam
menggunakan metode untuk
menghitung massa jenis adalah
dengan piknometer dan
viskositas dengan viskometer
ostwald
menghitung nilai massa jenis dan
viskositas
membandingkan dengan literatur
Bola hisap - 1
timbangan - 1
Botol semprot - 1
Batang pengaduk - 1
Tabel 2. Bahan Praktikum
Nama Bahan Jumlah
Aquades ± 200 ml
Air keran ± 200 ml
Garamdapur (NaCl) ± 5 gram
2.3 Sifat Fisika dan Kimia Bahan
2.3. 1 Aquades
1. Nama IUPAC : Dihydrogen monoxide2. Nama Lain : Hydroxylic acid, Hydrogen Hydroxide3. Rumus Molekul : H2O4. Massa molar : 18.01528(33) g mol-1
5. Bentuk : Cairan6. Warna : tak berwarna7. Densitas : 1000 kg m-3, liquid (4 °C), 917 kg m-3, solid8. Titik leleh : 0 °C9. Titik didih : 100 °C10. Viskositas : 0,001 Pa saat suhu 200C11. Bentuk molekul : heksagonal12. Momen dipole : 1,85 D
2.3.2 NaCl
1. Rumus Molekul : NaCl2. Massa molar : 58,44 g mol-1
3. Bentuk : padatan4. Warna : putih5. Densitas : 2,165 gr/ ml6. Titik leleh : 801 °C
10
7. Titik didih : 1413 °C8. Kelarutan : larut dalam air dingin dan panas, gliserol, ammonia, asam
klorida. Sedikit larut dalam alcohol (Nirka, 2013).
2.4 Langkah Kerja
2.4.1 Penentuan Massa Jenis Cairan
11
Memeriksa alat piknometer volume dan suhunya
Membersihkan dan mengeringkan alat
piknometer
Menimbang berat kosong piknometer dan mencatat berat
kosong tersebut
Mengisi piknometer dengan cairan sebanyak 25 ml
Menimbang piknometer yang berisi cairan dan mencatat berat
total
Menghitung selisih berat isi dan berat kosong
mengulang langkah untuk cairan lainnya ( air keran dan air
garam)
2.4.2 Penentuan Viskositas Cairan dengan Metode Oswald
2.5 Keselamatan Kerja
Memakai jas lab dan sepatu tertutup Membersihkan alat yang digunakan dengan pelarut yang ditentukan untuk
menghindari kerusakan Menyimpan alat dengan benar untuk menghindari kerusakan (Ngatin, 2012)
12
Menyiapkan viskometer oswald
Mengisi viskometer oswald sampai batas yang
ditentukan
Menarik sejumlah volume cairan dengan bola pipet
dan melepaskannya
Menghidupkan stopwatch saat cairan turun sampai
tanda batas
Mematikan stopwatch sampai tanda batas
berikutnyaMencatat waktu
Mengulang langkah 1 - 6 untuk air garam dan
aquades
III. HASIL DAN PEMBAHASAN3.1 Data Pengamatan
3.1. 1 Penentuan Massa Jenis
1. Larutan garam (1,2 gram garam dapur dalam 25 ml air) Massa jenis = 1,032 g/cm3
2. Air keran (25 ml)Massa jenis = 1,003 g/cm3 ̴
3. Aquades (25 ml)Massa jenis = 1,00 g/cm3 ̴
3.1. 2 Penentuan Viskositas Cairan
1. larutan garam (1,2 gram garam dapur dalam 25 ml air)
Viskositas = 0, 00815 p
2. Air keran (25 ml)Viskositas = 0, 0071 p
3. Aquades (25 ml)
Viskositas = 0,008 ρ cgs (parameter)
3.2 Pembahasan
Berdasarkan hasil praktikum didapat massa jenis air keran, larutan garam, dan aquades
adalah 1,003 g/cm3, 1,032 g/cm3, dan 1,00 g/cm3. Berdasarkan literature massa jenis air pada 20
adalah 0,998 g/ cm3 (cairan pada 20 oC), massa jenis larutan garam (air laut) adalah 1,020 g/ cm3
(Pada 20 oC ). Dapat dikatakan bahwa hasil praktikum dengan data literature tidak berbeda jauh
dan hasilnya berdekatan. Pada saat praktikum kondisi operasi dilakukan pada 25 oC dan tekanan
927 mbar. Kondisi operasi itulah yang membuat hasil massa jenis berbeda dengan data literature.
13
Berdasarkan hasil praktikum didapat nilai viskositas untuk aquades sudah ditetapkan yaitu 0,008
ρ cgs, air keran didapat 0, 0071 ρ cgs,, dan air garam 0,00815 ρ cgs. Berdasarkan literature nilai
viskositas air (semua jenis air ) adalah 0,008 ρ cgs, dan air garam (air laut) adalah 0,009 ρ cgs.
Hasil praktikum yang berbeda sedikit dipengaruhi pada kondisi operasi dan ketidaktelitian
praktikan dalam penentuan koefisien viskositas pada viscometer Ostwald.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil praktikum didapat nilai massa jenis air garam, air keran, dan aquades adalah 1,0032 g/cm3, 1,003 g/cm3, dan 1,00 g/cm3.
Berdasarkan hasil praktikum didapat nilai viskositas air garam, air keran, dan aquades
adalah 0,00815 ρ cgs, 0,0071 ρ cgs, dan 0,0080 ρ cgs (parameter).
Viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah temperatur, tekanan,
kohesi dan laju perpindahan momentum molekularnya.
14
LAMPIRAN
1. Pengolahan Dataa. Penentuan Massa Jenis
Nama zat : Aquades (25 ml)
a.Piknometer pyrex
Nama Zat : Air garam ( air 25 ml + garam 1,2 gram)
a. Piknometer pyrex
Nama Zat : Air keran
a. Piknometer pyrex
15
No kegiatan Berat (gram)1 Berat kosong
piknometer13, 42
2 Berat piknometer isi 24, 203 Berat bersih cairan 10, 78
No kegiatan Berat (gram)1 Berat kosong
piknometer13, 42
2 Berat piknometer isi 24, 583 Berat bersih cairan 11, 16
No kegiatan Berat (gram)1 Berat kosong
piknometer13, 42
2 Berat piknometer isi 24. 233 Berat bersih cairan 10, 81
b. Penentuan Viskositas
PENGOLAHAN DATA
I. Massa Jenisa. Piknometer pyrex1. Aquades
Diketahui : Waquades= 10,78 gr Wair(parameter) = 10,81 gr
Ditanya : massa jenis Jawab :
ρ = waquades
wair = 10,7810,81 = 0, 99 g/cm3
2. Air garam
Diketahui : Wair garam= 11,56 gr Wair(parameter) = 10,81 gr
Ditanya : massa jenis
Jawab : ρ = wair garam
wair = 11,1610,81 = 1,032 g/cm3
3. Air keran Diketahui : Wair= 10,81 gr
Waquades(parameter) = 10,78 gr
16
No Zat Waktu waktu waktu Rata-rata
1 Air garam 10, 6 s 12,6 s 13, 4 s 12,2 s2 Air keran 10,6 s 10,53 s 10,36s 10,5 s3 Aquades 30,3 s 29,5 s 29,1 s 29,6 s
Ditanya : massa jenis
Jawab : ρ = wairwv =
10,8110,78 = 1,003 g/cm3 ̴ = 1 g/cm3̴
2 Viskositas
Viskositas suatu bahan dengan metode perbandingan menggunakan viskositas air
sebagai acuan yaitu sebesar 0,008 ρ cgs. Maka nilai viskositas air keran tidak dihitung
karena digunakan sebagai acuan yaitu 0,008 ρ cgs.
1. Viscometer Oswald kapiler kecila. Piknometer pyrex Air garam
Diketahui : ρ = 1,032 g/cm3 (diketahui dari penghitungan dengan menggunakan piknometer)
t= 1‘’ : 24‘’’= 84 sekon
ditanya : viskositas
jawab : yg = ya ρg tg
ρa ta
= 0,008 .1,032. 84
1 .85 = 0,693 / 85 = 0, 00815 p
a. Aquades
Diketahui : ρ = 0, 99 g/cm3 (diketahui dari penghitungan dengan menggunakan piknometer)
t= 1‘’ : 17‘’’ = 77 sekon
ditanya : viskositas
jawab : yaq = ya ρaq taq
ρata
= 0,008 . 0,99. 77
1.85 = 0,6098 / 85 = 0, 0071 p
17
18
DAFTAR PUSTAKA
Ngatin, Agustinus. 2012. Petunjuk praktikum Kimia Fiska program studi TKPB Politeknik
Negeri Bandung. Bandung : Jurusan Teknik Kimia Polban
Nirka, Ardila. 2013. Volume Molal Parsial. http://kimiadisekitarkita.wordpress.com/2013/06/07 /volume-molal-parsial/ (diakses : 20 September 2013 pukul 14.58 WIB)
19