Jurnal Praktikum Kimia Fisika II
“Viskositas Cairan” Tanggal Percobaan: Senin, 15-April-2014
Disusun Oleh:
Aida Nadia
(1112016200068)
Kelompok 3 Kloter II: Wiwiek Anggraini
(1112016200045)
Millah Hanifah
(1112016200073)
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2014
I.
Abstrak Pada percobaan kimia kali ini berjudul viskositas cairan. Percobaan ini memiliki tujuan untuk memahami cara penentuan kerapatan zat cair (viskositas) dengan metode Ostwald dan falling ball. Pada cara Ostwald menghitung kerapatan cairannya dengan alat viskometer. Sedangkan, metode falling ball alat yang digunakan adalah gelas ukur dan kelereng. Pada percobaan kali ini bahan atau cairan yang digunakan adalah etanol 70%, minyak tanah, oli bekas, dan akuades. Dari hasil pengamatan didapatkan bahwa massa jenis larutan yang paling besar adalah akuades dan yang paling kecil adalah minyak tanah. Sedangkan, koefisien viskositas yang paling besar (tertinggi) pada metode Ostwald adalah oli bekas dan yang paling terendah adalah akuades. Pada metode falling ball yang paling besar (tertinggi) koefisien viskositasnya adalah akuades dan yang paling kecil (terendah) adalah minyak tanah. Terjadi perbedaan besar koefisien viskositas cairan pada dua metode yaitu Ostwald dan falling baal dikarena terjadi kesalahan atau kekurang telitian praktikan pada saat melaksanakan percobaan. Kata kunci : viskositas, metode ostwald, metode falling ball.
II. Landasan Teori Kita sudah lazim menggolong-golongkan materi, yang ditinjau secara makroskopik, kedalam benda padat dan fluida. Suatu fluida (fluid) adalah suatu zat yang dapat mengalir. Jadi istilah fluida termasuk cairan dan gas. Klasifikasi seperti itu tidaklah selalu jelas. Beberapa fluida, seperti gelas dan ter (pitch), mengalir begitu lambat sehingga berperilaku seperti benda padat untuk interval-interval waktu yang biasanya kita gunakan untuk bekerja dengan benda-benda tersebut (Halliday, 1985, hlm 553). Viskometer merupakan peralatan yang digunakan untuk mengukur viskositas suatu fluida. Model viskometer yang umum digunakan berupa viskometer bola jatuh, tabung ( pipa kapiler ) dan sistem rotasi. Viskometer rotasi silinder sesumbu (concentric cylinder) dibuat berdasarkan 2 standar, sistem, dimana silinder bagian dalam berputar dengan silinder bagian luar diam dan sistem Couette dimana bagian luar silinder yang diputar sedangkan bagian dalam silinder diam. Fluida yang akan diukur ditempatkan pada celah diantara kedua silinder. Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya
zat cair dan gas. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis. Didalam fluida yang tidak diidealisir terdapat aktivitas molekuler antara bagianbagian lapisannya. Salah satu akibat dari adanya aktivitas ini adalah timbulnya gesekan internal antara bagian-bagian tersebut, yang dapat digambarkan sebagai gaya luncur diantara lapisan-lapisan fluida tadi. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan kecepatan bergerak lapisan-lapisan fluida tersebut. Bila pengamatan dilakukan terhadap aliran fluida makin mengecil ditempat-tempat yang jaraknya terhadap dinding pipa semakin kecil, dan praktis tidak bergerak pada tempat di dinding pipa. Sedangkan kecepatan terbesar terdapat ditengah-tengah pipa aliran. Viskositas suatu fluida adalah sifat yang menunjukkan besar dan kecilnya tahanan dalam fluida terhadap gesekan. Fluida yang mempunyai viskositas rendah, misalnya air mempunyai tahanan dalam terhadap gesekan yang lebih kecil dibandingkan dengan fluida yang mempunyai viskositas yang lebih besar. (USU,2011) Viskositas (kekentalan) berasal dari perkataan Viscous (Soedojo, 1986). Suatu bahan apabila dipanaskan sebelum menjadi cair terlebih dulu menjadi viscous yaitu menjadi lunak dan dapat mengalir pelan-pelan. Viskositas dapat dianggap sebagai gerakan di bagian dalam (internal) suatu fluida (Budianto, 2008). Viskositas suatu fluida merupakan daya hambat yang disebabkan oleh gesekan antara molekul-molekul cairan, yang mampu menahan aliran fluida sehingga dapat dinyatakan sebagai indikator tingkat kekentalannya. Nilai kuantitatif dari viskositas dapat dihitung dengan membandingkan gaya tekan per satuan luas terhadap gradien kecepatan aliran dari fluida. Prinsip dasar ini yang dipergunakan untuk menghitung viskositas secara eksperimen menggunakan metode putar, yaitu dengan memasukkan penghambat ke dalam fluida dan kemudian diputar. Semakin lambat putaran penghambat tersebut maka semakin tinggi nilai viskositasnya (Warsito, dkk., 2012). Viskositas dapat dinyatakan sebagai tahanan aliran fluida yang merupakan gesekan antara molekul-molekul cairan satu dengan yang lain. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahanbahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Pada hukum aliran viskos, Newton menyatakan hubungan antara gaya-gaya mekanika dari suatu aliran viskos sebagai: Geseran dalam (viskositas) fluida adalah konstan sehubungan dengan
gesekannya. Hubungan tersebut berlaku untuk fluida Newtonian, dimana perbandingan antara tegangan geser (s) dengan kecepatan geser (g) nya konstan. Parameter inilah yang disebut dengan viskositas. Aliran viskos dapat digambarkan dengan dua buah bidang sejajar yang dilapisi fluida tipis diantara kedua bidang tersebut. Suatu bidang permukaan bawah yang tetap dibatasi oleh lapisan fluida setebal h, sejajar dengan suatu bidang permukaan atas yang bergerak seluas A. Jika bidang bagian atas itu ringan, yang berarti tidak memberikan beban pada lapisan fluida dibawahnya, maka tidak ada gaya tekan yang bekerja pada lapisan fluida. Suatu gaya F dikenakan pada bidang bagian atas yang menyebabkan bergeraknya bidang atas dengan kecepatan konstan v, maka fluida dibawahnya akan membentuk suatu lapisan-lapisan yang saling bergeseran. Setiap lapisan tersebut akan memberikan tegangan geser (s) sebesar F/A yang seragam, dengan kecepatan lapisan fluida yang paling atas sebesar v dan kecepatan lapisan fluida paling bawah sama dengan nol. Maka kecepatan geser (g) pada lapisan fluida di suatu tempat pada jarak y dari bidang tetap, dengan tidak adanya tekanan fluida (Burhanudin, 2014, hlm 8). Koefisien viskositas secara umum diukur dengan dua metode : Metode Viskometer Ostwald Viskometer Ostwald adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengalirnya sejumlah tertentu cairan dicatat, dan η dihitung dengan hubungan : η=
(
)
Umumnya koefisien viskositas dihitung dengan membandingkan laju aliran cairan dengan laju aliran koefisien viskositasnya diketahui. Hubungan itu adalah: (Dogra,2009) Metode Bola jatuh Metode bolajatuh menyangkut gaya gravitasi yang seimbang dengan gerakan aliran pekat, dan hubungannya adalah : η=
(
)
dimana b merupakan bola jatuh atau manik-manik dan g adalah konstanta gravitasi. Apabila digunakan metode perbandingan, kita dapatkan (
)
(
)
(Dogra,2009)
III. Material dan Metode Kerja A. Material Alat:
Viskometer Ostwald
Gelas kimia
Pipet tetes
Gelas ukur
Stopwatch
Neraca O-hauss
Kelereng
Piknometer
Bahan:
Etanol murni
Minyak tanah
Oli bekas
Akuades
B. Metode Kerja
Cara Ostwald 1. Membersihkan viskometer dengan menggunakan pelarut yang sesuai sampai semua pelarutnya habis/hilang. 2. Mengisi viskometer dengan sampel yang akan dianalisa melalui tabung G sehingga reservoir terbawah, sampel cukup hingga level antara garis J dan K. 3. Menempatkan jari pada tabung B dan memasukkan penghisap pada tabung A sampai larutan mencapai tengah bulp C. memindahkan penghisap dari tabung
A. memindahkan jari dari tabung B dan dengan cepat memindahkannya pada tabung A sampai sampel jatuh dari kapiler bagian bawah akhir ke bulb I. kemudian memindahkan jari dan mengukur waktu refflux. 4. Untuk mengukur waktu refflux, membiarkan sampel mengalir bebas memasuki bagian D, mengukur waktu saat larutan D sampai F. 5. Menghitung viskometer kinematik sampel dengan mengalikan waktu refflux dengan viskometer konstan. 6. Melakukan percobaan secara duplo. 7. Mengulangi percobaan untuk sampel yang berbeda. 8. Menghitung masing-masing viskositas masing-masing sampel.
Cara Falling Ball 1. Tentukan massa jenis bola (kelereng) dan massa jenis zat cair. 2. Masukkan bola ke dalam gelas ukur yang telah diisi dengan akuades dan di beri batas awal dan batas akhir. 3. Putar tabung 1800 jalankan tabung saat bola mulai bergerak dari titik awal dan hentikan ketika bola sampai di titik akhir. Tulis waktu yang diperlukan. 4. Ulangi percobaan sampai 3 kali. 5. Lakukan percobaan serupa dengan zat cair yang lain: alkohol, minyak tanah, dan oli bekas.
IV. Hasil Praktikum dan Pembahasan A. Hasil Praktikum Pengukuran Massa Jenis: Sampel
Piknometer
Piknometer +
Volume
Massa Jenis
kosong (gram)
sampel (gram)
sampel
(g/ml)
Akuades Alcohol 70% Minyak tanah Oli bekas
46,41 22
43,55 42,70 43,13
0,9764 25
0,8620 0,8280 0,8452
Metode Oswald Sampel
Volume sampel
Jari-jari pipa
Panjang pipa
(ml)
(cm)
(cm)
Akuades
23,4
Alcohol 70%
20
Minyak tanah
18
Oli bekas
18
0,9
27,5
Metode Falling Ball Sampel
Jari-jari bola
Tinggi tabung
(cm)
(cm)
Akuades Alcohol 70%
0,75
Minyak tanah
16
Oli bekas
Perhitungan koefisien viskometer Ostwald Akuades: η=
(
) (
η=
(
)(
) (
)(
)
)(
) (
)(
)
)
Alcohol 70% η=
(
) (
η=
(
Minyak tanah η=
(
)
)
Waktu (detik)
2,13
2,20
1,85
1,87
1,30
1,17
2,10
1,90
Waktu (detik)
1,38
2,00
1,55
2,44
1,59
2,70
35,01
37,44
(
η=
(
)(
) (
)(
)
)(
) (
)(
)
)
Oli bekas η=
(
) (
η=
(
)
Perhitungan Metode Falling Ball Akuades (
η= η=
(
)
)
(
– )(
)(
– )(
)(
– )(
)(
)
Alcohol 70% (
η= η=
(
)
)
(
)
Minyak tanah (
η= η=
(
)
)
(
Oli bekas η=
(
)
)
η=
(
)
(
– )(
)( )
B. Pembahasan Pada praktikum kali ini telah dilakukan percobaan mengenai viskositas cairan. Berdasarkan percobaan telah dilakukan pengukuran massa jenis terhadap macammacam zat cair menggunakan piknometer. Zat cair yang digunakan sebagai sampel kali ini adalah akuades, alkohol 70%, minyak tanah, dan oli bekas. Untuk mengetahui massa jenis suatu sampel yang akan dianalisa, kita akan menggunakan alat ukur piknometer. Dari data yang sudah terlihat menunjukkan bahwa massa jenis yang terbesar adalah akuades. Hal itu dikarenakan bahwa air memiliki massa yang lebih besar dan volumenya yang lebih kecil daripada jenis zat cair yang lain. Pada zat cair, ukuran partikel menentukan tingkat kekentalan (viskositas) dari cairan itu sendiri. Perbedaan viskositas pada zat cair menunjukkan fungsi zat cair tersebut. Data yang kami dapat setelah menguji viskositas dari jenis-jenis zat cair itu sesuai dengan teori, dimana pada viskositas air lebih rendah daripada viskositas oli, hal itu menyebabkan air dapat dikonsumsi sedangkan oli tidak. Pada Metode Ostwald kita menggunakan alat ukur viskometer. Viskometer merupakan alat untuk mengukur viskositas suatu fluida. Pada saat percobaan dengan metode Ostwald pada saat bulb pipet dan ibu jari secara bersamaan dilepas terkadang dalam cairan suka terbentuk gelembung dan ketika itu terjadi praktikan harus mengulangnya berulang kali sampai tidak terbentuk endapan. Dari data yang terlihat menunjukkan bahwa akuades memiliki waktu yang paling kecil daripada jenis zat cair yang lain. Data kami yang menunjukkan sesuai dengan teori yaitu pada metode Ostwald ini dimana air terendah viskositasnya dengan koefisien 0,00066, lalu diikuti oleh alcohol 70% dengan 0,00081, selanjutnya minyak tanah dengan 0,00092, dan yang paling tinggi koefisiennya yaitu oli bekas dengan 0,01593. Pada Metode Falling Ball kita menggunakan alat ukur gelas ukur. Dari data yang terlihat menunjukkan bahwa minyak tanah memiliki waktu yang paling kecil daripada jenis zat cair yang lain. Dalam metode ini didapat koefisien viskositasnya dari yang
terendah ke yang tertinggi, yaitu: minyak tanah dengan 0,7190, alcohol 70% dengan 1,1273, oli bekas dengan 1,1886, dan akuades dengan 1,4863. Dari data antara metode Ostwald dan Falling Ball terjadi perbedaan data urutan koefisien viskositas yang paling besar. Hal itu mungkin disebabkan karena terjadi kesalahan atau kekurang telitian yang dilakukan oleh praktikan. Kesalahan yang dilakukan oleh praktikan bisa berupa kesalahan dalam menimbang cairan yang terdapat dalam piknometer yang datanya dapat digunakan untuk mencari massa jenis. Selain itu juga dalam metode Ostwald suka terdapat gelembung dalam cairan, hal tersebut juga dapat mempengaruhi hasil perhitungan koefisien viskositas. Sedangkan dalam metode Falling Ball kesalahan yang dapat mempengaruhi nilai koefisien viskositasnya adalah dalam memutar gelas ukur 1800 praktikan terkadang memutarnya kurang dari 1800 sehingga hasilnya sedikit keliru.
V. Kesimpulan Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan:
Viskositas suatu fluida adalah sifat yang menunjukkan besar dan kecilnya tahanan dalam fluida terhadap gesekan.
Berdasarkan metode Ostwald urutan koefisien viskositas dari yang paling rendah hingga tertinggi adalah air dengan koefisien 0,00066, alcohol 70% dengan 0,00081, minyak tanah dengan 0,00092, dan oli bekas dengan 0,01593.
Berdasarkan metode Falling Ball urutan koefisien fiskositas dari yang paling rendah hingga tertinggi adalah minyak tanah dengan 0,7190, alcohol 70% dengan 1,1273, oli bekas dengan 1,1886, dan akuades dengan 1,4863.
Terjadinya perbedaan hasil koefisien viskositas beberapa cairan antara metode Ostwald dan falling ball dikarenakan terjadi beberapa kesalahan dan kekurang telitian praktikan dalam praktikum.
VI. Referensi Dogra,S.K.2009. Kima Fisik dan Soal-soal. Jakarta:UI Press. Milama, Burhanudin. 2014. Panduan Praktikum Kimia Fisika 2. Jakarta : UIN P.IPA FITK-Press. Resnick, Halliday. 1985. Fisika Jilid 1 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga. Budianto, A. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair dengan Menggunakan Regresi Linier Hukum Stokes. http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wpcontent/uploads/2008/12/12-anwar157-166.pdf . Diakses pada tanggal 21 April 2014 Pukul 12:18 WIB. USU. 2011. http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/29343/4/Chapter%20II.pdf . Diakses pada tanggal 21 April 2014 Pukul 12:25 WIB.
Warsito, dkk. 2012. Desain dan Analisis Pengukuran Viskositas dengan Metode Bola Jatuh Berbasis Sensor Optocoupler dan dan Sistem Akuisisinya pada Komputer. http://ejournal.unri.ac.id/index.php/JN/article/viewFile/839/832 tanggal 21 April 2014 Pukul 12:20 WIB.
.
Diakses
pada
