VISKOSITAS CAIRAN
IRA NURPIALAWATI
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2014 Abstrak Pada zat cair, ukuran partikel menetukan tingkat kekentalan(viskositas) dari cairan itu sendiri. Viskositas merupakan sifat friksi atau sifat tahanan di pedalaman fluida terhadap tegangan geser yang diterapkan pada fuida tersebut. Perbedaan viskositas pada zat cair menunjukkan fungsi zat cair tersebut. Contohnya saja viskositas air lebih rendah daripada oli, hal ini menyebabkan air dapat dikomsumsi oleh makhluk hidup sedangkan oli tidak. Masing-masing oli juga mempunyai viskositas yang berbeda-beda sesuai dengan fungsi oli. Tujuan utama dari praktikum ini adalah untuk mengetahui karakteristik viskositas oli, minyak tanah, etanol 70%, dan air. Oli yang digunakan adalah oli bekas yang diperoleh dari sisasisa pemakaian oli mesin. Cara menentukan viskositas suatu zat adalah dengan menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Terdapat beberapa macam tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain: viskometer kapiler(Ostwald), viskometer Hoppler, viskometer Cup and Bob, dan viskometer Cone and Plate. Kata kunci: viskositas, partikel, oli, dan viskometer
(Jurnal
A. Pendahuluan Viskositas berasal dari
Rizky
Hardiyatul
Maulida dkk, 2010).
perkataan Viscous (Soedojo,
Makin besar viskositas
1986) (Dalam Jurnal Metode
makin lambat aliran cairan.
Penentuan
Ke
Viskositas cairan biasanya
kentalan Zat Cair dengan
turun dengan meningkatnya
Menggunakan Regresi Linear
suhu,
Hukum
dengan
Koefisien
Stokes,
Zemansky viskositas
2008).
mengatakan dapat
dianggap
dapat
dianalogikan
sirup
gula
panas
mengalir lebih cepat dari pada sirup gula dingin. Cairan yang
sebagai gerakan di bagian
mempunyai
dalam (internal) suatu fuida
molekul yang kuat memiliki
(Jurnal
viskositas yang lebih besar
Maulida
Rizky
Hardiyatul
dkk,
2010).
gaya
dibandingkan
antar
cairan
yang
Viskositas terdapat pada zat
memiliki gaya antarmolekul
cair maupun gas dan pada
yang lemah. Air memiliki
intinya
viskositas
merupakan
gaya
lebih
besar
gesekan antara lapisan-lapisan
dibandingkan
yang bersisian pada fluida saat
cairan karena kemampuannya
lapisan-lapisan
untuk
tersebut
kebanyakan
membentuk
begerak melewati satu sama
hidrogen.
lainnya.
cair,
viskositas gliserol jauh lebih
di
besar daripada semua cairan
sebabkan oleh gaya kohesi
(Raymond Chang, 2005: 375).
viskositas
Pada
zat
terutama
antara molekul. Sedangkan
Yang
ikatan
Sedangkan
menarik,
menurut
pada gas, viskositas muncul
Eko Budi Kuncoro viskositas
dari tumbukan antar molekul.
adalah
suatu
Fluida yang berbeda memiliki
dipakai
sebagai
besar viskositas yang berbeda
besarnya
dan zat cair pada umumnya
diperlukan untuk memisahkan
jauh lebih kental daripada gas
molekul-molekul
sifat
yang
pengukur
daya
yang
air
agar
dapat dilewati (Dalam buku
fluida
Akuarium Laut: 51).
dirumuskan
Hukum Stokes pada prisipnya
Persamaan (1) (Sears, 1984).
adalah: Suatu bahan apabila
secara
empiris sebagai
Fs= 6rv
(1)
η
menyatakan
dengan
dipanaskan sebelum menjadi
koefisien kekentalan, r adalah
cair terlebih dulu menjadi
jari-jari bola kelereng, dan v
viscous yaitu menjadi lunak
kecepatan
dan dapat mengalir pelan-
terhadap fluida. Persamaan
pelan. Jika sebuah benda
(1) pertama kali dijabarkan
berbentuk bola dijatuhkan ke
oleh Sir George Stokes tahun
dalam fluida kental, misalnya
1845,
kelereng dijatuhkan ke dalam
Hukum Stokes.
kolam renang yang airnya
relatif
sehingga
Dalam
bola
disebut
pemakaian
cukup dalam, nampak mula-
eksperimen
mula
perhitungkan beberapa syarat
kelereng
bergerak
dipercepat. Tetapi beberapa saat setelah menempuh jarak cukup jauh, nampak kelereng bergerak dengan kecepatan konstan
(bergerak
lurus
beraturan). Ini berarti bahwa di samping gaya berat dan gaya apung zat cair masih ada gaya lain yang bekerja pada kelereng tersebut. Gaya ketiga ini adalah gaya gesekan yang disebabkan oleh kekentalan fluida.
harus
antara lain : 1. Ruang tempat fluida jauh
berbentuk bola, gaya gesekan
lebih
dibanding
luas ukuran
bola.
2. Tidak terjadi aliran turbulen dalam fluida. 3. Kecepatan v tidak terlalu
besar
sehingga
aliran
fluida
masih
bersifat laminer. Sebuah
Khusus untuk benda
di
bola
padat
memiliki rapat massa ρb dan berjari-jari r dijatuhkan tanpa
kecepatanawal
dalam
disebut kecepatan akhir VT
fluida kental memiliki rapat
atau kecepatan terminal yaitu
massa ρf, di mana ρb > ρf.
pada saat gaya berat bola sama
Telah diketahui bahwa bola
dengan gaya apung ditambah
mula-mula
gaya gesekan fluida (Dalam
cepatan
ke
mendapat gravitasi,
per
namun
Jurnal
Metode
Penentuan
beberapa saat setelah bergerak
Koefisien Kekentalan Zat Cair
cukup jauh bola akan bergerak
dengan Menggunakan Regresi
dengan kecepatan konstan.
Linear Hukum Stokes, 2008).
Kecepatan yang tetap ini
B. Metode dan Alat Bahan Cara Ostwald Alat
Bahan
Viskometer Aquades Gelas Kimia
Etanol
Stopwatch
Minyak tanah/kerosin
Mistar
Oli
Bulp
Cara Falling Ball Alat
Bahan
Kelereng
Aquades
Gelas Kimia
Etanol
Stopwatch Minyak tanah/kerosin
Mistar
Oli
Pengukuran massa jenis Alat
Bahan Aquades
Picknometer Etanol neraca
Minyak tanah/kerosin
ohauss
Oli
-
Memasukkan air ke dalam picknometer.
-
Kemudian menimbang picknometer berisi sampel tersebut di neraca ohauss.
-
Ulangi dengan mengganti sampel dengan etanol, minyak, dan oli.
Metode Ostwald -
Membersihkan viskometer dengan menggunakan pelarut yang sesuai (bisa dengan etanol).
-
Mengukur larutan air sebanyak 40 ml kemudian masukkan ke dalam viskometer.
-
Menandai tinggi larutan pada A dan B.
-
Menyedot air menggunakan bulp yang diletakkan pada pipa B (selama proses penyedotan pipa B, tutup pipa A).
-
Melepas bulp pada pipa B sehingga air kembali ke posisi semula, mencatat waktu yang dibutuhkan air sampai ke posisi semula.
-
Mengulangi langkah 1-5 dengan sampel etanol, minyak, dan oli. Metode Falling Ball
-
Mrngukur panjang gelas kimia.
-
Mengukur jari-jari kelereng.
-
Memasukkan air ke dalam gelas kimia ukuran 100 ml (usahakan agar air penuh).
-
Memasukkan kelereng ke dalam gelas kimia tersebut.
-
Memutar gelas kimia 180° sehingga kelereng bergeser.
-
Mencatat waktu yang dibutuhkan kelereng jatuh ketika gelas kimia diputar 180°.
C. Pembahasan
Sampel Aquades Etanhol Minyak tanah/kerosin Oli
picknometer kosong (gram) 22 22
picknometer+sampel (gram)
volume (ml)
massa jenis (gr/ml)
46,35 42,05
30 30
0,81 0,67
22
42,55
30
0,68
22
43,6
30
0,72
massa volume
aquades
46,35 22 30
= 0,81 gr/ml
e tan ol
42,05 22 30
= 0,67 gr/ml
min yak
42,55 22 30
= 0,68 gr/ml
oli
43,6 22 30 = 0,72 gr/ml Metode Ostwald Sampel
Aquades Etanhol Minyak tanah/kerosin Oli
Volume sampel (L) 0,03 0,03
P R 4 t gVL
=koefisien viskositas R = jari-jari pipa (cm)
t = waktu (detik) g = gravitasi (m/s2)
V= volume (liter) L= panjang pipa (cm) P = tekanan (dyne/cm2)
jari-jari pipa panjang pipa (cm) (cm) 0,85 12,2 0,85 12,2
waktu (sekon) 6,54 3,47
0,03
0,85
12,2
3,30
0,03
0,85
12,2
62,0
aquades
P R 4 t aquades gVL
22 P 0,854 6,54 7 = 0,054 10(0,03)(12,2)
e tanol
P R 4te tanol gVL
22 P 0,854 3,47 7 = 0,175 N s/m2 10(0,03)(12,2)
min yak
P R 4 t min yak gVL
22 P 0,854 3,30 7 = 1,75 N s/m2 10(0,03)(12,2)
oli
P R 4toli gVL
22 P 0,854 62 7 = 0, 143 N s/m2 10(0,03)(12,2)
Sampel Aquades Etanhol Minyak tanah/kerosin Oli
Metode Falling Ball jari-jari kelereng tinggi tabung (m) (cm) 1,5 0,232 1,5 0,232
waktu (sekon) 1,12 0,85
1,5
0,232
1,87
1,5
0,232
2,04
l t
v
v = kecepatan (cm/sekon) l = jarak (cm) t = waktu (detik)
v Aquades
0,232 = 0,236m/s 0,98
vMinyakT anah/Kerosin vOli
0,232 = 0,124 m/s 1,87
0,232 = 0,207 m/s 1,12 4 3 r 3
v kelereng
4 22 . .(1,5) 3 3 7
= 14,142857 cm3
kelereng = 0,9 gr/m3
2rb2 (d b d ) g 9v
aquades e tan ol min yak
2(1,5) 2 ( kelereng 0,95) 9(8,345323 ) 2(1,5) 2 ( kelereng 0,78) 9(8,345323 )
= 0,0072 N s/m2
2(1,5) 2 ( kelereng 0,85) 9(8,345323 )
= - 0,0029 N s/m2
= 0,002 N s/m2
aquades
2(1,5) 2 ( kelereng 0,81) 9(8,345323 )
Viskositas(kekentalan )
berasal
dari
perkataan
Viscous
(Soedojo,
(Dalam
Jurnal
Penentuan
= 0,0054 N s/m2
Fluida yang berbeda memiliki besar viskositas yang berbeda
1986)
dan zat cair pada umumnya
Metode
jauh lebih kental daripada gas
Koefisien
(Jurnal
Rizky
Hardiyatul
Kekentalan Zat Cair dengan
Maulida dkk, 2010).
Menggunakan Regresi Linear
Makin
Hukum
Stokes,
Zemansky viskositas
2008).
mengatakan dapat
dianggap
viskositas, aliran
besar
makin
cairan.
lambat
Viskositas
cairan biasanya turun dengan
sebagai gerakan di bagian
meningkatnya
suhu,
dapat
dalam(internal) suatu fuida
dianalogikan dengan
sirup
(Jurnal
Hardiyatul
gula panas mengalir lebih
2010).
cepat dari pada sirup gula
Maulida
Rizky dkk,
Viskositas terdapat pada zat
dingin.
cair maupun gas dan pada
mempunyai
intinya
gaya
molekul yang kuat memiliki
gesekan antara lapisan-lapisan
viskositas yang lebih besar
yang bersisian pada fluida saat
dibandingkan
lapisan - lapisan tersebut
memiliki gaya antarmolekul
begerak melewati satu sama
yang lemah. Air memiliki
lainnya.
viskositas
viskositas
merupakan
Pada
zat
terutama
cair, di
Cairan
yang
gaya
antar
cairan
lebih
dibandingkan
yang
besar
kebanyakan
sebabkan oleh gaya kohesi
cairan karena kemampuannya
antara molekul. Sedangkan
untuk
pada gas, viskositas muncul
hidrogen.
dari tumbukan antar molekul.
viskositas gliserol jauh lebih
membentuk Yang
ikatan menarik,
besar daripada semua cairan
laju aliran pada aliran laminar.
(Raymond Chang, 2005: 375).
Pada metode ini, tinggi pipa
Besaran
sukar
gesekan
molekul ini
antar
biasanya juga
dihitung.
menyebabkan
Hal
tinggi
ini pada
disebut derajat kekentalan zat
pipa kurang teliti, pun juga
cair.
mempengaruhi
Pada
viskositas
percobaan
dengan
metode
harga
viskositasnya.
Ostwald, viskositas aquades
Pada
percobaan
yang didapat dari perhitungan,
metode bola jatuh, metode ini
yaitu 0,053 N s/m2. Viskositas
dipengaruhi
etanol
dari
gravitasi
perhitungan, yaitu 0,175 N
Kelereng
s/m2. Viskositas minyak yang
dimasukkan ke dalam gelas
didapat
kimia
yang
dari
didapat
perhitungan,
oleh pada
adanya kelereng.
yang
mengalami
telah
gaya
yaitu 1,75 N s/m2. Viskositas
gravitasi akibat gelas kimia
oli
dari
diputar 180°. Metode ini
perhitungan, yaitu 0,143 N
kurang tepat digunakan untuk
s/m2.
tinggi
menghitung nilai viskositas.
viskositas, semakin sulit suatu
Hal ini karena alat dan bahan
jenis cairan mengalir, semakin
sederhana yang digunakan
rendah viskositas, semakin
pada metode ini menyebabkan
mudah suatu jenis cairan
nilai viskositas yang akan
mengalir. Oli dan minyak
dicari kurang teliti, selain itu
merupakan aliran laminar atau
waktu yang dihitung selama
aliran kental karena laju aliran
kelereng jatuh akan tidak
kecil melalui sebuah pipa
tepat.
dengan garis tengah kecil,
diperlukan pencatatan waktu
sedangkan air dan etanol
otomatis yang akan mencatat
merupakan
waktu
yang
karena
didapat
Semakin
laju
aliran
turbulen
aliran
yang
melalui pipa lebih besar dari
Oleh
yang
karena
itu
diperlukan
kelereng untuk jatuh ketika diputar
180°.
Agar
nilai
viskositas
cairan
(ketika
valid karena berberda dengan
menggunakan metode bola
ada pada literatur. Dalam
jatuh)
buku
dapat
diperlukan
diketahui,
massa
Raymond
Chang
jenis
menyatakan bahwa viskositas
kelereng, massa jenis zat
dari air (H2O) adalah 0,00101
cairan serta jari-jari kelereng
N s/m2, sedangkan viskositas
yang digunakan.
dari etanol (C2H5OH) adalah bola
0,0012 N s/m2 (2005; 376).
jatuh, nilai viskositas yang
Perbedaan yang terjadi karena
didapat dari aquades, yaitu -
kurang ketelitian praktikan
0,0029 N s/m2. Etanol, yaitu
dalam mengamati percobaan
0,0072 N s/m2. Minyak, yaitu
dalam praktikum viskositas
0,002 N s/m2. Oli, yaitu
cairan ini.
Pada
metode
0,0054 N s/m2. Hasil ini tidak
D. Kesimpulan Berdasarkan data hasil percobaan dan tujuan praktikum maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Viskositas fluida (zat cair) adalah gesekan yang ditimbulkan oleh fluida yang bergerak atau benda padat yang bergerak di dalam fluida. 2. Terdapat beberapa macam tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain: viskometer kapiler (Ostwald), viskometer Hoppler, viskometer Cup and Bob, dan viskometer Cone and Plate. 3. Pada percobaan viskositas dengan metode Ostwald, viskositas aquades yang didapat dari perhitungan, yaitu 0,053 N s/m2. Viskositas etanol yang didapat dari perhitungan, yaitu 0,175 N s/m2. Viskositas minyak yang didapat dari perhitungan, yaitu 1,75 N s/m2. Viskositas oli yang didapat dari perhitungan, yaitu 0,143 N s/m2. 4. Pada metode bola jatuh, nilai viskositas yang didapat dari aquades, yaitu -0,0029 N s/m2. Etanol, yaitu 0,0072 N s/m2. Minyak, yaitu 0,002 N s/m2. Oli, yaitu 0,0054 N s/m2. Dalam buku Raymond Chang
menyatakan bahwa viskositas dari air (H2O) adalah 0,00101 N s/m2, sedangkan viskositas dari etanol (C2H5OH) adalah 0,0012 N s/m2 (2005; 376).
E. Daftar Pustaka Chang, Raymound. 2005. http://books.google.co.id/books?id=KzN5SOR1A4C&pg=PA374&dq=tegangan+permukaan+adalah&hl=id&sa=X&ei=J4d LU-yrJsHMrQfp_IHgDQ&redir_esc=y#v=onepage&q=viskositas&f=false diakses pada 16 April 2014 Kuncoro, Eko Budi. http://books.google.co.id/books?id=hbHafEkjXQoC&pg=PA51&dq=visko sitas+adalah&hl=id&sa=X&ei=KohLU4PJAcmBrQfCzoBw&redir_esc=y #v=onepage&q=viskositas%20adalah&f=false diakses pada 16 April 2014 Budianto, Anwar. 2008. METODE PENENTUAN KOEFISIEN KEKENTALAN ZAT CAIR DENGAN MENGGUNAKAN REGRESI LINEAR
HUKUM
STOKES.
http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-
content/uploads/2008/12/12-anwar157-166.pdf diakses pada 16 April 2014 Maulida, Rizky. H dan Erika Rani. 2010. ANALISIS KARAKTERISTIK PENGARUH SUHU DAN KONTAMINAN TERHADAP VISKOSITAS OLI MENGGUNAKAN ROTARY VISCOMETER. ejournal.uinmalang.ac.id/index.php/NEUTRINO/article/download/.../pd...diakses pada 16 April 2014
