VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA RINGKASAN
Dalam setiap fluida, baik cair maupun gas masing-masing memiliki suatu sifat yang dikenal dengan viskositas atau kekentalan. Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan adalah dengan metode Ostwald dan Poiseulle. Tujuan dan manfaat dari praktikum ini antara lain menentukan viskositas dinamis pada susu dan fanta, membuat grafik antara %V vs ηx , ρ x vs ηx , Tx vs ηx , dan menentukan hubungan viskositas dengan %V, densitas larutan, dan waktu alir pada susu dan fanta. Ada dua macam viskositas, yaitu viskositas dinamis dan viskositas kinematis. Beberapa cara perhitungan viskositas suatu larutan antara lain viskositas relatif, viskositas spesifik, viskositas inheren, dan viskositas intrinsik. Faktor – faktor yang mempengaruhi viskositas adalah densitas, suhu, tekanan, dan gaya gesek. Cara – Cara – cara cara penentuan viskositas yaitu cara Ostwald dan cara Hoppler. Kegunaan dari viskositas pada umumnya untuk menentukan jenis pompa. Bahan yang digunakan pada praktikum ini antara lain susu kental manis 35% (35oC, 45 o C, 55 oC, 65 oC), fanta 18%V, 28%V, 38%V, dan 48%V, dan aquadest. Alat yang digunakan yaitu viskometer Ostwald. Cara kerjanya adalah menentukan densitas pada susu dan fanta menggunakan picnometer. Kemudian memasukkan sampel kedalam viskometer Ostwald dan dihisap, lalu mencatat waktu ketika cairan melewati batas S1 sampai batas S2. Hasil praktikum menunjukkan perbedaan %V pada sampel fanta semakin besar %V maka viskositas yang didapat semakin besar. Selain itu besar viskositas dan densitas berbanding lurus, hal ini disebabkan makin besarnya gaya gesek yang terjadi. Dan terakhir yaitu suhu yang besarnya berbanding terbalik dengan nilai viskositas karena kohesi molekuler pada larutan berkurang. Kesimpulan yang dapat diambil yaitu viskositas berbanding lurus dengan %V dan massa jenis, serta berbanding terbalik dengan suhu. Saran yang diberikan antara lain menggunakan viskometer Ostwald yang baik, melakukan perhitungan waktu sampai dua kali (kecuali pada perbedaan suhu), melakukan penambahan suhu 2 oC, dan volume cairan dalam picnometer harus benar – benar – benar benar penuh.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam setiap fluida, baik gas maupuncairan, masing-masing memiliki suatu sifat yang dikenal dengan sebutan viskositas. Viskositas dapat disebut juga sebagai kekentalan. Viskositas dibagi menjadi viskositas dinamis dan viskositas kinematis. Ada beberapa cara dalam perhitungan viskositas suatu larutan, 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
nilaiviskositasdimana 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 b esar daripada zat cair lainnya. Dengan mengetahui komposisi dari oli tersebut, penerapan viskositas sangat berpengaruh dalam menjaga kekentalan oli agar a gar tetap terjaga selama proses produksi. p roduksi. 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 pada susu kental manis dan fanta. 2. Membuat grafik antara % V vs ηx, ρxvsη vsηx, dan Tx vs ηx. 3. Menentukan hubungan antara viskositas dengan % volume, densitas larutan, dan waktu alir pada susu kental manis dan fanta.
1.3. Manfaat Praktikum
1. Mahasiswa mampu menentukan viskositas dinamis pada susu kental manis dan fanta. 2. Mahasiswa mampu membuat grafik antara % V vs ηx, ρx vs ηx, dan Tx vs ηx. 3. Mahasiswa mampu menentukan hubungan antara viskositas dengan % volume, densitas larutan, dan waktu alir susu kental manis dan fanta.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA 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;
Dengan: η
G A.dv d
= 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
Ada dua macam viskositas, antara lain : 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 dyn.s/cm2 atau poise. 2. Viskositas Kinematis Adalah viskositas yang ditimbulkan bila dua zat cair saling bergesekan sehingga besarnya gaya gesekan 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.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA 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. ViskositasSuatuLarutan
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:
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA
2.4. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Viskositas:
1.
Densitas Pengaruh densitas terhadap viskositas dapat dilihat dari rumus: X
. X X t
.
.t a
2.
a
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:
η p = ηl + (1+αP)
dengan
η p =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 PenentuanViskositas
1. Cara Ostwald DasarnyaadalahhukumPoiseuille II yang menyatakan bahwa volumen cairan yang mengalir dalam waktu t keluar dari pipa dengan radius R, panjang L dan beda tekanan P 4
dirumuskan sebagai:
V
R P 8 L
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 Gambar2.1 :Viskosimeter Ostwald
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
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA 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 = kecepatanyaitujarak yang ditempuh per satuanwaktu
2.6. Kegunaan Viskositas
Pada umumnya viskositas sering digunakan untuk menentukan jenis pompa.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA BAB III METODE PRAKTIKUM
3.1. Bahan dan Alat yang digunakan
3.1.1. Bahan yang digunakan 1. Susu kental manis 35%V (35 C, 45 C, 55 C, 65 C) basis 100ml
̊
̊
̊
̊
2. Fanta 18%V, 28%V, 38%V, 48%V basis 100ml 3. 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
3.2.GambarAlat Utama
Data yang diperlukan
1.
Massa jenis larutan
2.
Waktu alir
3.3. Cara Kerja
1. Tentukan densitas pada susu kental manis dan fanta. 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 (aquadest). 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”.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA 7. Ulangi langkah 1 s/d 6 untuk susu kental manis dan fanta yang akan dicari viskositasnya. 8. Tentukan harga viskositas dengan rumus
.t X
X
X
.
.t a
a
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hubungan antara % Volume dengan Viskositass pada Fanta 1.6 1.4 1.2 1 V0.8 %
Series1
y = 0.0135x + 0.8503 R² = 0.9658
0.6 0.4
Linear (Series1)
0.2 0 0
20
40
60
viskositas
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara % volume dengan viskositas pada fanta Pada grafik diatas diketahui bahwa semakin besar % volume fanta maka viskositas yang didapatkan juga semakin besar. Hal ini dikarenakan % volume termasuk salah satu jenis konsentrasi, dimana apabila konsentrasi larutan naik maka viskositas tersebut juga naik Pada sumber, viskositas salah satunya dipengaruhi oleh gaya gesek. Apabila gaya gesek semakin besar, maka viskositas juga semakin besar. Besarnya konsentrasi menyebabkan kerapatan larutan tersebut menjadi besar, sehingga gesekan yang ditimbulkan juga semakin besar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa hasil yang ditemukan sesuai dengan pernyataan yang ada dalam sumber. ( Anggraeni, 2010 ) 4.2 Hubungan antara Densitas dengan Viskositas pada Susu dan Fanta 5.6 5.5 y = 56.568x - 58.369 5.4 R² = 0.9767 s 5.3 a t i 5.2 s o k 5.1 s i v 5 4.9 4.8 4.7 1.115 1.12 1.125 1.13
Series1 Linear (Series1)
1.135
%V
Gambar 4.2 Grafik hubungan antara densitas dengan viskositas pada susu
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA
1.6 1.4 1.2 s 1 a t i s o0.8 k s i 0.6 v
y = 59.754x - 59.117 R² = 0.9892
Series1 Linear (Series1)
0.4 0.2 0 1.006 1.008 1.01 1.012 1.014 1.016 densitas
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara densitas dengan viskositas pada fanta Pada kedua grafik diatas, dapat dilihat bahwa densitas mempengaruhi besar viskositas. Pada grafik tersebut semakin besar densitas larutan makan viskositas juga semakin besar. Semakin besar densitas maka semakin banyak molekul pada larutannya sehingga akan menghambat alirnya dan gesekannya semakin besar. Dalam jurnal dijelaskan bahwa semakin besar gaya geseknya, maka semakin besar pula viskositasnya. Sehingga hasil yang ditemukan sesuai dengan pernyataan dalam jurnal. Dan grafik terbentuk dari kiri bawah ke kan an atas. ( Wahyuni, 2012 ) 4.3 Hubungan antara Suhu dengan Viskositas pada Susu dan Fanta 5.6 5.5 5.4 5.3
s a t 5.2 i s o k 5.1 s i v
Series1
5
Linear (Series1)
4.9 y = -0.0239x + 6.3395 R² = 0.963
4.8 4.7 0
20
40
60
80
suhu
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara suhu dengan viskositas pada susu Pada grafik diatas dapat diketahui bahwa semakin besar suhu larutannya, maka semakin kecil nilai viskositasnya. Hal tersebut disebabkan ketika larutan dipanaskan maka energi kinetiknya akan meningkat, sehingga akan mengurangi kohesi molekuler pada larutan. Dalam jurnal peningkatan suhu akan mengurangi kohesi molekuler dan ini diwujudkan berupa berkurangnya viskositas fluida . Sehingga dapat disimpulkan bahwa hasil percobaan telah sesuai dengan pernyataan yang terdapat dalam jurnal. ( Taufad, 2008 )
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan 1. Hubungan antara viskositas dengan % volume larutan yaitu semakin besar % volume larutan maka nilai viskositasnya juga semakin besar. 2. Hubungan antara viskositas dengan densitas larutan yaitu semakin besar densitas larutan maka nilai viskositas juga semakin besar. 3. Hubungan antara viskositas dengan suhu larutan yaitu semakin meningkat suhu larutan maka nilai viskositas menjadi semakin kecil. 5.2 Saran 1. Menggunakan alat Viskometer Ostwald yang masih baik agar data hasil yang diperoleh akurat. 2. Ketika melakukan pengisian pada picnometer dengan sampel, volume tersebut harus benar - benar penuh pada picnometer. 3. Untuk hasil lebih akurat perlu dilakukan perhitungan waktu sebanyak dua kali. 4. Ketika menimbang picnometer beserta cairan pada berbagai suhu, lakukan dengan cepat dan suhu ditambah 2oC dari suhu yang seharusnya agar hasil yang diperoleh sesuai. 5. Tidak perlu melakukan pengulangan saat menghitung waktu pada cairan dengan berbagai suhu.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA DAFTAR PUSTAKA
Badger, W.Z. and Bachero, J.F., ”Introduction to chemical Engineering”,International student edition, McGraw Hill Book Co.,Kogakusha,Tokyo. Budianto, Anwar. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair dengan Menggunakan
Regresi
Linier
Hukum
Stokes.
Jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-
content/uploads/2008/12/12/-anwar157-166. Diakses tanggal 23 April 2017. Chandler, David. 2012. Density vsConcentration.http://www.ehow.com/facts_5779387_ density-vs_-concentration.html. Diaksestanggal 8 April 2015 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 J.P.
Prismas,
Antonius,
dkk.
2012.
PengaruhKonsentrasidanViskositasLarutanPolistirenterhadapMorfologiPermukaand anKe tebalanLapisanZnPcpadaPermukaan http://physics.studentjournal.ub.ac.id/index.php/psj/article/download/142/77.
QCM . Diakses
tanggal8 April 2015. Murdaka, Bambang. 2010. Penyetaraan Nilai Viskositas terhadap Indeks Bias pada Zat Cair Bening.
https://docs.google.com/viewring/viewer?url=http://download.portalgaruda.org/.
Diakses tanggal 23 April 2017 www.academia.edu/5567920/Viskositas_VA_PDF.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA RINGKASAN
Tegangan muka merupakan gaya atau tarikan yang arahnya ke dalam cairan yang menyebabkan permukaan zat cair tersebut berkontraksi. Tegangan permukaan zat cair terjadi karena adanya resultan gaya tarik menarik molekul yang berada di permukaan zat cair tersebut. Tujuan dan manfaat dari praktikum ini yaitu menentukan nilai tegangan muka berdasarkan metode kenaikan pipa kapiler dan metode tetes, menentukan pengaruh %V terhadap tegangan muka, dan mengetahui pengaruh tinggi, jumlah tetesan, dan volume tetesan terhadap tegangan muka. Faktor-faktor yang mempengaruhi yaitu densitas, konsentrasi, suhu, dan viskositas. Tegangan muka berguna untuk mengetahui kelembaban tanah, untuk melepas hasil cetakan ekstrak plastik, dan mengetahui konsentrasi suatu larutan dengan membuat kurva kalibrasi ϒ vs konsentrasi. Bahan yang digunakan adalah sunlight 3%V, 6%V, 9%V, dan 12%V basis 100 ml, yoghurt cair 25%V, 30%V, 35%V, 40%V basis 100 ml, dan aquadest. Sementara alat yang digunakan adalah alat metode tetes dan metode kenaikan pipa kapiler. Cara kerja pertama yaitu menentukan densitas sunlight dan yoghurt, kemudian menuangkan kedalam beaker glass 100 ml dan memasukkan pipa kapiler kedalamnya, serta mengukur tinggi cairan yang dihasilkan. Yang kedua adalah dengan memasukkan cairan kedalam alat metode tetes, kemudia membuka sudut kran dan konstan, lalu menghitung jumlah tetesan dan volume tetesan yang dihasilkan. Hasil percobaan menunjukkan semakin besar konsentrasi maka tegangan muka yang dihasilkan semakin besar. Tetapi ini tidak berlaku untuk sunlight yang mengandung surfaktan, karena surfaktan dapat menurunkan tegangan muka. Kesimpulan yang dapat diambil adalah kenaikan tinggi pipa kapiler dan volume tetesan berbanding lurus dengan tegangan muka, dan berbanding terbalik dengan jumlah tetesan. Saran yang diberikan yaitu menggunakan alat metode tetes yang baik, larutan yang digunakan harus homogen, kenaikan tinggi cairan ditunggu sampai konstan, memastikan tidak ada cairan yang tertinggal pada pipa kapiler, dan menguji larutan dengan %V terbesar dahulu pada metode tetes.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA 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 kapileryaitu 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 dipelajari.
1.2. Tujuan Percobaan
1. Menentukan nilai tegangan muka berdasarkan metode kenaikan pipa kapiler dan metode tetes pada yoghurt dan sunlight 2. Menentukan pengaruh %V terhadap tegangan muka. 3. Mengetahui pengaruh tinggi, jumlah tetesan, dan volume tetesan terhadap tegangan muka pada yoghurt dan sunlight.
1.3. Manfaat Percobaan
1. Mahasiswa mampu menentukan nilai tegangan muka berdasarkan metode kenaikan pipa kapiler dan metode tetes pada yoghurt dan sunlight. 2. Mahasiswa mampu menentukan pengaruh %V terhadap tegangan muka. 3. Mahasiswa mampu mengetahui pengaruh tinggi, jumlah tetesan, dan volume terhadap tegangan muka pada yoghurt dan sunlight.
VISKOSITAS DAN 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.
3.2. Metode Penentuan Tegangan Muka
Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan muka, antara lain : 1. Metode Kenaikan Pipa Kapiler Berdasarkan rumus: γ = Dengan:
1
2
hρgr
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 mukan ya. 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
tetesannyasendiri 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
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA 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:
Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi tegangan muka, antara lain : 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
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA BAB III METODE PERCOBAAN
3.1. Bahan dan Alatyang digunakan
3.1.1. Bahan yang digunakan 1. Sunlight 3%V, 6%V, 9%V, 12%V basis 100ml 2. Yoghurt cair 25%V, 30%V, 35%V, 40%V basis 100ml 3. Aquadest secukupnya. 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
3.2. Gambar Alat Utama
Keterangan:
1. Alat untuk metode tetes 2. Alat untuk metode pipa kapiler Data yang diperlukan:
- Densitas
- Jumlah tetesan
- Tinggi cairan
- Volume tetesan
3.3. Cara Kerja
3.3.1. Metode Kenaikan pipa kapiler 1. Tentukan densitas sunlight dan yoghurt cair dengan menggunakan picnometer. 2. Tuangkan 100 ml cairan pembanding (air) ke dalam beaker glass 100 ml. 3. Masukan pipa kapiler ke dalam beaker glass, biarkan beberapa saat agaraquadest naik ke pipa.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA 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 sunlight dan yoghurt yang akan dicari tegangan mukanya . 6. Hitung tegangan mukanya dengan rumus:
X
. X X h
. . h a
a
3.3.2. Metode Tetes A . Volume Konstan 1. Tentukan densitas sunlight dan yoghurt dengan menggunakan air sebagai cairan pembanding. 2. Isi alat metode tetes dengan menggunakan air sebanyak 13 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 sunlight dan yoghurt yang akan dicari tegangan mukanya. 6. Hitung tegangan mukanya dengan rumus
.n X
a
X
. a
.n a
X
B. Tetes Konstan 1. Tentukan densitas sunlight dan yoghurt dengan menggunakan picnometer. 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 (28 tetesan). 4. Hitung volume tetesan. 5. Lakukan langkah 1 s/d 4 untuk sunlight dan yoghurt yang akan dicari tegangan mukanya. 6. Hitung tegangan mukanya dengan rumus
.v X
X
X
.
.v a
a
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hubungan Kenaikan Tinggi Cairan dengan Tegangan Muka 90 80
y = 40.51x - 3.604 R² = 0.9997
) m / 70 N m60 ( a k 50 u m40 n a g 30 n a g 20 e t
yoghrut Linear (yoghrut)
10 0 0
0.5
1
1.5
2
2.5
tinggi larutan(cm)
Gambar 4.1 Grafik hubungan kenaikan tinggi cairan dengan tegangan muka pada yoghurt 70 y = 37.374x + 0.7691 R² = 0.9996
60
) m / 50 N m ( a 40 k u m n 30 a g n a 20 g e t
sunlight Linear (sunlight)
10 0 0
0.5
1
1.5
2
tinggi larutan (cm)
Gambar 4.2 Grafik hubungan kenaikan tinggi cairan dengan tegangan muka pada sunlight Pada hasil praktikum menunjukkan bahwa pada sampel minuman yoghurt pada 25%V memiliki hx = 1,7 cm dan ϒ = 65,21 mN/m ; pada 30%V memiliki hx = 1,8 cm dan ϒ = 69,44 mN/m ; pada 35%V memiliki hx = 2 cm dan ϒ = 77,25 mN/m ; dan pada 40%V memiliki hx = 2,1 cm dan ϒ = 81,56 mN/m. Sedangkan pada sunlight 3%V memiliki hx = 1,6 cm dan ϒ = 60,42 mN/m ; pada 6%V memiliki hx = 1,5 cm dan ϒ = 5,7 mN/m ; pada 9%V memiliki hx = 1,4 cm dan ϒ = 53,18 mN/m ; dan pada 12%V memiliki hx = 1,2 cm dan ϒ = 45,54 mN/m. Pada yoghurt grafik mengalami kenaikan dan pada sunlight mengalami penurunan tegangan muka dan tinggi cairan. Berdasarkan persamaan
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA
X
X . h X a . ha
. a
Menunjukkan bahwa semakin tinggi suatu cairan, maka semakin besaran tegangan muka yang dihasilkan. Semakin besar komposisi %V solute suatu zat maka akan menyebabkan naiknya tinggi cairan pada pipa kapiler. Hal ini dikarenakan jumlah molekul per satuan volume meningkat, maka berat larutan juga meningkat, molekul semakin banyak, sehingga gaya tarik - menarik permukaan dengan molekul didalam semakin besar, gaya tolak – menolak kebawah juga besar. Maka luas permukaan menjadi sekecil – kecilnya, dan kenaikan tinggi cairan menjadi semakin tinggi. Tetapi terjadi penyimpangan pada grafik kedua. Pada grafik kedua terjadi penurunan tegangan muka. Hal ini disebabkan karena pada sunlight mengandung surfaktan. Surfaktan adalah zat-zat yang mengabsorpsi pada permukaan atau antar muka suatu cairan. ( Sofyan, 2013 ) Surfaktan tersebut menurunkan tegangan muka seiring bertambahnya konsentrasi. Surfaktan menurunkan tegangan muka dengan mematahkan ikatan – ikatan hidrogen pada permukaan. ( Yazid, 2015 ) 4.2 Hubungan Jumlah Tetesan Cairan dengan Tegangan Muka 160 140
) m / 120 N m100 ( a k u 80 m n a 60 g n a 40 g e t
y = -1.0665x + 267.61 R² = 0.9986 yoghurt Linear (yoghurt)
20
0 0
50
100
150
200
jumlah tetesan
Gambar 4.3 Grafik hubungan antara jumlah tetesan cairan dengan tegangan muka pada yoghurt 79 78 ) m / 77 N m76 ( a k u 75 m n 74 a g n g 73 e t
sunlight Linear (sunlight) y = -0.334x + 147.61 R² = 0.9983
72 71 205
210
215
220
jumlah tetesan
225
230
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA Gambar 4.4 Grafik hubungan antara jumlah tetesan cairan dengan tegangan muka pada sunlight Hasil praktikum menunjukkan bahwa pada sampel yoghurt 25%V memiliki 144 jumlah tetesan dan ϒ = 114,4 mN/m ; 30%V memiliki 140 jumlah tetesan dan ϒ = 118,32 mN/m ; 35%V memiliki 110 jumlah tetesan dan ϒ = 150,78 mN/m ; 45%V memiliki 125 jumlah tetesan dan ϒ = 133,42 mN/m. Sementara pada sampel sunlight pada 3%V memiliki 208 jumlah tetesan dan ϒ = 78,02 mN/m ; 6%V memiliki 211 jumlah tetesan dan ϒ = 77,3 mN/m ; 9%V memiliki 221 jumlah tetesan dan ϒ = 73,82 mN/m ; 12%V memiliki 226 jumlah tetsan dan ϒ = 72,105 mN/m. Sehingga grafik yang dihasilkan pada yoghurt mengalami kenaikan dan pada sunlight mengalami penurunan. Berdasarkan persamaan : X
.na X
. . n a
X
Menunjukkan bahwa jumlah tetesan berbanding terbalik dengan viskositas. Semakin banyak jumlah tetesan maka tegangan muka akan semakin kecil. Pada sampel yoghurt, semakin banyak konsentrasi cairan maka jumlah tetesan semakin sedikit, sehingga tegangan muka meningkat. Hal ini disebabkan penambahan zat terlarut akan meningkatkan viskositas, sehingga tegangan muka akan bertambah besar. Sedangkan pada sampel sunlight mengalami penurunan tegangan muka dan bertambah jumlah tetesan. Hal ini disebabkan pada sunlight mengandung surfaktan surfaktan adalah zat – zat yang mengabsorpsi pada permukaan atau antar muka suatu cairan. ( Sofyan, 2013 ) Surfaktan tersebut akan membentuk lapisan monomolecular yang akan menurunkan tegangan permukaan. ( Douglas, 2011 ) 4.3 Hubungan Volume Tetesan Cairan dengan Tegangan Muka 12 y = 2.9567x - 0.1444 R² = 0.9999
) 10 m / N m 8 ( a k u 6 m n a g 4 n a g e t
yoghurt Linear (yoghurt)
2 0
0
1
2
3
4
volume tetesan(ml)
Gambar 4.5 Grafik hubungan antara volume tetesan cairan dengan tegangan muka pada yoghurt
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA
8 7
) m / 6 N m5 ( a k u 4 m n a 3 g n a 2 g e t
y = 1.1231x + 3.1249 R² = 0.4516
sunlight Linear (sunlight)
1 0 0
1
2
3
4
volume tetesan (ml)
Gambar 4.6 Grafik hubungan antara volume tetesan cairan dengan tegangan muka pada sunlight Hasil praktikum menunjukkan bahwa pada sampel yoghurt 25%V memiliki 2,1 ml volume tetesan dan ϒ = 6,05 mN/m ; 30%V memiliki 2,3 ml volume tetesan dan ϒ = 6,67 mN/m ; 35%V memiliki 3 ml volume tetesan dan ϒ = 8,706 mN/m ; 40%V memiliki 3,4 ml volume tetesan dan ϒ = 9,92 mN/m. Sementara pada sunlight 3%V memiliki 1,6 ml volume tetesan dan ϒ = 4,54 mN/m ; 6%V memiliki 1,8 ml volume tetesan dan ϒ = 5,13 mN/m ; 9%V memiliki 2,4 ml volume tetesan dan ϒ = 6,85 mN/m ; dan 12%V memiliki 2,9 ml volume tetesan dan ϒ = 5,751 mN/m. Sehingga pada grafik mengalami kenaikan. Hal tersebut sesuai dengan rumus
.v X
X
X
.
.v a
a
a
Yang artinya volume tetesan berbanding lurus dengan tegangan muka. Sehingga hasil yang didapat sesuai dengan teori, apabila konsentrasi ditambahkan semakin banyak, maka volume tetesan dan tegangan muka semakin besar. Tetapi terdapat penyimpangan pada grafik kedua, yang seharusnya grafik mengalami penururnan. Ini disebabkan kandungan surfaktan pada sunlight. Surfaktan adalah zat – zat yang mengabsorpsi pada permukaan atau antar muka untuk menurunkan tegangan muka suatu cairan. Pada surfaktan, semakin besar konsentrasinya maka volume tetesan semakin banyak dan tegangan muka semakin besar. ( Atfins, 1994 )
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan
1. Tegangan muka dipengaruhi oleh kenaikan tinggi pipa kapiler, semakin tinggi kenaikan pipa kapiler maka semakin besar tegangan mukanya. 2. Tegangan muka dipengaruhi oleh jumlah tetesan cairan, semakin banyak jumlah tetesan cairan maka semakin kecil tegangan mukanya. 3. Tegangan muka dipengaruhi oleh volume tetesan cairan, semakin banyak jumlah volume tetesan cairan maka semakin besar tegangan mukanya. 5.2 Saran
1. Gunakan alat untuk metode tetes yang masih baik, agar mendapatkan hasil yang optimal. 2. Larutan harus homogen ketika dimasukkan pada alat ukur tegangan muka. 3. Ketika melakukan pengukuran tinggi cairan, tinggi tersebut harus ditunggu sampai benar – benar konstan. 4. Memastikan tidak ada cairan yang tertinggal pada pipa kapiler setiap berganti variabel. 5. Untuk pengujian dengan metode tetes pada surfaktan ( sunlight ), larutan dengan %V terbesar diuji terlebih dahulu agar tidak mengalami penyumbatan.
VISKOSITAS DAN TEGANGAN MUKA
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. https://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_Permukaan https://www.academia.edu/640644/Laporan_Kimia_Fisika_Penentuan_Tegangan_Permukaan. Repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/27672/Chapter%201.pdf?sequence=4
