Tegangan Permukaan Uraian Materi

LISTRIK untuk SMP KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: TEKANAN PADA ZAT CAIR KELOMPOK KOMPETENSI F Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran IPA SMP 13

3. Tegangan Permukaan

Gambar 1.8 Contoh tegangan permukaan Apa yang anda pikirkan ketika melihat gambar di atas. Jika anda membaca lagi uraian materi sebelumnya, mengenai syarat tenggelam, melayang dan mengapung, maka kejadian pada gambar di atas adalah sebuah anomali. Kenapa demikian, kita ketahui bahwa klip dan silet merupakan sebuah benda yang massa jenisnya lebih besar dari air. Semestinya benda tersebut tenggelam saat ditempatkan di air. Demikian juga, nyamuk atau serangga yang dapat hinggap di permukaan air. Peristiwa tersebut berhubungan dengan gaya-gaya yang bekerja pada permukaan zat cair, atau pada batas antara zat cair dengan bahan lain. Jika kita amati contoh-contoh di atas, ternyata permukaan air tertekan ke bawah karena berat silet atau nyamuk. Jadi, permukaan air tampak seperti kulit yang tegang. Sifat tegang permukaan air inilah yang disebut tegangan permukaan. Secara kuantitatif, tegangan permukaan didefinisikan sebagai besarnya gaya yang dialami oleh tiap satuan panjang pada permukaan zat cair, yang dirumuskan: � = � � Dimana: F = Gaya tarik L = Panjang permukaan γ = Tegangan permukaan PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: TEKANAN PADA ZAT CAIR KELOMPOK KOMPETENSI F 14 Tegangan permukaan suatu zat cair dapat dihitung dengan menggunakan peralatan seperti gambar di bawah ini Sebatang kawat yang dibuat huruf U dan sebuah kawat yang bisa digeser di sepanjang kaki kawat U tersebut. Kawat kemudian dicelupkan dalam zat cair, angkat dan geser perlahan kawat sehingga zat cair yang menempel pada ujung kawat akan melebar permukaannya. Karena ada 2 permukaan atas dan bawah maka persamaan tegangan permukaan menjadi � = � 2� Tabel 1.1 Tegangan Permukaan Beberapa zat cair Zat Tegangan Permukaan [Nm] Raksa 20 o C 0,44 Darah, utuh 37 o C 0,058 Darah, plaSMP 37 o C 0,073 Alkohol, ethyl 20 o C 0,023 Air 0 o C 0,076 Air 20 o C 0,072 Air 100 o C 0,059 Benzena 20 o C 0,029 Larutan sabun 20 o C 0,025 Oksigen -193 o C 0,016 Lapisan tipis seperti selaput yang berada dipermukaan zat cair dapat dijelaskan secara mikroskopis. Molekul-molekul air yang berada paling atas di permukaan mengalami gaya tarik kesegala arah. Namun Gaya terbesar arahnya ke bawah, berbeda dengan molekul yang ada di bawahnya, sehingga kerapatan molekul zat cair di permukaan lebih besar dari zat cair yang ada di bawahnya. Kerapatan molekul inilah yang membuat permukaan zat cair seperti selaput tipis, analogi sederhananya adalah seperti selaput tipis yang terdapat pada cairan agar-agar yang mulai mendingin. LISTRIK untuk SMP KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: TEKANAN PADA ZAT CAIR KELOMPOK KOMPETENSI F Modul Guru Pembelajar Mata Pelajaran IPA SMP 15 Tiap-tiap molekul pada zat cair mempunyai karakteristik dalam hal gaya tarik menariknya. Ketika zat cair dituangkan pada sebuah wadah, misalnya kaca Sudut Kontak Zat Cair Pada partikel di dalam zat cair terdapat interaksi satu sama lain, interaksi tersebut berupa gaya tarik menarik. Gaya tarik-menarik antara partikel- partikel yang sejenis disebut kohesi, sedangkan gaya tarik-menarik antara partikel-partikel yang tidak sejenis disebut adhesi. Setetes air yang jatuh di permukaan kaca mendatar akan meluas permukaannya. Hal ini terjadi karena adhesi air pada kaca lebih besar daripada kohesinya. Sementara itu, jika raksa yang jatuh pada permukaan kaca maka akan mengumpul berbentuk bulatan. Hal ini karena kohesi partikel raksa lebih besar daripada adhesi pada kaca. Permukaan air di dalam tabung melengkung ke atas pada bagian yang bersentuhan dengan dinding kaca. Kelengkungan permukaan zat cair itu disebut meniskus. Permukaan air padatabung disebut meniskus cekung, yang membentuk sudut sentuh kurang dari 90 o . Sudut kelengkungan permukaan air terhadap dinding vertikal disebut sudut kontak. Hal ini karena adhesi air pada dinding tabung lebih besar daripada kohesinya sehingga air membasahi dinding tabung. Permukaan air raksa dalam tabung melengkung ke bawah pada bagian yang bersentuhan dengan dinding tabung. Permukaan raksa pada Gambar 1.9 Gambaran gaya-gaya pada molekul zat cair yang ada pada permukaan dan di dalam zat cair dapat dilihat pada gambar di samping. Fenomena inilah yang menyebabkan tetes air cenderung membentuk seperti bola. PPPPTK IPA Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan - Kemdikbud KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: TEKANAN PADA ZAT CAIR KELOMPOK KOMPETENSI F 16 tabung disebut meniskus cembung, dengan sudut kontak lebih besar dari 90 o tumpul. Hal ini karena kohesi air raksa pada dinding tabung lebih besar daripada adhesi raksa dengan dinding kaca sehingga raksa tidak membasahi dinding kaca. Sifat adhesi dan kohesi pada zat cair dimanfaatkan pada termometer, raksa saat menyusut tidak membasahi dinding tabung. Berbeda saat air yang dijadikan termometer.

D. Aktivitas Pembelajaran

Aktivitas pembelajaran yang diharapkan saat mempelajari modul ini adalah peserta dapat antusias mengekplorasi pengalaman dirinya saat membelajarkan topik fluida pada peserta didik di sekolah, baik pada saat menemukan masalah dan bagaimana cara menyelesaikannya. Pada saat menyelesaikan kasuslatihantugas yang ada pada modul, peserta diharapkan dapat aktif berdiskusi dalam kelaskelompoknya untuk bersama- sama memecahkan kasuslatihantugas tersebut.

E. Latihan Kasus Tugas

A. Pilihan Ganda

Pilih satu jawaban yang benar. 1. Dua fluida yang tak dapat bercampur ditempatkan dalam tabung U, jika ketinggian fluida A h A dari garis batas pertemuan 2 fluida sebesar 10 cm dan h B = 12 cm. Jika massa jenis fluida B = 1000 kgm 3 maka massa jenis fluida A adalah .... A. 120 kgm 3 B. 1200 kgm 3 C. 12.000 kgm 3 D. 120.000 kgm 3