207
Fluida
F l
C =
Keterangan: F
: gaya N l
: panjang permukaan m
C
: tegangan permukaan Nm Persamaan di atas menunjukkan bahwa ketika Anda mengatakan
tegangan permukaan suatu cairan sabun 40 dynecm, ini artinya yang bekerja pada tiap cm panjang lapisan sabun adalah 40 dyne.
Gambar 7.8 Bukti tegangan permukaan.
Perhatikan Gambar 7.8 Seutas kawat dibengkokkan membentuk huruf U. Pada kaki-kai kawat tersebut di pasang seutas kawat sedemikian rupa
sehingga dapat bergeser. Ketika kedua kawat ini dicelupkan ke dalam larutan sabun dan di angkat kembali, maka kawat kedua akan tertari ke atas kawat
harus ringan. Agar kawat kedua tidak bergerak ke atas, Anda harus menahannya dengan gaya ke arah bawah.
Jika panjang kawat kedua l dan larutan sabun yang menyentuhnya memiliki dua permukaan, maka tegangan permukaan sabun bekerja
sepanjang 2l. Tegangan permukaan
C
dalam hal ini didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan permukaaan F dan panjang permukaan
2l tempat gaya tersebut bekerja. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
2 F
l C
= Pada umumnya nilai tegangan permukaan zat cair berkurang dengan
adanya kenaikan suhu. Perhatikan nilai tegangan permukaan berbagai zat cair pada Tabel 7.1 berikut.
kawat pertama
kawat kedua
l 2C
208
Fisika SMAMA Kelas XI
Tabel 7.1 Nilai Tegangan Permukaan Beberapa Zat Cair Zat cair
Suhu
o
C Tegangan Permukaan Nm
Raksa 20
0,440 Darah seluruhnya
37 0,058
Darah plasma 37
0,073 Alkohol
20 0,023
Air 0,076
Air 20
0,072 Air
100 0,059
Benzena 20
0,029 Larutan sabun
20 0,025
Oksigen –193
0,016
Sumber: Fisika, Kane Sternheim, 1991.
5. Gejala Meniskus
Apabila Anda menuangkan raksa ke dalam suatu tabung kaca dan air pada tabung kaca lainnya, kemudian Anda perhatikan bentuk
permukaannya. Apa yang Anda dapatkan? Anda akan mendapatkan bentuk kedua permukaan seperti yang
dilukiskan pada Gambar 7.9. Jika pada lengkungan air dan raksa Anda tarik
garis lurus, maka garis itu akan membentuk sudut
q
terhadap dinding vertikal tabung kaca. Sudut
q
tersebut dinamakan sudut kontak. Oleh karena
itu, sudut kontak adalah sudut yang dibentuk antara permukaan zat cair
dengan permukaan dinding pada titik persentuhan zat cair dengan dinding.
Gambar 7.10 Gaya kohesi dan adhesi pada zat cair yang membasahi dinding
dan tidak membasahi dinding.
Gambar 7.9 a Air membasahi dinding kaca
b Raksa tidak membasahi dinding kaca.
q q
kaca kaca
F
A
F
k
F F
A
F F
k
raksa
air
209
Fluida
K olom Ilmuwan
Untuk menjelaskan memahami peristiwa tersebut, Anda harus mengingat kembali konsep gaya adhesi dan gaya kohesi. Akibat adanya
gaya kohesi antara partikel air F
A
lebih besar daripada gaya adhesi antara partikel air dengan partikel kaca F
k
, maka resultan kedua gaya F
R
arahnya keluar. Agar tercapai keadaan yang seimbang, permukaan air yang
menempel pada dinding kaca harus melengkung ke atas. Kelengkungan permukaan suatu zat cair di dalam tabung disebut
meniskus. Karena bentuknya cekung maka meniskus air dalam bejana kaca dinamakan meniskus cekung. Sudut yang dibentuk oleh kelengkungan air
terhadap garis vertikal dinamakan sudut kontak
q
. Besarnya sudut kontak untuk meniskus cekung lebih kecil dari 90°.
Bagaimana dengan bentuk kelengkungan permukaan raksa dalam tabung? Gaya kohesi antara partikel-partikel raksa F
A
lebih kecil daripada gaya adhesi antara partikel raksa dengan partikel kaca F
k
, sehingga resultan kedua gaya F
R
mengarah ke dalam. Agar tercapai keseimbangan, maka permukaan raksa yang menempel pada dinding kaca harus tegak lurus
terhadap gaya resultan F
R
. Akibatnya permukaan raksa yang menempel pada tabung kaca melengkung ke bawah dan disebut sebagai meniskus cembung.
Besarnya sudut kontak untuk meniskus cembung ini lebih besar dari 90
o
. Terdapat hubungan antara kemampuan membasahi air dengan tegangan
permukaan air. Makin kecil nilai tegangan permukaan air, makin besar kemampuan air untuk membasahi benda. Makin tinggi suhu air, makin kecil
tegangan permukaan. Artinya makin baik air tersebut untuk membasahi benda. Itulah sebabnya mencuci dengan air panas dan air sabun hasilnya
lebih bersih daripada menggunakan air biasa.
Berdasarkan teori tegangan permukaan dan teori lain yang relevan, lakukan penyelidikan apa yang harus dilakukan para ibu rumah
tangga agar cuciannya lebih bersih dalam waktu singkat. Anda dapat mencari bahan referensi di buku-buku, majalah, artikel di
internet, dan melakukan percobaan-percobaan. Buatlah artikel dari penelitian Anda dan kirimkan ke surat kabar atau majalah yang
menyediakan kolom ilmuwan. Tunjukkan kepada guru jika tulisan Anda dimuat di majalah atau surat kabar
