Laporan Kimia Fisika Viskositas Zat Cair
Laporan Kimia Fisika Viskositas Zat Cair
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair (fluida) disebabkan adanya gesekan antara
molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Gesekan-gesekan inilah
yang menghambat aliran zat cair. Besarnya kekentalan zat cair (viskositas) dinyatakan
dengan suatu bilangan yang menentukan kekentalan suatu zat cair. Hukum viskositas Newton
menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan
geser
berbanding
lurus
dengan
viskositas.
Suatu zat memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukkan
kedalamnya mendapat gaya tekanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara permukaan
padatan tersebut dengan zat cair. Sebagai contoh, apabila kita memasukkan sebuah bola kecil
kedalam zat cair, terlihatlah batu tersebut mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat
hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu mengalami
sejumlah perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan bola kecil
menjelaskan bahwa adanya suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat cair sehingga
kecepatan bola berubah. Mula-mula akan mengalami percepatan yang dikarenakan gaya
beratnya tetapi dengan sifat kekentalan cairan maka besarnya percepatannya akan semakin
berkurang dan akhirnya nol. Pada saat tersebut kecepatan bola tetap dan disebut kecepatan
terminal. Hambatan-hambatan dinamakan sebagai kekentalan (viskositas). Akibaat viskositas
zat cair itulah yang menyebabkan terjadinya perubahan yang cukup drastic terhadap
kecepatan batu.
Aliran viskos, dalam berbagai masalah keteknikan pengaruh viskositas pada
aliran adaalh kecil, dan dengan demikian diabaikan. Cairan kemudian dinyatakan sebagai
tidak kental (invicid) atau seringkali ideal dan diambil sebesar nol. Tetapi jika istilah aliran
viskos dipakai, ini berarti bahwa viskositas tidak diabaikan.
Untuk benda homoogen yang dicelupkan kedalam zat cair ada tiga
kemungkinan yaitu, tenggelam, melayang, dan terapung.
Oleh kaarena itu percobaan ini dilakukan agar praktikan dapat mengukur
viskositas berbagai jenis zat cair. Karena semakin besar nilai viskositas dari larutan maka
tingkat kekentalan larutan tersebut semakin besar pula.
1.2
-
Tujuan
Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas
Mengetahui macam-macam metode pengukuran viskositas
Mempelajari kegunaan dari alat viskometer Ostwald dan piknometer
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Viskositas suatu zat cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran
cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan, yang melalui tabung
berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat
digunakan baik untuk cairan maupun gas (Bird, 1993).
Viskositas adalah indeks hambatan aliran cairan. Viskositas dapat diukur dengan
mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Viskositas ini juga
disebut sebagai kekentalan suatu zat. Jumlah volume cairan yang mengalir melalui pipa per
satuan waktu.
ŋ
V
t
p
L
= viskositas cairan
= total volume cairan
= waktu yang dibutuhkan untuk mencair
= tekanan yang bekerja pada cairan
= panjang pipa (Bird, 1993).
Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya
mengalir pada kecepatan tertentu. Viskositas disperse koloid dipengaruhi oleh bentuk partikel
dari fase disperse dengan viskositas rendah, sedang system disperse yang mengandung
koloid-koloid linier viskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan viskositas
merupakan refleksi derajat solvasi dari partikel (Respati, 1981).
Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperature, maka viskositas
cairan justru akan menurun jika temperature dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan yang
merupakan kelebihan dari viskositas akan meningkat dengan makin tingginya temperature
(Bird,1993).
Cara-cara penentuan viskositas
a. Pada viscometer Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu
cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu
sendiri. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu cairan (misalnya 10 cm 3, bergantung
pada ukuran viscometer) dipipet kedalam viscometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu
pengukur dari viscometer sampai permukaan cairan lebih tinggi daripada batas a. cairan
kemudian dibiarkan turun ketika permukaan cairan turun melewati batas a, stopwatch mulai
dinyalakan dan ketika cairan melewati tanda batas b, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang
dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara a dan b dapat ditentukan. Tekanan ρ merupakan
perbedaan antara kedua ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis
cairan (Respati,1981).
Berdasarkan hokum Heagen Poisuille :
Dimana :
p
r
t
L
= tekanan hidrostatis
= jari-jari kapiler
= waktu aliran zat cair sebanyak volume V dengan beda
= panjang kapiler
tinggi h
Untuk air :
Ŋair = πρr4 . ta . pa.g.h / ( 8VL)
Secara umum berlaku :
Ŋx = πρr4 . tx . px.g.h / ( 8VL)
Jika air digunakan sebagai pembanding, maka :
Ŋx / ŋair = tx.ρx / taρa
(Respati,1981).
b. Viskometer hoppler
Pada viscometer ini yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola
logam untuk melewati cairan setinggi tertentu. Suatu benda karena adanya gravitasi akan
jatuh melalui medium yang berviskositas (seperti cairan misalnya), dengan kecepatan yang
semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan tercapai
bila gravitasi sama dengan fictional resistance medium (Bird,1993).
Berdasarkan hokum stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan
sehingga : gaya gesek = gaya berat, gaya Archimedes :
6πrVmax = 4/3 r3 (ρbola – ρcair) g
Ŋ = { 2/g r3 (ρbola – ρcair) g } / Vmax
Vmax = h / t
Dimana : t = waktu jatuh bola pada ketinggian h
Dalam percobaan ini dipakai cara relative terhadap air, harganya :
Ŋa = [ 2/g r2 (ρa – ρ1) g ta ] / h
Ŋx = [ 2/g r2 (ρx– ρ1) g tx ] / h
Ŋx/ Ŋa = [ (ρx – ρ1) g tx ] / [ (ρa – ρ1) g ta ]
c.
Viscometer cup dan Bob
Prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar
Bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengan-tengah. Kelemahan
viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan gesekan yang tinggi
disepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penemuan konsentrasi. Penurunan
konsentrasi ini menyebebkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut
aliran sumbat (Bird, 1993).
d. Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampek yang ditempatkan di tengah-tengah papan,
kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan
bermacam kecepatan dan sampelnya digeser didalam ruang sempit antara papan yang diam
dan kemudian kerucut yang berputar (Bird, 1993).
Konsep Viskositas
Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat
kekentalan yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan
antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk
suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida fluida tersebut mengalir. Pada zat cair,
viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis).
Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul (Bird, 1993).
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya,
fluida yang lebih kental biasanya lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu,
dan lain-lain. Hal ini bias dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng diatas
lanyai yang permukaannya miring. Pasti hasilnya air lebih cepat mengalir dari pada minya
goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi
suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng ikan
di dapur, minyak goreng yang awalnya kental, berubah menjadi lebih cair ketika dipanaskan.
Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.
Perlu diketahui bahwa viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida rill (rill =
nyata). Fluida rill / nyata adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti
air sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal
sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan
untuk membantu kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai dalam
pokok bahasan fluida dinamis) (Bird, 1993).
Satuan system internasional (SI) untuk koifisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.S
(pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk SI koifisien viskositas adalah
dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipolse (cp). 1 cp = 1/1000
p. satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Prancis, almarhum Jean Louis
Marie Poiseuille.
1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Fluida adalah gugusan molukel yang jarak pisahnya besar, dan kecil untuk zat cair.
Jarak antar molukelnya itu besar jika dibandingkan dengan garis tengah molukel itu.
Molekul-molekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap
satu sama lain. Jadi kecepatan fluida atau massanya kecapatan volume tidak mempunyai
makna yang tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu terus menerus
berubah (while, 1988).
Fluida dapat digolongkan kedalam cairan atau gas. Perbedaan-perbedaan utama antara
cair dan gas adalah :
a.
Cairan praktis tidak kompersible, sedangkan gas kompersible dan seringkali harus
diperlakukan demikian.
b. Cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan-permukaan bebas, sedangkan
agar dengan massa tertentu mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah tempatnya
(While, 1988).
1.
2.
3.
4.
Definisi Piknometer
Piknometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur nilai massa jenis atau
densitas dari fluida. Berbagai macam fluida yang diukur massa jenisnya, biasanya dalam
praktikum yang diukur adalah massa jenis oli, minyak goreng, dan lain-lain. Piknometer itu
terdiri dari 3 bagian, yaitu tutup pikno, lubang, gelas atau tabung ukur. Cara menghitung
massa fluida yaitu dengan mengurangkan massa pikno berisi fluida dengan massa pikno
kosong. Kemudian di dapat data massa dan volume fluida, sehingga tinggal menentukan nilai
cho/massa jenis (ρ) fluida dengan persamaan = cho (ρ) = m/v (Whille, 1988).
Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas :
Suhu
Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan
begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang
semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya.
Konsentrasi larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi
tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan
banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang
terlarut, gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.
Berat molekul solute
Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena dengan adanya solute yang
berat akan menghambat atau member beban yang berat pada cairan sehingga manaikkan
viskositas.
Tekanan
Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu cairan.
BAB 3
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
3.1.1
Alat dan Bahan
Alat-alat
- viscometer Ostwald
- piknometer
- stopwatch
- Neraca analitik
- thermometer
- beker gelas
3.1.2
bahan-bahan
- aquades
- alcohol
- minyak goring
- bensin
- tissue
3.2
3.2.1
Prosedur percobaan
Pengukuran densitas
- dibilas piknometer dan viskositas hingga bersih dan kering anginkan
- ditimbang piknometer dalam keadaan kosong
- diisi piknometer secara bertahap dengan aquades, minyak goring, alcohol dan bensin serta
ditimbang pula saat piknometer dalam keadaan terisi
- dibilas kembali piknometer hingga bersih dengan sabun cair.
3.2.2 Pengukuran suhu fluida/larutan
- dimasukkan thermometer kedalam masing-masing larutan, aquades, etanol, minyal goring,
dan bensin
- diukur masing-masing suhu larutan
- Dicatat
3.2.3
Pengukuran viskositas
- dimasukkan keempat jenis larutan kedalam viscometer secara bertahap, sebelum itu diukur
suhunya masing-masing
- dihubungkan mulut pipa kapiler viscometer lainnya dengan memompa gas manual
- dituang secukupnya cairan yang akan diukur, kemudian pompa cairan tersebut hanya
melewati tanda batas A
- Ditutup lubang atau mulut pipa kapiler viscometer yang terbuka degan menggunakan jari dan
lepaskan pemompa gas manual
- Dinyalakan stopwatch sesaat setelah jari dilepaskan sehingga cairan turun melewati batas A
dan matikan stopwatch sesaat setelah melewati tanda batas B
- dilakukan tiga kali perlakuan yang sama untuk setiap jenis larutan yang akan diukur.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
4.1.1
4.1.2
Hasil Pengamatan
Hasil pengukuran viskositas
No
Larutan
1.
2.
3.
4.
Aquades
Alcohol
Bensin
Minyak goreng
Hasil pengukuran densitas
No
Larutan
1.
Aquades
2.
Alcohol
3.
Bensin
4.
Minyak goreng
t1
1,42
1,89
0,98
51,45
Waktu
t2
1,23
1,91
0,99
50,90
Suhu ( C )
t3
1,16
1,89
0,97
48,01
Massa piknometer + larutan
25,64 gr
24,50 gr
23,20 gr
24,75 gr
4.2
Perhitungan
4.2.1 Perhitungan waktu rata-rata
4.2.1.1 Perhitungan waktu rata-rata Ostwald
t
= t1 + t2 + t3
3
= 1,42 + 1,23 + 1,16
3
= 1,27
4.2.1.2 Perhitungan waktu rata-rata alcohol
t
= t1 + t2 + t3
3
= 1,89 + 1,91 + 1,89
3
= 1,89
4.2.1.3 Perhitungan waktu rata-rata bensin
t
= t1 + t2 + t3
3
= 0,98+ 0,99 + 0,97
3
= 0,98
4.2.1.4 Perhitungan waktu rata-rata minyak goreng
t
= t1 + t2 + t3
3
300
290
290
290
Massa larutan
10,19 gr
9,05 gr
7,75 gr
9,3 gr
= 51,54+ 50,90 + 48,02
3
= 50,12
4.2.2 Pengukuran Densitas Larutan
4.2.2.1 Pengukuran densitas larutan aquades
ρ1
= W1 – Wk
V
= 25,64 – 15,45
10
= 1,019
4.2.2.2 Pengukuran densitas larutan alkohol
ρ1
= W1 – Wk
V
= 24,50 – 15,45
10
= 0,905
4.2.2.3 Pengukuran densitas larutan bensin
ρ1
= W1 – Wk
V
= 23,20 – 15,45
10
= 0,775
4.2.2.4 Pengukuran densitas larutan alkohol
ρ1
= W1 – Wk
V
= 24,75 – 15,45
10
= 0,93
4.2.3 Pengukuran viskositas secara teori
Diketahui :
ŋ1 = 0,0080 ρ, T1 = 30oC H2O
ŋ1 = 0,0100 ρ, T1 = 30oC etanol/alcohol
ŋ1 = 0,0056 ρ, T1 = 30oC minyak goreng
ŋ1 = 0,0316 ρ, T1 = 30oC bensin
4.2.3.1 Pengukuran viskositas aquades
Ŋ2 = ŋ1 . T1
T2
Ŋ2 = 0,0080 ρ . 30oC
30oC
= 0,0080 ρ
4.2.3.2 Pengukuran viskositas alkohol
Ŋ2 = ŋ1 . T1
T2
Ŋ2 =
0,0100 ρ . 30oC
29oC
= 0,0103 ρ
4.2.3.3 Pengukuran viskositas bensin
Ŋ2 = ŋ1 . T1
T2
Ŋ2 = 0,0056 ρ . 30oC
29oC
= 5,793x10-3 ρ
4.2.3.4 Pengukuran viskositas minyak goreng
Ŋ2 = ŋ1 . T1
T2
Ŋ2 = 0,0316 ρ . 30oC
29oC
= 0,0327 ρ
4.2.4 Pengukuran viakositas secara praktik
4.2.4.1 Pengukuran viskositas alcohol
ŋ1
ρ1(t)
ŋ2
ρ2t2
ρ1t1
= ŋ2 = 0,0080 . 0,0905 . 1,89
1,019 . 1,27
= 0,0106
4.2.4.2 Pengukuran viskositas bensin
ŋ1
ρ1t1
ŋ2
ρ2t2
ρ1t1
= ŋ2 = 0,0080 . 0,775 . 0,98
1,019 . 1,27
= 0,00469
4.2.4.3 Pengukuran viskositas minyak goreng
ŋ1
ρ1t1
ŋ2
ρ2t2
ρ1t1
= ŋ2 = 0,0080 . 0,93 . 50,12
1,019 . 1,27
= 0,2881
4.3
= ŋ2 = ŋ1 . ρ2t2
= ŋ2 = ŋ1 . ρ2t2
= ŋ2 = ŋ1 . ρ2t2
Pembahasan
Viskositas diartikan sebagai resistensi atau ketidakmauan suatu bahan untuk mengalir
yang disebabkan karena adanya gesekan atau perlawanan suatu bahan terhadap deformasi
atau perubahan bentuk apabila bahan tersebut dikenai gaya tertentu.
Viskositas secara umum dapat juga diartikan sebagai suhu tendensi untuk melawan
aliran cairan karena internal friction untuk resistensi suatu bahan untuk mengalami deformasi
bila bahan tersebut dikenai suatu gaya. Semakin besar resistensi zat cair untuk mengalir,
maka semakin besar pula viskositasnya. Viskositas pertama kali diselidiki oleh Newton, yaitu
dengan mensimulasikan zat cair dalam bentuk tumpukan kartu. Zat cair diasumsikan terdiri
dari lapisan-lapisan molekul yang sejajar satu sama lain. Lapisan terbawah tetap diam,
sedangkan lapisan atasnya bergerak, dengan cepatan konstan sehingga setiap lapisan
memiliki kecepatan gerak yang berbanding langsung dengan jaraknya terhadap lapisan
terbawah. Perbedaan kecepatan dv antara dua lapisan yang dipisahkan dengan jarak sebesar
dx adalah dv/dx atau kecepatan gesek. Gaya per satuan luas yang diperlukan untuk
mengalirkan zat cair tersebut F/A atau tekanan geser.
Viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu suhu, viskositas
berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun dan begitu pula
sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin
cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurunkan kekentalannya. Konsentrasi larutan,
viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi
tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan
banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang
terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula. Berat
molekul solute, viskositas berbanding lurus dengan berat molukel solute, karena dengan
adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada cairan
sehingga menaikkan viskositasnya. Tekanan, akan bertambah jika nilai dari viskositas itu
bertambah. Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu zat cair.
Pada viscometer Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah
tertentu cairn untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat
cairan itu sendiri. Berdasarkan hokum Heagen Poiseuille : ŋ = cpr4t/(8VL) P = pgh = πpr4pgh/
(8VL). Dimana p = tekanan hidrostatis, r = jari-jari kapiler, t= waktu alir zat cair sebanyak
volume V dengan beda tinggi h, L = panjang kapiler. Untuk air : ŋair = πpr 4 ta. Pa.g.h / (8VL)
secara umum berlaku ŋx = πpr4txpxgh / (8VL). Jika air digunakan sebagai pembanding maka
ŋx/ ŋair = txpx/tapa (Tim Kimia Fisik, 2010 )
Berdasarkan hokum stokes dengan mengamati jatuhnya benda melalui medium zat
cair yang mempunyai gaya gesek yang makin besar bila kecepatan benda jatuh makin besar π
= 2r.2d – dm.g.9.s.t (1+2, 4rR). Ketererangan cairan, g = gaya gravitasi, s = jarak jatuh (a –
ob), t = waktu bola jatuh, r = jari-jari tabung viskosimeter (Anekcheiftein,2010)
Persamaan Navier-stokes (dinamakan dari daude Louis Navier dan Gorge Gabriel
Stokes), adalah serangkaian persamaan yang menjelaskan pergerakan dari suatu fluida seperti
cairan dan gas. Persamaan-persamaan ini menyatakan bahwa perubahan dalam momentum
(percepatan) partikel-partikel fluida yang bergantung hanya kepada gaya viskos tekanan
eksternal yang bekerja pada fluida. Kita dapat mengembangkan persamaan gerakan untuk
fluida, nyata dengan memperhatikan gaya-gaya yang bekerja pada suatu elemen kecil fluida.
Penurunan persamaan ini, yang disebut persamaan Navier-stokes (Streeter, 1996).
Hukum Poiseville berlaku hanya pada aliran fluida laminar dengan viskositas konstan
yang tidak bergantung pada kecepatan fluida. Bila aliran fluida cukup besar, aliran laminar
rusak dan mengalami turbulensi. Kecepatan kritis yang diatasnya dari tabung, jika fluida
mengalir lewat sebuah pipa panjang horizontal berpenampang konstan yang sempit tekanan
sepanjang akan konstan.
Cara penentuan harga kekuatan dalam percobaan ini menggunakan metode Ostwald
yang mana prinsip kerjanya berdasarkan waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu
cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu
sendiri. Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas disebut viscometer.
Piknometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis atau densitas
dari fluida. Piknometer terdiri dari 3 bagian, yaitu : tutup pikno, lubang, dan gelas atau
tabung ukur. Satuan yang digunakan, biasanya massa dalam satuan gram, volume dalam
satuan mL = cm3. Jadii satuan P adalah dalam g / cm3.
Metode pengukuran viskositas terdiri dari viknometer kapiler / Ostwald pada metode
ini viskositas ditetntukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan uji untuk
lewat antara dua tanda ketika ia mengalir karena gravitasi, melalui satuan tabung kapiler
vertical. Waktu alir dari cairan yang diuji, dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi
suatu cairan yang viskositasnya sudah diketahui, biasanya air, untuk lewat antara dua tanda
tersebut. Jika ŋ1 dan ŋ2 maing-masing adalah viskositas dari cairan yg tidak diketahui dan
cairan standar, p1 dan p2 adalah kerapatan dari masing-masing cairan, t1 dan t2 masingmasing adalah waktu alir dalam detik. Viskosimeter Hoppler, pada viskositas ini yang diukur
adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola logam untuk melewati cairan setinggi
tertentu. Suatu benda karena adanya gravitasi akan jatuh melalui medium yang berviskositas
dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan
maksimum akan tercapai bila gravitasi sama dengan frictional resistance medium.
Viscometer cup dan Bob, prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar
dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan
viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi
disepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penemuan konsentrasi. Penurunan
konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut
aliran summbat. Viscometer corner dan plate, cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan
ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut-kerucut
digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser didalam ruang
sempit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.
Dari percobaan pengukuran viskositas zat cair didapatkan nilai rata-rata aquades 1,27,
alcohol 1,89, bensin 0,98, dan minyak goring 50,12. Selain itu didapatkan juga hasil
pengukuran densitas larutan aquades sebesar 1,019, alcohol 0,905, bensin 0,775, dan minyak
goring 0,93. Pengukuran viskositas secara teori pada aquades sebesar 0,0080 p, alcohol
0,0103 p, bensin 0,005793 P,minyak goring 0,0327 p. Pengukuran viskositas secara praktik
pada alcohol 0,010, bensin 0,00469, dan minyak goring sebesar 0,2881. Jelas terlihat bahwa
viskositas yang tertinggi terdapat pada minyak goreng yang terkecil terdapat pada bensin.
Artinya minyak goreng merupakan larutan yang paling kental.
Dalam percobaan terdapat beberapa bahan yang digunakan yaitu alcohol, nama
lainnya adalah etanol, senyawa ini merupakan liquid yang tidak berwarna dan mudah
menguap pada suhu rendah serta mudah terbakar pada suhu tinggi. Alcohol memiliki rumus
-
molekul CH3OH. Alcohol memiliki kerapatan 0,79 g/cm3, titik didih : 78oC (3,5 K). alcohol
dapat bercampur dengan pelarut organic. Air, rumus molekulnya H2O, densitasnya 1000 kg
m-3, liquid (4oC), 917 kg m-3, solid, titik didih 100oC, 212oF (373,15oK), viskositasnya 0,001
pa/s ∆t 20o. merupakan jenis senyawa liquid yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak
berbau pada keadaan standar. Bensin (gasoline) yang memiliki rumus kimia C5-C12, mudah
terbakar. Minyak goreng, memiliki titik didih tinggi, viskositas tinggi, bersifat polar, dan
pada suhu kamar bentuknya cair.
Dalam percobaan ini terdapat beberapa faktor kesalahan yaitu alat-alat yang kurang
bersih, sehingga didapatkan hasil yang kurang maksimal, begitu juga dalam menggunakan
stopwatch yang kurang tepat, sehingga hasilnya pun kurang maksimal.
Aplikasi viskositas dalam kehidupan sehari-hari adalah :
Mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena
Proses penggorengan ikan (semakin tinggi suhunya, maka semakin kecil viskositas minyak
goreng)
Mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir kerumah-rumah kita
Tingkat kekentalan oli pelumas
BAB 5
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
- Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas yaitu suhu, tekanan, konsentrasi larutan, dan
berat molekul solute.
- Metode pengukuran viskositas yaitu viscometer kapiler/Ostwald, viscometer Hoppler,
viscometer cup dan bob, dan viscometer cone dan plate.
- Kegunaan dari viscometer Ostwald adalah alat yang digunakan untuk mengukur waktu yang
dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui
pipa kapiler viscometer Ostwald. Dan kegunaan piknometer adalah suatu alat yang digunakan
untuk nilai massa jenis atau densitas fluida
5.2
Saran
Pada percobaan viskositas zat cair, terdapat berbagai macam metode. Seperti
viscometer Hoppler, viscometer cup dan Bob, dan viscometer cone dan plate. Jadi hendaknya
asisten tidak hanya menggunakan metode viscometer Ostwald saja, tetapi metode yang lain
juga. Agar pengetahuan praktikan bertambah.
DAFTAR PUSTAKA
Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : PT Gramedia
Dudgale. 1986. Mekanika Fluida Edisi 3. Jakarta : Erlangga
Respati, H. 1981. Kimia Dasar Terapan Modern. Jakarta : Erlangga
Streeter, Victol L dan E. Benjamin While. 1996. Mekanika Fluida Edisi Delapan jilid I. Jakarta :
Erlangga
While, Frank.M. 1988. Mekanika Fluida edisi ke-2 jilid I. Jakarta : Erlangga
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Kekentalan adalah sifat dari suatu zat cair (fluida) disebabkan adanya gesekan antara
molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. Gesekan-gesekan inilah
yang menghambat aliran zat cair. Besarnya kekentalan zat cair (viskositas) dinyatakan
dengan suatu bilangan yang menentukan kekentalan suatu zat cair. Hukum viskositas Newton
menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida yang tertentu maka tegangan
geser
berbanding
lurus
dengan
viskositas.
Suatu zat memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukkan
kedalamnya mendapat gaya tekanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara permukaan
padatan tersebut dengan zat cair. Sebagai contoh, apabila kita memasukkan sebuah bola kecil
kedalam zat cair, terlihatlah batu tersebut mula-mula turun dengan cepat kemudian melambat
hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu mengalami
sejumlah perlambatan hingga mencapai gerak lurus beraturan. Gerakan bola kecil
menjelaskan bahwa adanya suatu kemampuan yang dimiliki suatu zat cair sehingga
kecepatan bola berubah. Mula-mula akan mengalami percepatan yang dikarenakan gaya
beratnya tetapi dengan sifat kekentalan cairan maka besarnya percepatannya akan semakin
berkurang dan akhirnya nol. Pada saat tersebut kecepatan bola tetap dan disebut kecepatan
terminal. Hambatan-hambatan dinamakan sebagai kekentalan (viskositas). Akibaat viskositas
zat cair itulah yang menyebabkan terjadinya perubahan yang cukup drastic terhadap
kecepatan batu.
Aliran viskos, dalam berbagai masalah keteknikan pengaruh viskositas pada
aliran adaalh kecil, dan dengan demikian diabaikan. Cairan kemudian dinyatakan sebagai
tidak kental (invicid) atau seringkali ideal dan diambil sebesar nol. Tetapi jika istilah aliran
viskos dipakai, ini berarti bahwa viskositas tidak diabaikan.
Untuk benda homoogen yang dicelupkan kedalam zat cair ada tiga
kemungkinan yaitu, tenggelam, melayang, dan terapung.
Oleh kaarena itu percobaan ini dilakukan agar praktikan dapat mengukur
viskositas berbagai jenis zat cair. Karena semakin besar nilai viskositas dari larutan maka
tingkat kekentalan larutan tersebut semakin besar pula.
1.2
-
Tujuan
Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas
Mengetahui macam-macam metode pengukuran viskositas
Mempelajari kegunaan dari alat viskometer Ostwald dan piknometer
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Viskositas suatu zat cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan aliran
cairan. Viskositas dapat diukur dengan mengukur laju aliran cairan, yang melalui tabung
berbentuk silinder. Cara ini merupakan salah satu cara yang paling mudah dan dapat
digunakan baik untuk cairan maupun gas (Bird, 1993).
Viskositas adalah indeks hambatan aliran cairan. Viskositas dapat diukur dengan
mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Viskositas ini juga
disebut sebagai kekentalan suatu zat. Jumlah volume cairan yang mengalir melalui pipa per
satuan waktu.
ŋ
V
t
p
L
= viskositas cairan
= total volume cairan
= waktu yang dibutuhkan untuk mencair
= tekanan yang bekerja pada cairan
= panjang pipa (Bird, 1993).
Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya
mengalir pada kecepatan tertentu. Viskositas disperse koloid dipengaruhi oleh bentuk partikel
dari fase disperse dengan viskositas rendah, sedang system disperse yang mengandung
koloid-koloid linier viskositasnya lebih tinggi. Hubungan antara bentuk dan viskositas
merupakan refleksi derajat solvasi dari partikel (Respati, 1981).
Bila viskositas gas meningkat dengan naiknya temperature, maka viskositas
cairan justru akan menurun jika temperature dinaikkan. Fluiditas dari suatu cairan yang
merupakan kelebihan dari viskositas akan meningkat dengan makin tingginya temperature
(Bird,1993).
Cara-cara penentuan viskositas
a. Pada viscometer Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu
cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu
sendiri. Pada percobaan sebenarnya, sejumlah tertentu cairan (misalnya 10 cm 3, bergantung
pada ukuran viscometer) dipipet kedalam viscometer. Cairan kemudian dihisap melalui labu
pengukur dari viscometer sampai permukaan cairan lebih tinggi daripada batas a. cairan
kemudian dibiarkan turun ketika permukaan cairan turun melewati batas a, stopwatch mulai
dinyalakan dan ketika cairan melewati tanda batas b, stopwatch dimatikan. Jadi waktu yang
dibutuhkan cairan untuk melalui jarak antara a dan b dapat ditentukan. Tekanan ρ merupakan
perbedaan antara kedua ujung pipa U dan besarnya disesuaikan sebanding dengan berat jenis
cairan (Respati,1981).
Berdasarkan hokum Heagen Poisuille :
Dimana :
p
r
t
L
= tekanan hidrostatis
= jari-jari kapiler
= waktu aliran zat cair sebanyak volume V dengan beda
= panjang kapiler
tinggi h
Untuk air :
Ŋair = πρr4 . ta . pa.g.h / ( 8VL)
Secara umum berlaku :
Ŋx = πρr4 . tx . px.g.h / ( 8VL)
Jika air digunakan sebagai pembanding, maka :
Ŋx / ŋair = tx.ρx / taρa
(Respati,1981).
b. Viskometer hoppler
Pada viscometer ini yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola
logam untuk melewati cairan setinggi tertentu. Suatu benda karena adanya gravitasi akan
jatuh melalui medium yang berviskositas (seperti cairan misalnya), dengan kecepatan yang
semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan tercapai
bila gravitasi sama dengan fictional resistance medium (Bird,1993).
Berdasarkan hokum stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan
sehingga : gaya gesek = gaya berat, gaya Archimedes :
6πrVmax = 4/3 r3 (ρbola – ρcair) g
Ŋ = { 2/g r3 (ρbola – ρcair) g } / Vmax
Vmax = h / t
Dimana : t = waktu jatuh bola pada ketinggian h
Dalam percobaan ini dipakai cara relative terhadap air, harganya :
Ŋa = [ 2/g r2 (ρa – ρ1) g ta ] / h
Ŋx = [ 2/g r2 (ρx– ρ1) g tx ] / h
Ŋx/ Ŋa = [ (ρx – ρ1) g tx ] / [ (ρa – ρ1) g ta ]
c.
Viscometer cup dan Bob
Prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar
Bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengan-tengah. Kelemahan
viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan gesekan yang tinggi
disepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penemuan konsentrasi. Penurunan
konsentrasi ini menyebebkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut
aliran sumbat (Bird, 1993).
d. Viskometer Cone dan Plate
Cara pemakaiannya adalah sampek yang ditempatkan di tengah-tengah papan,
kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan
bermacam kecepatan dan sampelnya digeser didalam ruang sempit antara papan yang diam
dan kemudian kerucut yang berputar (Bird, 1993).
Konsep Viskositas
Fluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat
kekentalan yang berbeda. Viskositas alias kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan
antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk
suatu fluida saling gesek-menggesek ketika fluida fluida tersebut mengalir. Pada zat cair,
viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul sejenis).
Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara molekul (Bird, 1993).
Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya,
fluida yang lebih kental biasanya lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu,
dan lain-lain. Hal ini bias dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng diatas
lanyai yang permukaannya miring. Pasti hasilnya air lebih cepat mengalir dari pada minya
goreng atau oli. Tingkat kekentalan suatu fluida juga bergantung pada suhu. Semakin tinggi
suhu zat cair, semakin kurang kental zat cair tersebut. Misalnya ketika ibu menggoreng ikan
di dapur, minyak goreng yang awalnya kental, berubah menjadi lebih cair ketika dipanaskan.
Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut.
Perlu diketahui bahwa viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida rill (rill =
nyata). Fluida rill / nyata adalah fluida yang kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti
air sirup, oli, asap knalpot, dan lainnya. Fluida rill berbeda dengan fluida ideal. Fluida ideal
sebenarnya tidak ada dalam kehidupan sehari-hari. Fluida ideal hanya model yang digunakan
untuk membantu kita dalam menganalisis aliran fluida (fluida ideal ini yang kita pakai dalam
pokok bahasan fluida dinamis) (Bird, 1993).
Satuan system internasional (SI) untuk koifisien viskositas adalah Ns/m2 = Pa.S
(pascal sekon). Satuan CGS (centimeter gram sekon) untuk SI koifisien viskositas adalah
dyn.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga sering dinyatakan dalam sentipolse (cp). 1 cp = 1/1000
p. satuan poise digunakan untuk mengenang seorang Ilmuwan Prancis, almarhum Jean Louis
Marie Poiseuille.
1 poise = 1 dyn. s/cm2 = 10-1 N.s/m2
Fluida adalah gugusan molukel yang jarak pisahnya besar, dan kecil untuk zat cair.
Jarak antar molukelnya itu besar jika dibandingkan dengan garis tengah molukel itu.
Molekul-molekul itu tidak terikat pada suatu kisi, melainkan saling bergerak bebas terhadap
satu sama lain. Jadi kecepatan fluida atau massanya kecapatan volume tidak mempunyai
makna yang tepat sebab jumlah molekul yang menempati volume tertentu terus menerus
berubah (while, 1988).
Fluida dapat digolongkan kedalam cairan atau gas. Perbedaan-perbedaan utama antara
cair dan gas adalah :
a.
Cairan praktis tidak kompersible, sedangkan gas kompersible dan seringkali harus
diperlakukan demikian.
b. Cairan mengisi volume tertentu dan mempunyai permukaan-permukaan bebas, sedangkan
agar dengan massa tertentu mengembang sampai mengisi seluruh bagian wadah tempatnya
(While, 1988).
1.
2.
3.
4.
Definisi Piknometer
Piknometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur nilai massa jenis atau
densitas dari fluida. Berbagai macam fluida yang diukur massa jenisnya, biasanya dalam
praktikum yang diukur adalah massa jenis oli, minyak goreng, dan lain-lain. Piknometer itu
terdiri dari 3 bagian, yaitu tutup pikno, lubang, gelas atau tabung ukur. Cara menghitung
massa fluida yaitu dengan mengurangkan massa pikno berisi fluida dengan massa pikno
kosong. Kemudian di dapat data massa dan volume fluida, sehingga tinggal menentukan nilai
cho/massa jenis (ρ) fluida dengan persamaan = cho (ρ) = m/v (Whille, 1988).
Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas :
Suhu
Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun, dan
begitu sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang
semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya.
Konsentrasi larutan
Viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi
tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan
banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang
terlarut, gesekan antar partikrl semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula.
Berat molekul solute
Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute. Karena dengan adanya solute yang
berat akan menghambat atau member beban yang berat pada cairan sehingga manaikkan
viskositas.
Tekanan
Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu cairan.
BAB 3
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1
3.1.1
Alat dan Bahan
Alat-alat
- viscometer Ostwald
- piknometer
- stopwatch
- Neraca analitik
- thermometer
- beker gelas
3.1.2
bahan-bahan
- aquades
- alcohol
- minyak goring
- bensin
- tissue
3.2
3.2.1
Prosedur percobaan
Pengukuran densitas
- dibilas piknometer dan viskositas hingga bersih dan kering anginkan
- ditimbang piknometer dalam keadaan kosong
- diisi piknometer secara bertahap dengan aquades, minyak goring, alcohol dan bensin serta
ditimbang pula saat piknometer dalam keadaan terisi
- dibilas kembali piknometer hingga bersih dengan sabun cair.
3.2.2 Pengukuran suhu fluida/larutan
- dimasukkan thermometer kedalam masing-masing larutan, aquades, etanol, minyal goring,
dan bensin
- diukur masing-masing suhu larutan
- Dicatat
3.2.3
Pengukuran viskositas
- dimasukkan keempat jenis larutan kedalam viscometer secara bertahap, sebelum itu diukur
suhunya masing-masing
- dihubungkan mulut pipa kapiler viscometer lainnya dengan memompa gas manual
- dituang secukupnya cairan yang akan diukur, kemudian pompa cairan tersebut hanya
melewati tanda batas A
- Ditutup lubang atau mulut pipa kapiler viscometer yang terbuka degan menggunakan jari dan
lepaskan pemompa gas manual
- Dinyalakan stopwatch sesaat setelah jari dilepaskan sehingga cairan turun melewati batas A
dan matikan stopwatch sesaat setelah melewati tanda batas B
- dilakukan tiga kali perlakuan yang sama untuk setiap jenis larutan yang akan diukur.
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
4.1.1
4.1.2
Hasil Pengamatan
Hasil pengukuran viskositas
No
Larutan
1.
2.
3.
4.
Aquades
Alcohol
Bensin
Minyak goreng
Hasil pengukuran densitas
No
Larutan
1.
Aquades
2.
Alcohol
3.
Bensin
4.
Minyak goreng
t1
1,42
1,89
0,98
51,45
Waktu
t2
1,23
1,91
0,99
50,90
Suhu ( C )
t3
1,16
1,89
0,97
48,01
Massa piknometer + larutan
25,64 gr
24,50 gr
23,20 gr
24,75 gr
4.2
Perhitungan
4.2.1 Perhitungan waktu rata-rata
4.2.1.1 Perhitungan waktu rata-rata Ostwald
t
= t1 + t2 + t3
3
= 1,42 + 1,23 + 1,16
3
= 1,27
4.2.1.2 Perhitungan waktu rata-rata alcohol
t
= t1 + t2 + t3
3
= 1,89 + 1,91 + 1,89
3
= 1,89
4.2.1.3 Perhitungan waktu rata-rata bensin
t
= t1 + t2 + t3
3
= 0,98+ 0,99 + 0,97
3
= 0,98
4.2.1.4 Perhitungan waktu rata-rata minyak goreng
t
= t1 + t2 + t3
3
300
290
290
290
Massa larutan
10,19 gr
9,05 gr
7,75 gr
9,3 gr
= 51,54+ 50,90 + 48,02
3
= 50,12
4.2.2 Pengukuran Densitas Larutan
4.2.2.1 Pengukuran densitas larutan aquades
ρ1
= W1 – Wk
V
= 25,64 – 15,45
10
= 1,019
4.2.2.2 Pengukuran densitas larutan alkohol
ρ1
= W1 – Wk
V
= 24,50 – 15,45
10
= 0,905
4.2.2.3 Pengukuran densitas larutan bensin
ρ1
= W1 – Wk
V
= 23,20 – 15,45
10
= 0,775
4.2.2.4 Pengukuran densitas larutan alkohol
ρ1
= W1 – Wk
V
= 24,75 – 15,45
10
= 0,93
4.2.3 Pengukuran viskositas secara teori
Diketahui :
ŋ1 = 0,0080 ρ, T1 = 30oC H2O
ŋ1 = 0,0100 ρ, T1 = 30oC etanol/alcohol
ŋ1 = 0,0056 ρ, T1 = 30oC minyak goreng
ŋ1 = 0,0316 ρ, T1 = 30oC bensin
4.2.3.1 Pengukuran viskositas aquades
Ŋ2 = ŋ1 . T1
T2
Ŋ2 = 0,0080 ρ . 30oC
30oC
= 0,0080 ρ
4.2.3.2 Pengukuran viskositas alkohol
Ŋ2 = ŋ1 . T1
T2
Ŋ2 =
0,0100 ρ . 30oC
29oC
= 0,0103 ρ
4.2.3.3 Pengukuran viskositas bensin
Ŋ2 = ŋ1 . T1
T2
Ŋ2 = 0,0056 ρ . 30oC
29oC
= 5,793x10-3 ρ
4.2.3.4 Pengukuran viskositas minyak goreng
Ŋ2 = ŋ1 . T1
T2
Ŋ2 = 0,0316 ρ . 30oC
29oC
= 0,0327 ρ
4.2.4 Pengukuran viakositas secara praktik
4.2.4.1 Pengukuran viskositas alcohol
ŋ1
ρ1(t)
ŋ2
ρ2t2
ρ1t1
= ŋ2 = 0,0080 . 0,0905 . 1,89
1,019 . 1,27
= 0,0106
4.2.4.2 Pengukuran viskositas bensin
ŋ1
ρ1t1
ŋ2
ρ2t2
ρ1t1
= ŋ2 = 0,0080 . 0,775 . 0,98
1,019 . 1,27
= 0,00469
4.2.4.3 Pengukuran viskositas minyak goreng
ŋ1
ρ1t1
ŋ2
ρ2t2
ρ1t1
= ŋ2 = 0,0080 . 0,93 . 50,12
1,019 . 1,27
= 0,2881
4.3
= ŋ2 = ŋ1 . ρ2t2
= ŋ2 = ŋ1 . ρ2t2
= ŋ2 = ŋ1 . ρ2t2
Pembahasan
Viskositas diartikan sebagai resistensi atau ketidakmauan suatu bahan untuk mengalir
yang disebabkan karena adanya gesekan atau perlawanan suatu bahan terhadap deformasi
atau perubahan bentuk apabila bahan tersebut dikenai gaya tertentu.
Viskositas secara umum dapat juga diartikan sebagai suhu tendensi untuk melawan
aliran cairan karena internal friction untuk resistensi suatu bahan untuk mengalami deformasi
bila bahan tersebut dikenai suatu gaya. Semakin besar resistensi zat cair untuk mengalir,
maka semakin besar pula viskositasnya. Viskositas pertama kali diselidiki oleh Newton, yaitu
dengan mensimulasikan zat cair dalam bentuk tumpukan kartu. Zat cair diasumsikan terdiri
dari lapisan-lapisan molekul yang sejajar satu sama lain. Lapisan terbawah tetap diam,
sedangkan lapisan atasnya bergerak, dengan cepatan konstan sehingga setiap lapisan
memiliki kecepatan gerak yang berbanding langsung dengan jaraknya terhadap lapisan
terbawah. Perbedaan kecepatan dv antara dua lapisan yang dipisahkan dengan jarak sebesar
dx adalah dv/dx atau kecepatan gesek. Gaya per satuan luas yang diperlukan untuk
mengalirkan zat cair tersebut F/A atau tekanan geser.
Viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu suhu, viskositas
berbanding terbalik dengan suhu. Jika suhu naik maka viskositas akan turun dan begitu pula
sebaliknya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin
cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurunkan kekentalannya. Konsentrasi larutan,
viskositas berbanding lurus dengan konsentrasi larutan. Suatu larutan dengan konsentrasi
tinggi akan memiliki viskositas yang tinggi pula, karena konsentrasi larutan menyatakan
banyaknya partikel zat yang terlarut tiap satuan volume. Semakin banyak partikel yang
terlarut, gesekan antar partikel semakin tinggi dan viskositasnya semakin tinggi pula. Berat
molekul solute, viskositas berbanding lurus dengan berat molukel solute, karena dengan
adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada cairan
sehingga menaikkan viskositasnya. Tekanan, akan bertambah jika nilai dari viskositas itu
bertambah. Semakin tinggi tekanan maka semakin besar viskositas suatu zat cair.
Pada viscometer Ostwald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah
tertentu cairn untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat
cairan itu sendiri. Berdasarkan hokum Heagen Poiseuille : ŋ = cpr4t/(8VL) P = pgh = πpr4pgh/
(8VL). Dimana p = tekanan hidrostatis, r = jari-jari kapiler, t= waktu alir zat cair sebanyak
volume V dengan beda tinggi h, L = panjang kapiler. Untuk air : ŋair = πpr 4 ta. Pa.g.h / (8VL)
secara umum berlaku ŋx = πpr4txpxgh / (8VL). Jika air digunakan sebagai pembanding maka
ŋx/ ŋair = txpx/tapa (Tim Kimia Fisik, 2010 )
Berdasarkan hokum stokes dengan mengamati jatuhnya benda melalui medium zat
cair yang mempunyai gaya gesek yang makin besar bila kecepatan benda jatuh makin besar π
= 2r.2d – dm.g.9.s.t (1+2, 4rR). Ketererangan cairan, g = gaya gravitasi, s = jarak jatuh (a –
ob), t = waktu bola jatuh, r = jari-jari tabung viskosimeter (Anekcheiftein,2010)
Persamaan Navier-stokes (dinamakan dari daude Louis Navier dan Gorge Gabriel
Stokes), adalah serangkaian persamaan yang menjelaskan pergerakan dari suatu fluida seperti
cairan dan gas. Persamaan-persamaan ini menyatakan bahwa perubahan dalam momentum
(percepatan) partikel-partikel fluida yang bergantung hanya kepada gaya viskos tekanan
eksternal yang bekerja pada fluida. Kita dapat mengembangkan persamaan gerakan untuk
fluida, nyata dengan memperhatikan gaya-gaya yang bekerja pada suatu elemen kecil fluida.
Penurunan persamaan ini, yang disebut persamaan Navier-stokes (Streeter, 1996).
Hukum Poiseville berlaku hanya pada aliran fluida laminar dengan viskositas konstan
yang tidak bergantung pada kecepatan fluida. Bila aliran fluida cukup besar, aliran laminar
rusak dan mengalami turbulensi. Kecepatan kritis yang diatasnya dari tabung, jika fluida
mengalir lewat sebuah pipa panjang horizontal berpenampang konstan yang sempit tekanan
sepanjang akan konstan.
Cara penentuan harga kekuatan dalam percobaan ini menggunakan metode Ostwald
yang mana prinsip kerjanya berdasarkan waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah tertentu
cairan untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu
sendiri. Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas disebut viscometer.
Piknometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur massa jenis atau densitas
dari fluida. Piknometer terdiri dari 3 bagian, yaitu : tutup pikno, lubang, dan gelas atau
tabung ukur. Satuan yang digunakan, biasanya massa dalam satuan gram, volume dalam
satuan mL = cm3. Jadii satuan P adalah dalam g / cm3.
Metode pengukuran viskositas terdiri dari viknometer kapiler / Ostwald pada metode
ini viskositas ditetntukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan uji untuk
lewat antara dua tanda ketika ia mengalir karena gravitasi, melalui satuan tabung kapiler
vertical. Waktu alir dari cairan yang diuji, dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi
suatu cairan yang viskositasnya sudah diketahui, biasanya air, untuk lewat antara dua tanda
tersebut. Jika ŋ1 dan ŋ2 maing-masing adalah viskositas dari cairan yg tidak diketahui dan
cairan standar, p1 dan p2 adalah kerapatan dari masing-masing cairan, t1 dan t2 masingmasing adalah waktu alir dalam detik. Viskosimeter Hoppler, pada viskositas ini yang diukur
adalah waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola logam untuk melewati cairan setinggi
tertentu. Suatu benda karena adanya gravitasi akan jatuh melalui medium yang berviskositas
dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan
maksimum akan tercapai bila gravitasi sama dengan frictional resistance medium.
Viscometer cup dan Bob, prinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar
dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan
viscometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi
disepanjangkeliling bagian tube sehingga menyebabkan penemuan konsentrasi. Penurunan
konsentrasi ini menyebabkan bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut
aliran summbat. Viscometer corner dan plate, cara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan
ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi dibawah kerucut-kerucut
digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser didalam ruang
sempit antara papan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar.
Dari percobaan pengukuran viskositas zat cair didapatkan nilai rata-rata aquades 1,27,
alcohol 1,89, bensin 0,98, dan minyak goring 50,12. Selain itu didapatkan juga hasil
pengukuran densitas larutan aquades sebesar 1,019, alcohol 0,905, bensin 0,775, dan minyak
goring 0,93. Pengukuran viskositas secara teori pada aquades sebesar 0,0080 p, alcohol
0,0103 p, bensin 0,005793 P,minyak goring 0,0327 p. Pengukuran viskositas secara praktik
pada alcohol 0,010, bensin 0,00469, dan minyak goring sebesar 0,2881. Jelas terlihat bahwa
viskositas yang tertinggi terdapat pada minyak goreng yang terkecil terdapat pada bensin.
Artinya minyak goreng merupakan larutan yang paling kental.
Dalam percobaan terdapat beberapa bahan yang digunakan yaitu alcohol, nama
lainnya adalah etanol, senyawa ini merupakan liquid yang tidak berwarna dan mudah
menguap pada suhu rendah serta mudah terbakar pada suhu tinggi. Alcohol memiliki rumus
-
molekul CH3OH. Alcohol memiliki kerapatan 0,79 g/cm3, titik didih : 78oC (3,5 K). alcohol
dapat bercampur dengan pelarut organic. Air, rumus molekulnya H2O, densitasnya 1000 kg
m-3, liquid (4oC), 917 kg m-3, solid, titik didih 100oC, 212oF (373,15oK), viskositasnya 0,001
pa/s ∆t 20o. merupakan jenis senyawa liquid yang tidak berwarna, tidak berasa, dan tidak
berbau pada keadaan standar. Bensin (gasoline) yang memiliki rumus kimia C5-C12, mudah
terbakar. Minyak goreng, memiliki titik didih tinggi, viskositas tinggi, bersifat polar, dan
pada suhu kamar bentuknya cair.
Dalam percobaan ini terdapat beberapa faktor kesalahan yaitu alat-alat yang kurang
bersih, sehingga didapatkan hasil yang kurang maksimal, begitu juga dalam menggunakan
stopwatch yang kurang tepat, sehingga hasilnya pun kurang maksimal.
Aplikasi viskositas dalam kehidupan sehari-hari adalah :
Mengalirnya darah dalam pembuluh darah vena
Proses penggorengan ikan (semakin tinggi suhunya, maka semakin kecil viskositas minyak
goreng)
Mengalirnya air dalam pompa PDAM yang mengalir kerumah-rumah kita
Tingkat kekentalan oli pelumas
BAB 5
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
- Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas yaitu suhu, tekanan, konsentrasi larutan, dan
berat molekul solute.
- Metode pengukuran viskositas yaitu viscometer kapiler/Ostwald, viscometer Hoppler,
viscometer cup dan bob, dan viscometer cone dan plate.
- Kegunaan dari viscometer Ostwald adalah alat yang digunakan untuk mengukur waktu yang
dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui
pipa kapiler viscometer Ostwald. Dan kegunaan piknometer adalah suatu alat yang digunakan
untuk nilai massa jenis atau densitas fluida
5.2
Saran
Pada percobaan viskositas zat cair, terdapat berbagai macam metode. Seperti
viscometer Hoppler, viscometer cup dan Bob, dan viscometer cone dan plate. Jadi hendaknya
asisten tidak hanya menggunakan metode viscometer Ostwald saja, tetapi metode yang lain
juga. Agar pengetahuan praktikan bertambah.
DAFTAR PUSTAKA
Bird, Tony. 1993. Kimia Fisik Untuk Universitas. Jakarta : PT Gramedia
Dudgale. 1986. Mekanika Fluida Edisi 3. Jakarta : Erlangga
Respati, H. 1981. Kimia Dasar Terapan Modern. Jakarta : Erlangga
Streeter, Victol L dan E. Benjamin While. 1996. Mekanika Fluida Edisi Delapan jilid I. Jakarta :
Erlangga
While, Frank.M. 1988. Mekanika Fluida edisi ke-2 jilid I. Jakarta : Erlangga