VISKOSITAS ZAT CAIR
Nurul afdalia adam (6050019012)
Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri
Alauddin Makassar
Email: nurulafdalia76@gmail.com
Abstrak
Telah dilakukan percobaan viskositas zat cair pada untuk menentukannilai viskositas pada zat cair. Percobaan ini dilakukan dengan memanfaatkan hukum stokes. Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu tabung stokes, mistar gulung, micrometer sekrup, neraca ohauss 311 gr, pinset, stopwatch, termometer, zat cair (gliserin), lap/tissu dan bola pejal. Viskositas merupakan gesekan antara bagian-bagaian atau lapisan-lapisan cairan. Percobaan ini dilakukan dengan metode viskositas bola jatuh. Metode mengukur diameter bola pejal terlebih dahulu kemudian setelah mencapai batas atas dihitung waktu yang digunakan untuk sampai pada batas ukur bawah pada setiap benda yang digunakan. Fluida yang digunakan adalah gliserin. Bola pejal yang digunakan berupa kelereng yang berbeda ukuran dan bola baja. Penggunaan kelereng dan bola bertujuan untuk mengimbangi kekentalan gliserin sehingga berat dari kelereng dan bola baja dapat melawan gaya apung dari fluida. Selanjutnya bola di dijatuhkan kedalam zat, pengukuran waktu dimulai saat benda mencapai batas atas dan berheti pada batas bawah. Luas permukaan benda mempengaruhi kecepatan bergerak suatu benda dalam gliserin. Kesimpulannya Jika permukaan benda semakin luas maka semakin lambat kecepatan dari benda tersebut dalam gliserin.
Kata Kunci : Viskositas, hukum stokes, fluida, kesalahan relatif
- Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Viskositas atau ukuran kekentalan suatu zat cair dapat diartikan sebagai sifat dari suatu zat cair (fluida) yang disebabkan adanya gesekan antara molekul-molekul zat cair dengan gaya kohesi pada zat cair tersebut. 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 gesek berbanding lurus dengan viskositas.
Fluida, gas atau cairan, memiliki suatu sifat yang dikenal sebagai viskositas, yang dapat didefinisikan sebagai tahanan yang dilakukan suatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya. Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan adalah metode kapiler dari Poiseulle, metode yang digunakan pada percobaan ini yaitu metode Stokes. Percobaan ini akan menghitung viskositas larutan yang berguna untuk menentukan tahanan fluida berdasarkan suhu yang berbeda-beda. Viskositas dari suatu cairan murni menjadi indeks hambatan aliran cairan.
Pada percobaan ini kita akan mempelajari tentang pengaruh suhu terhadap viskositas cairan. Cairan yang digunakan dapat bermacam-macam, namun pada percobaan ini cairan yang digunakan adalah zat cair gliserin dan zat cair lainnya. Berdasarkan uraian diatas maka dilakukan percobaan viskositas zat cairan untuk menentukan kekentalan suatu cairan.
- Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada percobaan ini adalah sebagai berikut:
- Apa yang dimaksud dengan viskositas zat cair?
- Bagaimana gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda yang dijatuhkan dalam zat cair yang kental?
- Berapa besaran koefisien kekentalan zat cair yang digunakan menggunakan hukum stokes?
- Bagaimana grafik hubungan anatara jarak tempuh dengan waktu kemudian menentukan nilai viskositas zat cair pada percobaan?
- Bagaimana grafik hubungan antara jari-jari kuadrat dengan waktu tempuh kemudia menentukan nilai viskositas zat cair pada percobaan?
- Bagaimana perbedaan antara nilai viskositas zat cair secara perhitungan, grafik dan teori yang ditetapkan?
- Tujuan
Tujuan pada percobaan ini adalah sebagai berikut
- Menjelaskan defisini viskositas zat cair.
- Memahami gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda yang dijatuhkan dalam zat cair yang kental.
- Menentukan besaran koefisien kekentalan zat cair yang digunakan menggunakan hukum stokes.
- Menggambarkan grafik hubungan anatara jarak tempuh dengan waktu kemudian menentukan nilai viskositas zat cair pada percobaan.
- Menggambarkan grafik hubungan antara jari-jari kuadrat dengan waktu tempuh kemudia menentukan nilai viskositas zat cair pada percobaan.
- Membandingkan perbedaan antara nilai viskositas
zat cair secara perhitungan, grafik dan teori yang ditetapkan.
- Manfaat
Adapun manfaat percobaan viskositas zat cair yaitu pada pembuatan sirup, minyak goring dan oli. Viskositas berguna untuk kehidupan seperti sirup yang dikentalkan agar tetap awet. Viskositas memiliki alat ukur disebut viscometer yang berfungsi untuk mengukur koefisien gliserin, oli atau minyak.
II. Tinjauan Pustaka
Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan dalam fluida. Semakin besar viskositas fluida, maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan juga menunjukan semakin sulit suatu benda bergerak dalam fluida tersebut. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan dengan hambatan untuk mengalir. Beberapa cairan ada yang dapat mengalir dengan cepat namun ada yang mengalir secara lambat. Fluida yang mengalir lambat seperti gliserin, madu dan minyak atso, ini dikarenkan mempunyai viskositas besar. Jadi viskositas menentukan kecepatan mengalirnya cairan (Halliday dan resnick, 1985: 45).
Viskositas adalah gesekan internal fluida. Gaya viskos melawan gerakan sebagian fluida relatif terhadap yang lain. Viskositas adalah suatu pernyataan “tahanan untuk mengalir” dari suatu sistem yang mendapatkan suatu tekanan. Makin kental suatu cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Viskositas fluida dinotasikan dengan η (“eta”) sebagai rasio tegangan geser. Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik antar molekul dan struktur cairan. Fluida adalah zat – zat yang mampu mengalir dan menyesuaikan diri dengan bentuk wadahnya. Apabila berada dalam kesetimbangan, fluida tidak dapat menahan gaya gesek. Hukum viskositas newton menyatakan bahwa untuk laju perubahan bentuk sudut fluida tertentu maka tekanan gesek berbanding lurus dengan viskositas (sukardjo, 2002: 78).
Kekentalan disebabkan karena kohesi antara partikel zat cair. Zat cair ideal tidak mempunyai kekentalan. Zat cair mempunyai beberapa sifat sebagai berikut: apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair akan terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer, mempunyai rapat massa dan berat jenis, dapat dianggap tidak termampatkan, mempunyai viskositas (kekentalan) dan mempunyai kohesi, adesi dan tegangan permukaan fluida (Atkins, 1997: 13).
Hubungan fluida dan viskositas adalah dalam fluida yang terdapat aktivitas molekuler antara bagian-bagian lapisannya. Salah satu akibat dari adanya aktivitas ini adalah timbulnya gesekan internal antara bagian-bagian tersebut, yang dapat digambarkan sebagai gaya luncur diantara lapisan-lapisan fluida tadi. Hal ini dapat dilihat dari perbedaan kecepatan bergerak lapisan-lapisan fluida tersebut. Bila pengamatan dilakukan, aliran fluida makin mengecil di tempat yang jarak terhadap dinding pipa yang semakin kecil, dan praktis tidak bergerak pada tempat di dinding pipa. Sedangkan kecepatan terbesar terdapat ditengah-tengah pipa aliran. Menurut Dogra (2009: 211) koefisien viskositas secara umum di ukur dengan dua metode :
1. Viskometer Oswald yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mengalirnya sejumlah zat tertentu dicatat dan h dihitung dengan hubungan:
…………(2.1)
2. Metode bola jatuh : metode bola jatuh menyangkut gaya gravitasi yang seimbang dengan gerekan aliran pekat dan hubungannya adalah:
………(
Viskositas memiliki alat ukur yang disebut dengan viscometer yang berfungsi untuk mengukur koefisien gliserin, oli, atau minyak. Viskositas banyak terdapat dalam kehidupan sehari-hari, dalam berbagai masalah penaruh viskositas pada aliran adalah kecil dan dengan demikian dia abaikan. Cairan kemudian dinyatakan sebagai tidak kental (inuicid) atau seringkali ideal dan diambil sebesar nol. Tetapi jika istilah aliran viskositas dipakai, ini berarti bahwa viskositas tidak terabaikan (Martoharsono, 2006: 67).
III. Metode Percobaan
3.1 Waktu dan Tempat
Percobaan ini telah dilaksanakan pada hari Senin, 11 November 2019 pukul 07.30-10.00 di Laboratorium Fisika Dasar , Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar.
3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini yaitu: tabung stokes, mistar gulung, micrometer sekrup, neraca ohaus 331 gr, pinset, stopwatch, thermometer, zat cair gliserin, lap/tissue dan bola pejal.
3.3 Prosedur Kerja
3.3.1 Hubungan antara jarak tempuh bola pejal dengan waktu tempuh
- Menentukan nilai NST pada masing-masing alat ukur yang akan digunakan.
- Mengukur diameter bola dengan menggunakan micrometer sekrup kemudian timbang dengan neraca.
- Menyiapakn tabung gelas dan tempatkan sendok saringan pada tabung kemudian isi tabung fluida dengan gliserin hingga hampir penuh.
- Melilitkan karet gelang sekitar 10 cm dibawah permukaan gliserin dan karet kedua dapat diatur.
- Mengatur karet kedua dengan jarak 20 cm
- Menempatkan bola pejal diatas permukaan gliserin menggunakan pinset kemudian lepaskan dan ukur waktu dari gelang pertama kegelang kedua.
- Catat hasil pengamatan.
3.3. 2 Hubungan antara massa jenis bola pejal dengan waktu tempuh
- Memilih lima buah bola pejal dengan massa jenis yang sama dan jari-jari berbeda.
- Mengukur massa dan jari-jari masing-masing bola pejal.
- Menentukan dan mengukur jarak antara dua gelang pembatas.
- Mengukur waktu yang digunakan.
IV. Hasil dan pembahasan
- Hasil Pengamatan
- Hubungan Antara Jarak Tempuh Dengan Waktu Tempuh
Massa jenis gliserin = 1,26 gr/cm3
Massa bola pejal = 3,30 gr
Jejari bola pejal = 10,375 mm
Tabel 4.1 Hubungan Antara Jarak Tempuh Dengan Waktu Tempuh
No | Jarak tempuh bola pejal, s dalam cm | Waktu tempuh dalam sekon | |||
t1 | t2 | t3 | trata-rata | ||
1. | 20,00 | 1,50 | 1,55 | 1,57 | 1,54 |
2 | 30,00 | 2,40 | 2,11 | 2,04 | 2,18 |
3 | 40,00 | 4,58 | 4,24 | 4,30 | 4,37 |
- Hubungan Antara Massa Jenis Bola Pejal Dengan Waktu Tempuh
Massa jenis gliserin = 1, 26 gr/cm3
Jarak tempuh = 25 cm
Tabel 4.2 Hubungan Antara Massa Jenis Bola Pejal Dengan Waktu Tempuh
No | Jejari bola pejal (cm) | Massa bola pejal (gr/cm3) | Volume bola pejal (gr/cm3) | r bola pejal (gr/cm3) | Waktu tempuh (S) | |||
t1 | t2 | t3 | trata-rata | |||||
1 | 1,75 | 18,71 | 2,80 | 6,706 | 3,17 | 3,99 | 4,09 | 3,75 |
2 | 1,4 | 5,05 | 1,43 | 3,531 | 1,57 | 2,04 | 2,04 | 1,88 |
3 | 1,9 | 5,34 | 3,58 | 1,49 | 1,99 | 1,54 | 2,01 | 1,84 |
- Analisis Data
4.2.1 Analisis Data Tanpa Ketidakpastian
- Hubungan Antara Jarak Tempuh Dengan Waktu Tempuh
Tabel 4.3 Hubungan Antara Jarak Tempuh Dengan Waktu Tempuh
No | Jarak tempuh (cm) | Waktu tempuh t (s) | Koefisien kekentalan zat cair (poise) |
1 | 20 | 1,54 | 19,65 |
2 | 30 | 2,18 | 19,65 |
3 | 40 | 4,37 | 28,247 |
- Hubungan Antara Massa Jenis Bola Pejal Dengan Waktu Tempuh
Tabel 4.4 Hubungan Antara Massa Jenis Bola Pejal Dengan Waktu Tempuh
No | Massa jenis (gr/cm3) | Waktu tempuh t (s) | Koefisien kekentalan zat cair (poise) |
1 | 6,706 | 3,75 | 136,27 |
2 | 3,531 | 1,88 | 18,224 |
3 | 1,49 | 1,84 | 3,329 |
4.2.2 Analisis Data Dengan Ketidakpastian
- Hubungan Antara Jarak Tempuh Dengan Waktu Tempuh
Tabel 4.5 Hubungan Antara Jarak Tempuh Dengan Waktu Tempuh
No | Jarak tempuh (cm) | Waktu tempuh t (s) | KR (%) | DK (%) | AB | PF | |
1 | 20 | 1,54 | 0,017 | 3 | 97 | 1,54 | 136,27 4,019 |
2 | 30 | 2,18 | 0,51 | 3 | 97 | 3 | 18,224 0,51 |
3 | 40 | 4,37 | 0,086 | 3 | 97 | 3 | 0,086 3,329 |
- Hubungan Antara Massa Jenis Bola Pejal Dengan Waktu Tempuh
Tabel 4.6 Hubungan Antara Massa Jenis Bola Pejal Dengan Waktu Tempuh
No | Massa jenis (gr/cm3) | Waktu tempuh t (s) | KR (%) | DK (%) | AB | PF | |
1 | 6,706 | 3,75 | 0,115 | 4 | 96 | 1,54 | 136,27 4,9 |
2 | 3,531 | 1,88 | 0,99 | 5 | 95 | 2,27 | 18,224 0,99 |
3 | 1,49 | 1,84 | 0,025 | 14 | 86 | 2 | 3,329 0,48 |
- Grafik
4.3.1 Grafik Hubungan Antara Jarak Tempuh Dengan Waktu Tempuh
Grafik 4.1 Hubungan Antara Jarak Tempuh dengan Waktu Tempuh
- Grafik Hubungan Antara Massa Jenis Bola Pejal Dengan Waktu Tempuh
Grafik 4.1 Hubungan Antara Massa Bola Pejal dengan Waktu Tempuh
4.4 Pembahasan
Dari percobaan menentukan Viskositas (kekentalan) zat cair yang telah dilakukan, didapatkan hasil yang dapat dijadikan patokan dalam pengukuran. Pengaruh antara diameter terhadap kecepatan bola saat dijatuhkan ialah semakin besar diameter bola, maka semakin cepat bola jatuh. Namun, hal tersebut sangat bergantung pada massa bola itu sendiri.
Jika bola bermassa berbeda dijatuhkan pada zat cair, maka bola yang bermassa paling besar yang akan mengalami kecepatan terbesar. Hal itu terjadi karena berat benda akan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi. Sehingga benda yang memiliki massa yang besar akan memiliki berat yang besar pula dan mengalami kecepatan yang besar.
Pengaruh kekentalan terhadap kecepatan jatuhnya bola yaitu semakin kental suatu zat cair atau fluida, maka daya untuk memperlambat suatu gerakan jatuhnya bola semakin besar. Sehingga semakin kental suatu zat cair, semakin lambat pergerakan benda yang jatuh didalamnya. Sebaliknya, semakin encer suatu zat cair atau fluida, maka semakin cepat benda yang dijatuhkan kedalamnya.
Sementara pengaruh massa suatu benda yang dijatuhkan kedalam zat cair atau fluida terhadap kecepatan jatuhnya bola ialah semakin besar massa benda tersebut, maka semakin besar pula kecepatan jatuhnya benda tersebut. Dari sini dapat disimpulkan bahwa massa suatu benda yang dijatuhkan kedalam zat cair (fluida) berbanding lurus terhadap kecepatan jatuhnya bola tersebut dalam fluida (zat cair).
V. Penutup
5.1 Kesimpulan
Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan dalam fluida. Adapun gaya yang bekerja pada suatu benda saat dijatuhkan ke dalamgliserin yaitu gaya gesek, gaya apung dan gaya gravitasi. Besaran koefisien kekentalan zat cair berbeda-beda pada setiap benda dapat dilihat pada tabel 4.3 dan tabel 4.4 . Berdasarkan teori semakin besar suatu permukaan benda maka semakin lambat kecepatan suatu benda dalam zat cair namun juga dipengaruhi oleh massa dari benda tersebut. Semakin berat massa benda maka akan semakin cepat kecepatan suatu benda dalam zat cair.
5.2 Saran
Sebaiknya pada percobaan selanjutnya menggunakan zat cair yang lain misalnay oli atau minyak goreng agar dapat membandingkan tingkat kekentalan suatu cairan.
DAFTAR PUSTAKA
Atkins, p.w, 1997. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga
Dogra S Dogra, 2009. Kimia Fisik. Jakarta: Universitas Indonesia Press
Halliday dan Resnick, 1985. Fisika. Jakarta: Erlangga
Sukardjo, 1990. Kimia Anorganik. Jakarta: Rineka Cipta
Martuharsono, Soemanto, 2006. Biokimia I. Yogyakarta: UGM Press