BAB I

LAPORAN PRAKTIKUM KIMIA FISIKA

VISKOSITAS BERBAGAI JENIS CAIRAN

Oleh :

Kelompok 2 Kelas CAdisty Caesari

0907133150

Bona Tua

0907136116

Ella Melyna

0907114082

Rahmat Afandi

0907114257

PROGRAM SARJANA TEKNIK KIMIA

UNIVERSITAS RIAU

2011

BAB I

TEORI

1.1

Pengertian Viskositas

Viskositas atau kekentalan dari suatu cairan adalah salah satu sifat cairan yang menentukan besarnya perlawanan terhadap gaya geser. Viskositas terjadi terutama karena adanya interaksi antara molekul-molekul cairan. Mengukur besar viskositas diperlukan satuan ukuran dalam sistem Standar Internasional (SI) satuan viskositas ditetapkan sebagai viskositas kinematik (kinematic viscosity) dengan satuan ukuran mm2/s atau cm2/s (Erizal, 2001).

Gambar 1.1 Perubahan bentuk akibat penerapan gaya-gaya geser tetapF = Au ......................................................(1.1) zoApabila tegangan geser = F/A maka :

= Au atau = u .(1.2)

zoA zodimana :

= Tegangan geser

= Viskositas dinamik

u/zo= perubahan sudut atau kecepatan sudut dari garis

Agar berlaku umum u/zo dapat dinyatakan dalam du/dz yang disebut gradien kecepatan. Maka dalam differensial persamaan (1.2) dapat dinyatakan : = du ........................................................(1.3)

dzPersamaan (1.3) disebut Hukum Newton dari kekentalan atau : = ......................................................(1.4)

du/dzViskositas biasanya berhubungan dengan konsistensi yang keduanya merupakan sifat kenampakan (appearance property) yang berhubungan dengan indera perasa. Konsistensi dapat didefinisikan sebagai ketidakmauan suatu bahan untuk melawan perubahan bentuk (deformasi) bila suatu bahan mendapat gaya gesekan (sheering fore). Gesekan yang timbul sebagai hasil perubahan bentuk cairan yang disebabkan karena adanya resistensi yang berlawanan yang diberikan oleh cairan tersebut dinamakan gaya irisan (sheering stress). Jika tenaga diberikan pada suatu cairan, tenaga ini akan menyebabkan suatu bentuk atau deformasi. Perubahan bentuk ini disebut sebagai aliran (Lewis, 1987).

Tabel 1.1 Viskositas berbagai cairan

Nama FluidaTemperatur(oC)Viskositas(Centistokes)Densitas(kg/liter)Tekanan (kPa)

Air101.30711.3

Air300.8020.9964.3

Air laut300.8221.0234.3

Asetaldehid200.2950.788105

Asetaldehid300.2750.748148

Benzena300.650.86820.7

Etil asetat200.510.90514

Etil alkohol201.510.7729

Gliserin2011831.2610

Kerosin202.40.8040.5

Nitro benzene201.671.2030.5

Propanol202.80.8042.4

Stiren200.90.9260.5

Toluena200.680.8675.4

1.2

Jenis Jenis Viskositas

Macam-macam viskositas menurut Lewis (1987):

1. Viskositas dinamik, yaitu rasio antara shear, stress, dan shear rate. Viskositas dinamik disebut juga koefisien viskositas.

2. Viskositas kinematik, yaitu viskositas dinamik dibagi dengan densitasnya. Viskositas ini dinyatakan dalam satuan stoke (St) pada cgs dan m/s pada SI.3. Viskositas relatif dan spesifik, pada pengukuran viskositas suatu emulsi atau suspensi biasanya dilakukan dengan membandingkannya dengan larutan murni. Viskositas berbanding lurus dengan tekanan, karena semakin besar tekanannya, cairan akan semakin sulit mengalir akibat dari beban yang dikenakannya. Viskositas akan bernilai tetap pada tekanan 0-100 atm.

1.3

Faktor Faktor yang Mempengaruhi Viskositas

Viskositas suatu bahan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu (Kartika, 1990): 1. 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 menurun kekentalannya. Pada kebanyakan fluida cair, bila temperatur naik viskositas akan turun dan sebaliknya bila temperatur turun maka viskositas akan naik. Konstanta viskositas dinyatakan dengan rumus:

.........................................................(1.5)

dimana:

A dan B= tetapan untuk cairan tertentu

T

= temperatur mutlak

Rumus ini dapat dipakai untuk cairan murni, adapun rumus untuk sistem campuran adalah :

..(1.6)

dimana A, B dan C adalah suatu tetapan.2.

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.3.

Berat molekul soluteViskositas berbanding lurus dengan berat molekul solute, karena dengan adanya solute yang berat akan menghambat atau memberi beban yang berat pada cairan sehingga akan menaikkan viskositasnya.4. Tekanan

Tekanan merupakan salah satu faktor yang sangat mempengaruhi viskositas suatu cairan dikarenakan besar kecilnya tekanan mempengaruhi besar kecilnya viskositas suatu cairan.

1.4

Konsep ViskositasFluida, baik zat cair maupun zat gas yang jenisnya berbeda memiliki tingkat kekentalan yang berbeda. Viskositas atau kekentalan sebenarnya merupakan gaya gesekan antara molekul-molekul yang menyusun suatu fluida. Jadi molekul-molekul yang membentuk suatu fluida saling gesek-menggesek ketika 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 (Anggreini, 2010).Fluida yang lebih cair biasanya lebih mudah mengalir, contohnya air. Sebaliknya, fluida yang lebih kental lebih sulit mengalir, contohnya minyak goreng, oli, madu dkk. Hal ini bisa dibuktikan dengan menuangkan air dan minyak goreng di atas lantai yang permukaannya miring. Maka dapat dilihat air mengalir lebih cepat daripada minyak 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 menjadi lebih cair ketika dipanaskan. Sebaliknya, semakin tinggi suhu suatu zat gas, semakin kental zat gas tersebut (Anggreini, 2010).Perlu diketahui bahwa viskositas atau kekentalan hanya ada pada fluida riil (rill = nyata). Fluida riil 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 (Anggreini, 2010).1.5 Penentuan Viskositas

Cara menentukan viskositas suatu zat menggunakan alat yang dinamakan viskometer. Ada beberapa tipe viskometer yang biasa digunakan antara lain :

1. Viskometer kapiler/Ostwald

Viskositas dari cairan yang ditentukan dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 tanda ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald. Waktu alir dari cairan yang diuji dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan bagi suatu zat yang viskositasnya sudah diketahui (biasanya air) untuk lewat 2 tanda tersebut.

Jika air dipakai sebagai pembanding, mula-mula air dimasukkan melalui tabung A kemudian dihisap agar masuk ke tabung B tepat sampai batas a kemudian dilepaskan dan siapkan stopwatch sebagai pengukur waktu. Ukur waktu yang diperlukan air untuk bergerak dari permukaan a sampai b, setelah itu percobaan diganti dengan zat cair lain dengan cara yang sama seperti di atas (Anggreini, 2010).

Gambar 1.2 Viskometer OstwaldUntuk menentukan viskositas dangan cara ostwald dapat menggunakan persamaan (1.7).

= t K ............................................................(1.7)dimana :

t

= waktu (s)

K= konstanta viskositas (cm2/s2) = densitas (gr/cm3)Adapun nilai K dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (1.8).

K = kinematika viskositas x waktu x densitas ............................(1.8)

2. Viskometer Hoppler

Berdasarkan hukum Stokes pada kecepatan bola maksimum, terjadi keseimbangan sehingga gaya gesek = gaya berat gaya archimides. Prinsip kerjanya adalah menggelindingkan bola (yang terbuat dari kaca) melalui tabung gelas yang berisi zat cair yang diselidiki. Kecepatan jatuhnya bola merupakan fungsi dari harga resiprok sampel (Anggreini, 2010).3. Viskometer Cup dan BobPrinsip kerjanya sampel digeser dalam ruangan antara dinding luar dari bob dan dinding dalam dari cup dimana bob masuk persis ditengah-tengah. Kelemahan viskometer ini adalah terjadinya aliran sumbat yang disebabkan geseran yang tinggi di sepanjang keliling bagian tube sehingga menyebabkan penurunan konsentrasi. Penurunan konsentrasi ini menyebabkab bagian tengah zat yang ditekan keluar memadat. Hal ini disebut aliran sumbat (Anggreini, 2010).4.

Viskometer Cone dan PlateCara pemakaiannya adalah sampel ditempatkan ditengah-tengah papan, kemudian dinaikkan hingga posisi di bawah kerucut. Kerucut digerakkan oleh motor dengan bermacam kecepatan dan sampelnya digeser di dalam ruang semitransparan yang diam dan kemudian kerucut yang berputar (Anggreini, 2010).1.6 DensitasDensitas adalah suatu ukuran dari konsentrasi massa dan dinyatakan dalam bentuk massa tiap satuan volum. Oleh karena temperatur dan tekanan mempunyai pengaruh maka kerapatan cairan dapat didefinisikan sebagai massa tiap satuan volum pada suatu temperatur dan tekanan tertentu (Erizal, 2001).Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumnya akan memiliki massa jenis yang sama.Tabel 1.2 Densitas berbagai cairan

CairanTemperatur(oC)Densitas(kg/m3)

Air41000

Air laut251025

Asam asetat251049

Etanol25785.1

Benzena25873.8

Etana-89570

Etil asetat20901

Gliserol251126

Metana-164465

Stiren25903

Toluena25862

1.7

Metoda Penghitungan Densitas

Densitas suatu cairan dapat dihitung dengan menggunakan alat yang bernama piknometer. Penggunaan piknometer sebagai parameter dalam penghitungan densitas suatu cairan memiliki tingkat keakuratan yang tinggi, selain itu penggunaan piknometer dalam penghitungan densitas pada prakteknya tidak menyulitkan.

Sistematika pemakaian piknometer dapat dimulai dengan menimbang berat dari piknometer, selanjutnya piknometer yang telah diisi dengan cairan yang akan ditentukan densitasnya ditimbang. Berat piknometer yang berisi cairan kemudian dikurangkan dengan berat piknometer kosong, dan dibagi dengan volum dari piknometer tersebut. Penghitungan densitas dengan menggunakan piknometer dapat ditunjukkan dengan persamaan sebagai berikut :

cairan = (berat piknometer+ sampel) berat piknometer kosong .......(1.9)

Volum piknometerBAB II

PERCOBAAN

2.1

Alat-Alat yang Digunakan

Viskometer Oswald Piknometer 10 ml

Corong kaca

Water bath Termometer

Gelas piala 50 ml

Pipet tetes

Penyedot pipet volume

Stopwatch(Gambar alat dapat dilihat pada lampiran A)2.2

Bahan-Bahan yang Digunakan

Akuades

Etanol

Etil Asetat

Gliserol

2.3

Prosedur Pekerjaan

1.

Menentukan Viskositas Berbagai Jenis Cairan

Cairan yang akan ditentukan viskositasnya harus bebas dari partikel-partikel yang nantinya akan menyumbat kapiler alat.

Ambil cairan yang akan ditentukan viskositasnya sebanyak yang diperlukan. Tuang cairan yang akan ditentukan viskositasnya kedalam kapiler alat (viskometer) sampai volum cairannya mencapai setengah dari volum silinder (dalam alat viskometer). Kemudian cairan tersebut disedot dengan menggunakan penyedot pipet volum sampai batas atas kapiler alat, dan tutup bagian atas dari viskometer agar cairannya tidak kembali ke bawah lagi. Lepaskan penutup dari tabung viskometer sampai cairannya turun melewati batas dan memasuki kapiler alat yang berbentuk bola. Sambil dilakukan penghitungan efflux time dengan stopwatch dan membiarkan cairan turun melalui kapiler alat. Perhitungan efflux time dimulai ketika cairan tersebut turun melewati batas pada viskometer yang ditandai dengan garis. Kemudian hitung kinematic viscosity sampel dengan mengalirkan efflux time dengan konstanta viskosimeter (0.000953 mm2/detik2). Ukur suhu berbagai jenis cairan yang akan ditentukan viskositasnya dengan termometer. Kemudian lakukan pengujian viskositas berbagai jenis cairan dengan suhu 28oC, 40oC, 50oC, dan 60oC. Kemudian tentukan berat jenis setiap cairan sampel pada suhu tertentu menggunakan piknometer.

2.

Penentuan berat jenis () berbagai macam cairan

Petama timbang berat piknometer yang kosong dan bersih pada neraca analitik (a gram). Volum piknometer diketahui : 10 ml.

Isi cairan yang akan ditentukan berat jenisnya ke dalam piknometer sampai penuh (biarkan melimpah). Pasang tutup kapiler dengan hati-hati. Jangan ada rongga udara dalam piknometer. Bersihkan bagian luar piknometer sampai benar-benar bersih dan kering.

Timbang kembali piknometer yang telah berisi cairan yang akan ditentukan berat jenisnya pada neraca analitik (b gram).

Selisih berat piknometer ditambah sampel dengan piknometer kosong, dicatat sebagai berat cairan sampel (c gram). Perhitungan densitas menggunakan persamaan (1.9).2.4

Pengamatan

1. Menentukan viskositas berbagai cairan

a. Akuades

Tabel 2.1 Efflux time akuadesSuhu (oC)Efflux time (s)Efflux time rata-rata (s)

281.341.196667

0.92

1.33

40

1.21.143333

1.16

1.07

50

1.061.09

1.1

1.11

600.910.96667

1.07

0.95

b.

EtanolTabel 2.2 Efflux time etanolSuhu (oC)Efflux time (s)Efflux time rata-rata (s)

281.351.47

1.53

1.53

40

1.451.45

1.5

1.4

50

1.461.44

1.42

1.44

601.481.43

1.37

1.44

c.

Etil AsetatTabel 2.3 Efflux time etil asetatSuhu (oC)Efflux time (s)Efflux time rata-rata (s)

28 1.091.03333

0.88

1.13

40

0.980.93

0.79

1.02

50

0.880.826667

0.71

0.89

600.830.816667

0.71

0.91

d. GliserolTabel 2.4 Efflux time gliserolSuhu (oC)Efflux time (s)Efflux time rata-rata (s)

28 285253.753333

240.34

235.92

40

224.13252.72333

260.02

274.02

50

269.82251.703333

261.36

223.93

60207.88196.563333

192.03

189.78

2. Penentuan berat jenis berbagai jenis cairan

Tabel 2.5 Berat jenis berbagai cairanSuhu (oC)Akuades (gr/cm3)Etanol (gr/cm3)Etil Asetat (gr/cm3)Gliserol (gr/cm3)

280.9740.7960.8731.226

400.960.7720.8621.221

500.9590.760.8531.22

600.9580.750.8441.205

BAB III

HASIL DAN DISKUSI3.1

Hasil Percobaan

1.Menentukan viskositas berbagai jenis cairan (perhitungan dapat dilihat pada lampiran C2)

AkuadesTabel 3.1 Nilai viskositas akuades dengan variasi suhu

Suhu (oC)Viskositas (gr/cm s)

281.11077x10-5

401.04601x10-5

50 9.9618x10-6

60 8.91671x10-6

Etanol

Tabel 3.2 Nilai viskositas etanol dengan variasi suhu

Suhu (oC)Viskositas (gr/cm s)

281.11512x10-5

401.06679x10-5

50 1.04296x10-5

60 1.02209x10-5

Etil Asetat

Tabel 3.3 Nilai viskositas etil asetat dengan variasi suhuSuhu (oC)Viskositas (gr/cm s)

288.59701x10-6

407.63982x10-6

50 6.72005x10-6

60 6.56871x10-6

Gliserol

Tabel 3.4 Nilai viskositas etil asetat dengan variasi suhuSuhu (oC)Viskositas (gr/cm s)

280.002964798

400.002940722

500.002926454

600.002257265

2.Penentuan berat jenis berbagai jenis cairan (perhitungan dapat dilihat pada lampiran C1)Tabel 3.5 Nilai densitas berbagai cairan dalam variasi suhu

Suhu (oC)Akuades (gr/cm3)Etanol (gr/cm3)Etil Asetat (gr/cm3)Gliserol (gr/cm3)

280.9740.7960.8731.226

400.960.7720.8621.221

500.9590.760.8531.22

600.9580.750.8441.205

3.2

Diskusi

1.

Menentukan viskositas berbagai jenis cairan

Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir. Dari hasil percobaan, dapat dilihat bahwa viskositas cairan berpengaruh pada suhu. Semakin tinggi suhu suatu cairan, maka viskositas cairan tersebut akan semakin rendah begitu juga sebaliknya. Pada percobaan, didapatkan pada suhu 28oC viskositas akuades adalah 1.11077x10-5 gr/cm.s, sedangkan pada suhu 40oC viskositasnya adalah 1.04601x10-5 gr/cm.s. Hal yang sama juga terjadi pada cairan lainnya yaitu etanol, etil asetat dan gliserol. Dari hasil percobaan tersebut dapat dilihat bahwa dengan meningkatnya suhu maka viskositas cairan tersebut akan menurun dan menyebabkan cairan menjadi lebih encer dari sebelumnya. Hal ini disebabkan karena adanya gerakan partikel-partikel cairan yang semakin cepat apabila suhu ditingkatkan dan menurun kekentalannya. Hubungan antara viskositas dan suhu dapat dilihat pada persamaan (1.5) dan (1.6).2. Penentuan berat jenis berbagai jenis cairanSama halnya dengan viskositas, pada penentuan berat jenis temperatur cairan juga mempengaruhi berat jenis cairan tersebut. Semakin tinggi suhu cairan maka berat jenisnya akan semakin menurun begitu juga sebaliknya. Pada suhu 28oC berat jenis akuades adalah 0.974 gr/cm3, sedangkan pada suhu yang lebih tinggi yaitu pada 60oC berat jenisnya adalah 0.958 gr/cm3. Berat jenis untuk tiap cairan juga berbeda-beda. Hal ini dapat dilihat pada Tabel (3.5).BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan Viskositas adalah ukuran resistensi zat cair untuk mengalir.

Viskositas dari berbagai cairan tergantung pada berat jenis dan suhu dari suatu cairan. Semakin tinggi suhu suatu cairan maka viskositas juga akan menurun dan menyebabkan cairan menjadi lebih encer dari sebelumnya, begitu juga sebaliknya. Semakin tinggi suhu suatu cairan maka mengakibatkan densitas cairan tersebut akan menurun begitu juga sebaliknya.

4.2

Saran

Dalam percobaan menentukan viskositas berbagai cairan diharapkan teliti dalam memperhatikan turunnya cairan pada viskometer Ostwald dan dalam menggunakan stopwatch untuk menentukan efflux time. Karena apabila tidak teliti akan menimbulkan tingkat kesalahan yang cukup besar untuk mendapatkan nilai viskositas.DAFTAR PUSTAKA

Anggreini, Gina. 2010. Viskositas Cairan. (http://ginaanggreini10.wordpress.com/ about/) diakses pada 28 April 2011

Erizal. 2001. Definisi dan Sifat-Sifat Fluida. (http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-9556-1198100001-Chapter1.pdf) diakses pada 28 April 2011

Kartika, B. 1990. Metoda-Metoda Penentuan Viskositas suatu zat. Penerbit ITB. BandungLewis. 1987. Mekanika Panas dan Bunyi. Penerbit Bina Cipta. JakartaYelmida. 2011. Penuntun Praktikum Kimia Fisika. Pekanbaru: UNRILAMPIRAN A Gambar A.1 Viskometer Ostwald Gambar A.2 Piknometer

Gambar A.3 Corong Kaca Gambar A.4 Water Bath Gambar A.5 Termometer Gambar A.6 Pipet Tetes

Gambar A.7 Gelas Kimia Gambar A.8 Gondok Pipet VolumLAMPIRAN B

AkuadesEtanolEtil asetatGliserol

Rumus strukturH-O-H

Rumus molekulH2OC2H5OHC4H8O2C3H8O3

Nama alternatifAkua, dihidrogen monoksida atauhidrogen hidroksidaEtil alkohol

Etil ester, ester asetat atau ester etanolPropan 1,2,3 triol

Massa molar18.0153 g/mol46.07 g/mol88.12 g/mol92 g/mol

Densitasdanfase0.998 g/cm(pada 20C)0.789 g/cm30.897 g/cm(pada 300C)1.261 g/cm(pada 300C)

Viskositas0.802 centistokes (pada 30oC)1.51 centistokes (pada 20oC)0.51 centistokes (pada 20oC)1183 centistokes (pada 20oC)

Titik didih373.15 K78.4 K350.25 K563.15 K

PenampilanCairan tak berwarnaCairan tak berwarnaCairan tak berwarnaCairan tak berwarna

Titik lebur273.15K169oC189.55 K189.55 K

Tabel B.1 Karakteristik Berbagai Cairan

_1365606679.unknown

_1365606680.unknown