33
PENGUKURAN TEGANGAN MUKA DAN KEKENTALAN ZAT CAIR I. TUJUAN PERCOBAAN Percobaan ini bertujuan untuk : 1. Memahami pengertian dasar tegangan muka. 2. Mencoba metode takanan maksimum gelembung dan kenaikan pipa kapiler untuk penentuan tegangan muka. 3. Menentukan angka kental relatif dari suatu cairan dengan air sebagai zat pembanding berdasarkan hukum Hougen – Poiseulle. 4. Menentukan pengaruh suhu terhadap kekentalan dinamik suatu zat cair. II. DASAR TEORI A. Tegangan Muka Tegangan muka ialah suatu sifat istimewa yang dialami suatu zat dalam fase cair. Pada fasa cair, semua molekul cairan dikelilingi oleh molekul – molekul cairan yang lain dengan gaya tarik menarik intermolekuler ke segala arah dan gaya tersebut saling menghilangkan. Akan tetapi kondisi pada permukaan cairan menjadi lain karena ada bagian yang tidak dikelilingi oleh cairan itu sendiri. Kondisi ini mengakibatkan adanya gaya resultan yang mengarah ke dalam cairan yang menimbulkan sifat kecenderungan untuk memperkecil luas permukaan. Karena gaya yang tidak seimbang pada permukaan cairan, zat cair berusaha mendapat luas permukaan minimum. Hal ini juga yang menyebabkan tetesan zat cair serta gelembung zat padat berbentuk bulat, kenaikan cairan dalam pipa kapiler dan gerakan air di dalam tanah. Adanya kecenderungan permukaan untuk memperkecil luasnya sehingga diperlukan usaha untuk melawan gaya tariknya. Tegangan muka merupakan usaha untuk memperluas permukaan zat cair sepanjang 1 cm. Tegangan muka juga bisa didefinisikan sebagai gaya yang dibutuhkan untuk memperkecil luas permukaan, untuk tiap satuan lebar permukaan. Satuan yang dipakai dalam perhitungan tegangan muka adalah dyne/cm. Terdapat beberapa metode penentuan tegangan muka yang banyak digunakan dan semuanya berdasar fenomena yang berkaitan dengan tegangan muka, antara lain : 1. Tekanan maksimum gelembung. 2. Kenaikan pipa kapiler 3. Tetes 4. Cincin Dalam percobaan kali ini hanya akan menggunakan dan membahas dua metode yang pertama, yakni metode tekanan maksimum gelembung dan kenaikan pipa kapiler. 1. Metode Tekanan maksimum gelembung. Bagian penting dari metode ini adalah penentuan maksimum gelembung yang bisa diketahui dengan keluarnya gelembung udara pada ujung pipa yang dicelupkan ke dalam cairan. Karena kenaikan tekanan udara yang

Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

  • Upload
    swirawan

  • View
    21.496

  • Download
    13

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

PENGUKURAN TEGANGAN MUKA DAN KEKENTALAN ZAT CAIR

I. TUJUAN PERCOBAAN

Percobaan ini bertujuan untuk : 1. Memahami pengertian dasar tegangan muka. 2. Mencoba metode takanan maksimum gelembung dan kenaikan pipa

kapiler untuk penentuan tegangan muka. 3. Menentukan angka kental relatif dari suatu cairan dengan air sebagai zat

pembanding berdasarkan hukum Hougen – Poiseulle. 4. Menentukan pengaruh suhu terhadap kekentalan dinamik suatu zat cair.

II. DASAR TEORI

A. Tegangan Muka

Tegangan muka ialah suatu sifat istimewa yang dialami suatu zat dalam

fase cair. Pada fasa cair, semua molekul cairan dikelilingi oleh molekul – molekul cairan yang lain dengan gaya tarik menarik intermolekuler ke segala arah dan gaya tersebut saling menghilangkan. Akan tetapi kondisi pada permukaan cairan menjadi lain karena ada bagian yang tidak dikelilingi oleh cairan itu sendiri. Kondisi ini mengakibatkan adanya gaya resultan yang mengarah ke dalam cairan yang menimbulkan sifat kecenderungan untuk memperkecil luas permukaan.

Karena gaya yang tidak seimbang pada permukaan cairan, zat cair

berusaha mendapat luas permukaan minimum. Hal ini juga yang menyebabkan tetesan zat cair serta gelembung zat padat berbentuk bulat, kenaikan cairan dalam pipa kapiler dan gerakan air di dalam tanah. Adanya kecenderungan permukaan untuk memperkecil luasnya sehingga diperlukan usaha untuk melawan gaya tariknya. Tegangan muka merupakan usaha untuk memperluas permukaan zat cair sepanjang 1 cm.

Tegangan muka juga bisa didefinisikan sebagai gaya yang dibutuhkan

untuk memperkecil luas permukaan, untuk tiap satuan lebar permukaan. Satuan yang dipakai dalam perhitungan tegangan muka adalah dyne/cm. Terdapat beberapa metode penentuan tegangan muka yang banyak digunakan dan semuanya berdasar fenomena yang berkaitan dengan tegangan muka, antara lain : 1. Tekanan maksimum gelembung. 2. Kenaikan pipa kapiler 3. Tetes 4. Cincin

Dalam percobaan kali ini hanya akan menggunakan dan membahas dua

metode yang pertama, yakni metode tekanan maksimum gelembung dan kenaikan pipa kapiler. 1. Metode Tekanan maksimum gelembung.

Bagian penting dari metode ini adalah penentuan maksimum gelembung yang bisa diketahui dengan keluarnya gelembung udara pada ujung pipa yang dicelupkan ke dalam cairan. Karena kenaikan tekanan udara yang

Page 2: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

sedikit, maka gelembung akan pecah dengan jari – jari mulut pipa. Apabila jari – jari gelembung sama dengan jari – jari mulut pipa akibatnya tekanan udara dalam pipa akan mencapai maksimum. Dengan menyamakan tekanan – tekanan yang bekerja pada bejana dan manometer dalam keadaan seimbang, harga tegangan muka dapat ditentukan. Pada metode tekanan maksimum gelembung perlu juga diperhatikan syarat dari cairan pengisi manometer, syarat cairan pengisi manometer yaitu cairan pengisi buret dan manometer tidak berbeda karakteristik serta bebas dari pengotor.

Tekanan pada permukaan gelembung dalam keadaan seimbang akan memiliki hubungan : 𝜌𝜌1 = 𝜌𝜌2

𝜌𝜌1𝑔𝑔ℎ1 + 𝜌𝜌𝐵𝐵 = 𝜌𝜌2𝑔𝑔ℎ2 + 𝜌𝜌𝐵𝐵 𝐻𝐻 = 1

2𝑔𝑔𝑔𝑔(𝜌𝜌1ℎ1 − 𝜌𝜌1ℎ2)

Dengan : 𝐻𝐻 = koefisien tegangan muka (dyne/cm) g = gravitasi bumi = 981 cm/s�̅�𝑔 = jari – jari gelembung dalam pipa kapiler (cm)

2

𝜌𝜌R1 𝜌𝜌R2

= massa jenis zat cair dalam manometer (g/mL)

ℎ1 = selisih tinggi permukaan cairan dalam manometer (cm) = massa jenis aquadest dalam bejana (g/ml)

ℎ2 = selisih tinggi permukaan zat cair dengan ujung gelembung udara dalam pipa (cm)

Dari persamaan diatas dapat diuraikan gaya – gaya yang bekerja, yaitu : a. Tekanan hodrostatis = 𝜌𝜌1𝑔𝑔ℎ1 b. Tekanan barometer = 𝜌𝜌𝐵𝐵 c. Tekanan hidrostatis dari bawah = 𝜌𝜌2𝑔𝑔ℎ2 d. Tekanan karena tegangan muka = ∆P = 2𝐻𝐻/𝑔𝑔

2. Metode kenaikan pipa kapiler

Ketika pipa kapiler ujungnya dicelupkan dalam zat cair yang membasahi dinding, maka zat cair akan naik setinggi h. Saat setimbang, gaya ke atas akan sama dengan gaya ke bawah, sedang untuk gaya ke samping akan saling meniadakan. Kenaikan cairan dalam pipa kapiler akan berhenti setelah cairan mencapai h karena gaya F1 akan diimbangi oleh gaya F2. Gaya F2

Kita dapat menjabarkan gaya – gaya yang bekerja dalam pipa kapiler :

ini ditimbulkan oleh berat cairan atau gaya berat zat cair yang naik.

F1 F

(gaya ke atas) = 2𝜋𝜋𝑔𝑔𝐻𝐻 cos 𝜃𝜃 2

(gaya ke bawah) = 𝜋𝜋𝑔𝑔𝜌𝜌𝑔𝑔ℎ

Page 3: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Pada keadaan setimbang : F1 = F 2𝜋𝜋𝑔𝑔𝐻𝐻 cos 𝜃𝜃 = 𝜋𝜋𝑔𝑔𝜌𝜌𝑔𝑔ℎ

2

𝐻𝐻 = 𝜌𝜌𝑔𝑔ℎ𝑔𝑔2 cos 𝜃𝜃

Bila zat cair yang digunakan adalah air, maka cos 𝜃𝜃 dianggap 0˚ sehingga nilai cos 𝜃𝜃 = 1

Faktor – faktor yang mempengaruhi tegangan muka zat cair : 1. Temperatur cairan 2. Rapat massa cairan 3. Berat molekul zat cair 4. Ada tidaknya pelarut atau surfaktan 5. Gaya adhesi dan kohesi

a. Kohesi Merupakan gaya tarik menarik antar molekul sejenis dan biasanya terjadi bila tegangan permukaan pada zat padat – gas lebih kecil dari tegangan permukaan lapisan zat padat – cair dengan sudut kontak 90̊ -180˚. Contoh : air dalam gelas parafin.

(Sears, 1974) b. Adhesi

Merupakan gaya tarik menarik molekul yang tidak sejenis dan biasanya terjadi bila tegangan permukaan pada lapisan zat padat – gas lebih besar dari tegangan permukaan dari lapisan zat padat – cair dengan sudut kontak 0̊ - 90˚. Contoh : methylin iodida dalam gelas timah hitam. (Sears, 1974)

Tegangan muka juga berperan dalam kehidupan sehari-hari dan kehidupan industri. Kegunaan dalam kehidupan sehari – hari antara lain : 1. Transportasi air dari tanah ke daun

Dengan adanya tegangan muka, maka air dari tanah dapat bergerak naik ke daun menggunakan prinsip kapilaritas zat cair

2. Pembentukan tetesan air 3. Meresapnya air ke dalam dinding batu bata Kegunaan dalam industri antara lain : 1. Pada proses Enhanced Oil Recovery (EOR), penambahan surfaktan pada

minyak bumi akan menurunkan tegangan muka minyak, sehingga minyak lebih mudah diambil.

2. Mencegah timbulnya vorteks pada tangki berpengaduk. Vorteks timbul akibat tegangan muka tinggi. Terbentuknya vorteks dapat mengakibatkan cairan keluar dari tangki. Vorteks dapat dicegah dengan cara menambahkan surfaktan.

3. Alat semprot obat nyamuk menggunakan prinsip tegangan muka dalam menyemprotkan cairan.

B. Kekentalan Zat Cair

Viskositas merupakan indeks hambatan alir. Kekentalan ini

disebabkan oleh gesekan dakhil antara lapisan suatu cairan atau gas yang bergerak terhadap sesamanya pada aliran zat alir itu. Kekentalan dapat

Page 4: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

diukur dengan mengukur laju aliran cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Sedangkan alat standar yang biasa digunakan viskosimeter Ostwald yang bekerja berdasarkan hukum Poiseulle. Untuk aliran zat cair yang laminer dalam suatu tabung, Poiseulle menemukan persamaan berikut :

𝑉𝑉𝑡𝑡

=𝜋𝜋𝜌𝜌𝑔𝑔4

8𝜂𝜂𝜂𝜂

𝜂𝜂 = 𝜋𝜋𝜌𝜌𝑔𝑔ℎ𝑔𝑔4𝑡𝑡𝑉𝑉8𝜂𝜂

Pengukuran kekentalan zat cair dengan menggunakan persamaan diatas sukar dicapai. Hal ini disebabkan nilai r dan L sukar ditentukan secara tepat. Untuk itu digunakan suatu cairan pembanding yaitu aquadest.

𝜂𝜂𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑡𝑡𝑟𝑟𝑟𝑟 = 𝜂𝜂𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚𝜂𝜂𝑟𝑟𝑎𝑎𝑎𝑎𝑟𝑟𝑎𝑎𝑟𝑟 𝑠𝑠𝑡𝑡

= 𝜌𝜌𝑔𝑔4𝑡𝑡𝜌𝜌0𝑔𝑔0

4 𝑡𝑡0

Dengan : V= volume zat yang mengalir (cm3

t = waktu alir zat sampel (s) )

𝜂𝜂 = viskositas (Pa.s) 𝜌𝜌0= rapat massa zat pembanding (g/cm3

𝜌𝜌 = rapat massa zat sampel (g/cm)

3

𝑔𝑔0 = jari – jari kapiler viskosimeter untuk zat pembanding (cm) )

𝑔𝑔 = jari – jari kapiler viskosimeter untuk zat sampel (cm) 𝑡𝑡0 = waktu alir zat pembanding (s) 𝜂𝜂𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑡𝑡𝑟𝑟𝑟𝑟 = viskositas hasil pembandingan

Faktor – faktor yang mempengaruhi kekentalan zat cair antara lain : 1. Rapat massa cairan 2. Temperatur cairan 3. Gaya kohesi antar molekul

Kegunaan viskositas dalam kehidupan sehari – hari maupun industri adalah : 1. Memperkirakan waktu alir minyak, sehingga dapat mendesain

panjang tangki minyak optimum yang akan dialiri oleh suatu zat cair. 2. Pasta gigi dibuat dalam bentuk pasta agar viskositasnya lebih besar

daripada dalam bentuk cair, sehingga saat digunakan tidak berceceran. 3. Pemanfaatan dalam bidang industri adalah digunakan pipa untuk

transportasi fluida dari satu tempat ke tempat lainnya. Untuk mengalirkan fluida dalam suatu pipa harus disesuaikan dengan jenis fluidanya, dengan kekentalan dan jenis pipa apa yang cocok agar tidak terjadi kesalahan pada pelaksanaannya. Misalnya terjadi pipa rusak atau bocor. Selain itu, dengan mengetahui viskositas suatu fluida, kita dapat menentukan jenis pompa apa yang harus dipakai dalam

Page 5: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

pemompaan, contoh : fluida berviskositas besar tidak cocok dengan recipocating pump.

Alat lain yang digunakan dalam mengukur viskositas fluida, antara lain : 1. Viskosimeter yang berupa rational instrumental. 2. Vibrational Viskosimeter.

Page 6: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

III. METODOLOGI PERCOBAAN

A. ALAT Alat – alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah : 1. Buret 50 mL + kran buret 1 set 2. Statif dan klem 1 set 3. Manometer 1 set 4. Gelas beker 250 mL 3 buah 5. Gelas beker 200 mL 2 buah 6. Gelas beker 100 mL 2 buah 7. Penggaris 2 buah 8. Termometer alkohol 110˚C 1 buah 9. Termometer raksa 360˚C 1 buah 10. Pipa kapiler 4 buah 11. Piknometer 25 mL + tutup 1 set 12. Neraca analitis digital 1 set 13. Labu erlenmeyer 500 mL 1 buah 14. Viskosimeter Ostwald d : 0,6 mm 1 buah 15. Viskosimeter Ostwald d : 1 mm 1 buah 16. Hidrometer 0,7000 – 1,0000 g/cm3 1 buah17. Penjepit kayu 2 buah

18. Gelas ukur 250 mL 1 buah 19. Corong gelas 2 buah 20. Circulating bath 1 set 21. Stopwatch 1 buah 22. Pompa vakum 1 set 23. Botol pengaman 1 buah 24. Karet penghisap 1 buah 25. Bola penghisap 1 buah 26. Thermostat 1 set

Page 7: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Gambar 1. Rangkaian Alat percobaan Metode Kenaikan Kapiler

Gambar 2. Rangkaian Alat percobaan Metode Tekanan Maksimum Gelembung

Keterangan :

1. Gelas beker 250 ml 2. Pipa kapiler 3. Penggaris 4. Termometer raksa360℃ 5. Cairan yang diukur

tegangan mukanya

Keterangan :

1. Biuret 50 ml 2. Air ledeng 3. Erlenmeyer 500 ml 4. Statif 0. 5. Manometer . 6. Pipa kapiler 0,25 cm

2. 7. Gelas Beker 100 ml 3. 8. Termometer raksa

360℃ 4. 9. Kertas skala 5. 10.Pipa cabang tiga 6. 11.Cairan yang diukur

tegangan mukanya 7. 12.Selang 8. 13.Sumbat karet 9. 14.Klem

Page 8: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Gambar 3. Rangkaian Alat percobaan Pengukuran Viskositas

B. BAHAN Bahan – bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah : 1. Aquadest 2. Larutan NaCl 18% 3. Air ledeng 4. Minyak goreng

Keterangan :

1.Knop pemgatur suhu

2. Bola penghisap 3. Viskosimeter

Ostwald (d=0,6 mm) 4. Penjepit kayu 5. . Viskosimeter

Otswald (d=1,00 mm) 6. Tombol cooling 7 Tombor power 8. stekerCirculating

bath 9. Thermostat 0. 10. . Hidrometer

0,7000-1,00009/cm2 . 11.Gelas ukur 250 ml

2. 12. Circulating bath 3. 13.Pompa vakum 4. 14.Botol pengaman 5. 15.Steker pompa

vakum 6. 16. Stopwatch 7. 17.Minyak goreng 8. 18. Aquadest 9. 19. Selang

Page 9: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

C. CARA KERJA

1. Metode tekanan maksimum gelembung Mengukur diameter dalam pipa kapiler dengan penggaris. Mengisi gelas beker 100 mL dengan aquadest. Memasukkan pipa kapiler ke dalam gelas beker 100 mL sedalam h2

(2 cm) dan mengukur suhu aquadest dengan termometer.

Mengukur h0

(tinggi saat manometer setimbang).

Menutup kran buret dan mengisi buret dengan air ledeng sampai agak penuh. Membuka kran buret perlahan lahan. Membaca hm

(permukaan air dlm kaki terbuka) pada manometer tepat saat gelembung akan lepas pada ujung pipa kapiler (bentuk gelembung tepat ½ bola).

Mengulangi percobaan sebanyak empat kali hingga didapat 5 data. Melakukan percobaan yang sama dengan larutan NaCl 18%. Mengembalikan larutan NaCl 18% di gelas ukur ke botol penyimpannya.

Page 10: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

2. Metode kenaikan pipa kapiler

Mengukur diameter dalam dari empat buah pipa kapiler dengan penggaris. Mengisi gelas beker 250 mL dengan aquadest. Memasukkan pipa kapiler dan penggaris ke dalam gelas beker 250 mL. Menarik pipa kapiler ke atas,sampai cairan dalam pipa kapiler maksimum. Mengukur tinggi kenaikan aquadest dalam pipa kapiler. Mengulangi percobaan sebanyak empat kali hingga didapat lima data. Mengulangi percobaan dengan tiga pipa yang lain. Melakukan percobaan yang sama dengan larutan NaCl 18%. Mengembalikan larutan NaCl 18% di gelas ukur ke botol penyimpanan.

Page 11: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

3. Kekentalan zat cair Mengisi minyak ke dalam viskosimeter Ostwald berdiameter 1 mm dan aquadest ke dalam viskosimeter Ostwald berdiameter 0,6 mm. Mengisi gelas ukur 250 mL dengan minyak dan memasukkan ke dalamnya hidrometer. Merangkai semuanya ditambah termometer alkohol 110˚C di circulating bath. Menghidupkan circulating bath dan mengatur kenop suhu agar tercapai suhu yang diinginkan. Setelah mencapai suhu tertentu yang konstan, catat suhu yang tertera pada termometer sebagai suhu awal dan zat cair dinaikkan lebih tinggi dari tanda atas dengan pompa vakum. Saat zat cair mencapai batas atas, stopwatch dihidupkan dan dimatikan zat cair tersebut melewati batas bawah. Catat waktu yang diperlukan oleh zat cair tersebut, catat pula suhu termometer sebagai suhu akhir. Melakukan percobaan sebanyak tiga kali untuk minyak dan tiga kali untuk aquadest. Mencatat densitas yang terbaca pada skala hidrometer. Mengembalikan minyak goreng dari gelas ukur ke botol penyimpanannya.

Page 12: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

D. ANALISIS DATA 1. Tekanan maksimum gelembung

ℎ1 = 2(ℎ𝑚𝑚−ℎ0)

h1

rata – rata = ∑ℎ1

𝑚𝑚

Jari – jari pipa = 𝐷𝐷2

�̅�𝑔 = ∑𝑔𝑔𝑚𝑚

Tegangan muka (H)

𝐻𝐻 = 12𝑔𝑔�̅�𝑔𝜌𝜌(ℎ�1 − ℎ�2)

Lakukan perhitungan yang sama untuk aquadest dan larutan NaCl

2. Kenaikan kapiler

ℎ� = ∑ℎ𝑚𝑚

𝐻𝐻 = 12𝜌𝜌𝑔𝑔ℎ�𝑔𝑔

𝐻𝐻 rata - rata (𝐻𝐻�) = ∑𝐻𝐻𝑚𝑚

Lakukan perhitungan yang sama untuk aquadest dan larutan NaCl 18%

3. Kekentalan zat cair

𝑡𝑡 = 13

(𝑡𝑡1 + 𝑡𝑡2 + 𝑡𝑡3)

𝑇𝑇 = (𝑇𝑇𝑟𝑟𝑎𝑎𝑟𝑟𝑟𝑟 −𝑇𝑇𝑟𝑟𝑚𝑚 ℎ𝑟𝑟𝑔𝑔 )2

Lakukan perhitungan yang sama untuk minyak

𝜂𝜂𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑡𝑡𝑟𝑟𝑟𝑟 = 𝜂𝜂𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚𝜂𝜂𝑟𝑟𝑎𝑎𝑎𝑎𝑟𝑟𝑎𝑎𝑟𝑟𝑠𝑠𝑡𝑡

= 𝜌𝜌𝑔𝑔4𝑡𝑡𝜌𝜌0𝑔𝑔0

4 𝑡𝑡0

𝜂𝜂𝑎𝑎𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚 = 𝜂𝜂𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑡𝑡𝑟𝑟𝑟𝑟 − 𝜂𝜂𝑠𝑠𝑡𝑡𝑟𝑟𝑚𝑚𝑎𝑎𝑟𝑟𝑔𝑔 (𝑟𝑟𝑎𝑎𝑎𝑎𝑟𝑟𝑎𝑎𝑟𝑟𝑠𝑠𝑡𝑡 )

Mencari hubungan suhu dengan viskositas zat cair

𝜂𝜂 = 𝐵𝐵𝑟𝑟𝐴𝐴𝑇𝑇

ln 𝜂𝜂 = ln𝐵𝐵 + 𝐴𝐴𝑇𝑇

Misalkan 𝑚𝑚 = ln 𝜂𝜂 b = ln B a = A x = 1/𝑇𝑇� diselesaikan dengan regresi linier

Page 13: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

4. Langkah-langkah Pembacaan nomograph

*. Mencari koordinat ( x,y) dari zat yang akan dicari viskositasnya pada lembar keterangan.

*. Gambar titik tersebut pada bidang koordinat

*. Viskositas pada suhu tertentu dapat dicari dengan menarik garis lurus dari suhu ke skala viskositas melalui titik tersebut.

Page 14: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Tegangan Muka Tegangan muka adalah gaya untuk memperkecil luas permukaan dari

suatu cairan untuk tiap satuan lebar permukaan. Satuan yang dipakai dalam perhitungan tegangan muka adalah dyne/cm. Untuk air, tegangan mukanya lebih kurang sebesar 72,6 dyne/cm pada 20˚C. Sedangkan bahan – bahan organik cair besarnya antara 20 – 30 dyne/cm.

1. Metode tekanan maksimum gelembung

Tegangan muka dalam metode ini dicari dengan cara mengukur tekanan maksimum gelembung yang terjadi tepat sebelum gelembung pecah dalam zat cair.

Pada metode tekanan maksimum gelembung perlu juga diperhatikan syarat dari cairan pengisi manometer, syarat cairan pengisi manometer yaitu cairan pengisi buret dan manometer tidak berbeda karakteristik serta bebas dari pengotor. Alat – alat yang digunakan dalam percobaan ini beserta fungsinya : 1. Manometer berfungsi untuk mengetahui besarnya tekanan udara pada

pipa kapiler yang mendesak cairan dalam gelas beker sehingga terbentuk gelembung udara.

2. Erlenmeyer + buret berfungsi mengalirkan air secara perlahan – lahan sehingga udara dalam erlenmeyer terdesak menuju manometer dan perlahan – lahan mulai mendesak udara keluar dari pipa kapiler yang tercelup cairan.

3. Pipa kapiler berfungsi sebagai ujung pengeluaran dari udara yang terdesak dari proses pengaliran air. Karena diletakkan di dalam cairan, udara yang keluar dari pipa kapiler berbentuk gelembung.

Asumsi – asumsi yang digunakan dalam percobaan kali ini adalah : a. Aliran air ke dalam erlenmeyer dihentikan tepat ketika gelembung

akan pecah dalam zat cair. b. Kedalaman pipa kapiler yang dicelupkan ke dalam zat cair tepat 2 cm. c. Pembacaan tinggi cairan dalam manometer tepat. d. Suhu lingkungan kostan. e. Posisi pipa kapiler stabil saat percobaan dilakukan. f. Air yang keluar dari buret konstan. g. Tekanan udara luar konstan dan tepat 1 atm h. Tekanan zat cair dalam gelembung sama dengan tekanan manometer. Penyebab kesalahan relatif pengukuran tegangan muka dengan metode tekanan maksimum gelembung adalah : a. Posisi pipa kapiler tidak stabil b. Suhu lingkungan tidak konstan c. Cairan pengisi manometer dan buret berbeda karakteristik d. Kesalahan pembacaan tinggi air dalam manometer e. Air yang keluar dari buret tidak konstan

Page 15: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Hasil pengukuran tegangan muka dari percobaan ini adalah : a. Aquadest

H = 15,296 dyne/cm Dengan kesalahan relatif sebesar 367 ,442 %

b. NaCl 18% H =34,295dyne/cm Tegangan muka aquadest yang didapat dari percobaan ini adalah

sebesar 15,296 dyne/cm dengan kesalahan relatif sebesar 367,442 %. Tegangan muka NaCl 18% sebesar 63,3594 dyne/cm. Berdasarkan percobaan ini didapat bahwa tegangan muka aquadest lebih kecil daripada tegangan muka NaCl 18%. Jika dibandingkan dengan pengukuran tegangan muka dengan kenaikan pipa kapiler seharusnya percobaan menggunakan tekanan maksimum gelembung lebih akurat karena tidak ada pengabaian cos 𝜃𝜃.

Kesalahan relatif yang muncul pada percobaan menggunakan tekanan maksimum gelembung disebabkan ketidaktepatan pembacaan manometer. Dengan kata lain ketinggian yang dibaca bukanlah ketinggian tepat ketika terbentuk setengah gelembung. Selain itu kedalaman pipa kapiler tidak selalu tepat 2 cm. Pengukuran rapat massa juga mempengaruhi hasil perhitungan. Dalam percobaan ini pengukuran rapat massa zat cair dihitung dengan metode penimbangan piknometer, sehingga kekurang telitian dalam proses penimbangan juga dapat menyebabkan terjadinya kesalahan relatif.

Kelebihan dari metode tekanan maksimum gelembung adalah : a. Perubahan tekanan dapat diatur dengan menggunakan kecepatan laju

alir. b. Perhitungan diameter gelembung sama dengan diameter pipa. c. Kenaikan permukaan cairan pada manometer lebih mudah ditentukan. Kekurangan dari metode tekanan maksimum gelembung adalah : a. Kesulitan penghentian percobaan tepat saat terbentuk setengah

gelembung. b. Dibutuhkan ketelitian dan kesabaran tinggi untuk menjaga kedalaman

pipa kapiler yang tercelup dalam cairan tetap sesuai dengan kedalaman yang telah ditetapkan yaitu 2 cm dan tidak berubah selama percobaan.

c. Rangkaian alat rumit.

2. Metode Kenaikan Kapiler

Metode kenaikan kapiler menggunakan prinsip kapilaritas, yaitu cairan akan naik lebih tinggi pada pipa kapiler dibandingkan dengan permukaan diluar pipa kapiler. Alat – alat yang digunakan dalam percobaan beserta fungsinya : a. Pipa kapiler berfungsi untuk menunjukkan kenaikan permukaan cairan

dalam pipa kapiler diameter yang berbeda – beda yang diakibatkan oleh adanya tegangan muka.

b. Penggaris digunakan untuk mengukur beda ketinggian antara cairan di dalam kapiler dengan cairan di luar pipa kapiler.

Page 16: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Asumsi – asumsi yang digunakan dalam percobaan ini adalah : a. Sudut kontak kecil, sehingga nilai cos𝜃𝜃 mendekati 1. b. Cairan yang digunakan bebas pengotor. c. Tekanan konstan saat pengukuran. d. Ketinggian cairan di dalam pipa kapiler dianggap konstan. Kesalahan relatif yang terjadi dalam percobaan ini disebabkan oleh : a. Ketinggian cairan dalam pipa kapiler yang terukur bukanlah ketinggian

konstan yang mungkin terjadi. b. Ketidaktepatan pembacaan ketinggian cairan dalam pipa kapiler dengan

penggaris. c. Kurang teliti dalam mengukur diameter dalam pipa kapiler. d. Kesalahan dalam penentuan rapat massa cairan. e. Sudut kontak tidak sama dengan 0. Hasil perhitungan tegangan muka dengan metode kenaikan kapiler a. Aquadest

H = 44,8175 dyne/cm Kesalahan relatif = 59,53 %

b. NaCl 18% H = 41,0675 dyne/cm Berdasarkan hasil perhitungan diatas tegangan muka aquadest lebih

besar daripada tegangan muka NaCl 18%. Tegangan muka aquadest sebesar 44,8175 dyne/cm dengan kesalahan relatif sebesar 59,53 %, sedangkan tegangan muka NaCl 18% sebesar 41,0675 dyne/cm. Permukaan pada kedua cairan tersebut membentuk meniskus cekung. Hal ini dikarenakan pada kedua cairan tersebut gaya adhesi lebih besar daripada gaya kohesi , sehingga cairan cairan akan membasahi dinding pipa. Keadaan ini yang menyebabkan cairan naik pada pipa kapiler.

Kelebihan pengukuran dengan metode kenaikan kapiler : a. Peralatan sederhana dan mudah digunakan. b. Alat yang digunakan tidak banyak. c. Percobaan mudah dilakukan.

Kekurangan pengukuran dengan metode kenaikan kapiler : a. Kemungkinan terjadi kesalahan dalam pembacaan ketinggian cairan

dalam pipa kapiler lebih besar. b. Sulit untuk menentukan ketinggian cairan dalam pipa kapiler yang

sudah stabil dan maksimal.

B. Viskositas Fluida

Viskositas atau kekentalan fluida adalah sifat fluida yang

mempengaruhi dan menentukan besarnya daya tahan fluida terhadap gaya gesek yang disebabkan oleh gaya tarik menarik antara molekul fluida. Viskositas merupakan indeks hambatan alir yang disebabkan oleh gesekan dakhil antara lapisan – lapisan cairan.

Kekentalan suatu zat cair disebabkan oleh gesekan dakhil antara lapisan – lapisan suatu cairan atau gas yang bergerak terhadap sesamanya pada aliran zat cair itu. Kekentalan dapat diukur dengan mengukur laju alir cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Alat yang digunakan adalah viskosimeter Ostwald berdasarkan hukum Poiseulle.

Page 17: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Berdasarkan penjabaran persamaan yang telah dimuat di dasar teori,

maka didapatkan persamaan viskositas untuk minyak goreng adalah : 1. Persamaan eksponensial

𝜇𝜇 = 0,01157 . 𝑟𝑟2938,8994 𝑇𝑇⁄ Kesalahan relatif rata – rata = 6,9278%

2. Persamaan linier

ln 𝜇𝜇 = −4,4595 + 2938,8994

𝑇𝑇

Kesalahan relatif rata – rata = 1,06% Data kesalahan relatif diatas menunjukkan bahwa viskositas lebih

cocok bila diuji dengan menggunakan persamaan linier karena kesalahan relatifnya lebih kecil.

Dari data di atas, didapatkan kesimpulan bahwa makin besar suhu, maka viskositasnya akan semakin kecil (suhu berbanding terbalik dengan viskositas). Hal ini terjadi karena suhu mempengaruhi rapat massa (suhu berbanding terbalik dengan rapat massa). Berdasarkan kurva hubungan antara viskositas dengan suhu, tampak pula bahwa suhu berbanding terbalik terhadap viskositas.

Kesalahan relatif dalam percobaan ini disebabkan oleh : 1. Penggunaan stopwatch yang tidak tepat saat fluida mengalir dari batas

atas ke batas bawah. 2. Suhu berubah selama percobaan berlangsung. 3. Kekurangtelitian dalam pembacaan hidrometer. 4. Adanya zat – zat pengotor pada sampel zat cair yang digunakan. 5. Pengukuran waktu alir kurang tepat. 6. Adanya perpindahan panas dari sistem ke lingkungan

Asumsi – asumsi yang digunakan dalam percobaan ini adalah : 1. Pembacaan waktu alir tepat. 2. Distribusi suhu pada cairan merata. 3. Suhu tidak berubah selama percobaan. 4. Pembacaan hidrometer tepat. 5. Cairan bebas dari pengotor. 6. Tidak ada perpindahan panas dari sistem ke lingkungan. Fungsi dari alat – alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah : 1. Viskosimeter Ostwald berfungsi untuk menghitung viskositas dan

bekerja berdasarkan hukum Haugen Poiseulle. Dengan alat ini viskositas dihitung berdasarkan laju alirnya.

2. Hidrometer berfungsi untuk mengukur rapat massa minyak goreng. 3. Circulating Bath berfungsi sebagai wadah air yang dapat diatur

suhunya, sebagai tempat merangkai berbagai alat percobaan sehingga percobaan dapat dilakukan dalam berbagai suhu.

4. Thermostat berfungsi untuk mengatur suhu yang diinginkan dan menjaganya agar tetap konstan.

Selain Viskosimeter Ostwald, instrumen lain yang dapat digunakan untuk menghitung kekentalan fluida, yaitu : 1. Viskosimeter yang berupa rational instrumental dimana cara kerjanya

adalah dengan mengukur gaya yang diperlukan untuk menggerakkan suatu objek yang diletakkan dalam fluida yang hendak diukur viskositasnya. Contohnya viskosimeter tipe Brookfield.

Page 18: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

2. Vibrational Viskosimeter. Contohnya adalah instrumen Bordix yang mengukur simpangan dari sebuah resonator elektromekanis yang berisolasi di dalam fluida yang hendak diukur viskositasnya. Semakin besar simpangan semakin besar pula viskositas cairannya. Selain itu ada juga viskosimeter I.C.I. Oscar yang menggunakan sebuah kaleng yang berisi fluida yang diosilasikan.

Berdasarkan hasil percobaan, maka dapat dicari faktor – faktor yang mempengaruhi viskositas fluida, yaitu : 1. Rapat massa cairan

Viskositas berbanding lurus dengan rapat massa, semakin besar rapat massa, semakin besar pula viskositasnya. Rapat massa yang besar memperkecil volume dan membatasi ruang gerak sehingga menimbulkan kecilnya jarak antara molekul dan menyebabkan gaya gesek tinggi sehingga viskositasnya tinggi

2. Temperatur zat cair Viskositas berbanding terbalik dengan suhu. Suhu tinggi menyebabkan pemuaian yang berarti bertambahnya volume. Karena volume berbanding terbalik dengan rapat massa, rapat massanya berkurang sehingga viskositasnya menjadi kecil.

3. Gaya kohesi antar molekul Semakin besar gaya kohesi cairan berarti gaya gesekan semakin besar, sehingga kekentalan semakin besar pula.

Page 19: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

V.

KESIMPULAN

Kesimpulan yang didapat dari percobaan ini adalah : Tegangan muka adalah gaya yang berusaha memperkecil luas permukaan,

untuk tiap satuan lebar permukaan. Pengukuran tegangan muka dapat dilakukan dengan metode tekanan

maksimum gelembung dan metode kenaikan kapiler Pengukuran tegangan muka dengan metode tekanan maksimum

gelembung lebih rumit dan tidak praktis dibandingkan dengan metode kenaikan kapiler. Karena kerumitannya sehingga hasil sangat tidak teliti

Pengukuran tegangan muka dengan metode kenaikan pipa kapiler lebih baik karena lebih praktis dan hasil menjadi lebih teliti.

Pengukuran tegangan muka dengan dua metode (tekanan maksimum gelembung dan kenaikan kapiler) menghasilkan petunjuk tentang faktor – faktor yang mempengaruhi tegangan muka. Faktor – faktor tersebut adalah : 1. Rapat massa cairan Tegangan muka cairan berbanding lurus dengan rapat massanya. 2. Temperatur cairan Tegangan muka berbanding lurus dengan rapat massa. Rapat massa adalah massa per satuan volume. Volume berbanding lurus dengan suhu. Jadi secara tidak langsung tegangan muka berbanding terbalik dengan suhu. Makin tinggi suhu, rapat massa akan semakin kecil, maka tegangan muka akan menjadi turun. 3. Sudut kontak cairan Makin besar sudut kontak cairan, tegangan mukanya semakin besar. 4. Gaya kohesi dan adhesi Jika gaya kohesi lebih besar dari gaya adhesi, maka akan mengakibatkan permukaan cairan menjadi cembung dam di dalam pipa kapiler, permukaan cairan lebih rendah daripada di luar cairan, maka tegangan mukanya besar. Jika gaya adhesi lebih besar dari gaya kohesi, maka permukaan cairan menjadi cekung dan permukaan cairan dalam pipa kapiler akan naik, maka tegangan mukanya kecil.

Viskositas adalah indeks hambatan alir yang disebabkan oleh gesekan dakhil antara lapisan – lapisan suatu cairan atau gas yang bergerak terhadap sesamanya pada aliran zat alir tersebut.

Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, rapat massa, serta gaya kohesi dan adhesi.

Berdasarkan hasil percobaan yang ada, maka hubungan 𝜇𝜇,𝑇𝑇 lebih baik didekati dengan persamaan ln, karena memberikan kesalahan relatif yang lebih kecil.

Page 20: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

VI.

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang maha Esa atas terselesaikannya laporan praktikum analisis bahan ini. Terima kasih untuk teman-teman yang telah membantu terselesaikannya laporan ini, buat orang tua yang yang mendoakan di rumah, buat tetangga rumah yang selalu tenang sehingga bisa tidur nyenyak di rumah, terima kasih buat para karyawan teknik kimia ugm yang bekerja dengan baik, terima ksih juga buat para asisten dosen yang mau membantu mengarahkan praktikum. Semoga laporan praktikum yang praktikan buat bisa memperoleh hasil terbaik dan memberikan manfaat bagi praktikan. Semoga tiap laporan praktikum yang praktikan buat memiliki kesan yang tersendiri sehingga laporan yang praktikan buat selalu teringat di hati praktikan.

Page 21: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

VII.

DAFTAR PUSTAKA

Bird, T. 1993, “Kimia Fisika untuk Universitas”, Gramedia, Jakarta. Brown, R.C., 1990, “Mechanics and Properties of Materies”, pp. 261 – 263,

Longmeans Green and Co., London Halliday, D. and Pantur Silaban, “Fisika Jilid 1”, edisi ke – 3, hal. 530 – 531,

Erlangga, Jakarta. Perry, R.H. and Green, D.W., 1999, “Perry’s Chemical Engineer’s

Handbook”, 6th

Streeter, V.L., 1985, “Fluid Mechanics”, pp. 534 – 535, McGraw Hill Book Company, Kagakusha, Tokyo.

ed, pp. 2 – 91, 2 – 92, 2 – 108, 2 – 109, 2 – 322, 2 – 333, McGraw – Hill Book Company Inc., New York.

Yogyakarta, 11 November 2009

Asisten dosen, Praktikan,

Pramono Jarod Zulkarnaen Arsadduddin

Page 22: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

VIII.

LAMPIRAN

A. DATA PERCOBAAN

i. Pengukuran Tegangan Muka

1. Metode tekanan maksimum gelombang.

Daftar I. Hasil pengukuran tegangan muka dengan metode tekanan

maksimum gelembung.

No

Aquadest, T= 28°C No

NaCl 18%, T= 28°C Diameter pipa = 0,25 cm

Diameter pipa = 0,25 cm

ho h (cm)

m h (cm)

2

(cm)

ho h (cm)

m h (cm)

2 (cm)

1 5 6 2,1

1

5 5,8 2,3

2 5 5,95 2

2

5 5,7 2,1

3 5 5,9 2,2

3

5 5,85 2

4 5 5,85 2,1

4

5 5,85 2,2

2. Metode kenaikan kapiler

No

Daftar II. Hasil pengukuran tegangan muka dengan metode kenaikan kapiler untuk aquadest.

Aquades, T= 28°C Pipa 1 Pipa 2 Pipa 3 Pipa 4

d1 = 0,1 cm d2 = 0,15 cm d3 = 0,25 cm d4 = 0,35 cm

1 1,5 1,2 0,4 0,3

2 1,5 1,3 0,5 0,2

3 1,6 1,3 0,4 0,2

4 1,4 1,3 0,4 0,3

Page 23: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Daftar III. Hasil pengukuran tegangan muka dengan metode kenaikan kapiler untuk NaCl 18%.

No

NaCl 18%, T= 28°C Pipa 1 Pipa 2 Pipa 3 Pipa 4

d1 = 0,1 cm d2 = 0,15 cm d3 = 0,25 cm d4 = 0,35 cm

1 1,4 1 0,4 0,2

2 1,4 1 0,4 0,2

3 1,3 1 0,3 0,2

4 1,3 0,9 0,3 0,2

3. Penimbangan

Daftar IV. Hasil penimbangan

No Obyek yang ditimbang Berat, gram

1 Piknometer kosong 14,0832

2 Piknometer + aquadest 39,0307

3 Piknometer + NaCl 18% 42,0513

j. Pengukuran kekentalan zat cair

Daftar V. Data hasil pengukuran kekentalan zat cair

No T, °C ρ

minyak, t minyak t aquadest

g/mL 1 2 3 1 2 3

1 30 0,915 07,47,28 07,50,45 07,51,54 00,15,5 00,15,9 00,16,00

2 40 0,905 06,46,00 06,46,31 06,48,84 00,13,26 00,13,94 00,14,15

3 50 0,89 05,58,02 05,30,83 05,19,77 00,13,0 00,13,10 00,13,10

4 60 0,887 04,28,58 04,22,94 04,21,56 00,11,7 00,11,5 00,11,5

5 70 0,882 03,47,31 03,36,38 03,33,27 00,11,1 00,10,9 00,10,5

Page 24: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

B. PERHITUNGAN

• Pengukuran tegangan muka

1. Penentuan rapat massa aquadest dan larutan NaCl 18% Berat aquadest = (39,0307 – 14,0832) gram = 24,9475 gram Volume aquadest = volume piknometer = 25 mL Rapat massa aquadest = 24,9475

25

= 0,9979 gram/mL Berdasarkan referensi ( Perry 1984 ) rapat massa aquadest pada suhu 28℃ = 0,9962 gram/mL Kesalahan relatif = �0,9962−0,9979

0,9979� x 100%

= 0,17 % Penentuan rapat massa NaCl 18 % Berat NaCl 18 % = (42,0513 – 14,0832) gram = 27,9681 gram

Volume NaCl 18% = volume piknometer = 25 mL Rapat massa NaCl 18% = 27,9681

25

= 1,1187 gram/mL

Berdasarkan referensi ( Perry 1984 ) rapat massa NaCl 18% pada suhu 28℃ = 1,1282 gram/mL Kesalahan relatif = �1,1282−1,1187

1,1187� x 100%

= 0,85 %

2. Penentuan Tegangan muka dengan metode maksimum tekanan gelembung Percobaan untuk aquadest suhu 28℃ Diameter pipa (D) = 0,25 cm Jari – jari pipa (r) = 𝐷𝐷

2

= 0,252

= 0,125 cm

Contoh perhitungan diambil dari daftar I tabel 1 nomor 1 h1 = 2 cm

= 2(6-5) cm

Dengan cara yang sama diperoleh data pada daftar VI.

Page 25: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Daftar VI. Data Tekanan Maksimum Gelembung Aquadest

No. h0 h (cm) m h (cm) 2 h (cm) 1 D (cm) (cm) r (cm) 1. 2. 3. 4.

5 5 5 5

6 5,95 5,9

5,85

2,1 2

2,2 2,1

2 1,9 1,8 1,7

0,25 0,25 0,25 0,25

0,125 0,125 0,125 0,125

Σ 20 27,3 8,4 7,4 1 0,5

h1

= 1,85 cm rata – rata = 7,4

4

h2 Jari – jari rata – rata= (�̅�𝑔) = 0,125 cm

rata – rata = 2,1 cm

Sehingga : 𝐻𝐻 = 1

2�̅�𝑔𝑔𝑔𝜌𝜌(ℎ1 − ℎ2)

= 12(0,125)(981)(0,9979)(2,1-1,85)

= 15,296 dyne/cm Tegangan muka aquadest menurut referensi (Streeter, 1975) T1 = 25℃ H1 T

= 73,6 dyne/cm 2 = 30℃ H2

= 70,1 dyne/cm

Dengan interpolasi diperoleh :

𝑇𝑇 −𝑇𝑇1𝑇𝑇2−𝑇𝑇1

= 𝐻𝐻 −𝐻𝐻1𝐻𝐻2−𝐻𝐻1

28−25

30−25= 𝐻𝐻−73,6

70,1−73,6

𝐻𝐻𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑔𝑔𝑟𝑟𝑚𝑚𝑠𝑠𝑟𝑟 = 71,5 dyne/cm Kesalahan relatif = �𝐻𝐻 𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑔𝑔𝑟𝑟𝑚𝑚𝑠𝑠𝑟𝑟 − 𝐻𝐻 𝑝𝑝𝑟𝑟𝑔𝑔𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚

𝐻𝐻 𝑝𝑝𝑟𝑟𝑔𝑔𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚� x 100%

= �71,5−15,29615,296

� x 100% = 367,442 %

Percobaan untuk NaCl 18% suhu 28℃ Perhitungan tegangan muka untuk NaCl 18% sama seperti perhitungan tegangan muka untuk aquadest. Contoh perhitungan h1,

h

dari daftar I data nomor 1 untuk larutan NaCl 18 % diselesaikan dengan persamaan:

1 = 1,6 cm

= 2(5,8 – 5)

Page 26: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Perhitungan r juga bisa didapat dari daftar 1 dengan persamaan : r = 0,25

2

= 0,125 cm

Dengan cara yang sama diperoleh data pada daftar VII.

Daftar VII. Data Tekanan Maksimum Gelembung NaCl 18%

No. h0 h (cm) m h (cm) 2 h (cm) 1 D (cm) (cm) r (cm) 1. 2. 3. 4.

5 5 5 5

5,8 5,7

5,85 5,85

2,1 2

2,2 2,1

1,6 1,4 1,7 1,7

0,25 0,25 0,25 0,25

0,125 0,125 0,125 0,125

Σ 20 23,2 8,4 6,4 1,2 0,5

ℎ1, ℎ2, �̅�𝑔 didapatkan dengan menggunakan persamaan: ℎ�1 = 6,4

4

= 1,6 cm ℎ�2 = 2,1 cm �̅�𝑔 = 0,125 cm 𝐻𝐻 = 1

2�̅�𝑔𝑔𝑔(𝜌𝜌1ℎ�1 − 𝜌𝜌2ℎ�2)

= 12

(0,125)(981)[(1,1187)(1,6) − (1,1187)(2,1)] = 34,295 dyne/cm

3. Penentuan Tegangan Muka dengan Metode Kenaikan Kapiler

Contoh perhitungan diambil dari data pipa 1 daftar II. ℎ� = 1,5+1,2+0,4+0,3

4

= 0,85 cm Contoh perhitungan diambil dari data pipa 1 daftar II. 𝐻𝐻 = 1

2(0,9979)(981)(0,85)(0,05)

= 20,80 dyne/cm Dengan cara yang sama diperoleh daftar VIII.

Page 27: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Daftar VIII. Data Tegangan Muka Aquadest dengan Metode Kenaikan Kapiler

No. D pipa (cm) �̅�𝑔 (cm) ∑ℎ (cm) ℎ� (cm) 𝐻𝐻 (dyne/cm) 1. 2. 3. 4.

0,1 0,15 0,25 0,35

0,05 0,075 0,125 0,1725

3,4 3,5 3,5 3,4

0,85 0,875 0,875

0,85

20,80 32,12 53,54 72,81

Σ 179,27

𝐻𝐻 rata - rata (𝐻𝐻�) = ∑𝐻𝐻𝑚𝑚

= 179,27

4

= 44,8175 dyne/cm

Tegangan muka aquadest menurut referensi (Sheeter, 1975) dengan menggunakan interpolasi didapatkan 71,5 dyne/cm

Kesalahan relatif = �𝐻𝐻 𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑔𝑔𝑟𝑟𝑚𝑚𝑠𝑠𝑟𝑟 − 𝐻𝐻 𝑝𝑝𝑟𝑟𝑔𝑔𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚𝐻𝐻 𝑝𝑝𝑟𝑟𝑔𝑔𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚

� x 100% = �71,5−44,8175

44,8175� x 100%

= 59,53 % Percobaan untuk NaCl 18% 28℃

Contoh perhitungan diambil dari data pipa 1 daftar III dan diselesaikan dengan menggunakan persamaan : ℎ� = 1,4+1+0,4+0,2

4

= 0,75 cm Tegangan muka dihitung berdasarkan persamaan :

𝐻𝐻 = 1

2𝜌𝜌𝑔𝑔ℎ�𝑔𝑔

= 12(1,1187)(981)(1,2)(0,05)

= 32,8468 dyne/cm Dengan cara yang sama diperoleh daftar X.

Page 28: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

No. Daftar X. Data Tegangan Muka NaCl 18% dengan Metode Kenaikan Kapiler

D pipa (cm) �̅�𝑔 (cm) ∑ℎ (cm) ℎ� (cm) 𝐻𝐻 (dyne/cm) 1. 2. 3. 4.

0,1 0,15 0,25 0,35

0,05 0,075 0,125 0,175

3 3

2,8 2,7

0,75 0,75 0,7

0,675

20,58 30,87 48,01 64,82

Σ 164,27

𝐻𝐻 rata - rata (𝐻𝐻�) = ∑𝐻𝐻𝑚𝑚

...(19) = 164,27

4

= 41,0675 dyne/cm

4. Menentukan viskositas relatif

1. Menentukan waktu alir rata-rata setiap suhu rata-rata. Contoh perhitungan diambil dari data nomor 1 pada daftar V. Pada suhu 30°C.

𝐸𝐸 𝑟𝑟𝑎𝑎𝑎𝑎𝑟𝑟𝑎𝑎𝑟𝑟𝑠𝑠𝑡𝑡 15,5 + 15,9 + 16

3

= 15,80 𝑠𝑠

𝐸𝐸 𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚 = 467,28 + 470,45 + 471,54

3

= 469,76 𝑠𝑠 Dengan cara yang sama diperoleh data seperti daftar XI

Daftar XI. Hasil perhitungan waktu rata-rata

No T, °C Waktu rata-rata

𝑡𝑡̅ aquadest, sekon 𝑡𝑡̅ minyak, sekon

1 30 15,80 469,76

2 40 13,78 407,05

3 50 13,07 319,60

4 60 11,57 264,36

5 70 10,83 219,14

Page 29: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

2. Menghitung viskositas relatif minyak terhadap aquadest sebagai zat pembanding. Contoh perhitungan diambil data nomor 1 daftar V, daftar XI T = 30°C 𝜌𝜌𝑚𝑚 = 0,915 g/mL 𝜌𝜌𝑟𝑟𝑎𝑎 = 1 g/mL 𝑔𝑔𝑚𝑚 = 10 mm 𝑔𝑔𝑟𝑟𝑎𝑎 = 6 mm 𝑡𝑡𝑟𝑟𝑎𝑎 = 15,80 s 𝑡𝑡𝑚𝑚 = 469,76 s μ relatif = (0,915). (10)4 .(469,76)

(1). (6)4 .(15,80)

= 209,9094

Dengan cara yang sama, diperoleh data pada daftar XII

Daftar XII. Hasil perhitungan viskositas relatif

No Suhu, C

p minyak,

g/mL

p aquadest,

g/ml

t minyak, s

t aquadest,

s µ relatif

1 30 0,915

1 469,76 15,80 209,9094

2 40 0,905

1 407,05 13,78 206,2230

3 50 0,89

1 319,60 13,07 167,9682

4 60 0,887

1 264,36 11,57 156,4250

5 70 0,882

1 219,14 10,83 137,6628

Page 30: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

3. Membaca Nomograph

Gambar 4. Nomograph untuk viskositas standar aquadest

Page 31: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

4. Menentukan viskositas dinamik minyak. Rumus = μ 𝑎𝑎𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚 = μ 𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑡𝑡𝑟𝑟𝑟𝑟 . μ 𝑠𝑠𝑡𝑡𝑟𝑟𝑚𝑚𝑎𝑎𝑟𝑟𝑔𝑔 (𝑟𝑟𝑎𝑎𝑎𝑎𝑟𝑟𝑎𝑎𝑟𝑟𝑠𝑠𝑡𝑡). . . (31) Contoh perhitungan dari data nomor 1 daftar XII μ relatif = 209,9094 μ standar = 0,8500 Cp μ dinamik = (209,9094) . (0,8500) = 177,9681448 Cp Dengan cara yang sama maka diperoleh data pada daftar XII.

Daftar XIII. Data perhitungan μ dinamik minyak

No Suhu, C μ relatif μ aquadest,

Cp μ dinamik,

Cp

1 30 209,9094 0,85 178,4230

2 40 206,2230 0,72 148,4806

3 50 167,9682 0,6 100,7809

4 60 156,4250 0,5 78,2125

5 70 137,6628 0,43 59,1950

5. Pembuatan Tabel hubungan suhu terhadap viskositas.

Pengaruh suhu terhadap viskositas dapat dinyatakan dalam persamaan.

Daftar XIV. Data untuk perhitungan dengan metode linear

No T, °K 𝑋𝑋 = 1

𝑇𝑇� 𝑋𝑋2 𝜇𝜇 𝑎𝑎𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑚𝑚 𝑚𝑚= ln 𝜇𝜇 x y

1 303 0,0032949 0,000010856 178,423 5,1842 0,0171

2 313 0,0031898 0,000010175 148,4806 5,0005 0,0160

3 323 0,0030912 0,0000095556 100,7809 4,6129 0,0143

4 333 0,0030030 0,0000090180 78,2125 4,3594 0,0131

5 343 0,0029155 0,0000085001 59,195 4,0808 0,0119

Σ 1615 0,015494 0,000048105 565,092 23,2378 00723

𝑟𝑟 = 0,015494 . 23,2378 − 5 .0,0723

0,00024 − 5 . 0,000048105

= 2938,8994

𝑝𝑝 = 23,2378 − 2938,8994 . 0,015494

5 = −4,4595

Page 32: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

a = A → A = 2938,8994 b= ln B → B = 𝑟𝑟𝑝𝑝 = 𝑟𝑟−4,4595 = 0,01157 Diperoleh persamaan eksponensial y = b + ax

ln 𝜇𝜇 = −4,4595 + 2938,8994

𝑇𝑇

Contoh perhitungan diambil dari data nomor 1 daftar XIV. persamaan ln 𝜇𝜇 = −4,4595 + 2938,8994

303

ln 𝜇𝜇 = 5,2398

Kesalahan relatif

𝐾𝐾. 𝑔𝑔. = �5,1842−5,2398

5,2398� × 100%

= 1,06%

Dengan cara yang sama diperoleh data pada daftar XV.

No T, °K 1𝑇𝑇� ln μ

persamaan ln μ

percobaan Kesalahan relatif, %

1 303 3,2949E-03 5,2398 5,1842 1,06

2 313 3,1898E-03 4,9300 5,0005 1,43

3 323 3,0912E-03 4,6393 4,6129 0,57

4 333 3,0030E-03 4,3660 4,3594 0,15

5 343 2,9155E-03 4,1087 4,0808 0,68

Σ 1615 3,89

Kesalahan relatif rata-rata = 3,89%5

= 0,78%

Persamaan μ 𝜇𝜇 = 0,01157 . 𝑟𝑟2938,8994 𝑇𝑇⁄ Contoh perhitungan diambil data nomor 1 tabel XV 𝜇𝜇 = 0,0076641 . 𝑟𝑟2938,8994 303⁄ = 166,4377 𝐶𝐶𝑝𝑝 Kesalahan relatif= �𝜇𝜇 𝑝𝑝𝑟𝑟𝑔𝑔𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚 − 𝜇𝜇 𝑝𝑝𝑟𝑟𝑔𝑔𝑠𝑠𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚

𝜇𝜇 𝑝𝑝𝑟𝑟𝑔𝑔𝑠𝑠𝑟𝑟𝑚𝑚𝑟𝑟𝑟𝑟𝑚𝑚� × 100%

= �166,4377− 177,9681166,4377

� × 100% = 6,9278% Dengan cara yang sama diperoleh data seperti pada daftar XVI.

Page 33: Pengukuran tegangan muka dan kekentalan zat cair

Daftar XVI. Data perhitungan kesalahan relatif

No T, °K

1𝑇𝑇� μ

persamaan μ

percobaan Kesalahan relatif, %

1 303 0,0032949 188,670 178,423 5,43

2 313 0,0031898 138,395 148,4806 7,29

3 323 0,0030912 103,484 100,7809 2,61

4 333 0,0030030 78,743 78,2125 0,67

5 343 0,0029155 60,879 59,195 2,77

18,77 Kesalahan relatif rata-rata = 𝛴𝛴 𝑚𝑚𝑟𝑟𝑠𝑠𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 ℎ𝑟𝑟𝑚𝑚 𝑔𝑔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑡𝑡𝑟𝑟𝑟𝑟

𝑚𝑚

= 18,775

= 3,75%