Viskositas

VISKOSITASI. TujuanSetelah melakukan percobaan ini mahasiswa diharapkan: Dapat menentukan angka kental (viskositas) relatif suatu zat cair dengan menggunakan air sebagai pembanding Dapat menentukan pengaruh temperatur terhadap viskositas cairan Dapat menggunakan alat viskositas

II. Alat dan bahan1. Alat yang digunakana. Alat viskometerb. Bola dengan bermacam-macam diameterc. Gelas kimiad. Stopwacthe. Jangka sorong2. Bahan yang digunakana. Aquadestb. Paraffinc. Etanol

III. Dasar teoriViskositas suatu cairan murni atau larutan merupakan indeks hambatan alir 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 dan gas. Beberapa cairan dapat mengalir lebih mudah dari yang lain. Sifat tersebut merupakan karakteristik bagi cairan untuk melawan aliran yang dinamakan viskositas. Cairan mempunyai gaya gesek yang lebih besar untuk mengalir dari pada gas. Viskositas gas bertambah dengan naiknya temperatur, sedangkan viskositas cairan turun dengan naiknya temperatur. Koefisien viskositas gas pada tekanan tidak terlalu besar, tidak tergantung tekanan, tetapi untuk cairan naik dengan naiknya tekanan. Viskositas pada zat cair maupun gas, dan pada intinya merupakan gaya gesekan antara lapisan-lapisan yang berisikan fluida pada waktu lapisan-lapisan tersebut bergerak satu melewati yang lainnya. Pada zat, viskositas terutama disebabkan oleh gaya kohesi antara molekul. Pada viskositas muncul dari tumbukan oleh molekul.Persamaan Navier-Stokes (dari Claude-Louis Navier dan George 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 bergantung hanya kepada gaya viskos internal (mirip dengan gaya friksi) dan gaya viskos tekanan eksternal yang bekerja pada fluida. Oleh karena itu, persamaan Navier-Stokes menjelaskan kesetimbangan gaya-gaya yang bekerja pada fluida.Kekentalan adalah suatu sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir, dimana makin tinggi kekentalan maka makin besar hambatannya. Kekentalan didefenisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk menggerakkan secara berkesinambungan suatu permukaan datar melewati permukaan datar lain dalam kondisi mapan tertentu bila ruang diantara permukaan tersebut diisi dengan cairan yang akan ditentukan kekentalannya. Satuan dasar yang digunakan adalah poise. Kekentalan disebabkan karena kohesi antara patikel zat cair. Zat cair ideal tidak mempunyai kekentalan. Zat cair mempunyai beberapa sifat sebagai berikut:a. Apabila ruangan lebih besar dari volume zat cair akan terbentuk permukaan bebas horizontal yang berhubungan dengan atmosfer.b. Mempunyai rapat masa dan berat jenis.c. Dapat dianggap tidak termampatkan.d. Mempunyai viskositas (kekentalan).e. Mempunyai kohesi, adesi dan tegangan permukaan.

Menurut hukum Polsscuille, jumlah volume cairan yang mengalir melalui pipa per satuan waktu dirumuskan dengan persamaan : =

Dimana : = Viskositas CairanV = Volume total cairan t = Waktu yang dibutuhkan cairan dengan V mengalir melalui viscometerP=Tekanan yang bekerja pada cairanR= Jari-jari tabungL = Tengang pipa(catatan: Persamaan ini juga berlaku untuk fluida gas)

Ada beberapa viskometer yang digunakan untuk menentukan viskositas suatu larutan yaitu :Viskometer Oswald : Untuk menentukan laju aliran kuat kapilerViskometer Hoppler : Untuk menentukan laju bola dalam cairanViskometer silinder putar: Untuk menentukan satu dari dua selinder yang konsentris pada kecepatan sudut tertentu.

Viskometer Oswald

Pada viskometer Oswald yang diukur adalah waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa kapiler dengan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri. Pengukuran viskositas ini digunakan pembanding air. Hal ini dimasukkan untuk mengurangi kesalahan pengukuran nilai. Dengan menggunakan persamaan :

= Sehingga : = x =

Dimana : P = Densitas x Konstanta

Viskometer Hoppler

Pada viskometer Hoppler yang diukur waktu yang dibutuhkan oleh sebuah bola untuk melewati cairan pada jarak atau tinggi tertentu. Karena adanya gravitasi benda yang jatuh melalui medium yang berviskositas dengan kecepatan yang semakin besar sampai mencapai kecepatan maksimum. Kecepatan maksimum akan dicapai bila gaya gravitasi (g) sama dengan gaya tahan (friksi) untuk benda yang berbentuk bola oleh stokes dirumuskan :

f = 6 r V

Dimana : f = Friksi = Viskositasr = Jari-jari bolaV = Kecepatan

Pada kesetimbangan gaya kebawah (m- )g sehingga:

6 r V = (m- )g

=

Dimana: m = Massa bola logam = Massa cairan yang dipindahkan oleh bola logam g = Gravitasi

IV. Langkah Kerja1. Menentukan viskositas beberapa cairana) Menentukan massa jenis bola dengan mengukur massa dan volume bola yang akan digunakan pada penentuan viskositas zat cair inib) Memasukkan aquadest ke dalam viskometer hopler yang akan digunakanc) Memasukkan bola kedalam viskometer hopler lalu tutup viskomerer hopler hingga tidak ada gelembung udara yang terlihatd) Memutar tabung viskometer hopler hingga bola berada pada bagian atas tabung lalu mengamati bola yang perlahan turun kedasar tabunge) Mencatat waktu yang digunakan, yaitu gerakan bola dari tanda bagian atas sampai tanda bagian bawah.f) Melakukan pengamatan yang sama beberapa kali untuk mengambil rata rata waktu yang dihasilkang) Mengulangi percobaan ini untuk zat cair lain.

Tabel 1. Seleksi bola, diameter bagian dalam bola mendekati 15,94 mmNo.BolaBahanDensitas gr/cm3Diameter BolammTetapan,KmPacm3/gr.sUntuk PengukuranmPa,s(cp)

1Gelas Boron Silika2,215,81 0,010,0070,5-10

2Gelas Boron Silika2.215,3 0,050,099-100

3Campuran Ni-Fe8,115,6 0,050,0940-700

4Campuran Ni-Fe8,115,2 10,7150-5000

5Campuran Ni-Fe8,114,0 0,571500-50000

6Campuran Ni-Fe8,111,0 135>7500

7Gelas Boron Silika2,215,91 0,02-Gas

8Gelas Boron Silika2,215,300,420-200

9Gelas Boron Silika7,714,403,5150-1500

V. DATA PENGAMATANBola besi Diameter bola : 1,530 cm Jari-jari bola : 0,76 cm Berat bola: 15,1691 gram Volume bola: 1,874 cm3 bola : 8,094 gr/cm3Bola silika Diameter bola : 1,560 cm Jari-jari bola : 0,78 cm Berat bola: 4,4180 gram Volume bola: 1,9867 cm3 bola : 2,223 gr/cm3

Menggunakan Viskometer HopplerSampelBola Besi ( t = sekon )Bola Silika ( t = sekon )Temperature

Parafin

2,622,622,712,6659,0855,7456,6154,9526oC

Rata-rata2,652556,595

SampelBola Besi ( t = sekon )Bola Silika ( t = sekon )Temperature

Etanol

1,281,241,181,194,244,384,444,3326oC

Rata-rata1.22254,3475

SampelBola Besi ( t = sekon )Bola Silika ( t = sekon )Temperature

Aquadest

1,211,141,191,276,176,076,236,1426oC

Rata-rata1,20256,1525

VI. PERHITUNGAN Viskositas Aquadesta. Bola besi ........ (viskositas dinamik)

........ (viskositas kinematik)

b. Bola silika ........ (viskositas dinamik)


Viskositas Paraffina. Bola besi ........ (viskositas dinamik)




Viskositas Etanola. Bola besi ........ (viskositas dinamik)




VII. Analisis DataDari hasil percobaan diketahui bahwa semakin besar massa bola maka semakin besar kecepatan bola untuk sampai pada garis atau batas yang ditentukan yaitu dari garis 1 ke garis 3, sehingga nilai koefisien viskositas zat cair berpengaruh. Dan juga diketahui bahwa suhu berbanding terbalik dengan massa jenis zat. Semakin tinggi suhu maka semakin kecil massa jenis zatnya. Hal ini disebabkan karena ketika suhu meningkat, molekul pada zat cair akan meregang dan massa jenis akan semakin kecilPada saat zat cair dimasukkan dalam viskometer, diharapkan agar tidak ada gelembung dalam viskometer. Hal ini bertujuan agar aliran cairan tidak terganggu oleh adanya gelembung yang akan mengakibatkan waktu yang diperoleh tidak sesuai dengan waktu yang seharusnya.Suatu zat memiliki kemampuan tertentu sehingga suatu padatan yang dimasukkan ke dalamnya mendapat gaya tekanan yang diakibatkan peristiwa gesekan antara permukaan padatan tersebut dengan zat cair. Sebagai contoh pada saat memasukkan bola kecil ke daam zat cair, terlihat mula mula bola tersebut turun dengan cepat kemudian melambat hingga akhirnya sampai didasar zat cair. Bola kecil tersebut pada saat tertentu mengalami sejumlah perambatan 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 bertnya tetapi dengan sifat kekentalan cairan maka besar kecepatannya akan semakin berkurang dan akhirnya nol. Pada saat bola tersebut tetap, hambatan hambatannya dinamakan viskositas. Akibat viskositas yang berbeda antara setiap zat cair yang diujikan inilah yang menyebabkan terjadinya perbedaan antara bola kecil yang diujikanDari percobaan yang telah dilakukan, kita dapat mengetahui kecepatan bola bola didalam tabung viskometer berisi aquadest lebih cepat daripada yang berisi paraffin. Hal ini menunjukkan bahwa viskositas paraffin lebih besar daripada aquadest. Dengan kata lain waktu yang dibutuhkan zat cair untuk mengalir berbanding lurus dengan viskositasnya.Banyaknya faktor yang mempengaruhi besarnya viskositas diantaranya adalah temperatur, tekanan, konsentrasi, dan berat molekul. Penyebab besarnya viskositas paraffin lebih besar dari aquadest adalah karena gaya kohesi air yang lebih renggang dari pada paraffin. Ada juga faktor lain seperti tekanan dan suhu. Semakin besar suhu, maka semakin kecil viskositasnya dengan naiknya suhu, maka gaya kohesi (gaya tarik antarmolekul) akan berkurang dan viskositasnya mengecil.Pada percobaan ini didapat nilai viskositas yang berbeda beda walaupun pada zat yang sama misalnya aquades. Pada bola besi viskositas yang terukur adalah sedangkan pada bola silika . Hal ini dikarenakan tiap bola memiliki range pengukuran viskositas yang berbeda beda sesuai pada tabel seleksi bola yang digunakan untuk menentukan koefisien bola berdasarkan diameter bola yang didapat dan pada percobaan ini digunakan bola dengan nomor seleksi 1 untuk bola silika dan 5 untuk bola besi sesuai dengan tabel seleksi yang ada pada teori.

VIII. Kesimpulan

Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu caian atau fluida. Perbedaan nilai viskosits pada tiap bola dengan zatcair yag berbeda adalah karena tiap bola memang memiliki range pengukuran viskositas yang berbeda beda. Massa jenis zat cair mempengaruhi viskositasnya dimana terdapat kondisi saat massa jenis dapat berubah ubah sesuai dengan perubahan suhu. Saat bola dimasukkan ke dalam zat cair, terjadi gesekan antara bola dengan zat cair yang merupakan gaya tekan yang hasilnya dapt memperlambat turunnya bola sesuai dengan viskositas zat cair

Gambar Alat Viskometer HopplerGelas kimia Bola besiBola kaca

Jangka sorongAquadest

XI. Daftara pustaka

Jobsheet Praktikum Instrumentasi dan Teknik Pengukuran, Viskositas; 2014, Politeknik Negeri Sriwijayahttp://jamalkimia.blogspot.com/2012/03/viskositas.htmlhttp://wenimandasari.blogspot.com/p/laporan-termokimia.htmlhttp://zuryzoe.blogspot.com/2011/06/laporan-viskositas.html

Documents

Viskositas