LAPORAN OBSERVASI KIMIA FISIKA PERCOBAAN KE-7 VISKOSITAS SEBAGAI FUNGSI SUHU Dosen Pengampu: Asiyah Nurrahmajanti, M.Si. Tanggal Percobaan : Kamis, 14 Mei 2020 Tanggal Pengumpulan Laporan : Kamis, 21 Mei 2020 Disusun Oleh: Kelompok 3 Nabilah Sayidatu Sholihah 1187040040 Nadia Maharani Chadiza 1187040041 Novi Solistiawati 1187040044 Qirbiya Gifriyuna 1187040054 Rizky Ramdhani 1187040063 Siti Saadah 1187040072 Kimia 4 B JURUSAN KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2020 Abstrak Dalam pengobservasian ini, viskositas minyak terpentin ditentukan dengan menggunaka n alat viskometer. Viskometer merupakan alat pengukur kekentalan (viskositas) dari suatu fluida. Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan antar lapisan material, juga menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan untuk mengalir. Pengukuran viskosita s minyak tepentin didasarkan pada hukum Poisulle menggunakan alat viskometer jenis Ostwald, viskometer ini hanya memerlukan sampel yang lebih sedikit dibandingkan viskometer yang lain. Penetapan viskositas dilakukan dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirka n cairan dalam pipa dari batas atas ke batas bawah. Pada pengobservasain ini didapatkan waktu ratarata tempuh untuk miyak terpentin untuk sampai pada batas bawah yaitu 25,75 detik sedangkan untuk air yaitu 21,48 detik. Maka, diperoleh nilai viskositas fluida minyak terpentin dan air berturut-turut 0,9240 cp dab 0,8937 cp. Kata kunci: Viskometer, viskositas, metode ostwald, minyak terpentin. 1. Pendahuluan Setiap fluida, gas atau cairan, memiliki suatu sifat yang dikenal sebagai viskositas yang dapat didefinisikan sebagai tahanan yang dapat dilakukansuatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya. Pada aliran laminer, fluida dalam pipa dapat dianggap terdiri atas lapisan molekul- molek ul yang bergerak satu di atas yang lainnya dengan kecepatan berbeda-beda. Profil kecepatan pelbagai lapisan ini berbentuk parabola dengan kecepatan paling tinggi terdapat pada bagian tengahpipa. Salah satu cara untuk menentukan viskositas cairan adalah metode kapiler dari Poiseuille. Pada metode ini diukur waktu, t yang diperlukan oleh volume tertentu cairan, V, untuk mengalir melalui pipa kapiler dibawah pengaruh tekanan penggerak, P, yang tetap. Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul,gaya tarik antara molekul dan struktur cairan. Tiap molekul dalam cairan dianggap dalam kedudukan setimbang, maka sebelum suatu lapisan molekul dapat melewati lapisan molekul lainnya diperlukan suatu energi tertentu. Sesuai dengan hukum distribusi Maxwell-Bolztmann, jumlah molekul yang memiliki energi yang diperlukan untuk mengalir dihubungkan dengan faktor e-E/RT, maka fluiditas sebanding dengan e-E/RT dan viskositas sebanding dengan eE/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhu terhadap viskositas dinyatakan dengan persamaan empirik. (1) Dengan A tetapan yang sangat bergantung pada massa molekul relative dan volume molar cairan, dan E = energi ambang per–mol yang diperlukan untuk proses awal aliran.Untuk cairan yang tak terasosiasi, Bntschinski menggemukakan persamaan empirik yang mengaitkan koefisie n viskositas dengan volumejenis pada suhu yang sama sebagai, (2) b dan c tetapan yang bergantung pada jenis zat cair, dan ν ialah volume jenis dalam cm3 /g. Ditemukan bahwa tetapan b praktis identik dengan tetapan Van der Waals cairan yang bersangkutan. 2. Alat dan Bahan Alat yang digunakan pada observasi mengenai viskositas sebagai fungsi suhu yaitu gelas beaker 1 buah, viscometer Ostwald 1 buah, pipet tetes 1 buah, statif dan klem viscometer Ostwald 1 buah, piknometer 25 mL 1 buah, gelas kimia 40 mL 2 buah dan stopwatch 1 buah. Bahan yang digunakan pada observasi kali ini mengenai viskositas sebagai fungsi suhu yaitu air suling ± 20 mL, Turpentine Oil ± 20 mL, dan etanol secukupnya. Instrument yang digunakan yaitu neraca analitik. 3. Prosedur Kerja Pada observasi mengenai viskositas sebagai fungsi suhu dilakukan dua percobaan yaitu pada sampel air dan Turpentine oil. Prosedur percobaannya yaitu viscometer Ostwald dibersihka n dengan air dan etanol lalu dikeringkan dalam oven selama 10-15 menit pada suhu 50°C. Bagian tabung viscometer Ostwald diberi tanda A dan B. lalu, sampel (air/ Turpentine Oil) diisika n sepenuhnya pada viscometer dengan bantuan pipet tetes. Melalui tabung karet, sampel (air/ Turpentine Oil) disedot ke atas tanda A, kemudian sampel (air/ Turpentine Oil) dibiarkan mengalir ke bawah. Ketika meniscus sampel (air/ Turpentine Oil) mencapai tanda A, stopwatch dimulai dan ketika meniscus sampel (air/ Turpentine Oil) mencapai tanda B, stopwatch dihentikan. Waktu untuk mengalirkan sampel (air/ Turpentine Oil) dari tanda A ke B dicatat. Lalu, dilakukan pengukuran massa jenis pada setiap sampel menggunakan piknometer. Piknometer bersih dan kosong ditimbang. Dimasukan sampel (air/ Turpentine Oil) ke dalam piknometer sampai di atas leher, dipasang penutupnya hingga sampel (air/ Turpentine Oil) mengis i pipa kapiler sampai penuh dan tidak ada gelembung. Kemudian, ditimbang piknometer berisi sampel (air/ Turpentine Oil) dan dicatat hasilnya. Terakhir, viskositas setiap sampel ditentuka n dengan mensubstitusi nilai kedalam persamaan yang telah diberikan. 4. Pembahasan Viskositas adalah karakteristik mendasar dari semua cairan. Saat cairan mengalir, ia memiliki hambatan internal untuk mengalir. Viskositas adalah ukuran dari ketahanan terhadap aliran atau geser. Viskositas juga dapat disebut sebagai gaya hambat dan merupakan penghala ng dari sifat gesekan fluida. (Viswanath,2007) Suatu jenis cairan yang mudah mengalir dapat dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan – bahan yang sulit mengalir dikatakan memiliki viskositas yang tinggi. Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan antar lapisan material. Karenanya viskositas menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan untuk mengalir. Semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Besarnya viskositas dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti temperatur, gaya tarik antar molekul dan ukuran serta jumlah molekul terlarut. ( Darvina, dkk, 2013) Viskometer merupakan alat pengukur kekentalan dari suatu fluida. Viskometer yang umum digunakan adalah viskometer peluru jatuh, viskometer tabung/kapiler/ostwald dan sistem rotasi (Ridwan, 2012). Viskometer Ostwald merupakan salah satu jenis viskometer yang banyak digunakan, dengan operasi sederhana memerlukan volume sampel cairan yang kecil, kotrol suhu yang sederhana dan murah. Dalam viskometer kapiler, viskositas diukur dengan memperhatika n waktu yang dibutuhkan untuk volume cairan yang diketahui mengalir melalui kapiler kecil diantara dua garis yang ditadai.(Teruo dkk, 2010).. Viskometer Ostwald memerlukan sampel yang lebih sedikit dibandingkan viskometer yang lain. Viskometer Ostwald alternatif dapat digunaka n untuk menentukan nilai viskositas zat cair yang belum diketahui nilainya. Penentuan nilai ini dilakukan dengan membandingkan nilai viskositas cairan pembanding yang sudah diketahui nilainya dengan cairan lain yang belum diketahui nilai viskositasnya (Sutiah, 2008). Pada hasil observasi kali ini ditentukan viskositas minyak terpentin berdasarkan hukum Poisulle menggunakan alat viskometer oswaltd. Penetapannya dilakukan dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalirkan cairan dalam pipa dari batas a ke batas b seperti pada gambar berikut. Gambar 1.1. Viskometer Ostwald Pada hasil observasi kali ini untuk mendapatkan viskositas dari minyak terpentin maka harus dilakukan perhitungan menggunakan rumus sebagai berikut : (1) Dengan : 1 = Massa jenis air (g/ml) 2 = Massa jenis minyat terpentin (g/ml) t1 = Rata-rata waktu tempuh air dari batas a ke b (detik) t2 = Rata-rata waktu tempuh minyak terpentin dari batas a ke b (detik) Viskositas air (cp) 2 = Viskositas minyak terpentin (cp) Untuk menghitung viskositas maka data yang perlu didapatkan adalah massa jenis dari minyak terpentin. Massa jenisnya dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut : (2) Dengan : 2 = Massa jenis minyat terpentin (g/ml) W1 = Massa piknometer kosong (gram) W2 = Massa piknometer kosong + aquades (gram) W3 = Massa piknometer kosong + minyak parentin (gram) Berdasarkan perhitungan yang sudah terlampir didalam lampiran perhitungan massa jenis didapatkan hasil massa jenis minyak terpentin sebesar 0,852 g/ml. Saat mengukur massa jenis ketika zat dimasukkan kedalam piknometer maka tidak boleh ada gelembung karena akan mempengaruhi hasil. Begitupula saat menimbang piknometer kosong, piknometer harus benarbenar dalam keadaan bersih dan kering karena akan mempengaruhi hasil yang didapatkan. Adapun pengeringan piknometer ini dapat dengan cara penguapan menggunakan oven atau menggunaka n zat yang mudah menguap (volatil), sehingga piknometer benar-benar kering, Pada saat penimbangan seharusnya dilakukan sebanyak 3 kali untuk mendapatkan hasil yang akurat sehingga dapat meminimalisir kesalahan yang terjadi. Selanjutnya dari massa jenis tersebut dapat dilakukan perhitungan dari nilai viskositas minyat terpentin. Didalam observasi kali ini minyak terpentin ini dimasukkan kedalam viskometer yang diletakkan pada statif menggunakan klem penjepit. Lalu minyak terpentin ini diisap dengan pompa kedalam bola sampai diatas tanda a. Cairan dibiarkan mengalir kebawah dan waktu yang diperlukan dari a ke b dicatat menggunakan stopwatch. Viskositas dari cairan yang ditentuka n dengan mengukur waktu yang dibutuhkan bagi cairan tersebut untuk lewat antara 2 batas ketika mengalir karena gravitasi melalui viskometer Ostwald (Sinila, 2016). Waktu alir dari cairan yang diuji kemudian dibandingkan dengan waktu yang dibutuhkan untuk zat yang viskositasnya sudah diketahui yaitu air untuk lewat 2 tanda tersebut. Air digunakan sebagai pembanding karena sudah diketahui viskositasnya yaitu sebesar 0,8937 cp pada suhu ruang (Moechtar,1990). Untuk dua cairan yang berbeda dengan pengukuran alat yang sama berlaku Jadi bila η dan cairan pembanding diketahui, maka dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk mengalir kedua cairan melalui alat yang sama dapat ditentukan η cairan yang sudah diketahui rapatannya (Sutiah, 2008) Adapun rangkaian dari alat yang digunakan adalah sebagai berikut. Gambar 1.1. Rangkaian Alat Berdasarkan rumus yang digunakan maka harus diketahui data massa jenis dan waktu tempuh rata-rata dari batas a ke batas b dari minyak terpentin sebagai zat yang diuji. Selain itu diperlukan pula nilai viskositas, massa jenis dan waktu tempuh rata-rata dari air sebagai zat pembanding. Adapun nilai viskositas dari air sesuai literatur adalah sebesar 0,8937 cp, massa jenis dari air sebesar 0,997 g/ml dan waktu tempuh rata-rata sesuai hasil observasi adalah 21,48 detik. Didalam percobaan yang dilihat dari hasil observasi dilakukan sebanyak 3 kali percobaan untuk meminimalisir kesalahan dari data yang didapat. Viskositas menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan antar lapisan material, viskositas juga menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan untuk mengalir. Semakin besar viskositas fluida, semakin sulit fluida untuk mengalir. Viskositas dalam zat cair disebabkan karena adanya gaya kohesi atau tarik menarik antara molekul sejenis. Didalam hasil observasi didapatkan varian waktu alir yang menjadi parameter dalam menentukan nilai viskosita s cairan tersebut. Adapun kekentalan cairan yang dimiliki oleh larutan yang diuji mempengaruhi waktu tempuh larutan. Minyak terpentin adalah zat yang lebih kental dari pada air, maka dari itu waktu alir yang dibutuhkan untuk mengalir dari batas a ke batas b pada minyak terpentin lebih besar dari pada air. Hal ini sesuai dengan hasil yang didapatkan, waktu tempuh rata-rata pada minyak terpentin untuk sampai pada batas yang ditentukan yaitu 25,75 detik dan untuk air adalah 21,48 detik. Maka dapat diartikan bahwa viskositas fluida yang didapatkan akan lebih besar, hal ini sesuai dengan besaran fluida yang dihasilkan yaitu 0,9240 cp untuk minyak terpentin dan sebesar 0,8937 cp untuk air. Viskositas ini menentukan kemudahan suatu molekul bergerak karena adanya gesekan antar lapisan material. Karenanya viskositas menunjukkan tingkat ketahanan suatu cairan untuk mengalir. Semakin besar viskositas maka aliran akan semakin lambat. Hal ini sesuai dengan hasil yang didapatkan pada hasil observasi. Pada saat memasukkan cairan kedalam viskometer pastikan tidak ada gelembung. Karena apabila terdapat gelembung didalamnya maka akan mempengar uhi waktu tempuh yang dihasilkan. Tiap percobaan dilakukan sebanyak 3 kali untuk meminimalis ir kesalahan yang terjadi. Adapun data yang didapatkan jika disimpulkan dalam bentuk tabel adalah sebagai berikut : Tabel 1.1. Data Pengamatan Sampel cairan 1 Waktu mengalir Rata-rata waktu (detik) (t) (detik) 2 Densitas ( ) Viskositas () (g/ml) (Cp) 3 Air destilasi 21,94 21,37 21,13 21,48 0,997 0,8937 Minyak 26,33 25,91 25,75 25,99 0,852 0,9240 terpentin Menurut jurnal “P-µ-T Cubic Equation of Viscosity for Hydrocarbons” bahwa viskositas ini dapat dipahami berdasarkan perilakunya pada tiga faktor yaitu komposisi zat, tekanan yang diterima zat dan juga suhu. Menurut jurnal “The viscosity and conductivity of the molten glass and crystallization behavior of the glass ceramics derived from stainless steel slag” mengatakan bahwa 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, viskosita s 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. Viskositas berbanding lurus dengan berat molekul 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. . 5. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisa yang dilakukan dapat disimpulkan viskositas adalah karakteristik mendasar dari semua cairan. Saat cairan mengalir, ia memiliki hambatan interna l untuk mengalir. Viskositas adalah ukuran dari ketahanan terhadap aliran atau geser. Viskositas berbanding terbalik dengan suhu, jika suhu naik maka viskositas akan turun dan begitu pula sebaliknya. Kekentalan cairan yang dimiliki oleh larutan yang diuji mempengaruhi waktu tempuh larutan. Pada pengobservasain ini didapatkan waktu rata-rata tempuh untuk miyak terpentin untuk sampai pada batas bawah yaitu 25,75 detik sedangkan untuk air yaitu 21,48 detik. Maka, diperoleh nilai viskositas fluida minyak terpentin dan air berturut-turut 0,9240 cp dan 0,8937 cp. Berdasarkan perhitungan yang sudah terlampir didalam lampiran perhitungan massa jenis didapatkan hasil massa jenis minyak terpentin sebesar 0,852 g/ml. 6. Daftar Pustaka Akshaya Kumar, Mishra Ashutosh Kumar. 2020. P-μ-T cubic equation of viscosity for hydrocarbons DOI:https://doi.org/10.1016/j.fluid.2019.112359 atau https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378381219304200 Dabir S. Viswanath, dkk. 2007. Viscosity of Liquids Theory, Estimation, Experiment, and Data. Netherlands : Springer Science & Business Media Devina Aprian, Gusnedi dan Yenni Darvina. 2013. Studi Tentang Nilai Viskositas Madu Hutan dari Beberapa Daerah di Sumatera Barat untuk Mengetahui Kualitas Madu. http://ejournal.unp.ac.id/students/index.php/fis/article/viewFile/758/515 diakses 18 Mei 2020 Eko Hidayanto Teruo Tanabe and Jun Kawai. 2010. MEASUREMENT OF VISCOSITY AND SUCROSE COCETRATION IN AQUEOUS SOLUTION USING PORTABLE BRIX METER. https://www.academia.edu/25429798/Measurement_of_Viscosity_and_Sucrose_Co cetration_in_Aqueous_Solution_Using_Portable_Brix_Meter, diakses 20 mei 2020 Moechtar. 1990. Farmasi Fisik. Yogyakarta : UGM Press Ridwan, R., Wiseno, E., & Suwargo, P. G., 2012. Pembuatan dan Pengujian Viskometer Tabung. Skripsi Program Studi Teknik Informatika Sutiah, S., Firdausi, K. S., & Budi, W. S., 2008. Studi Kualitas Minyak Goreng dengan Parameter Viskositas dan Indeks Bias Berkala Fisika, 11(2), 53-58. Leibo Deng , Shuo Wang, Zhen Zhang, Zhenhua Li, Ruidong Jia, Fei Yun, Hao Li, Yonghong Ma, Wencai Wang. 2020. The viscosity and conductivity of the molten glass and crystallization behavior of the glass ceramics derived from stainless steel slag DOI : https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123159 atau https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0254058420305307 7. Lampiran
