DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

Ari Hendriayana
[email protected]
Hanya boleh disebarkan untuk tujuan nonprofit
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
LABORATORIUM ILMU KIMIA
LAPORAN PRAKTIKUM
NO 3
Nama
NIM
Jurusan
Regu
Kelompok
Tanggal
Tugas
Buku Bacaan
: Ari Hendriayana
: 4314000027
: Kimia
: 7A
: Leni, Sari, Rohmatun
: 14 April 2005
: Viskositas dan Tenaga Pengaktifan Aliran
:
Viskositas
Dan
Tenaga Pengaktifan Aliran
Ari Hendriayana
[email protected]
Hanya boleh disebarkan untuk tujuan nonprofit
I.
TUJUAN
1. Menentukan viskositas cairan dengan metode Ostwald.
2. Mempelajari pengaruh suhu terhadap viskositas cairan.
II.
LATAR BELAKANG TEORI
Setiap fluida, gas atau cairan, memiliki suatu sifat yang dikenal sebagai viskositas,
yaitu tahanan yang dilakukan suatu lapisan fluida terhadap suatu lapisan lainnya. Pada
aliran laminer, fluida dalam pipa dianggap terdiri atas lapisan molekul-molekul yang
bergerak satu di atas yang lainnya dengan kecepatan yang berbeda-beda. Profil kecepatan
per lapisan ini berbentuk parabola dengan kecepatan paling tinggi terdapat pada lapisan di
bagian tengah pipa (lihat gambar 1).
c
dc
dr
dr
d
R
r
c
Gambar 1
a. Profil kecepatan pada
aliran laminer
b. Gradien kecepatan antara
2 lapisan dengan jarak dr
Suatu lapisan pada jarak reaksi (dari sumbu pipa) yang bergerak dengan kecepatan
tertentu c, gaya f yang diperlukan untuk mempertahankan beda kecepatan dc antara lapisan
ini dan lapisan dr di atasnya diungkapkan sebagai:
(Persamaan 1)
f  A
dc
dr
Dimana A adalah luas penampang pipa dan η adalah koefisien viskositas.
Berdasarkan persamaan (1), satuan koefisien viskositas dalam satuan SI adalah Nm-2 det
atau Pa det, sedangkan dalam satuan cgs adalah dyne cm-2 det atau poise. Kebalikan dari
koefisien viskositas disebut fluiditas, yaitu Φ = 1/η yang merupakan ukuran kemudahan
mengalir suatu fluida.
Salah satu cara untuk menentukan viskositas suattu cairan ialah metode kapilerdari
Poisseuille. Pada metode ini diukur waktu t yang diperlukan oleh sevolume tertentu cairan
v1 untuk mengalir melalui pipa kapiler dibawah pengaruh tekanan penggerak pertemuan
yang tetap. Dalam hal ini untuk cairan yang mengalir dengan aliran laminer, persamaan
Poisseuille dinyatakan sebagai berikut :
(Persamaan2) :
 
R 4 Pt
8VL
Di mana R dan L masing-masing adalah jari-jari dan panjang pipa kapiler.
Metoda Ostwald merupakan suatu variasi dari metoda Poisseuille. Prinsip dari
metode ini dapat dipelajari dari gambar 2. sejumlah tertentu cairan dimasukkan ke dalam
A, kemudian dengan cara menghisap atau meniup, cairan dibawa ke B, sampai melewati
Ari Hendriayana
[email protected]
Hanya boleh disebarkan untuk tujuan nonprofit
garis m. Selanjutnya cairan dibiarkan mengalir secara bebas dan waktu yang diperlukan
untuk mengalir bebas dan waktu yang diperlukan untuk mengalir dari garis ke n diukur.
Pada proses pengaliran melalui kapiler C, tekanan penggerak tidak tetap dan pada setiap
saat sama dengan h.g.ρ, dengan h adalah beda tinggi permukaan cairan pada kedua
reservoir alat, g adalah percepatan gravitasi dan ρ adalah rapat massa cairan.
Gambar 2
Viskometer Ostwald
Karena pada metode ini selalu diperhatikan aliran cairan dari m ke n dan
menggunakan viskometer yang sama, maka viskositas suatu cairan dapat ditentukan
dengan membandingkan hasil pengukuran waktu t, rapat massa ρ cairan tersebut terhadap
waktu to dan rapat massa ρo, cairan pembanding yang telah diketahui viskositasnya pada
suhu pengukuran. Perbandingan viskositas kedua cairan dapat dinyatakan sebagai :
(Persamaan 3) :

t

0 t0  0
Dari persamaan (3), viskositas cairan dapat dihitung dengan merujuk pada
viskositas cairan pembanding.
Viskositas cairan adalah fungsi dari ukuran dan permukaan molekul, gaya tarik
antar 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-Boltzmann,
jumlah moleul yang memiliki energi yang diperlukan untuk mengalir dihubungkan dengan
faktor eE/RT. Secara kuantitatif pengaruh suhe terhadap viskositas dinyatakan dengan
persamaan empirik:
(Persamaan 4) :
  Ae E / RT
Atau
E
ln  
 ln A
RT
Dengan A adalah tetapan yang sangat bergantung pada massa moleul relatif dan
volume molar cairan dan E adalah energi ambang per mol yang diperlukan untuk proses
awal aliran.
Untuk cairan tak terasosiasi, Batschinski mengemukakan persamaan empirik yang
mengaitkan koefisien visositas dengan volume jenis pada suhu yang sama sebagai :
(Persamaan 5) :
c

vb
Ari Hendriayana
[email protected]
Hanya boleh disebarkan untuk tujuan nonprofit
Atau
vb
c

 b  c
b dan c tetapan yang bergantung pada jenis zat cair dan v adalah jenis dalam cm3/g
ditemukan bahwa tetapan b praktis identik dengan tetapan Van Der Waals cairan yang
bersangkutan.
III.
ALAT DAN BAHAN
1. Alat:
1. Viskometer Ostwald
2. Termostat
3. Termometer 0-100ºC
4. Pencatat waktu atau stopwatch
5. Pipet ukur 25 ml
6. Pipet filter
7. Piknometer atau neraca westphal
2. Bahan
1. Cairan murni yang aan ditentukan viskositasnya, yaitu:
2. Air suling sebagai cairan pembanding
IV.
CARA KERJA
1. Pergunakan viskometer yang bersih (gambar 2).
2. Letakkan viskometer dalam termostat pada posisi vertikal.
3. Pipet sejumlah tertentu cairan ke dalam
reservoir A sehingga kalau cairan ini dibawa
ke reservoir B dan permukaannya melewati
garis m, reservoir A kira-kira masih terisi
setengahnya.
4. Biarkan viskometer dan isinya dalam termostat
selama 10 menit untuk mencapai suhu yang
dikehendaki.
5. Dengan menghisap atau meniupbawa cairan
ke B sampai sedikit di atas garis m (gambar3).
6. Biarkan cairan mengair secara bebas. Catat
Gambar 3
waktu yang diperlukan cairan mengalir dari
m ke n. Lakukan beberapa kali.
7. Tentukan rapat massa cairan menggunakan piknometer.
8. Lakukan percobaan untuk cairtan pembanding menggunakan air suling dengan
viskometer yang sama.
V.
DATA PENGAMATAN
No.
Nama Zat
1.
Minyak kelapa
2.
Air
3.
Benzena
4.
Aseton
VI.
T1
5,7
1,3
1,37
1,03
T2
5,4
1,3
1,41
1,02
T3
1,3
1,46
1,02
T (detik)
3330
78
84,6
61,2
PEMBAHASAN
Percobaan ini membahas tentang viskositas cairan yaitu fungsi dari ukuran dan
permukaan molekul, gaya tarik antar molekul dan struktur cairan. Cairan yang digunakan
sebagai pembanding yaitu air. Viskositas air pada 27ºC sulit ditentukan. Oleh karena itu
Ari Hendriayana
[email protected]
Hanya boleh disebarkan untuk tujuan nonprofit
dibuat jalan pintas dengan membagi suhu antara 20ºC dan 30ºC. Diperoleh visositas air
sebesar 0,0008525 N detik/m2. Berdasarkan percobaan dan perhitungan data diperoleh
hasil viskositas zat pada suhu 27ºC adalah sebagai berikut:
 Minyak kelapa
= 0,0335 N detik/m2
 Aseton
= 0,000527 N detik/m2
 Benzena
= 0,0008 N detik/m2
Pada suhu 27ºC didapat kesimpulan di antara keempat zat tersebut yang paling lama
adaah minyak kelapa. Hal ini dikarenakan rapatan molekul yang terlalu besar sehingga
membuat larutan lebih pekat . Sedangkan yang paling cepat adalah aseton karena memiliki
rapatan molekul yang kecil sehingga tidak terlalu pekat.
VII. JAWABAN PERTANYAAN.
1. Bilangan Reynold adalah bilangan tidak berdimensi NR
2 rV
NR =

Hubungan bilangan Reynold dengan aliran laminer bahwa aliran suatu fluida laminer
(non turbulen) dipengaruhi oleh bilangan Reynold. Bila V suatu fluida menjadi
cukup besar, maka aliran laminer rusak dan turbulensi terjadi.
2. Cara lain untuk menentukan viskositas yaitu dengan metode kapiler oleh sevolume
tertentu cairan V1 untuk mengalir melalui pipa kapiler di bawah tekanan penggerak
pertemuan yang tetap. Dapat dinyatakan sebagai berikut.
R 4 t
 
8Vl
VIII. KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Viskometer Ostwald dapat digunakan untuk menentukan viskositas cairan.

Viskositas cairan bergantung pada kerapatan molekul.

Diperoleh niai viskositas untuk masing-masing zat pada suhu 27ºC sebgai berikut

 Air
= 0,0008525 N detik/m2
 Minyak kelapa
= 0,0335 N detik/m2
 Aseton
= 0,000527 N detik/m2
 Benzena
= 0,0008 N detik/m2
2. Saran
1. Praktikan hendaknya melakukan persiapan secara matang.
2. Praktikan lebih teliti dalam melakukan pengamatan.
3. Alat yang digunakan sesuai dengan standar.
IX.
DAFTAR PUSTAKA
1. Bird, Tony, 1987. Penuntun Praktium Kimia Fisik untuk Universitas. Jakarta. PT
Gramedia.
2. Farrington, Robert.1978. Kimia Fisika Jilid 2. Jakarta Erlangga
3. Tim Dosen Kimia Fisika. 2004. Petunjuk Praktikum Kimia Fisika I. Semarang. Jurusan
Kimia FMIPA UNNES.
Mengetahui,
Dosen Pengampu
Semarang, 27 April 2005
Praktikan
Sri Kadarwati, S.Pd
NIP
Ari Hendriayana
NIM 4314000027
Ari Hendriayana
[email protected]
Hanya boleh disebarkan untuk tujuan nonprofit
ANALISA DATA
Menghitung ρ larutan
 Mencari ρ air
Massa piknometer kosong
Massa piknometer + air
Massa air (m)
ρ air
ρ air
 Mencari ρ aseton
Massa piknometer kosong
Massa piknometer + aseton
Massa aseton
(m)
= 21,7 g
= 46,8 g
= 25,1 g
m
=
V
25,1
=
= 1,004 g/ml
25
= 21,7 g
= 41,4 g
= 19,7 g
m
ρ aseton
=
V
19,7
ρ aseton
=
= 0,788 g/ml
25
 Mencari ρ minyak kelapa bimoli
Massa piknometer kosong
= 21,7 g
Massa piknometer + minyak
= 44,7 g
Massa minyak (m)
= 23 g
m
ρ minyak
=
V
23
ρ minyak
=
= 0,92 g/ml
25
 Mencari ρ benzena
Massa piknometer kosong
= 21,7 g
Massa piknometer + benzena = 43,45 g
Massa benzena (m)
= 21,75 g
m
ρ benzena
=
V
21,75
ρ air
=
= 0,87 g/ml
25
Menghitung viskositas larutan
Rumus viskositas relatif

t

0 t0  0
 Viskositas air
Berdasaran literatur, viskositas air pada suhu:
0ºC
= 0,0179 dyne detik/cm2
= 0,00179 N detik/m2
2
10ºC = 0,013 dyne detik/cm
= 0,0013 N detik/m2
20ºC = 0,0101 dyne detik/cm2
= 0,00101 N detik/m2
2
30ºC = 0,0080 dyne detik/cm
= 0,0008 N detik/m2
40ºC = 0,0065 dyne detik/cm2
= 0,00065 N detik/m2
Karena viskositas air pada suhu 27ºC sulit ditemukan maka dipakai jalan pintas
0,0080  0,0101
Suhu air 25ºC =
= 0,00905 dyne detik/cm2
2
0,000905  0,0008
Suhu air 27ºC =
= 0,0008525 N detik/m2
2
 Viskositas aseton
Ari Hendriayana
[email protected]
Hanya boleh disebarkan untuk tujuan nonprofit
 = 0,0008525  61,2  0,788 = 0,000527 N detik/m2
78  1
 Viskositas minyak kelapa
 = 0,0008525  3330  0,2 = 0,0335 N detik/m2
78  1
 Viskositas benzena
 = 0,0008525  84,6  0,87 = 0,0008 N detik/m2
78  1