VISKOSITAS-FLUIDA

VISKOSITAS FLUIDA
TUJUAN
: Menentukan koefisien viskositas fluida encer dan kental.
DASAR TEORI
:
Fluida adalah zat alir yang dapat mengalir (zalir), yang dapat berupa gas ataupun zat
cair. Salah satu sifat yang dimiliki oleh setiap zalir (fluida) adalah viskositas. Viskositas
merupakan sifat fluida yang menghambat fluida tersebut saat mengalir. Kadang kadang
viskositas ini diserupakan dengan kekentalan. Fluida yang lebih kental (viskos) akan
menglair lebih lama dalam suatu pipa daripada fluida yang kurang kental.
Sifat viskos ini sangat diperhatikan dalam petrihal yang melibatkan aliran fluida
maupun minyak pelumas mesin. Pelumas mesin berviskositas tinggi lebih baik digunakan
daripada yang bernilai rendah. Tetapi jika teralu tinggi viskositasnya justru akan
menghambat gerakan mesin tersebut.
Nilai koefisien viskositas suatu fluida sangat bergantung pada suhu. Pada suhu makin
tinggi nilai koefisien viskositas itu akan menurun. Artinya fluida itu akan semakin encer jika
suhunya makin tinggi.
Tabel nilai koefisien beberapa fluida (Tipler, 1991)
Fluida
Suhu (˚C)
Air
Darah
Minyak mesin SAE 10
Gliserin
Udara
0
20
40
60
37
30
0
20
60
20
Koefisien viskositas η(mPa.s)
1,80
1,00
0,80
0,65
4,0
200
10.000
1.410
81
0,018
Alat yang digunakan untuk mengukur viskositas fluida disebut viskosimeter. Paling tidak,
terdapat 2 prinsip dasar system / metode pengukuran viskositas tersebut. Pertama, metode
berdasarkan laju aliran fluida dalam pipa kapiler vertikal saat menempuh jarak tertentu.
Alat yang digunakan sesuai dengan metode ini adalah viskosimeter ostwald yang asas
kerjanya berdasarkan hukum Poiseuille.
Hukum Poiseuille dituliskan sebagai
∆𝑃 =
8ηL
Iv
πr4
dengan P = tekanan
η= koefisien viskositas fluida
L = panjang pipa kapiler yang dilalui fluida
Iv = laju aliran volume
Berdasarkan hukum Poiseuille, dengan viskosimeter Ostwald dapat ditentukan
viskositas fluidajika h, a, L, dan V dapat diukur. Persamaan Poiseuille menjadi :
𝜋ℎ𝑔𝑎4
𝜂=
𝜌𝑡
8𝐿𝑉
Dengan 𝜌 = massa jenis cairan yang akan ditentukan viskositasnya; t = waktu pengaliran
cairan dari tanda A sampai B; a = jejari pipa kapiler yang panjangnya L; h = jarak antara bola
kecil dan besar. Jika viskositas cairan (dalam hal ini alkohol) = c 𝜌x tx dan viskositas
air = c 𝜌w tw maka viskositas alkohol ηx terhadap viskositas air ηw adalah :
ηx =
𝜌𝑥 𝑡𝑥
𝜌𝑤 𝑡𝑤
𝑥 ηw
Koefisien viskositas air ditentukan melalui interpolasi data dari table pada suhu yang sesuai.
Perangkat percobaan viskosimeter Ostwald digunakan untuk menentukan koefisien
viskositas fluida, terutama yang encer. Fluida yang kental sebaiknya tidak menggunakan
peralatan ini karena waktu yang dibutuhkan fluida kental untuk turun melalui pipa kepiler
jauh lebih lama dibandingkan yang encer.
Selain dengan viskosimeter Ostwald, mengukur koefisien viskositas fluida dapat
menggunakan metode stokes, yakni menentukan koefisien viskositas melalui pengukuran
laju terminal (laju konstan) benda berbentuk bola dalam fluida yang ingin diukur koefisien
viskositasnya yang dijatuhkan dari atas permukaan fluida.
Selama resultan gaya-gaya yang bekerja pada bola nol, maka bola mengalami laju
terminal (konstan) dan berlaku rumus
2𝑟 2 𝑔
𝜂=
(𝜌 − 𝜌𝑜 )
9𝑣
dengan v = laju terminal
𝜌 = kerapatan bola
𝜌𝑜 = kerapatan fluida
Jika jarak AB = h, waktu bola dari A ke B adalah t, diameter bola d dan massanya m maka
persamaan akan menjadi
𝑔𝑡 𝑚
𝑑 2 𝜌𝑜
𝜂=
[
−
]
3ℎ 𝜋𝑑
6
Perangkat percobaan viskosimeter ini lebih cocok digunakan untuk menentukan
koefisien viskositas fluida yang kental. Contoh penggunaan peralatan ini adalah untuk
mengukur koefisien viskositas gliserin, oli, atau minyak. Prinsip perhitungan berdasar pada
kecepatan terminal bola dalam fluida, melalui data berupa waktu untuk menempuh jarak
tertentu.
ALAT DAN BAHAN :
METODE I (VISKOSIMETER OSTWALD)
1. Tabung viskosimeter ostwald
2. Statip dan klem
3. Stopwatch (2 buah)
4. Gelas ukur
5. Termometer
6. Penghisap
7. Air
8. Alkohol
METODE II (HUKUM STOKE)
1. Tabung kaca diameter sekitar 10 cm
, tinggi sekitar 60 cm dan 2 karet
gelang
2. Detonsimeter dan termometer
3. Bola besi diameter sekitar 1 cm
4. Mistar dan mikrometer sekrup
5. Neraca dan anak timbangan
6. Stopwatch (2 buah)
7. Fluida (gliserin atau oli)
PROSEDUR KERJA
:
METODE I (VIKSOSIMETER OSTWALD)
1. Tabung viskosimeter yang telah bersih dipasang pada statip dan klem secara vertikal .
2. Air sebanyak 6 ml dimasukkan ke dalam viskosimeter . Ukur suhu air dalam tempat lain
.
3. Air dalam viskosimeter dihisisap hingga permukaannya diatas garis tanda A, kemudian
penghisap diepaskan .
4. Saat permukaan fluida tepat berhimpit dengan garis A stopwatch 1 dihidupkan oleh
praktikan 1 .
5. Saat permukaan fluida tepat berhimpit dengan garis B stopwatch 2 dihidupkan oleh
praktikan 2 .
6. Kemudian kedua stopwatch dimatikan bersama-sama oleh satu praktikan .
7. Selisih waktu kedua stopwatch merupakan waktu yang diperlukan fluida menempuh
jarak AB .
8. Ulangi langkah (3) hingga (7) minimal 4 kali .
9. Ulangi langkah (1) hingga (8) dengan alkohol .
10. Setelah dipakai, viskosimeter dibersihkan dengan alkohol kemudian ditiup dengan
peniup .
METODE II (HUKUM STOKE)
1. Masukkan fluida yang akan diukur koefisien viskositasnya ke dalam tabung .
2. Ukur kerapatan fluida dengan detonsimeter . Ukur suhu fluida dalam tempat lain .
3. Siapkan sekitar 10-15 bola besi yang diameternya sama . Timbang dan ukur
diameternya .
4. Tetapkan dua posisi karet gelang atas dan bawah berjarak sekitar 5-10 cm, dengan
bagian atas minimal 20 cm dibawah permukaan .
5. Lepaskan bola diatas permukaan fluida .
6. Saat bola tepat dengan garis A, stopwatch 1 dihidupkan oleh praktikan 1.
7. Saat bola tepat dengan garis B, stopwatch 2 dihidupkan oleh praktikan 2.
8. Kemudian kedua stopwatch dimatikan bersama-sama oleh seorang praktikan .
9. Selisih waktu kedua stopwatch adalah waktu bola menempuh jarak AB .
10. Kecepatan terminal dihitung melalui jarak antara kedua karet dibagi waktu yang
dibutuhkan bola menempuh jarak itu .
11. Ulangi percobaan beberapa kali .