TUGAS PENELITIAN FISIKA TEGANGAN PERMUKAAN & MENGANALISA SUHU SUATU ZAT CAIR REVANDA TRI A. 13037 SMK FARMASI TUNAS BANGSA JL. SALEMBA TENGAH II NO 1, JAKARTA PUSAT TAHUN 2014 KATA PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah mengenai “Tegangan Permukaan & Menganalisa Suhu Suatu Zat Cair” ini. Adapun makalah mengenai apa itu tegangan permukaan dan cara untuk menganalisa suhu zat cair ini telah kami usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak, sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami tidak lupa menyampaikan bayak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam pembuatan makalah ini. Namun tidak lepas dari semua itu, kami menyadar sepenuhnya bahwa ada kekurangan baik dari segi penyusun bahasanya maupun segi lainnya. Oleh karena itu dengan lapang dada dan tangan terbuka kami membuka selebar-lebarnya bagi pembaca yang ingin member saran dan kritik kepada kami sehingga kami dapat memperbaiki laporan kami ini. Akhirnya penyusun mengharapkan semoga dari makalah ini dapat diambil hikmah dan manfaatnya sehingga dapat memberikan inpirasi terhadap pembaca. Penyusun Revanda DAFTAR ISI Kata Pengantar Daftar Isi ............................................................................................ Daftar Gambar BAB I ................................................................................. ................................................................................... Kajian Teori A. Tegangan Permukaan ............................................................ B. Suhu ............................................................................................ C. Macam-macam Teori BAB II .............................................................. Pembahasan A. Tujuan Penelitian ..................................................................... B. Alat & Bahan ............................................................................. 1. Tegangan Permukaan .................................................... 2. Menganalisa Suhu Zat Cair ........................................... C. Prosedur Penelitian 1. Persiapan ................................................................ ..................................................................... 2. Pelaksanaan .................................................................. 3. Hasil Pengamatan 4. Kesimpulan BAB III ........................................................ .................................................................. Penutup A. Saran ........................................................................................ B. Kesimpulan Daftar Pustaka ............................................................................. ................................................................................... DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 .......................................................................................... 1 Gambar 1.2 .......................................................................................... 9 Gambar 1.3 .......................................................................................... 10 Gambar 1.4 .......................................................................................... 10 Gambar 2.1 .......................................................................................... 12 Gambar 2.2 .......................................................................................... 12 Gambar 2.3 .......................................................................................... 12 Gambar 2.4 .......................................................................................... 12 Gambar 2.5 .......................................................................................... 12 BAB I KAJIAN TEORI A. Tegangan Permukaan Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi den benda dalam keadaan tegang. Hal ini disebabkan oleh gaya-gaya tarik yang tidak seimbang pada antar muka cairan. Gaya ini biasa segera diketahui pada kenaikan cairan biasa dalam pipa kapiler dan bentuk suatu tetesan kecil cairan. tegangan permukaan merupakan fenomena menarik yang terjadi pada zat cair (fluida) yang berada dalam keadaan diam (statis). Besarnya tegangan permukaan diperngaruhi oleh beberapa faktor, seperti jenis cairan, suhu, dan, tekanan, massa jenis, konsentrasi zat terlarut, dan kerapatan. Jika cairan Gambar 1.1 Tegangan permukaan menyebabkan binatang ini tidak dapat tenggelam dalam air memiliki molekul besar seperti air, maka tegangan permukaannya juga besar. salah satu factor yang mempengaruhi besarnya tegangan permukaan adalah massa jenis/ densitas (D), semakin besar densitas berarti semakin rapat muatan – muatan atau partikel-partikel dari cairan tersebut. Kerapatan partikel ini menyebabkan makin besarnya gaya yang diperlukan untuk memecahkan permukaan cairan tersebut. Hal ini karena partikel yang rapat mempunyai gaya tarik menarik antar partikel yang kuat. Sebaliknya cairan yang mempunyai densitas kecil akan mempunyai tegangan permukaan yang kecil pula. Konsentrasi zat terlarut (solut) suatu larutan biner mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat larutan termasuk tegangan muka dan adsorbsi pada permukaan larutan. Telah diamati bahwa solut yang ditambahkan kedalam larutan akan menurunkan tegangan muka, karena mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih besar daripada didalam larutan. Sebaliknya solut yang penambahannya kedalam larutan menaikkan tegangan muka mempunyai konsentrasi dipermukaan yang lebih kecil daripada didalam larutan. Ada beberapa metoda penentuan tegangan muka, dalam praktikum ini digunakan metoda pipa kapiler, yaitu mengukur tegangan permukaan zat cair dan sudut kelengkungannya dengan memakai pipa berdiameter. Salah satu ujung pipa dicelupkan kedalam permukaan zat cair maka zat cair tersebut permukaannya akan naik sampai ketinggian tertentu. Berdasarkan hasil percobaan yang telah diperolah, tegangan permukaan air adalah 2,69 dyne/cm, tegangan permukaan Natrium lauril sulfat 0.01 % adalah 3,21 dyne/cm, Natrium lauril sulfat 0.05 % adalah 3,21 dyne/cm, Natrium lauril sulfat 0,1 % adalah 3,7 dyne/cm dan tegangan permukaan paraffin cair adalah 5,48 dyne/cm. Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan, tegangan permukaanzat cair yang diamati memiliki hasil yang berbeda-beda. Hal ini terjadi karena molekul memiliki daya tarik menarik antara molekul sejenis yang disebut dengan daya kohesi. Daya kohesi suatu zat selalu sama, sehingga pada permukaan suatu zat cair akan terjadi perbedaan tegangan karena tidak adanya keseimbangan daya kohesi. Semakin tinggi perbedaan tegangan yang terjadi pada bidang mengakibatkan kedua zat cair itu susah bercampur. Tegangan yang terjadi pada air akan bertambah dengan penambahan garam-garam anorganik atau senyawa-senyawa. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa percobaan yang telah dilakukan ternyata mengalami sedikit penyimpangan dengan data pada literatur. Hal ini mungkin disebabkan beberapa hal, diantaranya adalah kurang telitian praktikan dalam membaca skala pada pipa kapiler dan kurang tepatnya konsentrasi larutan yang dibuat. Tegangan Permukaan pada Air Salah satu fluida yang kita jumpai setiap air adalahh air (H2O). Air memiliki tegangan permukaan sebesar 72 dyne/cm2 ketika suhunya 25o. Artinya sobat akan memerlukan 72 dyne untuk memcahkan tegangan permukaan air sepanjang 1 cm. Tegangan permukaan air berbanding terbalik dengan suhunya. Jika suhu air naik maka tegangan permukaannya semakin kecil. Pendapat bahwa mencuci pakaian dengan air panas akan lebih bersih adalah benar. Suhu yang tinggi akan menurunkan tegangan permukaan sehingga air lebih bisa membasahi pori-pori kain dengan lebih baik. Detergen sekarang banyak terkandung zat surfactan. Zat ini berfungsi menurunkan tegangan permukaan zat cair sehingga akan hasil cucian bisa lebih bersih. Contoh Peristiwa Tegangan Permukaan Zat Cair Banyak peristiwa yang melibatkan “tegangan permukaan zat cair” yang kita jumpai setiap hari, diantaranya 1. Beberapa jenis serangga kecil bisa berjalan di atas air. Laba-laba air dapat begitu mudah bergerak cepat di atas air bukan hanya semata karena tubuhnya yang ringan dan morfologi tubuh yang mendukung, tetapi juga dikarenakan adanya tegangan permukaan zat cair. 2. Jarum kecil bisa terapung di atas air. Jika dilihat dari massa jenisnya jarum akan lebih besar dari massa jenis air. AKan tetapi jika sobat mencoba meletakkan jarum pelan-pelan di atas air tenang jarum tersebut bisa terapung sementara. Tegangan permukaan zat cair menahan gaya berat dari jarum. Air perlu dijaga agar tidak goyang. Jika air goyang jarum dengan cepat akan memecah tegangan permukaan dan tenggelam ke dasar. 3. Sabun Mandi dan Detergen. Produk sabun mandi dan detergen selain untuk membunuh kuman di badan juga berguna menurunkan tegangan permukaan air akan air dapat membasahi tubuh lebih sempurna dan hasilnya akan lebih bersih. Rumus Tegangan Permukaan Zat Cair Tegangan permukaan (gama) merupakan didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tegangan dengan panjang permukan tempat gaya tersebut bekerja. Rumus fisikanya γ = F/d γ = tegangan permukaan (N/m atay Dyne/cm) d = panjang permukaan (m atau cm) dimana nilai d adalah = 2 B. Suhu Suhu menunjukkan derajat panas benda. Mudahnya, semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut. Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut. Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Empat macam termometer Reumur, Fahrenheit yang dan Kelvin. paling dikenal Perbandingan adalah Celsius, antara satu jenis termometer dengan termometer lainnya mengikuti: C:R:(F-32) = 5:4:9 dan K = C + 273.(derajat) Karena dari Kelvin ke derajat Celsius, Kelvin dimulai dari 273 derajat, bukan dari -273 derajat. Dan derajat Celsius dimulai dari 0 derajat. Suhu Kelvin sama perbandingan nya dengan derajat Celsius yaitu 5:5, maka dari itu, untuk mengubah suhu tersebut ke suhu yang lain, sebaiknya menggunakan atau mengubahnya ke derajat Celsius terlebih dahulu, karena jika kita menggunakan Kelvin akan lebih rumit untuk mengubahnya ke suhu yang lain. Contoh: K=R 4/5X[300-273] daripada: C=R 4/5X27 Sebagai contoh: dan Skala suhu a. Skala Celcius (°C ) Skala celcius dikembangkan oleh ahli astronomi Swedia Anders Celcius (1701-1744) pada tahun 1742, mengusulkan suatu skala sebagai patokan untuk mengukur suhu. Skala celcius memiliki seratus derajat panas yang terbagi rata antara suhu air membeku dan suhu air mendidih. b. Termometer Reaumur (°R ) Titik tetap bawah diberi angka 0 dan titik tetap atas diberi angka 80. Di antara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi menjadi 80 skala. c. Termometer Fahrenheit (°F ) Titik tetap bawah diberi angka 32 dan titik tetap atas diberi angka 212. Suhu es yang dicampur dengan garam ditetapkan sebagai 0ºF. Di antara titik tetap bawah dan titik tetap atas dibagi 180 skala. d. Termometer Kelvin ( K ) Pada termometer Kelvin, titik terbawah diberi angka nol. Titik ini disebut suhu mutlak, yaitu suhu terkecil yang dimiliki benda ketika energi total partikel benda tersebut nol. Kelvin menetapkan suhu es melebur dengan angka 273 dan suhu air mendidih dengan angka 373. Rentang titik tetap bawah dan titik tetap atas termometer Kelvin dibagi menjadi 100 skala. Suhu adalah besaran fisika yang menyatakan derajat panas suatu zat. Alat untuk mengukur suhu disebut termometer. Pada termometer, zat yang paling banyak digunakan adalah alkohol dan raksa. Yang menjadi pelopor pembuatan termometer adalah Galileo Galilei (1564-1642). Prinsip kerja termometer buatan Galileo didasaran pada perubahan volume gas di menggunakan dalam sifat labu. Prinsip pemuaian zat kerja termometer biasanya cair. Jadi, pemuaian adalah bertambahnya volume suatu zat akibat bertambahnya suhu zat. kenaikan suhu untuk menaikan suhu suatu zat di perlukan kalor ( Q ), besarnya tergantung jenis zatnya, banyaknya zat yang dipanaskan dan kenaikan suhu yang diinginkan kalor jenis ( c )adalah kalor yang dibutuhkan 1 kg zat untuk menaikan 1°C Celsius Reamur Fahrenheit Kelvin Titik didih 100 80 212 373 Titik beku 0 0 32 273 100 80 180 100 5 4 9 5 (tdk sama dgn celcius) Selisih kedua titik Perbandingan Rumus dari Celcius ke Kelvin = Celcius + 273°= ? Mengacu pada SI, satuan suhu adalah Kelvin (K). Skala-skala lain adalah Celsius, Fahrenheit, dan Reamur. Pada skala Celsius, 0 °C adalah titik dimana air membeku dan 100 °C adalah titik didih air pada tekanan 1 atmosfer. Skala ini adalah yang paling sering digunakan di dunia. Skala Celsius juga sama dengan Kelvin sehingga cara mengubahnya ke Kelvin cukup ditambahkan 273 (atau 273.15 untuk lebih tepatnya). Skala Fahrenheit adalah skala umum yang dipakai di Amerika Serikat. Suhu air membeku adalah 32 °F dan titik didih air adalah 212 °F. Sebagai satuan baku, Kelvin tidak memerlukan tanda derajat dalam penulisannya. Misalnya cukup ditulis suhu 20 K saja, tidak perlu 20° K. C. Macam-macam Termometer Termometer adalah alat yang berfungsi untuk mengukur suhu atau temperatur maupun perubahan suhu. Tahukah Anda? Istilah termometer berasal dari bahasa Latin, yakni thermo yang berarti panas danmeter yang artinya untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa. Dalam kehidupan sehari-hari alat yang satu ini memang tidak teralu banyak orang yang menggunakannya. Ada 3 jenis termometer, yaitu termometer laboratorium, termometer klinis dan termometer ruang. 1. Termometer laboratorium Termometer laboratorium biasanya menggunakan zat cair raksa atau alkohol. Jika cairan tersebut bertambah panas, cairan tersebut akan memuai sepanjang pipa berskala °C(Celcius). Termometer ini biasanya ditemukan di laboratorium sekolah. Agar sensitif, ukuran pipa tersebut harus dibuat sekecil mungkin (pipa kapiler). Agar termometer cepat bereaksi terhadap perubahan suhu, dinding wadah cairan harus dibuat tipis sehingga panas masuk ke cairan secara menyentuh ujung termometer 2. Termometer klinis Termometer klinis biasanya diperlukan sebagai keperluan pengobatan. Perawat atau dokter dapat menunjukkan suhu badan pasien dalam waktu yang agak lama. Tujuan dari termometer klinis adalah agar tidak terjadi kesalahan dalam . Termometer klinis memiliki sebuah lekukan sempit di atas wadahnya. Ketika digunakan untuk mengukur suhu tubuh pasien, raksa dalam wadah akan memuai melewati lekukan sempit dan menunjukkan posisi suhu pasien yang diukur. Ketika termometer dikeluarkan dari mulut / ketiak pasien, raksa tidak dapat kembali lagi ke wadah karena celahnya terlalu sempit. Dengan demikian, kolom raksa tetap menunjukkan suhu pasien sampai dokter selesai membaca suhunya. Raksa dapat dikembalikan ke tempat semula dengan cara menggoyang-goyangkan termometer selama beberapa kali. 3. Termometer ruang Fungsi dari termometer ruang adalah untuk menguur suhu ruangan. Oleh karena itu, termometer ini sering kita lihat dipasang pada dinding ruangan. Karena suhu ruangan hampir tidak mungkin melebihi 50°C dan tidak mungkin kurang dari -50°C, skala termometer ruang terbatas hanya dari skala -50°C sampai dengan suhu 50°C. 4. Termometer Six-Bellaini Termometer ini ditemukan oleh James Six dan Beliani pada akhir abad ke-18. Termometer macam ini sering digunakan oleh pengamat cuaca untuk mengetahui suhu tertinggi dan suhu terendah dalam jangka waktu tertentu. Termometer maksimum dan minimum ini terdiri atas sebuah tabung silinder A tabung B dan pipa U. Tabung A berisi alkohol dan dihubungkan dengan tabung B yang juga berisi alkohol melalui pipa U yang berisi raksa. Termometer Six-Bellaini memiliki 2 skala yakni skala minimum di pipa kiri dan skala maksimum pada pipa kanan. Sehingga suhu bisa dibaca sesuai dengan ketinggian kolom raksa di masing-masing pipa. 5. Termometer Termokopel Termometer ini terdiri atas dua kawat yang dibuat dari bahan logam yang berbeda jenisnya dan dihubungkan dengan sebuah amperemeter. Prinsip kerjanya adalah apabila suhu berbeda maka akan menghasilkan arus listrik yang berbeda pula. Jangkauan suhu termometer ini mulai dari 100°C sampai dengan 1500°C, selain mempunyai jangkauan yang besar, termometer termokopel ini dapat juga mengukur suhu dengan cepat dan dapat dihubungkan dengan rangkaian lain atau komputer. 6. Termometer optik (pyrometer) Termometer optik yaitu termometer yang cara kerjanya didasarkan pada perubahan warna logam yang terjadi akibat perubahan sebuah suhu. Termometer optik biasa disebut juga pyrometer yang biasanya digunakan mengukur suhu yang sangat tinggi (di atas 1000°C) seperti pada peleburan logam. 7. Termometer bimetal Termometer bimetal mengandung sebuah keping bimetal tipis berbentuk spiral. Prinsipnya, makin tinggi suhu, keping bimetal makin melengkung untuk menunjukkan suhu yang lebih tinggi. Beberapa tipe termometer adalah sebagai berikut : Termometer alkohol Termometer basal Termometer merkuri Gambar 1.2 Sebuah termometer Termometer oral Termometer Galileo Termometer infra merah Termometer cairan kristal Termistor bi-metal mechanical thermometer Gambar 1.3 Digital electrical resistance thermometer Thermodetector GM700 reversing thermometer (Infrared thermometer) is kind silicon bandgap temperature sensor of Pyrometer (Bolometer). six's thermometer, juga dikenal sebagai maximum minimum thermometer thermocouple coulomb blockade thermometer Gambar 1.4 Digital thermometer BAB II PEMBAHASAN A. Tujuan Penelitian 1. Dapat memahami pengertian dasar tegangan permukaan. 2. Dapat memperagakan metode penentuan tegangan permukaan 3. Dapat menganalisis suhu suatu zat cair dan faktor mempercepat kenaikan suhu B. Alat & Bahan 1. Tegangan permukaan Botol aqua 1,5 liter Tutup botol dilubangi hingga 5 diameter berbeda Air 2. Menganalisa suhu zat cair termometer stopwatch air yang sudah dipanaskan air yang belum dipanaskan 1 atau 2 panci yang sama yang C. Prosedur Penelitian 1. Persiapan a. Tegangan Permukaan Gambar 2.1 Tutup botol dengan lubang diameter yang berbeda-beda Gambar 2.2 Botol berisi air dengan tutup botol berlubang b. Menganalisa suhu zat cair Gambar 2.3 Air yang belum pernah dipanaskan Gambar 2.4 Air yang pernah dipanaskan Gambar 2.5 Persiapan sebelum pemanasan 2. Pelaksanaan a. Tegangan permukaan 1) Masukkan air kedalam botol 2) Tutup botol dengan dengan tutup yang sudah dilubangi sebelumnya 3) Putar botol 180º, amati apakah ada air yang menetes. b. Menganalisis suhu zat cair 1) Ukur suhu air yang belum dipanaskan 2) Panaskan air hingga mendidih, hitung waktunya dengan stopwatch 3) Ukur dan catat suhu dan waktu saat air telah mendidih 4) Ukur suhu air yang sudah dipanaskan sebelumnya 5) Panaskan air hingga mendidih, hitung waktunya dengan stopwatch 6) Ukur dan catat suhu dan waktu saat air telah mendidih 5. Hasil Penelitian a. Tegangan Permukaan Diameter Tutup Botol Air yang jatuh (tetes) Waktu (s) 3 mm 0 10 4,5 mm 0 10 5 mm 0 10 7 mm 3 10 9 mm 5 10 b. Menganalisis suhu zat cair Keadaan air Waktu Suhu awal Belum dipanaskan Telah dipanaskan pemanasan Suhu akhir 30 ºC 5 menit 58 detik 95 ºC 31 ºC 5 menit 26 detik 95 ºC D. Kesimpulan a. Tegangan Permukaan Semakin kecil lubang dari tutup botol, maka tegangan permukaan pada air akan semakin besar. Sehingga tegangan permukaan yang besar ini menyebabkan air tidak jatuh / mengalir kebawah. b. Menganalisis suhu zat cair Waktu yang diperlukan air yang telah dipanaskan sebelumnya untuk mendidih kembali lebih cepat dari air yang belum pernah dipanaskan sebelumnya BAB III PENUTUP 1. Saran Dalam penelitian ini ada beberapa kegiatan yang cukup berbahaya, jadi diharapkan dalam melakukan penelitian ini dimohon untuk berhati-hati agar sesuatu yang tidak menyenangkan tidak terjadi. 2. Kesimpulan 1. Tegangan permukaan adalah gaya atau tarikan kebawah yang menyebabkan permukaan cairan berkontraksi den benda dalam keadaan tegang. 2. Faktor-faktor yang menyebabkan kenaikan suhu pada zat cair adalah suhu awal zat cair tersebut, suhu ruangan dan jumlah kalor yang diberikan pada zat cair tersebut. DAFTAR PUSTAKA http://id.wikipedia.org/wiki/Suhu http://id.wikibooks.org/wiki/Subjek:Fisika/Materi:Suhu http://liveterbaru.blogspot.com/2013/11/fungsi-macam-macamtermometer.html http://rumushitung.com/2013/09/22/tegangan-permukaan-zat-cair/
