10 Mei 2014 Widya Kusumaningrum

[Type the company name] 1
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
Viskositas Cairan
Tujuan: Memahami cara penentuan kerapatan zat cair (viskositas) dengan
metode Ostwald dan falling ball
Widya Kusumanngrum (1112016200005)
Program Studi Pendidikan Kimia
Jurusan Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam
Fakultas Ilmu Tarbiyah Dan Keguruan
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah
Jakarta
ABSTRAK
Setiap zat cair mempunyai karakteristik yang khas, berbeda satu zat cair dengan zat cair
yang lain.. Kekentalan atau viskositas dapat dibayangkan sebagai peristiwa gesekan
antara satu bagian dan bagian yang lain dalam fluida.Kekentalan adalah suatu sifat
cairan yang berhubungan erat dengan hambatan untuk mengalir, dimana makin tinggi
kekentalan maka makin besar hambatannya. Semakin encer cairan maka tingkat
kekentalannya sangat sedikit dan viskositasnya rendah. Berdasarkan percobaan dapat
diketahui bahwa viskositas air lebih rendah dari viskositas oli, karena air lebih encer dari
pada oli
Kata kunci: viskositas, viskometer, metode ostwald, metode falling ball
1
[Type the company name] 2
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
I.
PENDAHULUAN
Aliran cairan dapat dikelompokkan ke dalam dua tipe. Yang pertama adalah aliran
‘laminar’ atau aliran kental, yang secara umum menggambarkan laju aliran kecil melalui
sebuah pipa dengan garis tengah kecil. Aliran lain adalah aliran ‘turbulen’ yang
menggambarkan laju aliran yang besar melalui pipa dengan diameter yang lebih besar
(Dogra, 2009: 210).
Volume cairan yang lewat melalui suatu penampang melintang tertentu per detik
adalah:
(
Dimana
)
adalah penurunan sepanjang tekanan l (Dogra,2009:210)
Viskometer ostwald: waktu yang dibutuhkan untuk mengalirnya sejumlah tertentu
cairan dicatat dan
di hitung dengan hubungan :
(
)
(Dogra,2009:211)
Viskometer adalah alat yang digunakan untuk menentukan viskositas suatu fluida
(Efrizon Umar,2008:237).
Viskositas merupakan sifat friksi atau sifat tahanan di pedalaman fluida terhadap
tegangan geser yang diterapkan pada fluida tersebut. Viskositas cairan akan berkurang
dengan naiknya suhu, sedangkan viskositas gas akan lebih tinggi jika suhunya naik. Dalam
sistem internasional, viskositas mempunyai satuan N.s/m2 atau kg/m.s, sedangkan
dimensinya adalah ML-1T-1. Viskositas dibedakan atas viskositas dinamikatau viskositas
mutlak (µ) dan viskositas kinematik (v). Satuan viskositas kinematik adalah m2/s dan
dimensinya adalah L2T-1 (Efrizon Umar, 2008: 237-238).
Di antara salah satu sifat zat cair adalah kental (viscous) di mana zat cair memiliki
koefisien kekentalan yang berbeda-beda, misalnya kekentalan minyak goreng berbeda dengan
kekentalan olie (Anwar, 2008).
2
[Type the company name] 3
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
Khusus untuk benda berbentuk bola, gaya gesekan fluida secara empiris dirumuskan
sebagai Persamaan (1) (Sears, dalam Anwar 2008).
Fs = 6πηrv (1)
dengan η menyatakan koefisien kekentalan, r adalah jari-jari bola kelereng, dan v
kecepatan relatif bola terhadap fluida. Persamaan (1) pertama kali dijabarkan oleh Sir George
Stokes tahun 1845, sehingga disebut Hukum Stokes (Sears, dalam Anwar 2008).
Perbedaan sifat zat cair salah satunya adalah adanya perbedaan terhadap tingkat
kekentalan dari zat cair tersebut. Kekentalan atau disebut juga viskositas merupakan besar
kecilnya gesekan di dalam fluida. Besarnya nilai viskositas suatu fluida juga dipengaruhi oleh
besarnya nilai perubahan temperatur (Maria, dkk, 2013).
II.
ALAT, BAHAN, DAN PROSEDUR KERJA
Alat dan Bahan
Jumlah
Viskometer Ostwald
1 buah
Pipet tetes
3 buah
Stopwatch
1 buah
Neraca O’hauss
1 buah
Gelas ukur
3 buah
Kelereng
1 buah
Piknometer
1 buah
Penggaris
1 buah
Etanol murni
200 ml
Minyak tanah
200 ml
Oli bekas
200 ml
Akuades
200 ml
Prosedur kerja:
a. Cara Ostwald
1. Membersihkan viskometer menggunakan pelarut yang sesuai sampai semua
pelarutnya habis atau hilang
3
[Type the company name] 4
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
2. Mengisi viskometer dengan sampel yang akan dianalisa melalui tabung G sehingga
reservoir terbawah, sampel cukup hingga level antara garis J dan K
3. Menempatkan jari pada tabung B dan memasukkan penghisap pada tabung A sampai
larutan mencapai tengah bulp C. Memindahkan penghisap dari tube A.
Memindahkan jari dari tabung B dan dengan cepat memndahkannya pada tabung A
sampai sampel jatuh dari kapiler bagian bawah akhir ke bulb I. Kemudian
memindahkan jari dan mengukur waktu refflux
4. Untuk mengukur waktu refflux, membiarkan sampel mengalir bebas memasuki
bagian D. Mengukur waktu saat larutan D sampai F
5. Menghitung viskometer kinematik sampel dengan mengalikan waktu refflux dengan
viskometer konstan
6. Melakukan percobaan secara duplo
7. Mengulangi percobaan untuk sampel yang berbeda
8. Menghitung viskositas masing-masing sampel
b. Cara falling ball
1. Tentukan massa jenis bola dan massa jenis zat cair
2. Masukkan bola ke dalam gelas ukur yang telah diisi dengan akuades dan diberi batas
awal dan akhir
3. Putar gelas ukur 1800 jalankan tabung saat bola mulai bergerak dari titik awal dan
hentikan ketika bola sampai di titik akhir. Tulis waktu yang diperlukan
4. Ulangi percobaan sampai 3 kali
III.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1
Mengukur massa jenis
Piknometer
Sampel
kosong
(gram)
Piknometer +
Volume
Massa jenis
sampel (gram)
sampel
(gram/ml)
Akuades
22,23 gram
46,26 gram
25 ml
0,96
Etanol murni
22,23 gram
41,80 gram
25 ml
0,78
Oli bekas
22,23 gram
44,36 gram
25 ml
0,88
4
[Type the company name] 5
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
22,23 gram
Minyak tanah
42,60 gram
Perhitungan
Menghitung massa jenis
1. Akuades
(
)
2. Etanol murni
(
)
(
)
3. Oli bekas
4. Minyak tanah
(
)
5
25 ml
0,81
[Type the company name] 6
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
Tabel 2
Metode Ostwald
Sampel
Volume
Jari-jari
Panjang
sampel (ml)
pipa (cm)
pipa (cm)
Waktu (detik)
1
2
3
Akuades
50 ml
0,85 cm
15 cm
1,61
1,55
1,47
Etanol murni
50 ml
0,85 cm
15 cm
1,84
1,99
1,79
Oli bekas
50 ml
0,85 cm
15 cm
79,20
77,95
82,92
Minyak tanah
50 ml
0,85 cm
15 cm
2,61
2,64
2,34
Perhitungan
Diketahui:
= koefisien viskositas (centipoise)
R = jari-jari pipa (cm)
t = waktu (detik)
V= volume (liter)
L= panjang pipa (cm)
P = tekanan (dyne/cm2)
Diketahui: P = 1 atm = 1,013.106.10 6 dyne/cm2
R = 0,85 cm
V = 50 mL = 0.05L
L = 15 cm
(
)
6
[Type the company name] 7
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
(
a.
)
( )(
=
(
) (
)(
)
)
=
= 4,2 x 10-1 centipoise
(
b.
)
( )(
=
(
) (
)(
)
)
=
= 4,8 x 10-1 centipoise
c.
(
=
)
( )(
(
) (
)(
)
)
=
= 21,86 centipoise
(
d.
=
( )(
(
)
) (
)(
)
)
=
= 6,9 x 10-1 centipoise
Tabel 3
Metode falling ball
Sampel
Volume
Jari-jari
Tinggi
sampel
kelereng
tabung(cm)
7
Waktu (detik)
[Type the company name] 8
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
(ml)
(cm)
1
2
3
Akuades
100 ml
3,43 cm
16,3 cm
0,4
0,4
0,4
Etanol murni
100 ml
3,43 cm
16,3 cm
0,7
0,5
0,7
Oli bekas
100 ml
3,43 cm
16,3 cm
1
1,1
0,9
Minyak tanah
100 ml
3,43 cm
16,3 cm
0,7
0,9
0,8
Perhitungan
V=
V= kecepatan (cm/s)
I = jarak (cm)
t = waktu (s)
a. V air =
=
= 27,61 cm/s
b. V etanol =
=
= 25,87 cm/s
c. V oli =
=
= 16,3 cm/s
d. V minyak tanah =
=
= 20,375 cm/s
8
[Type the company name] 9
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
Pada percobaan pengukuran massa jenis menggunakan piknometer didapatkan
massa jenis air, etanol, minyak tanah dan oli sebesar: 0.96 g/mL, 0.78 g/mL, 0.88
g/mL dan 0.81 g/mL, berdasarkan literatur massa jenis air, etanol, oli dan minyak tanah
adalah 0,9997 gram/ml, 0.8883 gram/mL, 0.80 gram/mL, 0.8 gram/mL.
Berdasarkan data hasil percobaan dapat dilihat bahwa yang terdapat perbedaan
signifikan adalah pada massa jenis etanol. Berdasarkan perhitungan saat percobaan massa
jenisnya adalah 0,78 gram/ml sedangkan pada literatur adalah 0,8883 gram/ml. Sedangkan
pada massa jenis air, oli dan minyak tanah perbedaannya tidak begitu jauh. Perbedaan massa
jenis yang didapatkan ini dipengaruhi oleh ketidak telitian praktikan dalam melakukan
pengukuran massa dan volume. Sehingga mempengaruhi hasil akhirnya.
Dari percobaan yang menggunakan metode Ostwald, koefisien viskositas oli lebih besar
dari pada air, alkohol dan minyak tanah, karena oli memiliki tingkat kekentalan yang lebih
besar dari air, alkohol dan minyak tanah. Dari sifat fisik yang diamati sangat terlihat bahwa
oli yang digunakan benar-benar kental. Suatu jenis cairan yang mudah mengalir, dapat
dikatakan memiliki viskositas yang rendah, dan sebaliknya bahan bahan yang sulit mengalir
dikatakan memiliki viskositas yang tinggi, air memiliki sifat yang encer sehingga
koefisien viskositasnya paling kecil.
Pada
percobaan
dengan
metode
falling
ball
(bola
jatuh),
kelereng
yang
dimasukkan dalam gelas ukur diputar180 0 sehingga akan terpengaruh oleh gaya gravitasi
bumi, metode ini kurang akurat jika digunakan dalam menentukan massa jenis zat cair
karena pada saat bola tepat jatuh tidak bisa bersamaan dengan waktu distopwatch
karena keterbatasan praktikan. Semakin cepat waktu yang dibutuhkan kelereng untuk
jatuh maka semakin encer cairan tersebut sehingga tingkat kekentalannya sangat sedikit
dan viskositasnya rendah.
9
[Type the company name] 10
Widya Kusumaningrum (1112016200005)
10 Mei 2014
IV.KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1. Semakin
encer
cairan
maka tingkat kekentalannya sangat sedikit dan
viskositasnya rendah
2. Viskositas air lebih rendah dari viskositas oli, karena air lebih encer dari pada oli
3. Nilai koefisien viskositas berdasarkan metode ostwald: air 4,2 x 10-1 centipoise,
etanol 4,8 x 10-1 centipoise, oli 21,86 centipoise, dan minyak tanah 6,9 x 10-1
centipoise.
4. Nilai koefisien viskositas berdasarkan metode falling ball: air 27,61 cm/s, etanol
25,87 cm/s, oli 16,3 cm/s, dan minyak tanah 20,375 cm/s.
V.DAFTAR PUSTAKA
Dogra, S dan Dogra, Sk. 2009. Kimia Fisik dan Soal-soal. Penerbit: UI-Press
Umar,Efrizon. 2008. Buku Pintar fisika. Depok: Media Pusindo
Budianto, Anwar. 2008. Metode Penentuan Koefisien Kekentalan Zat Cair dengan
Menggunakan
Regresi
Linear
Hukum
Stokes.
http://jurnal.sttn-batan.ac.id/wp-
content/uploads/2008/12/12-anwar157-166.pdf . Diakses pada Jum’at 16 Mei 2014 pukul
20.52 WIB.
Maria.dkk. 2013. Uji Viskositas Fluida Menggunakan Transduser Ultrasonik sebagai
Fungsi Temperatur dan Akuisisinya pada Komputer Menggunakan Universal Serial Bus
(USB). http://jurnal.fmipa.unila.ac.id/index.php/jtaf/article/download/483/378 . Diakses pada
Jum’at 16 Mei 2014 pukul 20.52 WIB.
10