Kimia Fisika - AAK Nasional Surakarta

Kimia Fisika 2012
PERTEMUAN IV DAN V
VISKOSITAS
Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan
di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka makin sulit suatu fluida mengalir dan
makin sulit suatu benda bergerak di dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas
dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul
sebagai akibat tumbukan antara molekul gas. Viskositas zat cair dapat ditentukan secara
kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas
adalah Ns/m2 atau pascal sekon (Pa s). Ketika Anda berbicara viskositas Anda berbicara tentang
fluida sejati. Fluida ideal tidak mempunyai koefisien viskositas. Apabila suatu benda bergerak
dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien viskositasnya, maka benda tersebut
akan mengalami gaya gesekan fluida , dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk
geometris benda. Berdasarkan perhitungan laboratorium.
HUKUM STOKES
Pada tahun 1845Sir George Stokes menunjukkan bahwa untuk benda yang bentuk
geometrisnya berupa bola nilai k = 6 π r. Bila nilai k dimasukkan ke dalam persamaan, maka
diperoleh persamaan seperti berikut:
Gambar Hukum Stokes
Viskositas cairan yang partikelnya besar dan berbentuk tak teratur lebih tinggii daripada
yang partikelnya kecil dan bentuknya teratur. Semakin tinggi suhu cairan, semakin kecil
viskositasnya. Pernyataan ini dapat dijelaskan dengan teori kinetik. Tumbukan antara partikel
yang berbentuk bola atau dekat dengan bentuk bola adalah tumbukan elastik atau hampir elastik.
Namun, tumbukan antara partikel yang bentuknya tidak beraturan cenderung tidak elastik.
Dalam tumbukan tidak elastik, sebagian energi translasi diubah menjadi energi vibrasi, dan
akibatnya partikel menjadi lebih sukar bergerak dan cenderung berkoagulasi. Efek suhu mirip
dengan efek suhu pada gas. Koefisien viskositas juga kadang secara singkat disebut dengan
viskositas dan diungkapkan dalam N s m-2 dalam satuan SI.
1 AAK Nasional Surakarta
Kimia Fisika 2012
HUKUM POISEUILLE
Fluida ideal dapat mengalir melalui pipa yang bertingkat tanpa ada gaya, tetapi untuk
fluida kental diperlukan perbedaan tekanan antar ujung pipa untuk menjaga kesinambungan
aliran. Banyaknya cairan yang mengalir pesatuan waktu melalui penampang melintang
berbentuk silinder berjari-jari r, yang panjangnya l, selain ditentukan oleh beda tekanan pada
kedua ujung juga ditentukan oleh viskositas dan luas penampang. . Hubungan tersebut
dirumuskan oleh Poiseuille yang dikenal dengan Hukum Poiseuille
r 4 ( P1  P2 )
V
8L
Penentukan Viskositas dapat dilakukan dengan dua metoda yaitu metode
Ostwald dan metode bola jatuh.
1. Metode Ostwald
Metode ini ditentukan berdasrkan Hukum Poiseulle menggunakan alat Viskometer
Ostwald. Penetapannya dilakukan dengan jalan mengukur wktu yang diperlukan untuk
mengalirnya cairan dalam pipa kapiler dari a ke b. Sejumlah cairan yang akan diukur
viskositasnya dimasukkan ke dalam viscometer. Cairan kemudian diisap dengan pompa
sampai diatas batas a. Cairan dibiarkan mengalir ke bawah dan waktu yang diperluka
dari a ke b dicatat menggunakan stopwatch. Viskositas dihitung menggunakan persamaan
Poiselle.
π Pr4t
η =
8Vl
Gambar Viskometer Oslwald
2 AAK Nasional Surakarta
Kimia Fisika 2012
t adalah waktu yang diperlukan cairan bervolume V yang mengalir melalui pipa kapiler
dengan panjang l dan jari-jari r . Tekanan P merupakan perbedaan tekanan aliran kedua
ujung pipa viscometer. Untuk dua cairan yang berbeda dengan pengukuran alat yang
sama diperoleh hubungan:
π P1r4t
η1
=
η1
8Vl
x
P1 t1
=
4
8Vl π
P2r t
P2 t2
karena tekanan berbanding lurus dengan kerapatan cairan (d), maka berlaku:
η1
d1 t1
=
η1
d2 t2
2. Metode Bola jatuh
Penentuan ini berdasarkan hokum Stokes. Bola dengan rapatan d dan jari-jari r
dijatuhkan ke dalam tabung berisi cairan yang akan ditentukan viskositasnya. Waktu
yang diperlukan bola untuk jatuh melalui cairan dengan tinggi tertentu kemudian dicatat
dengan stopwatch. Gaya berat yang menyebabkan bola turun ke bawah sebesar:
3
Fw = 4/3 πr (db – dc) g
Dimana db dan dc masing-masing kerapatan bola dan cairan sedang g adalah percepatan
gravitasi.
Selain itu bekerja gaya gesek yang arahnya ke atas sebesar:
Fg = 6π ηrv
Pada keadaan setimbang, Fw = Fg sehingga
2 r2g(db – dc)
η=
9v
3 AAK Nasional Surakarta
Kimia Fisika 2012
Gambar viscometer bola jatuh
Apabila digunakan metode perbandingan dua cairan berlaku:
η1
(db – dc1 )t1
=
η1
(db – dc2) t2
4 AAK Nasional Surakarta
Kimia Fisika 2012
TUGAS 3
PROGSUS VI
AKADEMI ANALIS KESEHATAN NASIONAL SURAKARTA
SOAL
1. Buatlah resume dari makalah diatas
2. Jelaskan cara mengukur viskositas larutan dengan metode Ostwald dan bola jatuh
3. Sebuah bola aluminium berjari-jari 2,0 mm dijatuhkan bebas ke dalam cairan yang
mempunyai kerapatan 800 kg/m3. Dari percobaan didapatkan bahwa kelajuan terbesar
yang dicapai bola adalah 14 m/s. Jika kerapatan bola 2700 kg/m3 dan percepatan
gravitasi 9,8 m/s2, tentukan koefisien viskositas cairan
4. Dalam viskometer oswald air membutuhkan waktu 25 detik untuk mengalir melalui batas
atas dan bawah, sedangkan cairan A membutuhkan waktu 38 detik . Kerapatan air dan
cairan masing –masing adalah 0,9982 dan 0,78945kg/liter . Jika viskositas air adalah
1,005 cP, hitung viskositas cairan A.
Dosen Pengampu
Drs.Suharyanto MSi
5 AAK Nasional Surakarta