1 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
2 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/m 2 atau kg/m.s, sedangkan dimensinya adalah ML -1 T -1. Viskositas dibedakan atas viskositas dinamikatau viskositas mutlak (µ) dan viskositas kinematik (v). Satuan viskositas kinematik adalah m 2 /s dan dimensinya adalah L 2 T -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
3 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 Viskometer Ostwald Pipet tetes Stopwatch Neraca O hauss Gelas ukur Kelereng Piknometer Penggaris Etanol murni Minyak tanah Oli bekas Akuades Jumlah 3 buah 3 buah 200 ml 200 ml 200 ml 200 ml Prosedur kerja: a. Cara Ostwald 1. Membersihkan viskometer menggunakan pelarut yang sesuai sampai semua pelarutnya habis atau hilang 3
4 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 180 0 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 Sampel Piknometer Piknometer + Volume Massa jenis kosong sampel (gram) sampel (gram/ml) (gram) 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
5 Minyak tanah 22,23 gram 42,60 gram 25 ml 0,81 Menghitung massa jenis 1. Akuades Perhitungan 2. Etanol murni 3. Oli bekas 4. Minyak tanah 5
6 Tabel 2 Metode Ostwald Sampel Volume sampel (ml) Jari-jari pipa (cm) Panjang 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/cm 2 ) Diketahui: P 1 atm 1,013.106.10 6 dyne/cm 2 R 0,85 cm V 50 ml 0.05L L 15 cm 6
7 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 sampel Jari-jari kelereng Tinggi tabung(cm) Waktu (detik) 7
8 (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
9 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
10 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/wpcontent/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